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문제 정의
- 본 연구는 농구경기에서 많이 사용되는 고도의 기술인 3득점 점프슛 동작을 3차원 영상 분석과 지면반력 분석을 통하여 슛의 성공률을 높이는데 기여하는 운동학적 요인과 운동역학적 요인을 규명하고자 동작 수행에 대한 인체 무게중심의 이동변위, 이벤트별 무게중심의 속도, 이벤트별 상지분절의 각속도, 지면반력을 분석하여 얻은 결론은 다음과 같다.
- 따라서 농구 3득점 점프슛은 우선적으로 바닥을 차고 수직방향으로 점프하는 지면반력을 이용해야 하는데 농구 점프슛에 관한 운동역학적 연구에서 지면반력에 관한 연구는 다소 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 농구 경기의 승패에 큰 영향을 미치는 3점슛 동작에 대한 운동학적 분석과 더불어 점프 슛에 필요한 지면반력을 분석하여 효과적인 3득점 점프슛 동작을 규명하고자 한다.
제안 방법
- 농구 3점슛 동작에 대한 운동학적 변인은 3차원 영상분석을 통해 인체 무게중심의 변위와 속도, 상지분절의 각속도를 분석하였고 지면반력 변인은 준비구간에서 최대 수직힘과 이때의 좌우, 전후 방향에 대한 힘에 대해 분석하였다.
- 지면반력 측정을 위한 지면반력기는 미국 AMTI(OR6-7)사의 지면반력기와 증폭기를 사용하였으며, 두발을 동시에 디딜 수 있게 하였다. 또한, 측정된 지면반력 자료의 처리 및 분석을 위해 지면반력 프로그램(KwonGRF 2.0)을 이용하였고 지면반력기의 안정 및 피험자들의 슛 동작에 방해가 되지 않도록 하기 위하여 지면반력기와 동일한 높이의 보조판 6개를 사용하였다.
- 실험 장소는 실내정규 농구코트에서 실시하였고 동작의 원활한 수행을 위해 20분간 준비운동을 실시하였다. 완전한 준비를 마친 후 농구 림(rim)의 정면 3점라인 밖에서 이때 점프슛의 동작은 정면의 골밑에서 패스되는 볼을 받아 연결동작으로 점프슛을 실시하였다.
- 실험시 카메라의 개각도는 45°, 노출시간은 1/1000, 촬영속도는 60 frame/s로 하였으며, 동조용 LED가 카메라 상안에 포함되도록 설치하였다.
- 1) 프로그램을 사용하였다. 영상 좌표화 과정에서 나타나는 노이즈를 최소화하기 위해 저대역통과필터(butterworth low-pass digital filter)가 사용되고 차단주파수는 6 Hz로 설정하였다. 영상자료와 지면반력 자료의 동조를 위해 동조용 발광다이오드(LED)를 사용하였고, A/D 변환기의 7개 채널은 지면반력기의 6채널을 점유할 수 있도록 하고, 나머지 1개 채널은 특정 이벤트를 설정할 수 있는 동조용 스위치를 연결하였다.
- 영상 좌표화 과정에서 나타나는 노이즈를 최소화하기 위해 저대역통과필터(butterworth low-pass digital filter)가 사용되고 차단주파수는 6 Hz로 설정하였다. 영상자료와 지면반력 자료의 동조를 위해 동조용 발광다이오드(LED)를 사용하였고, A/D 변환기의 7개 채널은 지면반력기의 6채널을 점유할 수 있도록 하고, 나머지 1개 채널은 특정 이벤트를 설정할 수 있는 동조용 스위치를 연결하였다.
- 실험 장소는 실내정규 농구코트에서 실시하였고 동작의 원활한 수행을 위해 20분간 준비운동을 실시하였다. 완전한 준비를 마친 후 농구 림(rim)의 정면 3점라인 밖에서 이때 점프슛의 동작은 정면의 골밑에서 패스되는 볼을 받아 연결동작으로 점프슛을 실시하였다. 점프슛의 1회 시도 사이에 10초간의 휴식을 가지며 림을 직접 통과한 클린슛으로 성공한 슈팅 중 연구자와 참가자의 의견 합의 후에 선정된 1회 동작에 대하여 분석하였다.
- 통제점 틀의 좌표화는 높이 3 m, 길이 2 m, 폭 1 m의 통제점 틀에 표시되어 있는 총 62개의 통제점을 정해진 순서대로 5번씩 좌표화한 후 파일로 저장하였고, 볼의 진행 방향을 Y축, 지면과 수직 방향을 Z축, Y축과 Z축의 벡터의 외적을 X축으로 설정하였다. 인체 관절점의 좌표화는 인체를 21개의 관절점에 의해 연결된 강체로 정의하며, 농구공의 중심점 1개를 설정하여 총 22개의 포인트를 좌표화하였다. 이때 인체분절자료(Body segment parameters)와 통제점 좌표화, 인체 관절 중심점의 좌표화, 동조, DLT 방법에 의한 3차원 좌표 계산과 자료의 스무딩을 위해 Kwon3D(ver.
- 완전한 준비를 마친 후 농구 림(rim)의 정면 3점라인 밖에서 이때 점프슛의 동작은 정면의 골밑에서 패스되는 볼을 받아 연결동작으로 점프슛을 실시하였다. 점프슛의 1회 시도 사이에 10초간의 휴식을 가지며 림을 직접 통과한 클린슛으로 성공한 슈팅 중 연구자와 참가자의 의견 합의 후에 선정된 1회 동작에 대하여 분석하였다. 2대의 카메라는 점프슛 동작을 포함하는 통제점 틀이 완전히 상에 잡히도록 하여 약 10 m의 거리에 설치하였다.
- 주요 이벤트는 무릎각이 최소각을 이루는 순간(E1, knee joint minimum; KM), 발끝이 마루면에서 떨어지는 순간(E2, foot takeoff; FT), 농구공이 투사되는 순간(E3, ball release; BR), 발끝이 마루면과 접촉하는 순간(E4, foot landing; FL)으로 설정하였고, 주요 구간은 점프슛을 실시하기 위하여 무릎관절이 최소각을 이루는 순간부터 발끝이 마루면에서 떨어지기 직전까지를 준비구간(preparatory phase; PP), 발끝이 마루면에서 떨어진 순간부터 농구공이 투사되기 직전까지를 슈팅구간(shooting phase; SP), 농구공이 투사된 직후부터 발끝이 마루면과 접촉하는 순간까지를 착지구간(landing phase; LP)으로 설정하였다.
- 실험시 카메라의 개각도는 45°, 노출시간은 1/1000, 촬영속도는 60 frame/s로 하였으며, 동조용 LED가 카메라 상안에 포함되도록 설치하였다. 촬영은 실제 동작을 촬영하기 전에 통제점 틀을 약 10초간 촬영하고 제거한 후에 점프슛 동작을 촬영하였다. 피험자는 정확한 인체 관절점을 디지타이징하기 위해 검정색 반바지 타이즈만을 착용하고 인체 관절점에는 랜드마크(landmarks)를 붙여서 실험하였다.
- 통제점 틀의 좌표화는 높이 3 m, 길이 2 m, 폭 1 m의 통제점 틀에 표시되어 있는 총 62개의 통제점을 정해진 순서대로 5번씩 좌표화한 후 파일로 저장하였고, 볼의 진행 방향을 Y축, 지면과 수직 방향을 Z축, Y축과 Z축의 벡터의 외적을 X축으로 설정하였다. 인체 관절점의 좌표화는 인체를 21개의 관절점에 의해 연결된 강체로 정의하며, 농구공의 중심점 1개를 설정하여 총 22개의 포인트를 좌표화하였다.
- 촬영은 실제 동작을 촬영하기 전에 통제점 틀을 약 10초간 촬영하고 제거한 후에 점프슛 동작을 촬영하였다. 피험자는 정확한 인체 관절점을 디지타이징하기 위해 검정색 반바지 타이즈만을 착용하고 인체 관절점에는 랜드마크(landmarks)를 붙여서 실험하였다. 지면반력기는 지면과 수평을 유지하여 림 정면의 3점 라인 밖에 설치하고 그 주위에 보조판을 설치하였다.
대상 데이터
- 3차원 영상분석을 위해 본 실험에 사용된 카메라는 고속카메라 2대를 같이 사용하였고 3차원 공간좌표를 설정하기 위하여 (주)비솔에서 제작한 가변형 통제점틀을 슛 동작을 포함하도록 높이 3 m, 길이 2 m, 폭 1 m의 직육면체로 조립하여 지면에 수직으로 설치하였다. 또한, 영상분석과 지면반력기의 동조를 위해 (주)비솔의 동조용 LED를 지면반력기 근처에 카메라에 잘 보일 수 있도록 설치하였다.
- 본 연구의 대상자는 C대학에 재학 중인 농구선수 6명으로 선정하였다. 대상자의 신체적 특성은 [Table 1]과 같다.
- 지면반력 측정을 위한 지면반력기는 미국 AMTI(OR6-7)사의 지면반력기와 증폭기를 사용하였으며, 두발을 동시에 디딜 수 있게 하였다. 또한, 측정된 지면반력 자료의 처리 및 분석을 위해 지면반력 프로그램(KwonGRF 2.
데이터처리
- 또한, 영상분석과 지면반력기의 동조를 위해 (주)비솔의 동조용 LED를 지면반력기 근처에 카메라에 잘 보일 수 있도록 설치하였다. 그리고 촬영된 영상의 분석을 위해 동영상 편집 및 디지타이징, 원자료 및 변인 산출을 위해 (주)비솔의 영상분석 프로그램(Kwon3D 3.1)을 이용하였다.
- 본 연구 과정을 통해 얻은 3득점 점프슛 동작에 대한 운동학적, 운동역학적 변인들을 분석하기 위해 SPSS 12.0 통계프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였다.
- 지면반력기는 지면과 수평을 유지하여 림 정면의 3점 라인 밖에 설치하고 그 주위에 보조판을 설치하였다. 지면반력기에서 얻은 자료는 A/D 변환기를 통해 디지털 자료화 하여 지면반력 분석 프로그램(KwonGRF 2.0)을 이용하였다.
이론/모형
- 인체 관절점의 좌표화는 인체를 21개의 관절점에 의해 연결된 강체로 정의하며, 농구공의 중심점 1개를 설정하여 총 22개의 포인트를 좌표화하였다. 이때 인체분절자료(Body segment parameters)와 통제점 좌표화, 인체 관절 중심점의 좌표화, 동조, DLT 방법에 의한 3차원 좌표 계산과 자료의 스무딩을 위해 Kwon3D(ver. 3.1) 프로그램을 사용하였다. 영상 좌표화 과정에서 나타나는 노이즈를 최소화하기 위해 저대역통과필터(butterworth low-pass digital filter)가 사용되고 차단주파수는 6 Hz로 설정하였다.
성능/효과
- 3득점 점프슛을 수행하는 동안 최대 수직힘은 평균 2.32 BW이었으며, 그때 X축에서는 평균 -0.05 BW으로 나타났고, Y축에서는 평균 0.15 BW로 나타났다.
- 그리고 농구공에 직접적인 접촉을 통해 투사 동작을 수행하는 손분절의 각속도 결과를 살펴보면 투사 순간인 E3에서 각속도 값이 995.1±21 .58 deg/s로 가장 크게 나타났으며, 점프 순간인 E2에서 229.7±301.6 deg/s로 가장 낮은 각속도 값을 나타냈다(Table 4).
- 넷째, 지면반력의 값은 좌우 방향의 힘을 최소화하여 힘이 분산되지 않도록 균형을 유지하면서 최대한 수직방향의 지면 반력을 이용하는 것이 정확하고 높은 타이밍에서 슛을 할 수 있을 것으로 사료된다.
- 농구 3득점 점프슛 동작 시 상지분절에 대한 주요 이벤트별 각속도를 분석한 결과, 상완은 E1이 479.9±36.7 deg/s, E2가 96.9±97.7 deg/s, E3가 288.2±13 .4 deg/s, 그리고 E4가 113.3±67.1 deg/s로 나타나 점프를 위해 무릎을 굴곡시켜 무릎각이 최소가 되는 순간인 E1에서 가장 빠른 각속도를 나타냈다.
- 농구 3득점 점프슛 수행 동안 볼을 투사하는 오른 팔의 분절에 대한 각속도 결과, 투사순간 분절의 각속도는 손, 전완, 상완의 순으로 빠르게 나타났다. 즉, 근위 분절에서 원위 분절로 진행하면서 각속도가 빠르게 나타난 것을 알 수 있다.
- 둘째, 이벤트별 무게중심의 속도는 이륙순간이 E2에서 가장 크게 나타났으며 투사순간인 E3에서도 0.84±0.27 m/s로 나타났는데, 그 이유는 최고 정점에 다다랐을 때 투사하지 못하고 움직이는 과정 즉, 전방과 상방으로 이동하면서 투사되고 있는 것으로 판단되며 적절한 투사타이밍을 찾는 것이 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 결과에서 인체 무게중심의 이동 변위를 살펴보면 X축에서의 이동변위는 슈팅구간과 착지구간을 합쳐 평균 3.5 cm로 매우 작은 값으로 좌측 방향으로 신체가 이동하였다. 오정환(2001)은 원핸드 점프슛을 분석한 결과(좌측으로 평균 12.
- 3 BW)로 최대 수직점프 동작보다 크게 나타났다. 선행연구의 이지시 수직속도와 최대 지면반력 값의 결과를 바탕으로 본 연구를 살펴보면, 위와 같은 결과는 무릎 굴곡과 신전을 통한 인체 무게중심의 속도 요인에 의한 최대 점프 수행과는 달리 볼에 적절한 운동량 전이를 위한 인체 무게중심 속도의 조절과 함께 점프슛의 특성상 높은 투사높이 확보를 위해 지면반력을 효율적으로 이용한 것으로 사료된다.
- 셋째, 점프슛 동작 시 상지분절 중 무릎각이 최소가 되는 순간 상완과 전완의 각속도 크게 나타났으며, 손은 투사순간 가장 큰 각속도를 보였는데 이는 안정된 투사높이의 확보와 수직점프를 위한 효율적인 충격량의 이용, 그리고 볼에 적절한 운동량 전이와 회전량 확보를 위한 손목의 스냅현상으로 판단된다.
- 이벤트별 상지분절의 각속도 결과를 살펴보면, 점프슛에서 중요한 시점인 투사순간에 각속도는 손, 전완, 상완의 순으로 빠르게 나타났는데 이는 운동 수행에 기본적으로 적용되는 운동사슬(kinetic chain)의 원리에 충실한 것으로 판단된다. 특히, 투사 시 손 분절의 빠른 각속도는 Cooper et al.
- 전완의 각속도 결과를 살펴보면, 점프슛을 수행하는 동안에 무릎각이 최소가 되는 순간인 E1에서 450.1±93.4 deg/s로 가장 빠른 각속도 값을 보였으며, 투사 순간인 E3에서도 306.57±58.3 deg/s로 높은 각속도 값을 나타냈다.
- 주요 이벤트별 인체 무게중심의 속도는 점프하는 순간인 E2에서 평균 2.12 m/s로 가장 빠르게 나타났으며, 투사 순간인 E3에서는 평균 0.84 m/s로 매우 작은 값을 보였지만 인체 무게중심이 이동하는 과정에서 볼의 투사가 이루어진 것으로 판단된다. 이는 점프슛 특성상 중력을 거슬러 신체를 이륙시켜야 하므로 E2에서 가장 크게 나타난 것으로 판단된다.
- 첫째, 농구 3득점 점프슛 동작 시 인체 무게중심의 이동변위는 좌우방향의 이동변위는 최소화하여 안정된 자세를 유지해야 하고, 인체 무게중심도 분절의 움직임에 따라 자연스럽게 앞으로 나아가야 하는 것이 중요한 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구는 남자대학생 6명의 선수를 대상으로 점프슛에 대한 운동역학적 분석을 실시하였으나 분석대상을 확대하고, 근전도 실험을 함께 병행하여 점프슛 시 근 활동에 대해 규명하는 등다양한 상황에서의 분석을 수행하면 슛 동작에 관한 이해의 폭을 넓힘과 동시에 경기력 향상에 더욱 기여할 것으로 사료된다.
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