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문제 정의
- 즉 엘리트 선수의 신체 기술 난도 수행을 과학적인 관점에서 분석하고 이해하는 것은 선수들의 경기력향상을 위한 기초자료가 될 것이다. 따라서 본 연구의 목적은 리듬 체조 퐁쉐 2회전 1/2턴 기술의 역학적 분석을 통하여 경기력 향상을 위한 자료를 제공하는데 있다.
- 본 연구는 리듬체조 퐁쉐 2회전 1/2턴 기술의 역학적 분석을 통하여 유연성 난도 회전동작 시 자세의 안정성에 대한 특성을 분석하였다. 이를 위해 리듬체조 국가대표인 LKH와 SSJ 선수 2명을 선정하여 분석하였으며, 영상분석과 압력중심을 얻기 위해 ProReflex240MCU 적외선 카메라와 Kistler사의 Type 9286A 모델 지면반력기 1대를 이용하여 분석하였다.
- 본 연구는 퐁쉐 2회전 1/2턴 기술의 역학적 분석을 통해 회전 동작에 대한 자세의 안정성을 평가하는데 있으며, 이를 위해 국내랭크 1위와 2위였던 두 명의 리듬체조 선수를 대상으로 분석하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 완전한 기술적 점수를 획득하기 위해서는 최우수선수의 운동역학적 분석을 통해 선수들의 경기력 향상을 위한 연구가 이루어져야 한다. 이에 본 연구는 리듬체조 퐁쉐 2회전 1/2턴 기술의 역학적 분석을 통하여 유연성난도 회전 동작 시 자세의 안정성에 대한 특성을 분석함으로서 운동 수행능력과 경기력 향상을 위한 자료를 제공하는데 있다. 지지발과 스윙발의 이동변위를 분석한 결과 지지발의 이동변위는 좌․우변위와 수평변위에서 SSJ보다 LKH의 움직임이 작은 특성을 보였고, 수직변위에 있어서는 두 선수가 차이를 보이지 않았다.
제안 방법
- 본 연구에서의 분석 국면은 오른쪽 지지발이 지면에 착지하는 순간부터 2회전 1/2턴까지로 설정하였으며, [Figure 1]와 같이 8개의 Event와 5개의 Phase로 설정하여 각각 분석하였다. P1은 지지발 착지(E1)에서 전방 어깨 수평(E2)까지의 준비구간, P2는 E2부터 전방 어깨 수평(E4)까지의 1회전, P3는 E4에서 전방어깨 수평(E6)까지의 2회전, P4는 전방 어깨 수평(E6)부터 E7까지, P5는 E7부터 착지(E8)까지로 설정하여 분석하였다.
- ProReflex MCU240 적외선 카메라로 촬영된 자료는 Qualisys Tracking Manager 프로그램으로 각 마커에 대한 tracking을 하였고, tracking 된 자료는 Visual3D 분석 프로그램과 Matlab R2009a 프로그램에서 사용할 수 있도록 .c3d와 .
- 인체에 부착된 마커점의 3차원 위치좌표를 얻기 위해 Qualisys Track Manager 프로그램을 이용하여 tracking 하였으며, 모든 파일은 .c3d와 .txt 파일로 변환시켰고, 변화된 자료는 Visual3D 프로그램과 MatlabR2009a를 이용하여 역학량에 대한 자료를 산출한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 퐁쉐-턴 기술동작에 대한 정확한 위치좌표를 얻기 위해 피험자는 관절점과 부착점의 마커 식별을 위해 상의와 하의를 탈의시킨 후, 검은색 상의와 하의 타이즈를 입히고, 각 분절과 관절에 마커, 클러스터(cluster)를 착용하였다. 그리고 실험 측정에 앞서 대상자의 신체 해부학적 상태를 고려한 자료를 추출하기 위해 스탠딩 캘리브레이션(standing calibration)을 실시하였다. 분석동작은 각각 5회 실시 후, 가장 이상적인 동작을 선정하여 분석하였다.
- 그리고 어깨의 좌·우 기울기각도 아래와 같은 방식을 이용하여 산출하였으며, 오른쪽(SRX)과 왼쪽(SLX) 어깨의 좌·우축 위치와 오른쪽(SRZ)과 왼쪽(SLZ) 어깨의 수직위치를 이용하여 기울기를 산출하였다.
- 발의 압력중심을 얻기 위해 바닥에 설치된 1대의 지면반력기(Kistler, Type9286A, Switzerland)위에서 퐁쉐 동작이 이루어지도록 하였으며, 지면반력기의 샘플링 율(sampling rate)은 1000 Hz/sec로 자료를 수집하였다. 운동 방향 축 설정을 위해 진행방향을 기준으로 X축은 좌 · 우방향, Y축은 전 · 후방향, Z축은 수직방향으로 설정되었다.
- 본 연구에서의 분석 국면은 오른쪽 지지발이 지면에 착지하는 순간부터 2회전 1/2턴까지로 설정하였으며, [Figure 1]와 같이 8개의 Event와 5개의 Phase로 설정하여 각각 분석하였다. P1은 지지발 착지(E1)에서 전방 어깨 수평(E2)까지의 준비구간, P2는 E2부터 전방 어깨 수평(E4)까지의 1회전, P3는 E4에서 전방어깨 수평(E6)까지의 2회전, P4는 전방 어깨 수평(E6)부터 E7까지, P5는 E7부터 착지(E8)까지로 설정하여 분석하였다.
- 그리고 실험 측정에 앞서 대상자의 신체 해부학적 상태를 고려한 자료를 추출하기 위해 스탠딩 캘리브레이션(standing calibration)을 실시하였다. 분석동작은 각각 5회 실시 후, 가장 이상적인 동작을 선정하여 분석하였다.
- 요인 분석을 위해 사용된 프로그램은 Visual3D 프로그램과 Matlab R2009a 프로그램을 사용하여 운동학적, 운동역학적 요인을 산출하였다. 운동학적 분석 시 노이즈에 의한 오차 제거를 위해 Butterworth 2차 저역 통과 필터(low-pass filter)를 이용하여 스무딩(smoothing) 하였고, 차단 주파수는 8.0 Hz로 설정하였다. 신체중심과 압력중심과의 기울기각(Lee & Chou, 2006)을 산출하기 위해 다음과 같은 식을 이용하였다.
- 본 연구에 사용된 카메라는 240 Hz/s로 촬영할 수 있는 ProReflex MCU240 적외선 카메라를 사용하였으며, 촬영속도는 100 Hz/s로 설정하였다. 카메라 설치는 진행 방향으로 카메라를 전, 후 측면과 좌, 우 측면에 총 7대의 카메라(ProReflex MCU)를 설치한 다음 NLT(nonlinear transformation) 방법을 이용하여 기준좌표계를 설정하였다.
- 퐁쉐-턴 기술동작에 대한 정확한 위치좌표를 얻기 위해 피험자는 관절점과 부착점의 마커 식별을 위해 상의와 하의를 탈의시킨 후, 검은색 상의와 하의 타이즈를 입히고, 각 분절과 관절에 마커, 클러스터(cluster)를 착용하였다. 그리고 실험 측정에 앞서 대상자의 신체 해부학적 상태를 고려한 자료를 추출하기 위해 스탠딩 캘리브레이션(standing calibration)을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 여자 리듬체조 LKH와 SSJ 선수를 대상으로 선정하였으며, 이들의 특성은 [Table 1]과 같다.
- 본 연구에 사용된 카메라는 240 Hz/s로 촬영할 수 있는 ProReflex MCU240 적외선 카메라를 사용하였으며, 촬영속도는 100 Hz/s로 설정하였다. 카메라 설치는 진행 방향으로 카메라를 전, 후 측면과 좌, 우 측면에 총 7대의 카메라(ProReflex MCU)를 설치한 다음 NLT(nonlinear transformation) 방법을 이용하여 기준좌표계를 설정하였다.
- 본 연구는 리듬체조 퐁쉐 2회전 1/2턴 기술의 역학적 분석을 통하여 유연성 난도 회전동작 시 자세의 안정성에 대한 특성을 분석하였다. 이를 위해 리듬체조 국가대표인 LKH와 SSJ 선수 2명을 선정하여 분석하였으며, 영상분석과 압력중심을 얻기 위해 ProReflex240MCU 적외선 카메라와 Kistler사의 Type 9286A 모델 지면반력기 1대를 이용하여 분석하였다. 인체에 부착된 마커점의 3차원 위치좌표를 얻기 위해 Qualisys Track Manager 프로그램을 이용하여 tracking 하였으며, 모든 파일은 .
데이터처리
- 본 연구에 사용된 실험장비와 분석 장비는 [Table 2]와 같은 장비를 사용하였다. 3차원 위치좌표를 얻기 위해 Qualisys사의 Motion Capture 프로그램인 ProReflex MCU240 7대를 이용하였으며, 위치좌표를 이용한 각 관절점에 대한 운동학적 요인은 Matlab R2009a와 Visual3D 프로그램을 이용하여 분석하였다.
- txt로 전환시켰다. 요인 분석을 위해 사용된 프로그램은 Visual3D 프로그램과 Matlab R2009a 프로그램을 사용하여 운동학적, 운동역학적 요인을 산출하였다. 운동학적 분석 시 노이즈에 의한 오차 제거를 위해 Butterworth 2차 저역 통과 필터(low-pass filter)를 이용하여 스무딩(smoothing) 하였고, 차단 주파수는 8.
- 이를 위해 리듬체조 국가대표인 LKH와 SSJ 선수 2명을 선정하여 분석하였으며, 영상분석과 압력중심을 얻기 위해 ProReflex240MCU 적외선 카메라와 Kistler사의 Type 9286A 모델 지면반력기 1대를 이용하여 분석하였다. 인체에 부착된 마커점의 3차원 위치좌표를 얻기 위해 Qualisys Track Manager 프로그램을 이용하여 tracking 하였으며, 모든 파일은 .c3d와 .
성능/효과
- 2회 전의 P3에서는 큰 차이는 보이지 않았지만, -방향의 좌·우속도에서 SSJ가 다소 빠른 속도를 보였고, 수평속도의 +방향은 SSJ, -방향 속도는 LKH가 다소 큰 속도를 보이면서 회전하는 특성을 보였다.
- 2회전 반의 P4에 있어서 +방향의 좌·우속도는 SSJ, -방향의 좌·우속도는 LKH가 다소 큰 속도를 보였고, 수평속도의 +방향과 -방향은 LKH가 SSJ보다 빠른 속도에서 회전동작이 이루어지는 특성을 보였다.
- 압력중심과 신체중심의 기울기각은 수직축을 기준으로 90°에 가까울수록 수직 자세를 나타낸다. 두 피험자 모두 많은 차이를 보이지 않고 동작을 수행하는 것으로 나타났지만, SSJ가 E1, E3, E6,에서 다소 큰 각도를 보였고, LKH 는 E2, E4, E5, E8에서 다소 큰 각도를 보였다. 그러나 [Figure 7]에 의하면, 전반적인 유형에 있어서는 SSJ가 LKH보다 다소 기울기의 변화가 작은 상태에서 회전동작을 수행하는 것으로 나타났다.
- 따라서 안정되고 정확한 퐁쉐 2회전 1/2턴 기술을 위해서는 회전의 축이 되는 지지발의 이동변위를 작게 하고, 스윙발의 속도는 빠르게 하는 것이 기술의 회전과 회전 속도를 유지하는데 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 또한 지면을 강하게 누르며 발생된 힘은 몸통의 회전을 발생시키고, 동시에 신체중심을 유지하기 위해서는 몸통의 사용이 효과적으로 이루어져야 할 것이다.
- 마무리 구간의 P5에 있어서는 LKH보다 SSJ가 좌·우, 수평, 그리고 수직속도에서 빠른 속도를 보이면서 동작을 수행하는 것으로 나타났다.
- 본 연구 결과의 압력중심과 신체중심의 기울기각에 있어서는 전반적으로 LKH보다 SSJ의 기울기각변화가 작은 특성을 보였으며, 어깨선상의 좌우기울기각에 있어서는 LKH가 SSJ보다 수평에 가까운 자세에서 회전동작을 수행하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 정확한 턴을 위해서는 COM(center of mass) 속도가 움직이려는 방향으로 변화되어야 하며, 또한 신체도 움직이려는 방향으로 일직선화 되어야 한다(Jindrich & Full, 1999; Patla et al.
- 본 연구결과에서 SSJ가 좌·우, 수평, 그리고 수직 힘을 크게 발휘한 것은 빠른 회전과 동시에 몸통의 회전각을 크게 하기 위한 것으로 생각되며, 발목과 무릎의 신전력을 이용해 수직 힘을 강하게 하여 기술 수행 시 빠른 회전과 균형을 유지하는 요인으로 보여 진다.
- 본 연구결과에서도 좌·우변위에서 LKH 가 0.21 m, SSJ는 0.20 m, 수평변위에서는 LKH가 0.29 m, SSJ는 0.32 m을 나타내면서 좌·우변위보다 수평변위에서의 움직임이 다소 큰 특성을 보였다.
- 수평 힘(Fy)의 특성을 보면, 회전동작에서는 큰 차이를 보이지 않았지만, P1의 준비구간에서 SSJ는 몸이 앞으로 나가는 것을 제어하는 제어력(breaking force)이 LKH보다 큰 특성을 보였다. 수직 힘(Fz)에 있어서도 회전구간에 있어서는 큰 차이를 보이지 않았지만, 준비구간의 P1에서 LKH보다 SSJ가 지면에 작용하는 반력이 큰 특성을 보였다.
- 표와 그림에 제시된 좌우 힘(Fx)의 특성을 보면, 회전동작을 수행하는 동안 LKH보다 SSJ가 전반적으로 지면에 작용하는 힘이 크게 나타났으며, 특히 P1의 준비구간, 1회전의 P2, 2회전의 P3에서 다소 큰 힘이 작용하는 특성을 보였다. 수평 힘(Fy)의 특성을 보면, 회전동작에서는 큰 차이를 보이지 않았지만, P1의 준비구간에서 SSJ는 몸이 앞으로 나가는 것을 제어하는 제어력(breaking force)이 LKH보다 큰 특성을 보였다. 수직 힘(Fz)에 있어서도 회전구간에 있어서는 큰 차이를 보이지 않았지만, 준비구간의 P1에서 LKH보다 SSJ가 지면에 작용하는 반력이 큰 특성을 보였다.
- 스윙발의 속도변화를 살펴보면, P1에서 SSJ가 LKH보다 발을 빠르게 후방으로 들어 올리는 특성을 보였고, P2에 있어서도 SSJ가 LKH보다 전 · 후와 수직속도가 큰 속도를 보이면서 다리를 수직으로 세우면서 1회전 동작을 수행하는 특성을 보였고, 좌·우속도에서는 SSJ보다 LKH가 다소 큰 속도를 보였다.
- 스윙발의 속도변화에서는 P1과 P2에서 SSJ가 LKH보다 최대 수평속도와 수직속도에서 큰 특성을 보였다. 이는 뒤로 차올리는 스윙다리의 속도를 높임으로써 회전력 얻기 위한 것으로 보여 진다.
- 회전 시 압력중심의 변위에 있어서 좌우변위는 LKH, 수평변위는 SSJ가 다소 큰 움직임을 보였고, 신체중심의 수평변위에 있어서 P1, P2는 LKH, P3와 P4는 SSJ가 다소 큰 변위를 보였다. 압력중심과 신체중심의 기울기각에 있어서는 전반적으로 LKH보다 SSJ의 기울기각변화가 작은 특성을 보였지만, 어깨선상의 좌우 기울기각에 있어서는 SSJ보다 LKH가 수평에 가까운 자세에서 회전동작을 수행하는 것으로 나타났다. 지지발 착지 시 지면반력의 특성을 보면 회전동작에서는 성분별 큰 차이는 보이지 않았지만, 착지국면에서 SSJ가 LKH보다 좌·우, 수평, 그리고 수직 힘을 크게 발휘하는 것으로 나타났다.
- 이와 달리 SSJ는 좌·우속도의 P4에서 +방향, 수평속도는 P2에서 +와 -방향, 그리고 수직속도의 P2와 P4에서 각각 +방향과, -방향에서 빠른 속도를 보였다.
- 어깨 기울기각은 수평축을 중심으로 좌우의 기울기 값을 나타낸 것으로, 0은 수평상태를 의미하며, 값은 우측어깨방향으로 기울어지 자세를 의미한다. 전반적으로 LKH는 SSJ보다 0도에 가까운 수평자세를 보이면서 동작을 수행하는 것으로 나타났으며, 이는 [Figure 8]에 제시된 것과 같이 LKH가 SSJ 보다 다소 기울기의 변화가 작은 수평 상태에서 회전동작을 수행하는 것으로 나타났다.
- 지지발 착지 시 지면반력의 특성을 보면 회전동작에서는 성분별 큰 차이는 보이지 않았지만, 착지국면에서 SSJ가 LKH보다 좌·우, 수평, 그리고 수직 힘을 크게 발휘하는 것으로 나타났다.
- 이에 본 연구는 리듬체조 퐁쉐 2회전 1/2턴 기술의 역학적 분석을 통하여 유연성난도 회전 동작 시 자세의 안정성에 대한 특성을 분석함으로서 운동 수행능력과 경기력 향상을 위한 자료를 제공하는데 있다. 지지발과 스윙발의 이동변위를 분석한 결과 지지발의 이동변위는 좌․우변위와 수평변위에서 SSJ보다 LKH의 움직임이 작은 특성을 보였고, 수직변위에 있어서는 두 선수가 차이를 보이지 않았다. 회전이 들어가 있는 기술을 수행하는데 있어 가장 중요한 것은 회전의 축이 되는 지지발의 균형으로, Sparger(1997)는 회전기술과 같은 고난도 동작을 잘 수행하기 위해서는 균형 능력이 중요하며, 동작을 수행하는데 있어 균형유지가 가장 핵심적이 요인으로 작용한다고 하였다.
- 지지발의 이동변위는 SSJ보다 LKH의 움직임이 작은 특성을 보였고, 스윙발의 이동변위에 있어서 SSJ는 P4와 P5에서 작은 움직임을 보였지만, 1회전(P2)과 2회전(P3)에서 LKH보다 움직임이 큰 특성을 보였다. 회전속도를 얻기 위해서 P1과 P2에서 SSJ는 LKH보다 최대 수평속도와 수직속도가 큰 특성을 보였다.
- 그러나 P4와 P5에서는 LKH의 움직임이 SSJ보다 좌·우, 수평 변위가 큰 반면에 수직변위에 있어서는 SSJ보다 LKH의 움직임 변위 다소 큰 특성을 보이고 있다. 특히 P5에서 SSJ는 LKH보다 작은 수직변위를 보이면서 LKH보다 마무리 동작이 빠르게 이루어지는 특성을 보였다.
- 표와 그림에 제시된 압력중심의 특성을 살펴보면, P1에 있어서 SSJ가 좌·우, 수평변위가 큰 특성을 보였고, P2에서는 LKH의 변화가 큰 특성을 보였다.
- [Table 7]은 성분별 최대 힘 값을 나타낸 것이며, [Figure 9]는 성분별 힘 값에 대한 변화를 나타낸 것이다. 표와 그림에 제시된 좌우 힘(Fx)의 특성을 보면, 회전동작을 수행하는 동안 LKH보다 SSJ가 전반적으로 지면에 작용하는 힘이 크게 나타났으며, 특히 P1의 준비구간, 1회전의 P2, 2회전의 P3에서 다소 큰 힘이 작용하는 특성을 보였다. 수평 힘(Fy)의 특성을 보면, 회전동작에서는 큰 차이를 보이지 않았지만, P1의 준비구간에서 SSJ는 몸이 앞으로 나가는 것을 제어하는 제어력(breaking force)이 LKH보다 큰 특성을 보였다.
- 회전 시 압력중심의 변위에 있어서 좌·우변위는 LKH, 수평 변위는 SSJ가 다소 큰 움직임을 보였고, 신체중심의 수평변위에 있어서 P1, P2는 LKH, P3과 P4는 SSJ가 다소 큰 변위를 보였다.
- 회전속도를 얻기 위해서 P1과 P2에서 SSJ는 LKH보다 최대 수평속도와 수직속도가 큰 특성을 보였다. 회전 시 압력중심의 변위에 있어서 좌우변위는 LKH, 수평변위는 SSJ가 다소 큰 움직임을 보였고, 신체중심의 수평변위에 있어서 P1, P2는 LKH, P3와 P4는 SSJ가 다소 큰 변위를 보였다. 압력중심과 신체중심의 기울기각에 있어서는 전반적으로 LKH보다 SSJ의 기울기각변화가 작은 특성을 보였지만, 어깨선상의 좌우 기울기각에 있어서는 SSJ보다 LKH가 수평에 가까운 자세에서 회전동작을 수행하는 것으로 나타났다.
- 지지발의 이동변위는 SSJ보다 LKH의 움직임이 작은 특성을 보였고, 스윙발의 이동변위에 있어서 SSJ는 P4와 P5에서 작은 움직임을 보였지만, 1회전(P2)과 2회전(P3)에서 LKH보다 움직임이 큰 특성을 보였다. 회전속도를 얻기 위해서 P1과 P2에서 SSJ는 LKH보다 최대 수평속도와 수직속도가 큰 특성을 보였다. 회전 시 압력중심의 변위에 있어서 좌우변위는 LKH, 수평변위는 SSJ가 다소 큰 움직임을 보였고, 신체중심의 수평변위에 있어서 P1, P2는 LKH, P3와 P4는 SSJ가 다소 큰 변위를 보였다.
후속연구
- 이와 같이 스윙발의 속도를 빠르게 하는 것은 기술의 회전과 회전 속도를 유지하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각되며, 정확한 동작을 수행하는데 영향이 있을 것으로 판단된다. 또한 보다 정확한 동작을 수행하기 위해서는 스윙 발을 뒤로 차올리는 킥 동작에서 강한 순발력을 기르는 훈련을 통하여 빠른 동작 수행과 회전이 동시에 이루어질 수 있도록 하는 것이 중요할 것으로 생각된다.
- 때문에 완전한 기술로 인정받기 위해 2회전 1/2턴을 실시하여 점수를 획득하고 있다. 이러한 기술은 유연성 난도이지만 회전이 들어가 있기 때문에 신체 중심과 축의 유지, 난도 수행 시 처음부터 끝까지 기술의 정확하고 충분한 크기로 균형 있게 수행하여야하는 어려운 기술로 보다 과학적인 분석을 통해 선수들에게 직접적인 피드백을 제공할 수 있는 자료와 체계적인 연구가 필요하다.
- 또한 지면을 강하게 누르며 발생된 힘은 몸통의 회전을 발생시키고, 동시에 신체중심을 유지하기 위해서는 몸통의 사용이 효과적으로 이루어져야 할 것이다. 이를 위해 요추부위와 몸통의 중심인 코어의 근육조직을 강화 시켜야 회전량도 증가될 것이며, 안정적인 자세로 회전의 힘을 유지하며 정확하게 기술을 수행할 것으로 사료된다.
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