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제안 방법
- , USA)를 이용하여 샘플링 주파수 100Hz로 적외선 발광 (Infrared light Emitting Diode maker)의 3차원 공간좌료를 수집 하였다. 2대의 힘판 (Bertec Inc, . USA)을 이용하여 샘플링 주파수 1000Hz로 지면반발력을 측정하였으며 동시에 비디오 카메라를 이용하여 초당 100프레임으로 스윙 동작을 녹화하였다.
- 3차원 동작 데이터 수집을 위하여 28개의 IRED 마커를 그림3 에서처럼 개발된 마커 세트에 따라 관절의 주요 위치에 부착하여스윙 동작을 측정하였다. IRED 마커를 통해 입력된 3차원 공간좌표 데이터는 다물체 동역학해석 소프트웨어인 ADAMS (MSC.
- 동작을 측정하였다. IRED 마커를 통해 입력된 3차원 공간좌표 데이터는 다물체 동역학해석 소프트웨어인 ADAMS (MSC. Software, Inc, . USA)에 입력되어, 가상 휴먼 모델링 및 시뮬레이션 소프트웨어인 LifeMOD(BRG Inc., USA)을 통해 인체 시뮬레이션 하였다.
- , USA)를 통해 가상 골격 모델과 실제 클럽과 같은 물성치를 가지는 가상 클럽을생성하였다. 골격 모델은 피험자의 인체계측 데이터와 적외선 발광 마커의 동작 데이터를 입력으로 하고 가상 인체 모델링 프로그램인 LifeMOD를 사용하여 머리 (head), 목(neck), 가슴몸통 (upper torso), 복부몸통(central torso), 골반(lower torso), 견갑골 (scapular) 2개, 상완(upper arm) 2개, 하완(lower arm) 2개, 손 (hand) 2개, 넓적다리(upper leg) 2개, 종아리(lower leg) 2개, 발 (foot) 2개의 총 19개의 분절로 이루어진 삼차원 가상 골격모델을생성하였다. 골격모델의 체절과 체절을 연결하기 위하여 관절 (joint)을 생성하였다.
- 골격 모델은 피험자의 인체계측 데이터와 적외선 발광 마커의 동작 데이터를 입력으로 하고 가상 인체 모델링 프로그램인 LifeMOD를 사용하여 머리 (head), 목(neck), 가슴몸통 (upper torso), 복부몸통(central torso), 골반(lower torso), 견갑골 (scapular) 2개, 상완(upper arm) 2개, 하완(lower arm) 2개, 손 (hand) 2개, 넓적다리(upper leg) 2개, 종아리(lower leg) 2개, 발 (foot) 2개의 총 19개의 분절로 이루어진 삼차원 가상 골격모델을생성하였다. 골격모델의 체절과 체절을 연결하기 위하여 관절 (joint)을 생성하였다. 척추부에 윗목(upper neck), 아랫목(lower neck), 흉추(thoracic), 요추lumbar) 각 1개씩 4개, 상지의 어깨 (scapular), 팔꿈치(elbow), 손목(wrist) 양쪽에 3개씩 6개와 하지의 엉덩관절(hip), 무릎(knee), 발목(ankle) 양쪽에 3개씩 6개로총 18개의 괒절을 생성 하였다 생성된 관절은 경 첩조인트(revolute joint)로써 관절마다x, y, z방향으로 각각세 개씩 구성되고x, y, z방향의 회전 자유도(rotational degree of freedom)# 갖는다.
- 골프를 개발하였다[9]. 골프 클럽의 무게로 인해 다루기 어려운 점과 부상의 위험을 보완하기 위해서 소프트 골프 클럽헤드는기존 골프 클럽 헤드보다 가벼운 아연합금 재료를 이용하였으며, 헤드의 페이스는 테니스 라켓 형식으로 그물망구조나 격자모양으로 만들어 무게를줄였다. 또한기존의 단단한클럽 샤프트나, 골프공으로 인해 머리나 눈에 부상을 입을 수 있는 점을 보완하기 위해소프트 골프공은 고분자 재료로 만들었으며, 표준 골프공의 1/4 무게가 되고 공의 크기는 통상의 골프공의 직경과 형상을 동일하게하였다[10].
- 기존의 골프 클럽과 소프트 골프 클럽을 이용한 스윙 동작 데이터를 이용하여 다물체 동역학해석 프로그램인 MSC.ADAMS (MSC Software Co., USA)와 인체 모델링 프로그램인 BRG. LifeMOD (Biomechanics Research Group Inc.
- 이러한연구에 따르면 아마추어 골퍼보다 낮은 스윙 기술을지니며 신체적 조건이 약한 초보자나, 어린이, 노약자들이 다루기 어려운기존의 무거운 골프클럽을 이용하여 스윙을 했을 때에는 부상의 위험이 더욱 높아진다는 것을 예측할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 골프 클럽과 기존 골프 클럽의 단점을 보완하여 개발된 아연합금 소재의 헤드를 채용한 소프트 골프 클럽의 스윙 동작 동안 왼쪽 상지 관절(어깨, 팔꿈치, 손목)과 허 리 에서 생성되는 힘(N)과 토크(Nm)를 분석하였으며 아래와 같은 결과를 얻었다.
- 따라서 본 연구에서는 기존 골프 클럽의 단점을 보완하여 초보자, 어린이, 노약자가 쉽게 사용할 수 있도록 개발된 소프트 골프클럽을 이용한 스윙 동작에 대한 동작 분석 데이터를 수집한후, 인체 시뮬레이션을 통해 각 관절에서 스윙 동작을 위해 생성되는 힘 (N)과 토크(Nm)를 기존의 골프 클럽을 이용한 스윙 동작에서 생성되는 힘과 토크를 비교하여 분석하였다.
- 이로 인해 가동 범위를 넘어서는요골편위가 일어날 수 있으며 양손의 엄지손가락이 요골(radius) 쪽으로 꺾 이는 현상이 발생할 수 있다. 또한 기존 골프 클럽의 중량으로 인해 백스윙에서 타깃방향으로 다운스윙 시 골프 클럽에 대한 제어 력을 갖기 위해 손목에서 소프트골프 스윙 시보다 더 큰 언 코킹 토크를생성하였다. 이때 언코킹이 커지게 되면 공 대신 땅을 치게 되어 유구골(hamate) 골절 부상을 유발할 수 있다[4-5].
- 본 논문에서 기존 골프 클럽을 이용한 스윙과 소프트 골프 클럽을 이용한 스윙 시에 각 관절에서 생성되는 힘과 토크룰 인체 시뮬레이션을 통해 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 삼차원 동작분석에서 획득된 적외선 발광마커 위치의 이동경로를 따라 골격을 움직이는 역동역학적 해석(inverse dynamics simulation)을 통하여 관절의 운동 각도를 계산하여 저장하고, 가상 마커의 영향을 배제하고 저장된 관절 운동 각도를 입력으로 하여 정동역 학적 해석 (forward dynamics simulation)을 수행하여 힘과 토크(Nm)를 획득하였다[17J8]. 획득한 인체 시뮬레이션 데이터로부터 스윙 동작분석을위해 그림 4와표2에서처럼 전체 스윙 동작을 8개의 동작으로 구분[19]하여 기존의 골프 클럽과 소프트 골프 클럽(아연합금헤드)을 이용한 스윙 동작 동안 왼쪽 손목관절(wrist join 왼쪽 팔꿈치관절(elbow joint), 왼쪽 어깨관절(아loiilder joint)과 허리 관절(lumbar)에 부하되는 힘 (N)과 토크 (Nm) 를 분석하였다.
- 실험은 일반 골프클럽, 아연합금(Zn alloy) 헤드 소프트 골프 클럽 총2가지 클럽으로 스윙을 하였으며, 한 클럽 당 5번의 스윙을 하였고 골프 클럽은 무작위로 주어졌다. 5번의 스윙 후 10분 정도의 휴식 시간을 가졌다.
- 회외를 나타내며 회내 토크는 (+)로, 회외 토크는 (-)로 나타난다. 전두면에서 팔꿈치 관절의 움직 임을 나타낼 수 없기 때문에, 본 연구에서는 전두면에서 왼쪽 팔꿈치 관절에서의 힘과 토크를 분석하지 않았다.
- 토크(Nm)를 획득하였다[17J8]. 획득한 인체 시뮬레이션 데이터로부터 스윙 동작분석을위해 그림 4와표2에서처럼 전체 스윙 동작을 8개의 동작으로 구분[19]하여 기존의 골프 클럽과 소프트 골프 클럽(아연합금헤드)을 이용한 스윙 동작 동안 왼쪽 손목관절(wrist join 왼쪽 팔꿈치관절(elbow joint), 왼쪽 어깨관절(아loiilder joint)과 허리 관절(lumbar)에 부하되는 힘 (N)과 토크 (Nm) 를 분석하였다.
대상 데이터
- 피험자는 모두 오른손잡이이며, 이들은 신경학적 및 근 . 골격계에 질병이 없는 사람을 대상으로 하였다. 피험자는 실험에 대하여 충분히 숙지하고 실험에 참여하였다.
- 기존의 골프 클럽과 소프트 골프 클럽을 이용한 스윙동작을 분석하기 위해 그림 2에서처럼 0.01의 resolution과 0.1m의높은 정밀도를 가진 3차원 적외선 동작 분석기(Optotrak Certus, Northern Digital Inc., Canada)와 데이터 수집과 분석 시스템 (Motion Monitor, Innovative Sport, Inc., USA)를 이용하여 샘플링 주파수 100Hz로 적외선 발광 (Infrared light Emitting Diode maker)의 3차원 공간좌료를 수집 하였다. 2대의 힘판 (Bertec Inc, .
- 남자 아마추어 4명으로 평균 연령은 53.5±3.1세, 평균 신장은 169.25±1.73cm, 평균 몸무게 75.02±3.45kg이다. 피험자는 모두 오른손잡이이며, 이들은 신경학적 및 근 .
- 기존 골프 클럽은 일반적으로 연습용 클럽으로 많이 사용되는 아이언 7번 클럽으로, 헤드의 무게는 30으로 샤프트를 포함한 클럽의 전체 무게는 402g이었다. 소프트 골프용 클럽 은 헤 드를 아연합금(Zn Alloy)으로 제 작한 아연 아이 언 클럽 으로 소프트 골프용 클럽 헤드는 타격 면을 제외한 외형을 가벼운 재질의 금속, 샤프트는 Graphite* 사용하여제작하였고, 타격면은 테니스 라켓과 같이 격자 구조를 취하고 있다. 이와 같은 클럽 헤드는 헤드의 무게를 줄이는 결과를 나타내어아연합금으로 제작한 클럽 헤드의 무게는 196.
- 4g 이다. 실험에 사용된 볼은 소프트 골프를 위한 볼로써, 천연고무(1등급, 고무 100%)와 w이과 nylon이 55대 45로 혼합된 FELT를 재료로 하여 제작되었으며, 볼의 크기 와 형상은 기존의골프 볼과 동일하지만 무게는 기존 골프공보다 가벼운 28g이고, 직경은 45.2mm 이다.
데이터처리
- 통계분석은 window 용 SPSS 12.0 version 을 이용하여, 각 골프스윙 단계별로 기존골프와 소프트골프 클럽을 이용한 스윙 동작에대해 paired-t test를 실시하여 결과 값의 유의성을 판단하였다. 통계적 유의성 검정을 위한p값은0.
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