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문제 정의
- 본 연구는 엘리트 남성 배드민턴 선수 10명을 대상으로 점프 스매싱 후 언더클리어 런지 동작에 있어 착지시 배드민턴화 전족 굴곡성에 따라 하지 관절 및 족저압에 있어 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
- 본 연구의 목적은 배드민턴화의 전족 굴곡성 차이가 점프 스매싱 점프 후 언더클리어 런지 동작시 착지하는 주동발에 있어 하지 관절 및 족저압력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구를 통하여 배드민턴화의 전족 굴곡성이 스티프(stiff)한 배드민턴화의 경우 스매싱 점프 후 런지 동작 중 착지하는 발에 있어 추진하는 구간의 신발의 구부려지는 각도와 구부려지는 각속도에 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 그러나 배드민턴화의 굴곡성(flexibility)이 스포츠 수행력과 밀접한 관련이 있는 반면, 하지에 미치는 연구는 매우 부족하다. 이에 본 연구는 배드민턴화의 굴곡성(flexibility) 차이가 실제 경기시 중요한 기술 동작 중 하나인 스매싱 동작 후 언더 클리어 동작시 착지하는 발에서의 운동역학적 차이가 있는지 조사하고자 하는데 목적이 있다.
제안 방법
- 운동역학적 평가에 앞서 두 종류의 배드민턴화 굴곡성(flexibility) 차이를 조사하기 위하여 Exeter Research(미국)에 의뢰하여 제품의 기계적 테스트 결과를 요청 및 수집하였다. 다음으로 두 제품에 대한 운동역학적 평가를 위하여 모든 피험자에게 짧고 달라붙는 팬츠를 입게 하였으며, 피험자의 신체 계측 정보를 측정, 수집하였다. 하지의 움직임을 측정하기 위하여 하지에 반사마커를 아래 [Figure 3]과 같이 부착하였다.
- 포토 센서는 40 cm 높이에 포토센서를 설치하여 언더 클리어 동작으로 최대한 빨리 터치하게 하였으며, 터치시 알림음이 울리도록 하여 5회에 걸쳐 실시하였다. 동작분석이 끝난 후 족저압력 분석을 위하여 신발 인솔을 제거한 후 족저압력 측정 인솔을 삽입한 후 동일한 동작에 대하여 동일하게 실시하여 족저압력을 측정하였다.
- 본 실험의 3차원 동작분석을 위해 10대의 적외선 카메라(Vicon MX-T10, T40, UK)를 설치하였으며, 운동역학적 변인 산출을 위하여 지면반력기(AMTI, MSA-6, USA), 족저압력 분석기(Novel, Pedar X, Germany)를 활용하였다. 또한 배드민턴화의 굴곡성(flexibility)을 확인하기 위하여 굴곡 시험기(Flex tester)(Exeter Research, Inc, USA) 장비를 활용하였으며, 아래 [Figure 2]에서 볼 수 있다. 굴곡 시험기는 신발의 휨 굴곡성(Torsional Flexibility)과 전족 굴곡성(Forefoot Flexibility)을 측정하는 장비로써 정적, 동적 상태에서 측정할 수 있다.
- 본 실험의 3차원 동작분석을 위해 10대의 적외선 카메라(Vicon MX-T10, T40, UK)를 설치하였으며, 운동역학적 변인 산출을 위하여 지면반력기(AMTI, MSA-6, USA), 족저압력 분석기(Novel, Pedar X, Germany)를 활용하였다. 또한 배드민턴화의 굴곡성(flexibility)을 확인하기 위하여 굴곡 시험기(Flex tester)(Exeter Research, Inc, USA) 장비를 활용하였으며, 아래 [Figure 2]에서 볼 수 있다.
- 점프 스매싱 후 런지 동작에 있어 운동역학적, 운동형상학적 자료를 도출하기 위하여 기존의 바이콘(Vicon)사에서 제공하는 하지 플러그인(low limb plug-in Gait) 모델에 신발의 구부려짐(bending)과 뒤틀림(torsion)을 조사하기 위하여 신발에 추가적인 마커 총 10개를 부착하였다. 부착 부위는 LCA(Lateral Calcaneus: Below line from lateral Malleolus), MCA(Medial Calcaneus: Below line from medial Malleolus), MD1(1st Metatarsal Distal), MD5(5th Metatarsal Distal), SHT(Toe of shoe) 위치이며, SHT 부착 위치를 제외한 4가지 위치 점은 신발을 지면에 내려 놓았을 때 수평면에 위치하도록 하였다. 분석 구간은 점프 스매싱 후 착지시 오른발이 지면에 닿아 떨어지는 시점으로 하였으며, 전후 지면반력값이 0N을 기준으로 바뀌는 시점을 기준으로 하여, 착지 구간(Landing phase), 추진 구간(Propulsion phase)으로 구별하였다.
- 부착 부위는 LCA(Lateral Calcaneus: Below line from lateral Malleolus), MCA(Medial Calcaneus: Below line from medial Malleolus), MD1(1st Metatarsal Distal), MD5(5th Metatarsal Distal), SHT(Toe of shoe) 위치이며, SHT 부착 위치를 제외한 4가지 위치 점은 신발을 지면에 내려 놓았을 때 수평면에 위치하도록 하였다. 분석 구간은 점프 스매싱 후 착지시 오른발이 지면에 닿아 떨어지는 시점으로 하였으며, 전후 지면반력값이 0N을 기준으로 바뀌는 시점을 기준으로 하여, 착지 구간(Landing phase), 추진 구간(Propulsion phase)으로 구별하였다. 각 구간에 있어 변인들은 Vicon 전용 Nexus 소프트웨어를 활용하여 산출하였다.
- 운동역학적 평가에 앞서 두 종류의 배드민턴화 굴곡성(flexibility) 차이를 조사하기 위하여 Exeter Research(미국)에 의뢰하여 제품의 기계적 테스트 결과를 요청 및 수집하였다. 다음으로 두 제품에 대한 운동역학적 평가를 위하여 모든 피험자에게 짧고 달라붙는 팬츠를 입게 하였으며, 피험자의 신체 계측 정보를 측정, 수집하였다.
- 점프 스매싱 후 런지 동작에 있어 운동역학적, 운동형상학적 자료를 도출하기 위하여 기존의 바이콘(Vicon)사에서 제공하는 하지 플러그인(low limb plug-in Gait) 모델에 신발의 구부려짐(bending)과 뒤틀림(torsion)을 조사하기 위하여 신발에 추가적인 마커 총 10개를 부착하였다. 부착 부위는 LCA(Lateral Calcaneus: Below line from lateral Malleolus), MCA(Medial Calcaneus: Below line from medial Malleolus), MD1(1st Metatarsal Distal), MD5(5th Metatarsal Distal), SHT(Toe of shoe) 위치이며, SHT 부착 위치를 제외한 4가지 위치 점은 신발을 지면에 내려 놓았을 때 수평면에 위치하도록 하였다.
- 각 구간에 있어 변인들은 Vicon 전용 Nexus 소프트웨어를 활용하여 산출하였다. 족저압력은 아래 [Figure 5]와 같이 영역을 구별하였으며, Pedar-X 전용 소프트웨어를 활용하여 영역별 최대 압력을 산출하였다.
- 런지 동작은 최대한 점프 스매싱 한 후 3 m 전방으로 빠르게 런지를 한다. 포토 센서는 40 cm 높이에 포토센서를 설치하여 언더 클리어 동작으로 최대한 빨리 터치하게 하였으며, 터치시 알림음이 울리도록 하여 5회에 걸쳐 실시하였다. 동작분석이 끝난 후 족저압력 분석을 위하여 신발 인솔을 제거한 후 족저압력 측정 인솔을 삽입한 후 동일한 동작에 대하여 동일하게 실시하여 족저압력을 측정하였다.
- 하지의 움직임을 측정하기 위하여 하지에 반사마커를 아래 [Figure 3]과 같이 부착하였다. 피험자는 충분하게 사전 동작을 실시하여 실제 실험시 실제 동작과 가장 유사한 동작을 할 수 있도록 하였다. 실험 동작은 최대한 높게 점프 스매싱 후 바로 정면으로 런지 동작을 하도록 하였으며 실험 동작은 [Figure 4]와 같다.
대상 데이터
- 모집된 선수들은 오른손으로 라켓을 사용하는 선수들로 제한하였다. 또한 본 연구를 위해 선정된 배드민턴화는 엘리트 선수들이 가장 선호하는 신발 중 하나인 Yonex SHD 101 LTD(330g)와 Li-Ning Badmintonpro(310g) 두 제품을 선정하였으며 아래 [Figure 1]과 같다.
- 동작분석장비는 300Hz, 지면반력기는 2400Hz, 족저압력기는 100Hz로 설정하였다. 라켓 인식을 위해 포토센서(Sangwoo Sci., Korea)를 사용하였다. 또한 실제 코트지면과 같은 조건을 부여하기 위하여 실제 시합에서 사용되고 있는 매트(Yonex, Japan)를 바닥에 부착하였다.
- 본 연구에서는 성인 엘리트 배드민턴 선수 10명을 선정하였으며, 피험자의 평균 연령은 21.3±0.32 years, 신장 1.76±0.45 m, 체중 70.10±3.57 kg, 경력 10.2±1.75 years 이다.
데이터처리
- PASW 18 통계 소프트웨어를 사용하여 두 가지 배드민턴화의 평균을 비교하기 위하여 종속 t검정을 실시하였으며. 이때 유의성 수준은 p<.
이론/모형
- 분석 구간은 점프 스매싱 후 착지시 오른발이 지면에 닿아 떨어지는 시점으로 하였으며, 전후 지면반력값이 0N을 기준으로 바뀌는 시점을 기준으로 하여, 착지 구간(Landing phase), 추진 구간(Propulsion phase)으로 구별하였다. 각 구간에 있어 변인들은 Vicon 전용 Nexus 소프트웨어를 활용하여 산출하였다. 족저압력은 아래 [Figure 5]와 같이 영역을 구별하였으며, Pedar-X 전용 소프트웨어를 활용하여 영역별 최대 압력을 산출하였다.
성능/효과
- Y사 배드민턴화와 L사 배드민턴화의 굴곡성 차이가 신발 전족의 구부려짐에 미치는 영향을 조사한 결과 L사 배드민턴화의 경우 전족의 구부려짐의 가동 범위가 크고, 추진 구간시 높은 굴곡 각도를 보이는 것으로 조사되었다. L사 배드민턴화가 상대적으로 딱딱하기 때문에 반작용력이 더 크게 작용하여 가동범위에 있어 차이가 있었을 것으로 사료되며, 착지 구간은 수동적인 동작이지만 추진 구간은 능동적인 동작이기 때문에 구간에 있어 차이가 있었을 것으로 사료된다.
- 점프 스매싱 후 최대 런지를 하는 동작에 있어 신발의 휨 정도를 구간별 비교한 결과는 [Table 4] 이다. 굴곡에서와 같이 추진 구간, 가동범위에 있어 유의한 차이를 보이는 것으로 조사되었다.
- 아래 [Figure 6]은 피험자의 최대 족저압력을 이차원적으로 표시한 그림이다. 두 배드민턴화의 있어 가 장 큰 차이는 엄지발가락(hallux)에 있어 L사 배드민턴화가 높은 경향을 보이는 것으로 조사되었다. 지면반력에 있어서는 두 배드민턴화에 있어 차이가 없었지만 [Figure 6]에서 볼 수 있듯이 최대 압력이 발생하는 발바닥 영역에 대하여 확인할 수 있었다.
- 이는 Y사의 배드민턴화 전족의 구부려짐이 L사 배드민턴화에 비교하여 부드럽다는 것을 의미하며, 이는 딱딱한 정도(stiffness)에서도 확인 할 수 있다. 또한 에너지 복원율에 있어서도 Y사가 30% 정도 높은 것으로 나타났다. 즉 기계적 테스트(mechanical test) 결과 Y사 제품이 전족 굴곡성에 있어서 좋은 결과를 나타냈다.
- 하지관절에 있어서는 발목의 족저굴곡과 무릎 굴곡 모멘트만이 유의한 차이를 보였고 엉덩이, 무릎, 발목 관절 파워에는 영향을 주지 않는 것으로 조사되었다. 마지막으로 전족 굴곡성 정도가 족저압력에 있어 영역별 최대압력에는 차이가 없는 것으로 조사되었다. 이러한 연구 결과들은 배드민턴화의 설계 및 선택에 있어 엘리트 선수들 뿐 아니라 아마추어, 동호회 선수들에게 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 발바닥과 신발사이에서 발생하는 압력의 차이를 조사한 결과 전족에 있어 영역별 압력의 차이가 나타나지 않는 것으로 조사되었다. 아래 [Figure 6]은 피험자의 최대 족저압력을 이차원적으로 표시한 그림이다.
- 배드민턴화 전족의 굴곡성에 있어 각속도를 비교한 결과 추진구간에 있어서 L사 배드민턴화의 경우 구부려짐 각속도가 약 16% 높게 나타나는 것으로 조사되었으며, 통계적으로도 유의한 차이를 보이는 것으로 조사되었으며, 산출 값은 [Table 5] 이다.
- 본 연구 결과 엘리트 선수들이 선호하는 L사 배드민턴화의 경우 새로 출시된 Y사 배드민턴화와 굴곡성 비교시 최대 휨 모멘트(Bending Peak moment)에 있어서는 차이가 없는 것으로 조사되었으며, 최대 전족 굴곡 모멘트에 있어서는 60% 정도 높은 것으로 조사되었다. 이는 Y사의 배드민턴화 전족의 구부려짐이 L사 배드민턴화에 비교하여 부드럽다는 것을 의미하며, 이는 딱딱한 정도(stiffness)에서도 확인 할 수 있다.
- 08 degree/s 산출하였다. 본 연구 결과에 있어 가장 높은 각속도는 L사 배드민턴화의 경우 358.68 degree/s로 조사되었다. 약 100 degree/s 정도의 차이를 보이는 것으로 조사되었지만 Yong et al.
- 본 연구의 목적은 배드민턴화의 전족 굴곡성 차이가 점프 스매싱 점프 후 언더클리어 런지 동작시 착지하는 주동발에 있어 하지 관절 및 족저압력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구를 통하여 배드민턴화의 전족 굴곡성이 스티프(stiff)한 배드민턴화의 경우 스매싱 점프 후 런지 동작 중 착지하는 발에 있어 추진하는 구간의 신발의 구부려지는 각도와 구부려지는 각속도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 하지관절에 있어서는 발목의 족저굴곡과 무릎 굴곡 모멘트만이 유의한 차이를 보였고 엉덩이, 무릎, 발목 관절 파워에는 영향을 주지 않는 것으로 조사되었다.
- Stefanyshyn과 Nigg(1998)은 도움 달리기를 통한 수직 점프에 있어 중족지골관절은 에너지를 흡수하는 관절로 큰 기여를 하는 반면, 발이 지면에 떨어져 점프하는 시점에 있어 에너지 공급이 매우 적다고 보고하였으며, 발목은 점프를 하는데 있어 가장 큰 에너지원을 발생하고 흡수하는 관절이라고 보고하였다. 본 연구의 동작과 유사한 동작으로써 본 연구에서 있어서도 발목관절의 모멘트와 파워에 있어 세 관절 중 가장 큰 것으로 조사되었다. 하지만 배드민턴화의 발목 관절의 에너지 생산과 관련하여서는 차이가 없는 것으로 조사되었다.
- 점프 스매싱 동작에 있어 지면반력을 조사한 결과 최대전후 지면 반력과 최대 수직지면 반력, 추진 부하율을 산출한 결과 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않는 것으로 조사되었으며, 산출된 값은 [Table 9] 이다.
- 또한 에너지 복원율에 있어서도 Y사가 30% 정도 높은 것으로 나타났다. 즉 기계적 테스트(mechanical test) 결과 Y사 제품이 전족 굴곡성에 있어서 좋은 결과를 나타냈다. Oleson(2005)의 연구에 있어 맨발과 신발의 전족 구부려짐에 대한 딱딱한 정도(stiffness)를 비교한 연구에 있어서도 신발 종류에 따라 전족에 구부려짐 정도가 다르게 나타나는 것으로 나타났지만 본 연구에서 사용한 기계적 테스트와 다른 장비 및 프로토콜을 사용하여 딱딱한 정도 수치를 단순 비교하기가 어렵다.
- 이때 최대 굴곡 각도와 전 구간에서 최대 가동 범위를 비교한 결과는 [Table 3] 이다. 추진 구간과 최대 가동 범위에 있어 유의한 차이를 보이는 것으로 조사되었다.
- 하지 관절에 있어 전족 굴곡성 차이가 미치는 영향은 발목의 최대 족저굴곡 각도와 무릎의 굴곡 모멘트에 있어서 유의한 차이를 보이는 것으로 조사되었다. Stefanyshyn과 Nigg(1998)은 도움 달리기를 통한 수직 점프에 있어 중족지골관절은 에너지를 흡수하는 관절로 큰 기여를 하는 반면, 발이 지면에 떨어져 점프하는 시점에 있어 에너지 공급이 매우 적다고 보고하였으며, 발목은 점프를 하는데 있어 가장 큰 에너지원을 발생하고 흡수하는 관절이라고 보고하였다.
- 본 연구를 통하여 배드민턴화의 전족 굴곡성이 스티프(stiff)한 배드민턴화의 경우 스매싱 점프 후 런지 동작 중 착지하는 발에 있어 추진하는 구간의 신발의 구부려지는 각도와 구부려지는 각속도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 하지관절에 있어서는 발목의 족저굴곡과 무릎 굴곡 모멘트만이 유의한 차이를 보였고 엉덩이, 무릎, 발목 관절 파워에는 영향을 주지 않는 것으로 조사되었다. 마지막으로 전족 굴곡성 정도가 족저압력에 있어 영역별 최대압력에는 차이가 없는 것으로 조사되었다.
- 하지관절의 무릎과 발목 관절에 있어서 점프 스매싱 후 최대 런지 동작에 있어 착지시 착지 하는 하지 관절의 모멘트를 조사한 결과 무릎관절의 최대 굴곡 모멘트에 있어서 L사 배드민턴화가 높은 것으로 조사되었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보이는 것으로 조사되었다. 하지만 발목 관절의 모멘트에 있어서는 차이가 나타나지 않는 것으로 조사되었으며, 산출된 값은 [Table 7] 이다.
- 하지관절의 무릎과 발목 관절에 있어서 점프 스매싱 후 최대 런지 동작에 있어 착지시 착지 하는 하지 관절의 움직임에 조사한 결과 무릎관절의 최대 굴곡과 최대 내전에 있어서 두 배드민턴화 사이에 있어서는 차이가 없는 것으로 조사되었으며, 발목의 최대 족저굴곡에 있어서 L사 배드민턴화 착용시 낮은 것으로 조사되었으며, 통계적으로도 유의한 차이를 보이는 것으로 조사되었으며, 산출값은 [Table 6]이다.
후속연구
- 국내에 있어 신발에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있지만 단순한 신발 모델에 따른 연구들이 주를 이루고 있다. 단순한 신발에 무게, 모델, 디자인에 따른 비교 연구 역시 중요한 데이터를 제공할 수 있지만, 신발에 대한 보다 구체적인 기계적 테스트 결과를 제시하는 것이 더욱 바람직 할 것이라고 사료된다.
- 이러한 신발의 굴곡성 정도에 따른 족저압력의 형태 양상은 인솔의 다양한 디자인을 통해서 다른 양상을 보일 수 있게 제작될 필요가 있다. 또한 이러한 족저압력의 변화 양상을 바탕으로 인솔 뿐 아니라 아웃솔 패턴을 설계하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
- 마지막으로 전족 굴곡성 정도가 족저압력에 있어 영역별 최대압력에는 차이가 없는 것으로 조사되었다. 이러한 연구 결과들은 배드민턴화의 설계 및 선택에 있어 엘리트 선수들 뿐 아니라 아마추어, 동호회 선수들에게 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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