2011 대구세계육상선수권대회 110m 허들 선수의 허들링 기술 동작의 운동학적 분석 Kinematic Analysis of Hurdle Clearance Technique for 110-m Men's Hurdlers at IAAF World Championships, Daegue 2011원문보기
The purpose of this study was to evaluate the kinematic characteristics of $5^{th}$ and $6^{th}$ hurdle clearances during the final of the 110-m hurdles at the IAAF World Championships, Daegu 2011. To this end, the hurdling motions of the top 4 ranked male hurdlers in the compe...
The purpose of this study was to evaluate the kinematic characteristics of $5^{th}$ and $6^{th}$ hurdle clearances during the final of the 110-m hurdles at the IAAF World Championships, Daegu 2011. To this end, the hurdling motions of the top 4 ranked male hurdlers in the competition were analyzed. A total of 12 cameras were used to record their motions, with a sampling frequency of 120 Hz. The cameras were calibrated using $11{\times}2{\times}1\;m$ control objects that covered all of the lanes (1st~8th lanes). After analyzing all the data, we arrived at the following results. In the take-off phase, all athletes revealed similar take-off times (CT), and similar distances from the take-off to hurdleto (L1) and hurdle to landing (L2). In particular, Turner, ranked $3^{rd}$, had an inconsistent L2 and may need further training to correct it. In the flight phase, Richardson, ranked $1^{st}$, showed the longest flight distance, whereas Xiang, who was ranked $2^{nd}$, showed the highest CG height from the hurdle. For the step patterns, to increase the pitch frequency, Richardson and Xiang used shorter 3-step lengths than Turner and Oliver.
The purpose of this study was to evaluate the kinematic characteristics of $5^{th}$ and $6^{th}$ hurdle clearances during the final of the 110-m hurdles at the IAAF World Championships, Daegu 2011. To this end, the hurdling motions of the top 4 ranked male hurdlers in the competition were analyzed. A total of 12 cameras were used to record their motions, with a sampling frequency of 120 Hz. The cameras were calibrated using $11{\times}2{\times}1\;m$ control objects that covered all of the lanes (1st~8th lanes). After analyzing all the data, we arrived at the following results. In the take-off phase, all athletes revealed similar take-off times (CT), and similar distances from the take-off to hurdleto (L1) and hurdle to landing (L2). In particular, Turner, ranked $3^{rd}$, had an inconsistent L2 and may need further training to correct it. In the flight phase, Richardson, ranked $1^{st}$, showed the longest flight distance, whereas Xiang, who was ranked $2^{nd}$, showed the highest CG height from the hurdle. For the step patterns, to increase the pitch frequency, Richardson and Xiang used shorter 3-step lengths than Turner and Oliver.
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문제 정의
이 연구는 2011 대구세계육상선수권대회에서 110 m 허들 결승에 진출한 국외 우수선수 4명을 대상으로 5th와 6th 허들을 넘는 기술의 특성을 분석하여 국내 남자 허들선수들의 경기력 향상을 위한 정량적 자료와 기술적 개선 방향을 제시하기 위하여 수행되었고 다음과 같은 결론을 얻었다.
이 연구는 2011년 제 13회 대구세계육상선수권대회에서 110 m 허들경기 결승에서 상위에 입상한 선수를 대상으로 최고 스피드를 발휘하는 5허들과 6허들을 중점으로 허들을 넘는 동작과 운동수행에 관한 핵심적 기술을 분석하고자 하며, 나아가 국내 지도자 및 현장에서 국외 우수선수들의 기술적 동작의 테크닉을 허들 훈련 프로그램에 적용할 수 있는 정량적 자료를 제공하는데 의미가 있다.
가설 설정
1. 이륙국면에 있어서 이륙시간은 0.12 sec로 모든 선수들이 두 허들에서 소요되는 시간이 같다. 허들로부터 이륙지점까지의 거리(L1)은 선수들 간에 큰 편차는 있었지만 선수들 내에서는 차이가 작았다.
각 관절점의 3차원 위치 좌표값은 DLT방법을 사용하는 Kwon3D 프로그램을 이용하여 산출하였다. 운동학적 자료를 얻기 위해 인체를 20개의 관절점과 14개의 분절로 연결된 강체시스템으로 가정하였다. 각 분절의 무게중심과 전신 무게중심의 위치를 구하기 위한 인체분절지수(body segment parameter) 는 Plagenhoef, Evans 와 Abdelnour(1983)의 자료를 이용하였다.
제안 방법
본 연구에서는 총 12대의 Sony 비디오카메라 (HXR-MC2000 6대, VX2100 6대)를 사용하여 동작을 120 Hz의 촬영속도로 촬영하였으며, 촬영 위치 및 촬영범위는 <Figure 1>와 같다. 전체 30m-70m 구간과 5th허들과 6th허들을 중심으로 촬영하기 위해 총 12대 카메라 중 1-4레인, 5-8레인을 기준으로 레인별 3대씩의 카메라를 사용하여 촬영하였다. 특히 3차원 공간좌표 형성을 위해 8레인을 포함할 수 있도록 폭 11 m, 높이 2 m, 길이 1 m의 통제점 틀을 조립한 후, 30 m 지점부터 5 m 간격으로 총 8구간에서 이동 촬영 후 3차원 좌표를 계산하였다<Figure 2>.
최대 가속구간의 5th허들 발구름 착지부터 6th허들링 착지까지 2개의 허들 구간으로 선정하였으며, 각 허들에 대한 도약국면(takeoff phase), 비행국면 (flight phase), 착지국면(landing phase)으로 나누어 분석하였으며, 세부적인 분석내용은 [Figure 3]과 같고, 이와 관련된 용어의 정의(Coh, Kastelic & Pintaric, 1998)는 다음과 같다.
특히 3차원 공간좌표 형성을 위해 8레인을 포함할 수 있도록 폭 11 m, 높이 2 m, 길이 1 m의 통제점 틀을 조립한 후, 30 m 지점부터 5 m 간격으로 총 8구간에서 이동 촬영 후 3차원 좌표를 계산하였다<Figure 2>.
대상 데이터
각 분절의 무게중심과 전신 무게중심의 위치를 구하기 위한 인체분절지수(body segment parameter) 는 Plagenhoef, Evans 와 Abdelnour(1983)의 자료를 이용하였다.
본 연구에서는 총 12대의 Sony 비디오카메라 (HXR-MC2000 6대, VX2100 6대)를 사용하여 동작을 120 Hz의 촬영속도로 촬영하였으며, 촬영 위치 및 촬영범위는 <Figure 1>와 같다.
이 연구의 분석대상은 2011년 제13회 대구세계육상선수권대회 남자 결승 경기 중 1위부터 4위까지 총 4명의 선수를 분석 대상으로 선정하였으며, 이들의 특성은 과 같다.
이론/모형
5th 허들과 6th 허들 구간의 운동학적 변인을 분석하기 위해 KWON3D Motion Analysis Pagkage Version 3.1(Kwon, 2005)을 사용하였다. 본 연구에서는 총 12대의 Sony 비디오카메라 (HXR-MC2000 6대, VX2100 6대)를 사용하여 동작을 120 Hz의 촬영속도로 촬영하였으며, 촬영 위치 및 촬영범위는 <Figure 1>와 같다.
각 관절점의 3차원 위치 좌표값은 DLT방법을 사용하는 Kwon3D 프로그램을 이용하여 산출하였다. 운동학적 자료를 얻기 위해 인체를 20개의 관절점과 14개의 분절로 연결된 강체시스템으로 가정하였다.
각 분절의 무게중심과 전신 무게중심의 위치를 구하기 위한 인체분절지수(body segment parameter) 는 Plagenhoef, Evans 와 Abdelnour(1983)의 자료를 이용하였다. 스무딩(smoothing)은 Butterworth 4차 저역통과필터 (low-pass filter)방법으로 3차원 공간 좌표에 포함된 확률오차 (random error)를 제거하기 위하여 사용하였다. 차단 주파수(cut-off frequency)는 Yu 와 Hay( 1995)가 제시한 차단 주파수 수식을 이용하여 7.
스무딩(smoothing)은 Butterworth 4차 저역통과필터 (low-pass filter)방법으로 3차원 공간 좌표에 포함된 확률오차 (random error)를 제거하기 위하여 사용하였다. 차단 주파수(cut-off frequency)는 Yu 와 Hay( 1995)가 제시한 차단 주파수 수식을 이용하여 7.4Hz로 정하였다. 최대 가속구간의 5th허들 발구름 착지부터 6th허들링 착지까지 2개의 허들 구간으로 선정하였으며, 각 허들에 대한 도약국면(takeoff phase), 비행국면 (flight phase), 착지국면(landing phase)으로 나누어 분석하였으며, 세부적인 분석내용은 [Figure 3]과 같고, 이와 관련된 용어의 정의(Coh, Kastelic & Pintaric, 1998)는 다음과 같다.
성능/효과
2. C.G.의 비행시간은 5th와 6th 허들 모두에서 평균 0.33 sec로 동일한 비행시간을 보였다. 비행국면에서 C.
3. 허들과 착지지점과의 거리(L2)는 5th와 6th에서 Turner 선수만이 가장 긴 거리로 착지하였다. 착지시 C.
4. 허들과 허들 사이의 보폭 변화는 모든 선수들이 1 스텝이 가장 짧았고 이후 2 스텝이 길고 3 스텝은 다시 짧아지는 변화를 보였다. 보폭의 변화 패턴은 선행연구 결과와 유사했지만 총거리에는 차이가 있었다.
도약국면에 대한 운동학적 요인에 대한 특성은 [Table 2]와 [Figure 5]에 잘 나타나 있다. 5th허들과 6th 허들 구간의 도약 국면의 운동학적 변인에 대한 특성을 보면, 도약국면에 있어서 접지 시간은 5th허들이 0.11 sec를 보였고, 6th허들은 0.12 sec로 접지하는 특성을 보였다. 거리요인 중 허들로부터 이륙지점까지 거리(L1)에서는 5th허들이 2.
C.G.의 비행시간은 5th와 6th 허들 모두에서 평균 0.33 sec로 동일한 비행시간을 보였고, Richardson 선수만이 6th 허들에서 0.35 sec로 긴 비행시간을 보였다. 비행국면에서 C.
20 m로 같은 높이에서 이륙하는 특성을 보였다. C.G.의 이동거리(KSP)에 있어서 5th허들은 1.07 m를 보였지만, 6th허들은 1.06 m로 5th허들보다 다소 짧은 길이를 보였고, 이심순간 C.G.와 허들과의 수평거리(X0), 동심순간 C.G.와 허들과의 수평거리(X1)에 있어서는 5th허들이 각각 2.54 m와 1.47 m를 보였지만, 6th허들은 각각 2.55 m와 1.49 m로 5th허들보다 6th허들에서 수평거리가 다소 증가된 특성을 보였다. 도약국면 동안 신체중심의 이동거리(W1)를 보면 5th허들은 0.
이 연구에서 보폭의 변화는 선행연구 결과와 일치하는 것으로 나타났지만 총거리에는 차이가 있었다. 경기력이 좋은 Richardson과 Xiang 선수는 3 스텝의 보폭이 상대적으로 짧고 총거리도 짧았는데 이는 피치 빈도와 관련이 있는 것으로 판단되며 Turner와 Oliver선수는 3 스텝의 보폭을 조금 줄여 피치 빈도를 높인다면 허들로부터 이륙지점까지의 거리를 늘릴 수 있고 더 빠른 수평속도를 발생시킬 수 있을 것으로 판단된다.
77 m로 가장 짧은 스텝 길이를 보였다. 구간에 대한 전체 길이를 보면, 평균 5.45 m를 보였고, David Oliver가 5.68 m로 가장 긴 길이를 보인 반면에 Jason Richardson는 5.29 m로 가장 짧은 길이를 보였다.
01 m로 가장 짧은 특성을 보였다. 그리고 세 번째 스텝 길이에 있어서는 평균 1.88 m로 두 번째 스텝보다 짧은 길이를 보였는데, David Oliver가 가장 긴 2.05m를 보인 반면에 Jason Richardson은 1.77 m로 가장 짧은 스텝 길이를 보였다. 구간에 대한 전체 길이를 보면, 평균 5.
43 m로 가장 짧은 길이를 보였다. 두 번째 스텝 길이에 있어서는 평균 2.06 m로 첫 번째 스텝보다 긴 길이를 보였는데, Andrew Turner는 2.07 m로 가장 긴 특성을 보인 반면에 Liu Xiang은 2.01 m로 가장 짧은 특성을 보였다. 그리고 세 번째 스텝 길이에 있어서는 평균 1.
35 sec로 다소 긴 비행시간을 보였다. 비행국면에서 C.G.의 수평거리(W2)를 보면, 5th허들에서는 2.990 m, 6th허들은 2.93 m를 보이면서 5th허들이 다소 긴 거리를 보였고, Jason Richardson은 5th허들보다 6th허들에서 긴 수평거리를 보인 반면에 Liu Xiang과 Andrew Turner는 5th허들보다 6th허들에서 수평거리가 짧아지는 특성을 보였다. 허들 위의 C.
72 m라고 보고하였다. 이 연구에서 C.G.의 이동거리는 Richardson, Xiang, Turner, Oliver 선수들 모두 선행연구보다 길었는데 이는 허들을 빠르고 낮게 넘기 위함이며 또한 상체를 숙여 허들을 향해 신체를 던짐으로서 C.G.의 도약각을 낮추기 위한 것으로 판단된다.
08 m라고 보고하였다. 이 연구에서 선행연구와 C.G.의 높이 차이는 선수들의 신장이나 하지장의 길이에서 나타나는 것으로 판단되며 일정한 C.G.의 높이를 유지하는 것은 일관성 있는 달리기 동작을 수행하고 있다고 할 수 있다.
이 연구에서 수평속도와 수직속도 모두 선행연구의 결과보다 더 좋았으며 Richardson, Xiang, Turner 선수들은 수직속도를 더 감속시키고 수직속도를 더 증가시키면 경기력이 더 좋아질 것으로 판단된다.
이 연구의 결과와 선행연구 간에 허들의 위치가 다르기 때문에 비교하기에는 다소 차이가 나타날 수 있으나 패턴을 비교하는 측면에서 보면 이륙시간, 허들로부터 이륙지점까지의 거리, 허들과 착지지점과의 거리 모두가 유사하게 나타났다. 그러나 Richarson과 Xiang 선수들처럼 허들로부터 이륙지점까지의 거리가 멀면 C.
이륙지점에서 C.G의 수평거리(W1)는 5th와 6th 허들에서 Richardson, Xiang, Oliver 선수들처럼 이심과 동심순간의 발구름 다리의 자세각이 클수록 이륙지점에서 C.G의 수평거리가 길어지고 이심과 동심순간의 발구름 다리의 자세각은 동심순간에 자세각이 작아지는 것으로 나타났다. 그리고 Turner 선수는 이심과 동심순간의 발구름 다리의 자세각의 변화를 크게 할 필요가 있다.
40 m로 짧은 수평거리에서 착지하는 특성을 보였다. 착지 순간 신체중심의 높이(H4)를 보면, 모든 선수들이 착지 시 5th허들보다 6th허들에서 신체중심이 높은 자세를 보였는데, 5th허들에서는 1.23 m 로 낮은 자세에서 착지하는 특성을 보인 반면에 6th허들에서는 1.34 m로 5th허들보다 신체중심이 높은 자세에서 착지되는 특성을 보였고, Liu Xiang은 다른 선수들보다 신체중심이 높은 자세에서 착지하는 특성을 보였다. 착지 지점과 C.
34 m로 5th허들보다 신체중심이 높은 자세에서 착지되는 특성을 보였고, Liu Xiang은 다른 선수들보다 신체중심이 높은 자세에서 착지하는 특성을 보였다. 착지 지점과 C.G.의 수평거리(W3)를 보면 5th허들에서는 0.05 m의 거리를 보였지만, 6th 허들에서는 0.06 m로 신체중심과 발 착지점과의 거리가 다소 길어진 특성을 보였고, Liu Xiang은 5th허들에서 0.01 m로 짧은 거리를 보였지만, 6th허들에서는 0.07 m로 신체중심과 착지점과의 거리가 긴 특성을 보였다. 착지순간 C.
착지국면 시 이심순간에서 동심순간으로 전환될 때 C.G.의 수평속도 변화는 5th와 6th 허들 모두에서 평균 8.61 m/s에서 8.68 m/s, 8.59 m/s에서 8.65 m/s로 증가되는 것으로 나타났으며 착지순간에 수직 하 방향으로 수직속도가 높을수록 수평속도의 증가가 작은 것으로 나타났다.
착지국면에서 착지지점과 C.G.와의 수평거리(W3)는 Xiang 선수 (5th)가 0.01 m로 이심순간의 발구름 다리의 자세각이 89.6°로 수직에 가까울수록 그리고 이 각이 클수록 착지지점과 C.G.와의 수평거리가 작아지는 것으로 나타났다.
의 높이(H4) 변화는 5th와 6th에서 선수 개개인마다 차이가 있는 것으로 나타났다. 착지국면에서 착지지점과 C.G.와의 수평거리(W3)는 Xiang 선수(5th)가 이심순간의 발구름 다리의 자세각이 클수록 착지지점과 C.G.와의 수평거리가 작아지는 것으로 나타났다.
07 m로 신체중심과 착지점과의 거리가 긴 특성을 보였다. 착지순간 C.G.의 수평속도를 보면, 5th허들에서는 8.61m/s를 보인 반면에 6th허들에서는 8.59 m/s로 6th허들의 수평속도가 다소 작은 특성을 보였지만, Liu Xiang과 Andrew Turnerd의 경우는 5th허들보다 6th허들에서의 속도가 다소 큰 특성을 보이면서 착지하는 것으로 나타났다. 허들링 후 빠른 추진를 위해 사용되는 스윙다리의 무릎과 발목의 속도를 보면, 5th허들이 각각 11.
허들 위의 C.G. 높이(H3)에 있어서는 5th허들이 0.28 m로 6th허들의 0.27 m보다 신체중심이 다소 높은 자세에서 허들링하는 것으로 나타났는데, Liu Xiang의 경우는 다른 선수들보다 5번과 6th허들에서 각각 0.30 m로 신체중심이 다소 높은 위치에서 허들링하는 특성을 보였고, David Oliver의 경우 5번은 0.27 m를 보인 반면에 6th허들은 0.24 m로 6th허들에서 낮은 자세로 허들링하는 특성을 보였다.
허들링 후 빠른 추진를 위해 사용되는 스윙다리의 무릎과 발목의 속도를 보면, 5th허들이 각각 11.25m/s와 15.15m/s의 속도를 보였지만, 6th허들에서는 10.76 m/s와 15.20 m/s를 보이면서 무릎의 경우는 6th허들에서 작은 스윙속도를 보였지만, 발목은 5th허들과 6th허들에서 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다.
후속연구
그러나 세계대회에서 상위에 랭크된 엘리트선수들의 핵심적 허들기술 및 기술적 변인을 연구한 자료는 부족한 실정이다. 따라서 엘리트 110 m 허들선수들의 최고 스피드를 발휘하는 구간에서 허들링 동작의 핵심적 기술을 분석하여 경기력을 향상시킬 수 있는 연구가 필요하다.
Xiang 선수의 경우 동심순간에 수평속도가 증가된다는 것은 리드 다리가 허들을 향해 힘차게 차면서 발구름하는 다리가 추진력 있게 신체를 허들을 향해 강하게 밀어주었기 때문에 증가된다고 판단된다. 따라서 이 연구의 선수들은 동심순간의 수평속도를 증가시킬 수 있는 기술 동작의 개선이 필요하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
허들 종목은 허들을 넘는 허들링 동작과 질주동작으로 구분하는데, 효율적으로 허들링 동작을 발현하기 위한 기술적 특징은 무엇이 있는가?
즉 효율적으로 허들링 동작을 발현하기 위한 기술적 특징으로는 지속적인 스피드의 가속과 허들을 넘기 위한 정확한 동작이 얼마나 일관성 있고 최적의 발란스를 유지하는 가에 달려있다(Lee & Ryu, 2007; Coh, 2003; Coh, Kastelic & Pintaric, 1998; Salo, Grimshaw & Marar, 1997).
남자 110m 허들 경기는 무엇인가?
남자 110m 허들 경기는 높이 1.067m인 10대의 장애물을 효율적으로 넘고 빠르게 달리는 기록경기이다. 허들의 간격은 9.
허들의 간격은 어떻게 설치되어 있는가?
067m인 10대의 장애물을 효율적으로 넘고 빠르게 달리는 기록경기이다. 허들의 간격은 9.14m로 설치되어 있으며, 다음 허들까지 3보 4스텝으로 반복적인 질주동작과 허들동작을 발휘해야 하는 고난도 기술 종목이라 할 수 있다.
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