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문제 정의
- 그러므로 이 연구에서는 배드민턴 동작의 빈도가 높은 사이드 스텝동작 시 배드민턴화의 미끄럼 방지 아웃솔(J step, korea)의 부착 유무와 지면 상태에 따른 운동학 변인(국면 수행시간, 신체중심의 속도, 하지의 관절각)과 운동역학적 변인(지면반력, 모멘트)을 규명하여 패턴을 비교하고자 한다.
제안 방법
- , USA)를 이용하여 인체를 모델링하여 도출한 5회의 변인을 평균치로 산출하였다. 그리고 각 대상자 간 표준화를 위해 대상자 별 국면의 프레임수를 국면의 소요시간으로 나눠 백분율로 나타냈다. 국내의 국가대표급 선수의 수적인 한계점으로 추론 통계적인 일반화는 수행하지 않고 연구문제 변인의 기술통계와 그래프를 이용하여 패턴 비교하였다.
- 그리고 미끄럼을 유발할 수 있는 젖어있는 바닥상태에서 운동화에 따른 생체역학적 변인의 차이를 비교하기 위하여 모든 대상자들은 평소 연습 및 경기 때 착용하고 있는 Y사의 배드민턴 운동화를 신고 처치 전 실시하고, 미끄럼을 유발할 수 있도록 처치 후에(바닥에 동일한 물을 도포한 상태) Y사(Y운동화)와 J사(PS 운동화)의 미끄럼방지 아웃솔이 부착된 동일 운동화를 신은 상태[Figure 2]에서 각 대상자의 부자연스러운 동작(미끄럼에 의해 넘어진 경우)이라고 판단되는 시도(trial)를 제외하고 대상자 별 각각 5개씩의 동작을 측정하였다.
- 사이드 스텝 시 대상자들의 동작을 촬영하기 위해 Qualisys(Sweden)사의 Oqus 3series 적외선 카메라 8대를 사용하였으며, 이때 샘플링율은 100Hz로 설정하였다. 그리고 지지 순간충격력을 측정하기 위하여 Kistler사(Switzerland)의 지면반력기(Type 9286AA)를 샘플링율 1000 Hz/sec로 설정하여 사이드스텝 동작 시 선수들이 방향전환을 하는 위치에 설치하였고 영상장비와 상호 동조하여 자료를 획득하였다. 실험에 앞서 대상자들에게 실험의 목적과 중요성 및 실험절차에 대한 내용을 주지시킨 후 자연스러운 보행동작을 유도하기 위하여 충분한 연습 후 실험을 실시하였다.
- 그리고 지지 순간충격력을 측정하기 위하여 Kistler사(Switzerland)의 지면반력기(Type 9286AA)를 샘플링율 1000 Hz/sec로 설정하여 사이드스텝 동작 시 선수들이 방향전환을 하는 위치에 설치하였고 영상장비와 상호 동조하여 자료를 획득하였다. 실험에 앞서 대상자들에게 실험의 목적과 중요성 및 실험절차에 대한 내용을 주지시킨 후 자연스러운 보행동작을 유도하기 위하여 충분한 연습 후 실험을 실시하였다. 측정에 앞서 대상자 신체의 해부학적 정렬 상태를 측정하기 위해 스탠딩 캘리브레이션(standing calibration)을 실시하고 사이드 스텝 시 방향전환은 지면반력기 위에서 실시할 수 있도록 요구하였으며, 이를 위해 대상자별 시작 위치를 조절하여 실시하였다.
- 실험에 앞서 대상자들에게 실험의 목적과 중요성 및 실험절차에 대한 내용을 주지시킨 후 자연스러운 보행동작을 유도하기 위하여 충분한 연습 후 실험을 실시하였다. 측정에 앞서 대상자 신체의 해부학적 정렬 상태를 측정하기 위해 스탠딩 캘리브레이션(standing calibration)을 실시하고 사이드 스텝 시 방향전환은 지면반력기 위에서 실시할 수 있도록 요구하였으며, 이를 위해 대상자별 시작 위치를 조절하여 실시하였다.
- 한편 한국형 배드민턴화의 착화감과 기능 향상을 위하여 생체역학적 성능평가(신발 안에서의 발의 움직임, 지면반력과 압력분포 및 아웃솔의 마찰력)를 하였으며[10], 배드민턴의 런지와 착지 동작 시 지면반력과 동작범위를 통하여 배드민턴화의 충격흡수와 동작제어를 평가하였다[11].
대상 데이터
- 사이드 스텝 시 대상자들의 동작을 촬영하기 위해 Qualisys(Sweden)사의 Oqus 3series 적외선 카메라 8대를 사용하였으며, 이때 샘플링율은 100Hz로 설정하였다. 그리고 지지 순간충격력을 측정하기 위하여 Kistler사(Switzerland)의 지면반력기(Type 9286AA)를 샘플링율 1000 Hz/sec로 설정하여 사이드스텝 동작 시 선수들이 방향전환을 하는 위치에 설치하였고 영상장비와 상호 동조하여 자료를 획득하였다.
- 이 실험의 연구 대상자는 최근 6개월 간 하지에 정형 외과적 병력이 없고, 현재 서울 소재 K대학교에서 국가대표급 배드민턴선수로 활동하고 있는 여자선수 6명(height: 165.4±2.88, weight: 62.02±5.50, year: 20.80±0.84)을 선정하였다.
데이터처리
- 8대의 카메라에서 들어온 2차원 평면상의 데이터는 NLT(Nonlinear transformation)방식으로 3차원 좌표화하고 Qualisys사의 Qualisys Track Manager 프로그램을 이용하여 위치좌표를 획득한 후, Visual3D software (C-motion Inc., USA)를 이용하여 인체를 모델링하여 도출한 5회의 변인을 평균치로 산출하였다. 그리고 각 대상자 간 표준화를 위해 대상자 별 국면의 프레임수를 국면의 소요시간으로 나눠 백분율로 나타냈다.
- 그리고 각 대상자 간 표준화를 위해 대상자 별 국면의 프레임수를 국면의 소요시간으로 나눠 백분율로 나타냈다. 국내의 국가대표급 선수의 수적인 한계점으로 추론 통계적인 일반화는 수행하지 않고 연구문제 변인의 기술통계와 그래프를 이용하여 패턴 비교하였다.
성능/효과
- 또한 인체가 운동화와 접촉면의 마찰계수의 감소로 인한 상변화(환경변화)에 적응하기 위해서 협응하는 자율조직화(self organization) 과정도 내포되고 있다고 사료된다. 결론적으로 미끄럼 방지 아웃솔은 배드민턴 사이드 스텝 시 긍정적인 효과를 나타냈으며 경기력 향상과 상해예방에 도움이 된다고 할 수 있다.
- 배드민턴화의 미끄럼방지 아웃솔 부착 유무와 접촉면상태에 따른 생체역학적 요인을 비교한 결과 패턴 동작 수행 소요시간과 신체중심 속도는 일관성 있는 경향을 보였으나 차이는 작게 나타나고, 하지 관절각은 차이는 있었으나 일관성 있는 경향을 나타나지는 않았다. 그러나 최대 지면반력과 하지 관절 최대모멘트에서 분명한 차이와 경향을 보였으며 이러한 경향은 Y운동화(처치 전) > PS운동화(처치 후) > Y운동화(처치 후) 순으로 나타났다. 이러한 현상은 아웃솔의 재질과 구조가 걷기 동작에 영향을 미치며 특히물을 도포한 상황에서 미끄럼 방지 아웃솔이 부착된 신발의 착지가 강하게 일어나며 하지 관절의 회전효과도 크게 일어나 안정된 걸음걸이를 보였다.
- 발목과 무릎의 굴/신 모멘트 변화 패턴은 Y운동화 (처치 전)의 신전모멘트가 가장 크게 발생하며, PS운동화(처치 후) > Y운동화(처치 후) 순으로 나타났다.
- 배드민턴화의 미끄럼방지 아웃솔 부착 유무와 접촉면상태에 따른 생체역학적 요인을 비교한 결과 패턴 동작 수행 소요시간과 신체중심 속도는 일관성 있는 경향을 보였으나 차이는 작게 나타나고, 하지 관절각은 차이는 있었으나 일관성 있는 경향을 나타나지는 않았다. 그러나 최대 지면반력과 하지 관절 최대모멘트에서 분명한 차이와 경향을 보였으며 이러한 경향은 Y운동화(처치 전) > PS운동화(처치 후) > Y운동화(처치 후) 순으로 나타났다.
- 신체중심의 수직 속도는 이벤트1에서 PS운동화가 가장 빠른 것으로 나타났으나 이벤트2부터는 처치 전에서의 수직속도가 가장 빠른 것으로 나타났다. 처치 후의 속도는 패턴은 이벤트4를 제외하고 모든 이벤트에서 PS운동화의 수직속도가 빠른 것으로 나타났다.
- 신체중심의 좌우 속도는 처치 후의 Y와 PS 운동화가 처치 전보다 늦으며 처치 후의 두 이벤트 1, 2에서 두운동화의 차이가 거의 없으나 지면에서 이탈 하는 순간인 이벤트 3와 동작이 완료되는 순간인 이벤트4에서는 PS운동화가 Y운동화에 비하여 신체 중심의 속도가 빠르게 이동하는 것으로 나타났다(표2). 이는 PS운동화가 Y운동화 보다 미끄러짐에 민감하지 않고 빠른 동작제어가 가능함을 시사한다.
- 그러나 최대 지면반력과 하지 관절 최대모멘트에서 분명한 차이와 경향을 보였으며 이러한 경향은 Y운동화(처치 전) > PS운동화(처치 후) > Y운동화(처치 후) 순으로 나타났다. 이러한 현상은 아웃솔의 재질과 구조가 걷기 동작에 영향을 미치며 특히물을 도포한 상황에서 미끄럼 방지 아웃솔이 부착된 신발의 착지가 강하게 일어나며 하지 관절의 회전효과도 크게 일어나 안정된 걸음걸이를 보였다. 또한 인체가 운동화와 접촉면의 마찰계수의 감소로 인한 상변화(환경변화)에 적응하기 위해서 협응하는 자율조직화(self organization) 과정도 내포되고 있다고 사료된다.
- 전체 소요시간은 처치 전(Y운동화)보다 처치 후(Y와 PS 운동화)가 크게 나타났으며 처치 후에는 PS 운동화가 Y운동화 보다 0.1초 작게 나타났다 그리고 Y운동화의 처치 전/후에는 처치 후가 0.14초 더 크게 나타났다[Table 1]. 이는 처치 후에 미끄럼으로 인하여 동작 수행시간이 길어지고 있음을 나타내며 PS 운동화가 미끄럼방지에 효과가 있음을 반영한 것이다.
- 지면을 지지하기 전, 신체중심의 수직속도는 Y운동화와 PS운동화 모두 거의 유사한 하방 속도를 보이는 것으로 나타났으나 2국면에서부터 Y운동화와 PS운동화의 속도가 다르게 나타나고, 3국면에서는 다시 유사한 형태를 보이는 것으로 나타났다. 특히, 신체의 속도를 제어하고 추진을 얻는 2국면에서 속도변화의 차이가 있는 것으로 나타났다[Figure 6].
- 신체중심의 수직 속도는 이벤트1에서 PS운동화가 가장 빠른 것으로 나타났으나 이벤트2부터는 처치 전에서의 수직속도가 가장 빠른 것으로 나타났다. 처치 후의 속도는 패턴은 이벤트4를 제외하고 모든 이벤트에서 PS운동화의 수직속도가 빠른 것으로 나타났다.
- 이는 처치 후에 미끄럼으로 인하여 동작 수행시간이 길어지고 있음을 나타내며 PS 운동화가 미끄럼방지에 효과가 있음을 반영한 것이다. 특히 처치후 미끄럼이 유발되는 지면을 밟고 있는 2국면의 수행시간이 0.08초로 가장 큰 차이가 나는 것으로 나타났다.
- 하지관절의 최대모멘트는 발목과 무릎의 경우는 사이드 스텝 동작의 특성상 굴곡모멘트는 거의 나타나지 않으며 신전모멘트만 발생하는 것으로 나타났으며, Y운동화(처치 전) > PS 운동화(처치 후) > Y운동화(처치후)순으로 나타났다.
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