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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 가능한 많은 수의 우수골퍼들의 스윙 시 지면 반력을 측정 분석하고, 이를 선행연구와 비교 검토함으로써, 골프 스윙 시 효과적인 또는 바람직한 지면 반력의 변화 형태를 찾고자 한다. 바람직한 지면반력 변화 형태가 찾아진다면 지면반력 분석을 통한 골프스윙 동작의 평가 및 교정이 가능해 질수 있을 것이다.
- 본 논문은 골프 스윙 시 발이 지면에 가하는 힘을 측정한 후, 이 자료를 이용하여, 골프스윙 동작을 분석하고 평가할 수 있는 정량적 기준치를 만들고자 수행되었다.
- 선행연구들의 경우 피험자 수가 작아서 일반화하기에 문제가 있었으므로 연구에서는 가능한 많은 우수 골퍼의 동작을 분석하고자 하였다. 분석한 피험자는 프로 및 세미프로를 포함한 핸디 5이하의 남자 골퍼 15명으로 하였으며, 이들의 체중은 평균 771N, 표준편차 235N이었다.
제안 방법
- 선택하여 분석한 변인은 전후, 좌우의 수평력과 수직력이다. 골퍼가 자신의 움직임을 이해하기에는 반작용력보다 작용력이 더 직관적이므로, 수평 성분들은 작용력으로 변환하여 분석 고찰하였다. 힘 자료는 피험자의 체중으로 나누어 정규화(normalize)하였다.
- 지면반력은 족저 압력 측정기를 이용하여 측정할 수도 있으나(Kawashima, 1997; 이중숙, 이동기, 2005), 족저압 측정기는 수직력만을 측정할 수 있으며, 신발 바닥에 설치하는 센서의 비용 때문에 연구 목적 외에는 사용하기가 어려운 근본적인 한계가 있다. 따라서 상하, 전후, 좌우의 세 힘 성분과 양 발이 지면에 가하는 발의 압력 중심 위치도 측정할 수 있는 지면반력분석기(force platform)를 이용하였다.
- 분석한 골퍼들은 수직지면반력 형태에 따라 ‘한발 지지형’ 10명과 ‘양발 지지형’ 5명의 두 가지 형태로 분류되었으며, 한발 지지형 골퍼들의 지면반력 평균값을 스윙 평가 기준치로 선택하였다.
- 분석한 골퍼들의 지면반력 변화 형태는 수직력의 변화 형태에 따라 크게 두 가지 형태로 나누어졌다. 한 가지는 [Figure 3]와 같이 백 스윙 동안 증가된 우측발의 수직력이 다운스윙 이후 점차 감소하여 다시 증가하지 않는 형태이며, 다른 형태는 [Figure 4]와 같이 다운 스윙에서 우측발의 수직력이 다시 증가하는 형태이다.
- 스윙 동작은 정면에서 보아 클럽이 매 90 〬 (degree)를 회전할 때의 시점에 대해 분석하였으며(Heuler, 1996; 성낙준, 2004; 성낙준, 2007), 이에 따라 설정한 이벤트(EN- Event Number)는 다음과 같다(Figure 2).
- 프로를 포함한 핸디가 5 이하인 골퍼 15명의 스윙동작에서 지면반력 자료를 얻었으며, 클럽별 차이를 알아보기 위해 4가지 클럽으로 스윙하게 하였다. 스윙 중 지면반력은 10개의 이벤트 시점에서의 자료로 단순화하였으며, 각 이벤트에서의 평가 기준치는 전체 피험자들의 값을 평균하여 구하였다.
- 실험에 사용된 클럽은 드라이버와 아이언 3, 5, 7번 의 네 가지 클럽이었으며, 피험자들은 모두 각자의 골프화를 착용하고 각자의 클럽을 이용하여 샷(shot)을 하였다. 스윙은 짧은 클럽부터 긴 클럽 순으로 하였으며, 피험자 별로 각 3회씩 스윙하여 피험자가 가장 만족하는 동작을 선택하여 분석하였다.
- 실험에 사용된 클럽은 드라이버와 아이언 3, 5, 7번 의 네 가지 클럽이었으며, 피험자들은 모두 각자의 골프화를 착용하고 각자의 클럽을 이용하여 샷(shot)을 하였다. 스윙은 짧은 클럽부터 긴 클럽 순으로 하였으며, 피험자 별로 각 3회씩 스윙하여 피험자가 가장 만족하는 동작을 선택하여 분석하였다.
- 포스플랫폼 자료에서 각 이벤트의 시점을 찾기 위해 먼저 비디오 자료에서 각 이벤트의 프레임 시간을 측정한 후, 이를 근거로 포스플랫폼 자료에서 각 이벤트의 자료를 찾는 방법을 사용하였다. 즉 각 기기의 시간을 시작 시점 INI를 0시간으로 한 상대 시간으로 변환한 후, 변환된 비디오 자료의 이벤트 시간들에 해당하는 포스플랫폼 자료의 값을 선택하였다. 선택하여 분석한 변인은 전후, 좌우의 수평력과 수직력이다.
- 지면 반력의 측정은 2대의 지면반력 측정기(AMTI)를 스윙연습실 바닥에 고정하여 측정하였으며, 스윙 동작은 한 대의 고속비디오 카메라(Photron PCI 500)를 전면에 설치하여 촬영하였다(Figure 1). 촬영 속도는 125 프레임, 노출시간은 1/1,000 sec로 하였으며, 포스플랫폼의 자료는 1,000 Hz로 샘플링 하였다.
- 지면 반력의 측정은 2대의 지면반력 측정기(AMTI)를 스윙연습실 바닥에 고정하여 측정하였으며, 스윙 동작은 한 대의 고속비디오 카메라(Photron PCI 500)를 전면에 설치하여 촬영하였다(Figure 1). 촬영 속도는 125 프레임, 노출시간은 1/1,000 sec로 하였으며, 포스플랫폼의 자료는 1,000 Hz로 샘플링 하였다. 플랫폼과 카메라의 동조를 위해 동조 장비를 이용하였다.
- 포스플랫폼 자료에서 각 이벤트의 시점을 찾기 위해 먼저 비디오 자료에서 각 이벤트의 프레임 시간을 측정한 후, 이를 근거로 포스플랫폼 자료에서 각 이벤트의 자료를 찾는 방법을 사용하였다. 즉 각 기기의 시간을 시작 시점 INI를 0시간으로 한 상대 시간으로 변환한 후, 변환된 비디오 자료의 이벤트 시간들에 해당하는 포스플랫폼 자료의 값을 선택하였다.
- 포스플랫폼에서 나온 지면반력 자료는 10개의 각 이벤트에서의 값을 추출한 후, 힘 벡터를 수직, 수평 좌우, 수직 좌우의 성분으로 분류하고, 이들 각각에 대해 분석하였다.
- 포스플랫폼의 자체 좌표계는 케이블의 반대방향이 Y축, 지면아래 수직방향이 Z축으로 되어 있으나, 분석의 편의를 위해 스윙이 진행되는 목표 방향을 Y축, 수직 상방이 Z축이 되도록 좌표 변환을 하여 분석하였다[Figure 1]. 따라서 스윙하는 골퍼를 기준으로 좌우방향은 Y축이며 좌측이 + 방향, 전후는 X축이며 앞이 +방향이 된다.
- 프로를 포함한 핸디가 5 이하인 골퍼 15명의 스윙동작에서 지면반력 자료를 얻었으며, 클럽별 차이를 알아보기 위해 4가지 클럽으로 스윙하게 하였다. 스윙 중 지면반력은 10개의 이벤트 시점에서의 자료로 단순화하였으며, 각 이벤트에서의 평가 기준치는 전체 피험자들의 값을 평균하여 구하였다.
- 촬영 속도는 125 프레임, 노출시간은 1/1,000 sec로 하였으며, 포스플랫폼의 자료는 1,000 Hz로 샘플링 하였다. 플랫폼과 카메라의 동조를 위해 동조 장비를 이용하였다. 이 장비는 자료 수집을 위해 버튼을 누르면 포스플랫폼의 13번 채널에 전압을 거는 동시에 촬영 위치의 바닥에 놓은 엘이디(LED)가 점등되도록 한다.
- 골퍼가 자신의 움직임을 이해하기에는 반작용력보다 작용력이 더 직관적이므로, 수평 성분들은 작용력으로 변환하여 분석 고찰하였다. 힘 자료는 피험자의 체중으로 나누어 정규화(normalize)하였다.
대상 데이터
- 따라서 지면반력의 성분별 분석결과는 한발지지형으로 분류된 10명의 자료에 대해서만 제시하였다. 이들 10명의 체중은 평균 749N, 표준편차 282N이었다.
- 선행연구들의 경우 피험자 수가 작아서 일반화하기에 문제가 있었으므로 연구에서는 가능한 많은 우수 골퍼의 동작을 분석하고자 하였다. 분석한 피험자는 프로 및 세미프로를 포함한 핸디 5이하의 남자 골퍼 15명으로 하였으며, 이들의 체중은 평균 771N, 표준편차 235N이었다.
- 이들 10명의 체중은 평균 749N, 표준편차 282N이었다. 수치자료는 기준 클럽인 5번 미들 아이언의 자료를 [Table 1]에 제시하였다.
데이터처리
- 따라서 제시된 표와 그림의 힘들의 단위는 피험자들의 평균체중으로 나누어 정규화한 값(BW, Body Weight)이다. 각 클럽 별로 10개의 이벤트 값을 평균하여 구한 후, 이를 그래프로 그려 클럽별 차이를 비교하였으며, 클럽 간 평균치 차이에 대한 통계검증은 하지 않았다. 이러한 자료처리 작업은 Mathcad 14프로그램을 이용하여 처리하였다.
- 각 클럽 별로 10개의 이벤트 값을 평균하여 구한 후, 이를 그래프로 그려 클럽별 차이를 비교하였으며, 클럽 간 평균치 차이에 대한 통계검증은 하지 않았다. 이러한 자료처리 작업은 Mathcad 14프로그램을 이용하여 처리하였다.
이론/모형
- 이 장비는 자료 수집을 위해 버튼을 누르면 포스플랫폼의 13번 채널에 전압을 거는 동시에 촬영 위치의 바닥에 놓은 엘이디(LED)가 점등되도록 한다. 지면반력의 측정과 분석은 Kwon GRF 2.0을 이용하였다.
성능/효과
- 양발의 좌우력을 합한 [Figure 8]을 보면 백 스윙 탑까지는 지면을 좌로 밀어 골퍼의 몸이 우측으로의 반작용을 받게 하며, 이후로는 지면을 우로 밀어 몸이 좌측으로의 반작용을 받게 하고 있음을 알 수 있다. 따라서 좌우 방향의 힘은 개별적으로 평가하는 것보다 양발의 합력을 구하여 분석 평가하는 것이 더 효과적일 것으로 판단된다.
- 이 둘은 그 특성에 따라 <Figure 3>의 형태는 “한발 지지형”, [Figure 4]의 형태는 “양발 지지형”으로 명명하였다. 분석한 15명의 골퍼 중 10명은 한발지지형의 형태로 분류되었으며, 나머지 5명은 양발지지형의 형태로 분류되었다.
- 전후 수평력과 좌우 수평력은 그 최대치가 0.1 BW정도로서 수직력에 비해 매우 작으며, 전후력의 크기와 변화 형태는 클럽별 차이가 거의 없는 특성을 보이고 있어, 수직력에 비해 그 적절성을 판단하기가 더 용이할 것으로 판단된다.
- 피험자별 지면반력의 변화 형태는 피험자 별로 구별되는 특성이 있었으나, 동일 피험자의 변화 형태는 클럽에 관계없이 일관성이 있었다. 숙련된 선수들의 이러한 일관성은 Carlsoo (1967), Cooper et al.
후속연구
- 따라서 양발지지형이 전통적인 한발지지형에 비해 잘못된 체중이동을 하고 있다거나, 한발지지형에 비해 비효율적이라고 평가할 수는 없다. 그러나 양발지지형은 그 특성이 다양하며, 아직 충분히 검증된 형태가 아니므로, 양발지지형 골퍼에 대한 기준치를 만들기 위해서는 추가적인 연구가 필요한 것으로 본다.
- , 1994; Williams & Sih, 1998; Kawashima, Meshizuka & Takeshita, 1998; Okuda, Armstrong, Tsunezumi & Yoshiike, 2002). 따라서 한발지지형은 스윙 중 효과적으로 수직력을 이용하고 있는 것으로 판단할 수 있으며, 따라서 한발지지형 피험자들의 평균치는 동일 유형 골퍼들의 지면반력 평가 기준치로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 따라서 본 논문에서는 가능한 많은 수의 우수골퍼들의 스윙 시 지면 반력을 측정 분석하고, 이를 선행연구와 비교 검토함으로써, 골프 스윙 시 효과적인 또는 바람직한 지면 반력의 변화 형태를 찾고자 한다. 바람직한 지면반력 변화 형태가 찾아진다면 지면반력 분석을 통한 골프스윙 동작의 평가 및 교정이 가능해 질수 있을 것이다.
- 분석한 골퍼들은 수직지면반력 형태에 따라 ‘한발 지지형’ 10명과 ‘양발 지지형’ 5명의 두 가지 형태로 분류되었으며, 한발 지지형 골퍼들의 지면반력 평균값을 스윙 평가 기준치로 선택하였다. 수직과 전후, 좌우 성분 별 10개의 이벤트에서의 자료는 그래프 및 수치 값으로 제시되었으며, 이 자료는 스윙 동작의 적절성을 평가하는 기준치로 사용될 수 있을 것이다.
- 현재 활용되고 있는 대부분의 골프스윙 분석은 비디오에 의한 동작 분석에 한정되고 있어, 추가적인 연구를 통하여 지면 반력분석을 추가할 수 있게 된다면, 더 효율적인 스윙 분석 및 처방이 가능해 질 것이다.
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