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문제 정의
- 따라서 본 연구는 2011년 대구세계육상선수권 대회 여자 100 m 결승전에 출전한 8명의 선수들의 주법에 관련된 운동학적 변인들과 상위 4명의 선수들을 대상으로 중간 질주구간(40 m-70 m)의 3차원 동작기법을 통해서 신체중심의 속도를 유지 하기 위한 각각 선수들의 전략을 운동학적인 관점에서 분석하고자 하였다.
- 이어서 상위 4명의 선수를 대상으로 3차원 동작분석을 실시하여 질주구간인 40 m-70 m구간에서의 오른쪽 발목, 무릎, 고관절각과 몸통의 굴곡 신전각을 산출하고 신체중심의 속도와의 관계를 분석하였다. 상관관계분석을 통해서 신체중심의 속도와 운동학적 변인들과의 관계를 통해서 질주구간에서 질주속도와 움직임의 관계를 규명하고자 하였다. 통계분석을 위해서 Matlab R2009a(MathWorks, USA) 을 활용하였고 이때 통계적 유의수준은 α=.
제안 방법
- 100 m 결승전의 상위 4명을 대상으로 질주구간(40 m-70 m) 에서 3차원 영상분석을 실시하여 신체의 굴곡신전각과 신체중심의 속도를 산출하였다. [Figure 8]은 10.
- 5 Hz)을 통해서 자료가 처리되었다. LAVEG의 설치는 경기당일 예선기록을 토대로 우승 예상선수와 경쟁선수를 대상으로 자체 토의 후 3명의 선수를 결정하여 3대의 빔을 해당 레인에 배치하였다.
- 경기 전 8개의 레인을 포함하는 통제점 틀을 구성하여 켈리브레이션을 실시하고 질주구간을 좌표화를 통한 3차원 각도를 산출하였다[Figure 4]. 가로 10 m, 세로 2 m, 폭 1 m로 제작된 통제점틀을 35 m 지점부터 5 m 간격으로 이동시키며 분석 구간의 좌표화를 위한 작업이 이루어졌다. 이때 영상은 60 frames/sec로 촬영되고 각 카메라의 영상을 분석 프로그램 (Kwon 3D, Visol, Korea)을 이용한 디지타이징 과정을 통해서 각관절점의 위치를 좌표화 하고 신체의 굴곡신전각도를 산출하였다.
- 이때 촬영속도는 초당 300프레임으로 설정하였다. 각 카메라에서 수집된 영상은 영상편집 프로그램 (Vegas pro, Sony, Japan)을 통해서 선정된 구간에서의 영상 프레임수를 통해 계산된 소요시간과 속도, 보수, 보폭(stride length) 및 빈도(stride frequency) 등을 산출하였다.
- 경기 전 8개의 레인을 포함하는 통제점 틀을 구성하여 켈리브레이션을 실시하고 질주구간을 좌표화를 통한 3차원 각도를 산출하였다[Figure 4]. 가로 10 m, 세로 2 m, 폭 1 m로 제작된 통제점틀을 35 m 지점부터 5 m 간격으로 이동시키며 분석 구간의 좌표화를 위한 작업이 이루어졌다.
- 두번째로 패닝(Panning) 기법을 이용하여 스프린터의 운동학적인 변인들을 산출하였다. 패닝기법은 고속촬영이 가능한 카메라를 통해서 빠른 움직임의 물체를 효과적으로 촬영할 수 있는 방법으로 100 m 구간의 동작을 확보하기 위해서 5대의 휴대용 고속촬영 카메라(Casio EX-F1, Japan)가 활용되었다.
- 먼저 각각의 선수의 보폭과 빈도의 평균값과 공식 기록과 반응시간을 산출하여 공식기록과 보폭, 빈도, 반응시간간의 상관관계를 분석하였다. 이어서 상위 4명의 선수를 대상으로 3차원 동작분석을 실시하여 질주구간인 40 m-70 m구간에서의 오른쪽 발목, 무릎, 고관절각과 몸통의 굴곡 신전각을 산출하고 신체중심의 속도와의 관계를 분석하였다.
- 이때 영상은 60 frames/sec로 촬영되고 각 카메라의 영상을 분석 프로그램 (Kwon 3D, Visol, Korea)을 이용한 디지타이징 과정을 통해서 각관절점의 위치를 좌표화 하고 신체의 굴곡신전각도를 산출하였다. 분석 변인들로는 오른 발목, 무릎, 고관절과 몸통의 굴곡, 신전각 및 신체중심의 속도를 산출하였다.
- 세 번째는 12대의 비디오 카메라를 이용하여 상위 4명의 40 m에서 70 m 구간에서 3차원 동작분석을 실시하였다. 각 4대의 카메라는 경기장 관중석 최상단에 위치하여 총 3곳의 위치에서 질주구간을 포함하도록 중첩되게 설치하였다[Figure 3].
- 여자 100 m 결승전에서 우승이 예상되었던 미국의 Carmelita Jeter선수를 대상으로 LAVEG을 이용한 질주속도 분석이 이루어졌다. Jeter선수는 출발신호에 대한 반응시간은 0.
- 가로 10 m, 세로 2 m, 폭 1 m로 제작된 통제점틀을 35 m 지점부터 5 m 간격으로 이동시키며 분석 구간의 좌표화를 위한 작업이 이루어졌다. 이때 영상은 60 frames/sec로 촬영되고 각 카메라의 영상을 분석 프로그램 (Kwon 3D, Visol, Korea)을 이용한 디지타이징 과정을 통해서 각관절점의 위치를 좌표화 하고 신체의 굴곡신전각도를 산출하였다. 분석 변인들로는 오른 발목, 무릎, 고관절과 몸통의 굴곡, 신전각 및 신체중심의 속도를 산출하였다.
- 먼저 각각의 선수의 보폭과 빈도의 평균값과 공식 기록과 반응시간을 산출하여 공식기록과 보폭, 빈도, 반응시간간의 상관관계를 분석하였다. 이어서 상위 4명의 선수를 대상으로 3차원 동작분석을 실시하여 질주구간인 40 m-70 m구간에서의 오른쪽 발목, 무릎, 고관절각과 몸통의 굴곡 신전각을 산출하고 신체중심의 속도와의 관계를 분석하였다. 상관관계분석을 통해서 신체중심의 속도와 운동학적 변인들과의 관계를 통해서 질주구간에서 질주속도와 움직임의 관계를 규명하고자 하였다.
- 2011년 대구세계육상선수권대회에서는 다양한 운동역학적 기법을 이용하여 선수들의 주행동작을 분석하였다. 첫째로 레이저 속도측정기(LAVEG Sport, JENOPTIK, Germany)를 이용하여 주행 속도를 측정하였다. 100m 거리에 대한 켈리브레이션을 기초로 초당 100 frame의 자료수집 속도를 통해서 각 프레임에서의 스프린터의 위치를 통해서 순간속도(이동거리/소요시간)가 계산되었다(Harrison, Jensen & Donoghue, 2004).
- 패닝기법은 고속촬영이 가능한 카메라를 통해서 빠른 움직임의 물체를 효과적으로 촬영할 수 있는 방법으로 100 m 구간의 동작을 확보하기 위해서 5대의 휴대용 고속촬영 카메라(Casio EX-F1, Japan)가 활용되었다. 카메라의 위치는 우측 상단 관중석에서 5명의 촬영인원이 위치하여각 카메라 간에 중첩구간을 고려하여 13 m, 30 m, 47 m, 64 m, 81 m 측면 선상에 위치하여 이동하는 스프린터들의 질주동작을 촬영하였다[Figure 2]. 이때 촬영속도는 초당 300프레임으로 설정하였다.
- 레이저빔은 출발선에서 스프린터의 등을 겨냥하여 주로 상에서 스프린터의 등 높이를 따라 이동하도록 하였다[Figure 1]. 획득된 자료는 저역필터방법(cutoff frequency: 0.5 Hz)을 통해서 자료가 처리되었다. LAVEG의 설치는 경기당일 예선기록을 토대로 우승 예상선수와 경쟁선수를 대상으로 자체 토의 후 3명의 선수를 결정하여 3대의 빔을 해당 레인에 배치하였다.
대상 데이터
- 2011년 8월 28일에 7개조의 예선전을 통해서 선발된 선수들이 8월 29일 저녁에 3개조의 준결승전이 실시되어 8명의 선수가 결승전에 진출하게 되었다. 8월 29일 저녁 7시 27분에 진행된 결승결과는 4레인의 Carmelita Jeter (USA)가 10.
- 90초의 기록으로 우승을 차지하였다. 2위와 3위에는 각각 Veronica Campbell-Brown(JAM)과 Kelly-Ann Baptiste(TRI)가 10.97초와 10.98초의 기록으로 입상하였다. 결승전 당일의 날씨는 경기장의 기온이 31도와 55 %의 습도 그리고 -1.
- 본 연구의 대상자들은 여자 100 m 결승전에 참가한 8명의 선수를 대상으로 운동학적 분석이 이루어졌다. 그중 상위 4명의 선수를 대상으로 3차원동작분석이 이루어져 경기력과 움직임의 관계를 규명하고자 하였다[Table 1].
데이터처리
- 100m 거리에 대한 켈리브레이션을 기초로 초당 100 frame의 자료수집 속도를 통해서 각 프레임에서의 스프린터의 위치를 통해서 순간속도(이동거리/소요시간)가 계산되었다(Harrison, Jensen & Donoghue, 2004).
- 통계분석을 위해서 Matlab R2009a(MathWorks, USA) 을 활용하였고 이때 통계적 유의수준은 α=.05수준으로 설정하였다.
성능/효과
- Mackala (2007)의 연구에서는 100 m 구간을 7개의 국면으로 나누었을 때 70 m-80 m의 구간(Phase 6: Maximum velocity)을 최고의 속도를 나타내는 구간으로 정의하였지만 일반적으로 60 m근방 (Phase 4: 50 m-60 m)에서 최고속도가 발생하는 것으로 나타났다. 대구육상선수권대회에 참가한 대부분의 남자 100 m 선수들의 경우도 55 m-60 m근방에서 자신의 최고속도를 나타내는 것으로 나타났다.
- Fraser Pryce(JAM)의 경우 HC에서의 무릎관절을 2위인 Veronica Campbell-Brown(JAM) 과 3위인 Kelly-Ann Baptiste(TRI)에 비해 보다 신전시킴을 알 수 있었다. 따라서 고관절의 경우에도 1위인 Carmelita Jeter(USA)와 4위인 S.A. Fraser Pryce(JAM)의 경우 HC에서의 고관절을 2위인 Veronica Campbell-Brown(JAM)과 3위인 Kelly-Ann Baptiste(TRI)에 비해 보다 신전시킴을 알 수 있었다. 몸통각의 움직임에서는 4위의 S.
- Fraser Pryce(JAM)는 반대로 HC에서 무릎을 신전시킴으로써 신체중심속도를 높게 유지하는 것으로 나타났다. 또한 고관절의 각도와 신체중심의 속도와의 관계에서는 Carmelita Jeter(USA)와 Veronica Campbell-Brown(JAM)은 HC에서 고관절을 굴곡시킴으로써 신체중심속도를 높게 유지하는 반면 S.A. Fraser Pryce(JAM)는 HC에서 고관절을 보다 신전시킬 때 신체중심의 속도가 높게 유지되는 것으로 나타났다. 몸통각도의 경우 Veronica Campbell-Brown(JAM)은 TO에서 몸통을 숙이는 형태가 신체 중심속도와 관련된 것으로 나타났다.
- [Figure 7]은 경기기록과 주법과 관련된 변인들과의 상관관계를 나타낸다. 먼저 보수와 경기기록의 상관관계분석 결과 통계적으로 유의하지는 않았지만 보수가 높을수록 기록이 좋은 경향을 나타내었다(p=.13). 상위 4명의 선수들의 경우 약 50회의 보수를 보이는 반면 하위 4명의 선수의 경우 3명이 47회를 보수를 나타내고 1명은 50회의 보수를 나타내었다.
- 3위의 Kelly-Ann Baptiste(TRI)는 다른 선수들에 비해 발목의 굴곡신전과 신체중심속도와의 관계가 있는 것으로 나타났다. 무릎의 굴곡신전각과 신체중심속도와의 관계에서는 Carmelita Jeter(USA)는 HC에서 무릎이 굴곡 될 수록 신체중심속도가 높게 나오는 반면에 S.A. Fraser Pryce(JAM)는 반대로 HC에서 무릎을 신전시킴으로써 신체중심속도를 높게 유지하는 것으로 나타났다. 또한 고관절의 각도와 신체중심의 속도와의 관계에서는 Carmelita Jeter(USA)와 Veronica Campbell-Brown(JAM)은 HC에서 고관절을 굴곡시킴으로써 신체중심속도를 높게 유지하는 반면 S.
- 58초의 기록으로 약 20년가량 앞당겨지고 있는 반면에 여자 100 m 기록은 아직 절대강자가 나타나지 않고 1988년의 Florence Griffith-Joyner(USA)의 기록이 유지되고 있다. 본 연구를 통해서 세계정상급 여자 100 m 엘리트 선수들의 질주구간(40 m-70 m)의 신체분절각도의 분석을 통해서 최적의 경기력 혹은 경기 기록을 발휘하기 위한 고유의 전략을 파악할 수 있었다. 이를 토대로 한국 여자 단거리 육상종목의 육성에 필요한 전략적 자료로 뿐만 아니라 세계 엘리트 여자 단거리 선수들의 경기력의 결정요인에 대한 자료가 널리 활용되기를 기대해본다.
- 본 연구에서의 질주구간에서 각 선수의 지지기의 최초 시점 (HC)과 발이 떨어지는 시점(TO)에서의 관절의 각도와 신체중심의 속도의 상관관계를 분석한 결과에서도 지지기의 최초시점에서 신체중심의 속도와 높은 상관관계를 나타내고 있었다. 일반적으로 엘리트 단거리 종목에서 질주구간에서 100 ms(0.
- 14). 뿐만 아니라, 경기기록과 빈도(Stride frequency)는 통계적으로 유의한 양적 상관관계를 나타냄으로 여자 100 m 선수들의 경우 보폭을 짧고 빠르게 하는 전략이 경기력에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 예상되었다. 본 연구의 대상자들의 기록평균(11.
- 54 m/sec의 최고속도를 나타내었다[Figure 6]. 출발신호와 함께 30 m까지 급격한 가속구간을 유지하면서 레이스의 중반이후 58.4 m지점에서 최고속도를 나타내고 이후 속도가 서서히 낮아지는 경향을 볼 수 있었다.
- 흥미로운 사실은 여자 100 m 결승경기의 경우 남자 100 m 결승경기와는 달리 기록과 보폭 수(number of steps)간의 부적인 상관관계의 경향을 나타내었다. 통계적으로는 유의하지는 않았지만 기록이 좋을수록 많은 보폭을 나타내고 순위가 낮은 선수일수록 적은 보폭수를 나타내는 경향을 나타내었다 (R=-0.58, p=.13). 따라서 경기기록과 보폭의 상관관계(짧은 보폭과 경기기록) 또한 양적인 상관관계의 경향을 나타내었다 (p=.
후속연구
- 18초의 평균기록을 가진 8명의 남자선수들을 분석한 Mackala(2007)의 분석에서는 남자선수들의 경우 최고의 경기력을 발휘하기 위해서는 최초 10 m-20 m 지점의 가속구간에서 스텝 빈도를 조절하며 보폭을 증가시키는 것이 중요하다고 하였다. 따라서 가속구간, 질주구간, 피니쉬 구간이 구분된 구간별 경기기록과 주법의 형태와의 관계에 대한 분석도 유용할 것이다. 금번 대구세계선수권대회에서는 패닝기법을 통해서 분석된 주법에 관련된 요인들(보수, 보폭, 빈도)와 경기기록과의 관계들을 통해서 세계적인 엘리트 여자 100 m 선수들의 특성을 파악할 수 있었다.
- 일반적으로 짧은 반응시간을 통해서 최상의 경기결과를 유발할수 있겠지만, 본 연구에서도 반응시간과 최종 경기기록과는 직접적인 상관관계를 나타내지는 않았다. 실제 출발 시 반응시간보다는 주법에 관련된 보수나 보폭과 빈도가 보다 밀접한 상관관계가 있을 것으로 예상되면 이러한 주법의 특성에 관련된 신체의 분절각도와 주행속도와의 관계를 통해서 인과관계를 이해할 수 있을 것이다.
- org)이 시작되었으며 금번 2011년 대구세계육상선수권 대회에서도 한국운동역학회를 중심으로 운동역학 연구팀이 운영되어 100 m 남녀 경기의 운동역학 분석이 이루어졌다. 영상기법을 이용하여 세계 상위 단거리 선수들의 경기력에 영향을 미치는 움직임의 과학적인 분석을 통해서 국내 육상선수의 육성에 귀중한 자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 본 연구를 통해서 세계정상급 여자 100 m 엘리트 선수들의 질주구간(40 m-70 m)의 신체분절각도의 분석을 통해서 최적의 경기력 혹은 경기 기록을 발휘하기 위한 고유의 전략을 파악할 수 있었다. 이를 토대로 한국 여자 단거리 육상종목의 육성에 필요한 전략적 자료로 뿐만 아니라 세계 엘리트 여자 단거리 선수들의 경기력의 결정요인에 대한 자료가 널리 활용되기를 기대해본다.
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