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문제 정의
- 이에 이 연구는 앞으로 체육교사가 될 예비교사인 사범대에 재학 중인 체육전공 학생들을 대상으로 영상분석 장비와 지면반력기를 이용하여 높이뛰기 동작을 3차원으로 비교·분석하고, 남녀 각각의 높이뛰기 동작의 운동학적 및 운동역학적 특성과 기록에 영향을 미치는 변인을 규명하여 현장에서 학교 체육 및 육상선수 지도 시 체육교사들의 높이뛰기에 대한 실기능력 및 전문성 신장을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- ① 상지 : 손, 전완, 상완을 Body Group으로 정의하여 질량 중심을 계산하였다.
- 실험 도구의 배치를 완료하고 각 피험자의 신체적 특성을 측정하고, 피험자의 상해예방과 최적의 동작 수행을 위해 충분한 준비운동과 높이뛰기 사전연습을 실시하였다. 신체관절 중심점의 좌표화 및 추적을 위해 피험자의 관절점에 반사마커를 부착하고 지면반력기위에 올라가 체중을 측정한 다음, 해부학적 자세를 취한 상태에서 1초간 static trial을 1회 촬영한 후, dynamic trial을 3회 촬영하였다. 이때, 3회의 도전 기록은 각 피험자의 연습 중 평균 기록부터 시작하여 성공 시 다음 시기에는 도전 기록을 올리고, 실패 시 다음 시기에 기록을 낮추어 실시하였다.
- 신체분절의 수직속도는 오른쪽 상지, 왼쪽 상지, 추진다리, 구름다리의 수직속도를 분석하였다.
- 이 연구를 위한 실험은 촬영에 필요한 3차원 영상장비인 고속카메라와 지면반력기 등 실험장비가 갖추어진 체육관에서 실시하였고 실험 절차는 먼저 공간 좌표의 설정을 통해 통제점 틀을 연구 대상자들의 높이뛰기 동작을 완전히 포함하는 범위에 설치하였으며, 진행방향을 중심으로 X축은 좌․우, Y 축은 전․후, Z축은 상․하로 하여 높이뛰기 동작 전 과정에 걸쳐 마커관찰이 가장 용이한 2곳에 고속카메라를 설치하였고, 카메라 촬영속도는 120 frames/sec로 하였다. 실험 공간을 카메라로 5프레임 이상 촬영한 후 통제점 틀을 제거 하였고, 실험에 들어가기 전에 연구자는 연구 대상자들에게 실험의 목적과 방법을 정확하고 세심하게 교육하여 성실히 실험에 임할 수 있도록 하였다. 실험 도구의 배치를 완료하고 각 피험자의 신체적 특성을 측정하고, 피험자의 상해예방과 최적의 동작 수행을 위해 충분한 준비운동과 높이뛰기 사전연습을 실시하였다.
- 실험 공간을 카메라로 5프레임 이상 촬영한 후 통제점 틀을 제거 하였고, 실험에 들어가기 전에 연구자는 연구 대상자들에게 실험의 목적과 방법을 정확하고 세심하게 교육하여 성실히 실험에 임할 수 있도록 하였다. 실험 도구의 배치를 완료하고 각 피험자의 신체적 특성을 측정하고, 피험자의 상해예방과 최적의 동작 수행을 위해 충분한 준비운동과 높이뛰기 사전연습을 실시하였다. 신체관절 중심점의 좌표화 및 추적을 위해 피험자의 관절점에 반사마커를 부착하고 지면반력기위에 올라가 체중을 측정한 다음, 해부학적 자세를 취한 상태에서 1초간 static trial을 1회 촬영한 후, dynamic trial을 3회 촬영하였다.
- 이 연구를 위한 실험은 촬영에 필요한 3차원 영상장비인 고속카메라와 지면반력기 등 실험장비가 갖추어진 체육관에서 실시하였고 실험 절차는 먼저 공간 좌표의 설정을 통해 통제점 틀을 연구 대상자들의 높이뛰기 동작을 완전히 포함하는 범위에 설치하였으며, 진행방향을 중심으로 X축은 좌․우, Y 축은 전․후, Z축은 상․하로 하여 높이뛰기 동작 전 과정에 걸쳐 마커관찰이 가장 용이한 2곳에 고속카메라를 설치하였고, 카메라 촬영속도는 120 frames/sec로 하였다. 실험 공간을 카메라로 5프레임 이상 촬영한 후 통제점 틀을 제거 하였고, 실험에 들어가기 전에 연구자는 연구 대상자들에게 실험의 목적과 방법을 정확하고 세심하게 교육하여 성실히 실험에 임할 수 있도록 하였다.
- 신체관절 중심점의 좌표화 및 추적을 위해 피험자의 관절점에 반사마커를 부착하고 지면반력기위에 올라가 체중을 측정한 다음, 해부학적 자세를 취한 상태에서 1초간 static trial을 1회 촬영한 후, dynamic trial을 3회 촬영하였다. 이때, 3회의 도전 기록은 각 피험자의 연습 중 평균 기록부터 시작하여 성공 시 다음 시기에는 도전 기록을 올리고, 실패 시 다음 시기에 기록을 낮추어 실시하였다. 피험자는 모두 같은 방향으로 뛰었으며, 총 30개의 trial 중 실패 한 tral은 제외하고 성공한 시기의 자료 중 영상에 문제가 없는 16개의 trial을 분석 대상으로 하였다.
- 체육전공 사범계 대학생의 높이뛰기 기록에 영향을 미치는 운동학 및 운동역학적 변인을 규명하기위해 기록과 각 변인간의 집단별 상관분석을 실시하였다.
- 피험자는 모두 같은 방향으로 뛰었으며, 총 30개의 trial 중 실패 한 tral은 제외하고 성공한 시기의 자료 중 영상에 문제가 없는 16개의 trial을 분석 대상으로 하였다. 카메라와 지면반력기의 동조를 위해 동조용 타이머(LED)를 촬영범위에 설치하였으며, 지면반력 데이터는 1000 Hz로 샘플링하였다.
대상 데이터
- 이 연구의 대상자는 충청북도에 소재하고 있는 사범대 체육교육과에 재학 중인 남녀 대학생 각 5명씩 총 10명으로 하였으며, 대상자의 특성은 다음과 같다.
- 이때, 3회의 도전 기록은 각 피험자의 연습 중 평균 기록부터 시작하여 성공 시 다음 시기에는 도전 기록을 올리고, 실패 시 다음 시기에 기록을 낮추어 실시하였다. 피험자는 모두 같은 방향으로 뛰었으며, 총 30개의 trial 중 실패 한 tral은 제외하고 성공한 시기의 자료 중 영상에 문제가 없는 16개의 trial을 분석 대상으로 하였다. 카메라와 지면반력기의 동조를 위해 동조용 타이머(LED)를 촬영범위에 설치하였으며, 지면반력 데이터는 1000 Hz로 샘플링하였다.
데이터처리
- 또한, 높이 뛰기 기록에 영향을 미치는 운동학 및 운동역학적 변인들을 규명하기 위하여, 높이뛰기 기록과 운동학 및 운동역학적 변인들과의 상관분석(Pearson's)을 실시했다.
- 수집된 자료는 SPSS(Version 12.0)프로그램을 이용하여 측정 구간내의 운동학적 및 운동역학적 변인들 각각에 대한 평균과 표준편차를 산출하고, 각 변인별로 남학생과 여학생 간 차이를 알아보기 위하여 평균차 검정(t-test)을 실시했다. 또한, 높이 뛰기 기록에 영향을 미치는 운동학 및 운동역학적 변인들을 규명하기 위하여, 높이뛰기 기록과 운동학 및 운동역학적 변인들과의 상관분석(Pearson's)을 실시했다.
이론/모형
- 영상 분석에서는 통제점 및 신체관절 중심점의 좌표화와 동조 등의 절차를 거쳐 Abdel-Aziz와 Karara(1971)의 DLT방법(Direct Linear Transformation method)을 통해 3차원 좌표값을 계산하며 자료에 대한 평활화(smoothing)는 Kwon3D XP 프로그램을 사용하였다.
- 체육전공 사범계 대학생의 높이뛰기 기록에 영향을 미치는 운동학 및 운동역학적 변인을 분석하여 각 변인 간의 집단별 상관관계를 알아보기 위하여 Hay와 Reid(1982)이 제시한 높이 뛰기 모델을 이용하여 변인 간 상관분석을 실시하고 [Figure 10]과 같이 제시하였다.
성능/효과
- 구름다리의 수직속도는 발구름 이지 시에 남학생이 여학생보다 크게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 발구름 착지 시에 구름다리의 수직속도는 남녀 모두 하방으로 작용하였는데, 이는 착지 시 구름다리의 수직속도가 모두 +값으로 나타난 성낙준(1991)의 연구 결과와 상반된 결과로써, 발구름 전반기에 구름다리가 상승하지 못하고 하강하는 것으로 보이며, 이에 대한 기술적 보완이 필요한 것으로 판단된다.
- 신체중심의 높이는 모든 국면에서 남학생이 여학생보다 높게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 그러나 신장비는 발구름 1보전과 발구름 착지 시에는 비슷하였고 발구름 이지 시와 최대높이에서는 남학생이 높게 나타났으며, 통계적으로도 발구름 이지 시와 최대높이에서만 유의한 차이가 있었다. 따라서, 발구름 1보전과 발구름 착지 시의 남녀 간 신체중심 높이의 차이는 신장과 하지장의 차이 때문인 것으로 판단되며, 발구름 이지 시와 최대높이에서는 남학생이 여학생보다 수직상승거리가 더 크게 나타나 발구름 이지 시에 양팔과 추진다리를 더 높이 끌어 올리는 것으로 판단된다.
- 기록과 이륙 시 수직속도 간의 관계는 남학생은 유의한 상관을 보이지 않았고, 여학생은 높은 상관(r=.77, p<.05)을 나타냈으며, 기록과 이륙 시 신체중심의 높이 간의 관계는 남녀 모두 유의한 상관을 보이지 않았다.
- 05)을 나타냈다. 남학생의 발구름 착지 시 추진다리의 수직속도가 기록과 높은 상관을 보이고, 이지 시에는 구름다리의 수직속도가 높은 상관을 나타내는 것으로 보아 착지 시에는 추진다리의 상방 추진동작이 크게 작용하다가 이지 시에 그 작용력이 감소하면서 대신 구름다리의 상방 추진이 유효하게 작용하는 것으로 판단되며, 여학생의 경우 양쪽 다리의 수직속도와 기록 간의 관계가 유의한 상관이 없는 것으로 나타나 하지의 추진동작이 수직력을 증가시키는데 효율적으로 작용하지 못한 것으로 판단된다.
- 도움닫기를 통해 얻어지는 수평속도는 남학생의 경우 기록에 영향을 미치며, 발구름 시 수평속도의 감소량은 수직속도의 증가량과 상호 종속적인 관계이나, 여학생은 수평속도가 기록이나 수직속도 증가에 영향을 미치지 않았다. 이는 수평 지면반력이 기록과 유의한 상관이 없는 것으로 보아 여학생의 발구름 시 수평속도를 줄이기 위한 브레이크 작용이 효과적으로 작용하지 못한 것으로 생각되며, 발구름 시 효과적으로 수평속도를 감소시키고 수직속도를 증가시키기 위해서는 발구름 착지 시 상체를 후방으로 기울여 후경각을 크게 하고 무게중심과 구름발의 착지점과의 수평거리를 길게 해야 할 것으로 생각된다.
- 발구름 착지에서부터 발구름 이지까지 신체중심의 수직속도는 발구름 이지 시의 수직속도와 최대수직속도가 남학생이 여학생보다 크게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 발구름 동안 수직상승거리가 남학생이 여학생보다 크게 나타남으로써 발구름 착지 시의 수직속도는 큰 차이가 없으나 발구름 이지 시의 수직속도에서는 매우 큰 차이를 보였다.
- 발구름 착지에서부터 발구름 이지까지 신체중심의 수직속도는 발구름 이지 시의 수직속도와 최대수직속도가 남학생이 여학생보다 크게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 발구름 동안 수직상승거리가 남학생이 여학생보다 크게 나타남으로써 발구름 착지 시의 수직속도는 큰 차이가 없으나 발구름 이지 시의 수직속도에서는 매우 큰 차이를 보였다.
- 발구름의 최대수직지면반력은 남학생 평균 3.92±0.59 N/kg, 여학생 평균 3.06±0.41 N/kg로 나타났고, 전체 발구름 시간 중 최대수직지면반력이 발생한 비율은 남학생 평균 39.38±12.36%, 여학생 평균 42.63±18.28%인 것으로 나타났다.
- 수직지면반력과 수직충격량의 관계는 남학생은 높은 부적 상관(r=-.74, p<.05)을 나타냈으며, 여학생은 높은 정적상관(r=.73, p<.05)을 보였다.
- 신체중심의 수직속도와 기록 간의 관계는 발구름 착지 시에는 남녀 모두 유의한 상관을 보이지 않았고, 발구름 이지 시에는 여학생(r=.77, p<.05)이 높은 상관을 보여 선행연구의 이륙시의 수직 속도는 기록과 매우 높은 상관(r=.91)을 나타낸다는 결과(성낙준, 1991)와 일치하였으나, 남학생은 유의한 상관을 보이지 않는데, 이는 남학생의 경우 발구름 이후 공중동작의 미숙으로 기록에서 다소 손해를 본 피험자가 있는 것으로 생각된다.
- 오른쪽 상지의 수직속도는 발구름 이지 시에 남학생이 여학생보다 크게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다.
- 왼쪽 상지의 수직속도는 발구름 이지 시의 수직속도와 최대수직속도가 남학생이 여학생보다 크게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다.
- 이 연구에서 수직지면반력과 각 신체분절의 수직 힘 간의 상관관계를 분석한 결과, 구름다리의 수직 힘에서 남학생은 매우 높은 상관(r=.92, p<.01)을 나타냈고, 여학생은 유의한 상관이 없는 것으로 나타났으며, 그 외 다른 신체분절의 수직 힘과 수직지면반력의 관계는 모두 유의한 상관이 없는 것으로 나타났다.
- 이 연구에서는 남학생의 경우 신체중심의 전후속도가 기록과 높은 상관(r=.72, p<.05)을 보였으나, 여학생의 경우 신체중심의 수평속도와 도약 높이와의 관계가 유의하지 않은 것으로 보아(r=.65) 여학생이 남학생에 비해 발구름 동작이 미숙하여 도움닫기 동작에서 얻어진 수평속도를 수직속도로 전환하는 과정이 효과적이지 못한 것으로 판단된다.
- 이륙 시 수직속도와 발구름 동안 신체중심 수직속도의 변화량 간의 관계는 남학생(r=.78, p<.05), 여학생(r=.94, p<.01) 모두 높은 상관을 보였으며, 이륙 시 수직속도와 발구름 착지 시수직속도의 관계는 남학생은 유의한 상관을 보이지 않았고, 여학생은 높은 부적상관(r=-.76, p<.05)을 보였다.
- 01)을 보였다. 즉, 남학생은 신장의 영향을 받지 않는 것으로 나타났고, 여학생은 신장의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.
- 최대수직지면반력과 기록 간의 상관관계는 남학생(r=.75, p<.05)과 여학생(r=.94, p<.01) 모두 높은 상관을 보였으며, 최대수평지면반력은 남학생의 경우 높은 상관(r=.72, p<.05)을 나타났으며, 여학생의 경우 유의한 상관을 보이지 않았다.
- 추진다리의 수직속도는 남학생의 착지 시에 기록과 높은 상관(r=.78, p<.05)을 보였다.
- 추진다리의 수직속도는 발구름 이지 시와 최대수직속도가 남학생이 더 크게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다.
후속연구
- 구름다리의 수직속도는 발구름 이지 시에 남학생이 여학생보다 크게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 발구름 착지 시에 구름다리의 수직속도는 남녀 모두 하방으로 작용하였는데, 이는 착지 시 구름다리의 수직속도가 모두 +값으로 나타난 성낙준(1991)의 연구 결과와 상반된 결과로써, 발구름 전반기에 구름다리가 상승하지 못하고 하강하는 것으로 보이며, 이에 대한 기술적 보완이 필요한 것으로 판단된다.
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