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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 첫째, 11명의 엘리트시범단원을 대상으로 540° 뒤후려차기의 운동학 및 운동역학적 변인들을 정량화 하는 것이며 둘째, 지상동작이 공중동작에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는 것이다.
- 본 연구에서는 국가대표 시범단과 국기원 시범단에서 540° 뒤후려차기를 전문적으로 수행하는 시범단원 11명을 목적표집(purposive sampling)하였다.
- 본 연구의 첫 번째 목적은 540º 뒤후려차기 동작의 운동역학적 변인들을 정량화 하는 것이고, 두 번째 목적은 지상동작이 공중동작에 미치는 영향을 밝혀내는 것이다.
제안 방법
- 11명의 엘리트시범단원을 대상으로 540º 뒤후려차기의 운동학 및 운동역학적 변인들을 정량화 시키고, 지상동작이 공중동작에 미치는 영향을 밝혀내기 위해 실시한 상관 분석을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서 540° 뒤후려차기의 운동학적 분석을 위해 적외선을 이용한 3차원 모션 캡쳐 시스템 Vicon 카메라(MX-T40) 10대(200 Hz)를 사용 하였고, 역학적 분석을 위해 스트레인게이지 타입의 지면반력 측정 시스템(AMTI MSA-6) 1대(2000 Hz)를 사용하였다. Cluster whole body marker set을 사용 하여 전신에 76개의 반사표시마커를 부착하여 13개의 지역좌표계를 정의하였다. 목표물의 높이는 연구대상자가 실제 시범에서 사용하는 높이로 설정하도록 하였으며, 설정된 목표물의 높이는 모두 연구대상자의 신장보다 높게 설정되었다.
- 따라서 몸통의 각속도는 보조발의 합성속도(FSV)와 차는 발의 합성속도(KSV)와 밀접한 관련이 있을 것으로 사료된다. 몸통의 각속도(TAV)는 전역좌표계를 기준으로 몸통분절의 수직축(z)의 각속도를 계산하였다.
- 본 연구에서 540° 뒤후려차기의 운동학적 분석을 위해 적외선을 이용한 3차원 모션 캡쳐 시스템 Vicon 카메라(MX-T40) 10대(200 Hz)를 사용 하였고, 역학적 분석을 위해 스트레인게이지 타입의 지면반력 측정 시스템(AMTI MSA-6) 1대(2000 Hz)를 사용하였다.
- 수직신체무게중심(COG)은 공중회전 구간에서 신체무게중심의 수직(z)성분을 연구대상자의 신장(subject height: SH)으로 표준화(normalization)하였다.
- 연구대상자는 실험에 앞서 충분한 워밍업을 통하여 좋은 컨디션으로 실험에 참가하였다. 연구대상자들은 총 10회의 발차기 동작을 실시하였고, 그중 성공적으로 수행한 3번의 발차기 동작이 분석에 사용되었다.
- 충격량(impulse)은 수직지면반력(GRF)으로부터 산출 하였다. 충격량은 수직지면반력(GRF)에 힘이 작용한 시간을 곱한 것으로 수직지면반력 곡선을 적분하였다.
- 충격량(impulse)은 수직지면반력(GRF)으로부터 산출 하였다. 충격량은 수직지면반력(GRF)에 힘이 작용한 시간을 곱한 것으로 수직지면반력 곡선을 적분하였다.
대상 데이터
- E1은 회전하는 발이 지면에 닿기 직전의 시점, E2는 회전하는 발이 지면에서 발이 떨어진 직후의 시점, E3은 수직신체무게중심(vertical center of gravity: COG)이 최고점인 시점, E4는 차기 동작 이후에 착지발이 지면에 닿기 직전의 시점이다. 분석 구간은 E1~E2가 지상회전 구간(phase 1), E2~E4는 공중회전 구간(phase 2), E3~E4는 차기 구간(phase 3)이다(Figure 1). 공중회전 구간과 차기 구간이 겹쳐지는 이유는 동작의 특성상 공중회전 구간 안에서 차기동작이 이루어지기 때문이다.
- 연구대상자는 실험에 앞서 충분한 워밍업을 통하여 좋은 컨디션으로 실험에 참가하였다. 연구대상자들은 총 10회의 발차기 동작을 실시하였고, 그중 성공적으로 수행한 3번의 발차기 동작이 분석에 사용되었다.
- Vicon motion capture system과 지면반력 측정 시스템을 통해 수집된 데이터는 Visual 3D(C-motion, USA)와 Excel 2010(Microsoft Inc, USA)을 사용하여 분석되었다. 영상 데이터는 저역통과 필터인 4차 Butterworth 필터(차단주파수 6 Hz)를 사용하였고, 지면반력 데이터는 같은 필터의 차단주파수 11 Hz로 평활화 하였다. 이벤트 및 구간 설정과 분석변인은 다음과 같다.
데이터처리
- 540º 뒤후려차기의 운동학 및 운동역학적 데이터의 정량적 분석을 위해 기술통계분석을 사용하였다.
- Vicon motion capture system과 지면반력 측정 시스템을 통해 수집된 데이터는 Visual 3D(C-motion, USA)와 Excel 2010(Microsoft Inc, USA)을 사용하여 분석되었다. 영상 데이터는 저역통과 필터인 4차 Butterworth 필터(차단주파수 6 Hz)를 사용하였고, 지면반력 데이터는 같은 필터의 차단주파수 11 Hz로 평활화 하였다.
- 또한 지상동작이 공중동작에 미치는 영향을 알아보기 위하여 기술통계분석을 거쳐 상관분석(Pearson’s correlation analysis)을 실시하였다.
이론/모형
- 지상회전 구간에서의 수직지면반력(GRF)을 분석한 결과 지상에서 180º 회전하면서 나타나는 수직지면반력(GRF)이체중보다 낮아지는 것을 발견할 수 있었다. 이러한 결과는 반동(counter movement)을 사용하여 높게 점프하려는 전략으로 반동 동작시 발생하는 신장성수축으로 인한 근육과 건에 저장된 탄성에너지를 사용하여 높게 점프하는 SSC(stretch shortening cycle)시스템(Komi, 2003)을 사용 하는 것이다. 이렇게 반동을 사용하는 것이 반동을 사용하지 않았을 때보다 높게 점프할 수 있다(Bobbert, Gerritsen, Litjens & Soest, 1996).
성능/효과
- 공중회전 구간에서의 수직신체무게중심(COG)의 최댓값은 0.88±0.03 SH으로 나타났다.
- 기본적으로 체공시간(FT)과 충격량(impulse)으로 수직점프높이를 추정 할 수 있다(Richter, Räpple, Kurz & Schwameder, 2012; Yuktasir & Kaya, 2009). 따라서 두 변인간의 상관은 높게 나타나는데 본 연구의 결과에서는 체공시간(FT)과 충격량(impulse)에서 상관이 유의하게 나타나지 않았다. 또한 수직신체무게중심(COG)과 충격량(impulse)도 상관관계가 높을 것으로 예상하였으나, 본 연구의 결과 유의한 상관이 나타나지 않았다.
- 지상회전 구간의 보조발의 합성속도(FSV), 수직지면반력(GRF), 충격량(impulse), 지상회전시간(GT)과 공중회전 구간의 몸통의 각속도(TAV), 수직신체무게중심(COG), 체공시간(FT)의 상관분석 결과 변인들 간의 상관은 나타나지 않았다. 또 한 공중회전 구간의 몸통의 각속도(TAV), 수직신체무게중심(COG), 체공 시간(FT)과 차기 구간의 차는 발의 합성속도(KSV)의 상관 분석 결과 변인들 간의 상관은 없는 것으로 나타났다.
- 따라서 두 변인간의 상관은 높게 나타나는데 본 연구의 결과에서는 체공시간(FT)과 충격량(impulse)에서 상관이 유의하게 나타나지 않았다. 또한 수직신체무게중심(COG)과 충격량(impulse)도 상관관계가 높을 것으로 예상하였으나, 본 연구의 결과 유의한 상관이 나타나지 않았다. 이는 점프동작 이외에 회전동작의 개입으로 인한 결과(Lee & Kim, 1996)로 판단된다.
- 또한 지상동작과 공중동작의 변인의 상관분석을 실시한 결과 본 연구에서 정의된 변인들간에 상관이 나타나지 않았다. 이는 지상동작이 공중동작에 미치는 영향이 없는 것이 아니라 본 연구에서 사용된 변인 이외의 다른 변인들에서 상관이 있을 것으로 사료된다.
- 수직지면반력(GRF)의 최댓값은 지상회전 구간의 약 75%지점에서 나타났으며, 회전하는 동작에서 지면반력이 체중보다 약간 낮아 졌다가 최댓값 3.33±0.24 BW으로 가파르게 상승하는 경향을 보였다(Figure 3).
- 지상회전 구간에서의 수직지면반력(GRF)을 분석한 결과 지상에서 180º 회전하면서 나타나는 수직지면반력(GRF)이체중보다 낮아지는 것을 발견할 수 있었다.
- 본 연구의 두 번째 목적인 지상동작이 공중동작에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 실시한 상관분석의 결과는 [Table 1], [Table 2]와 같다. 지상회전 구간의 보조발의 합성속도(FSV), 수직지면반력(GRF), 충격량(impulse), 지상회전시간(GT)과 공중회전 구간의 몸통의 각속도(TAV), 수직신체무게중심(COG), 체공시간(FT)의 상관분석 결과 변인들 간의 상관은 나타나지 않았다. 또 한 공중회전 구간의 몸통의 각속도(TAV), 수직신체무게중심(COG), 체공 시간(FT)과 차기 구간의 차는 발의 합성속도(KSV)의 상관 분석 결과 변인들 간의 상관은 없는 것으로 나타났다.
- 충격량(impulse)은 평균 0.65±0.04 BW·sec으로 나타났으며, 지상회전시간(GT)은 0.4±0.04 sec로 나타났다.
후속연구
- 엘리트 시범단원들은 지상회전 구간과 공중회전 구간 그리고 차기 구간에서 모두 비슷한 패턴, 적은 표준편차를 나타냈다. 따라서 본 연구의 결과를 기반으로 비숙련자와의 비교연구를 통해 비숙련자들이 어떤 변인에서 큰 표준편차를 나타내는지 비교 분석 할 수 있는 유용한 기초자료로 활용 할 수 있을 것이다.
- 이는 지상동작이 공중동작에 미치는 영향이 없는 것이 아니라 본 연구에서 사용된 변인 이외의 다른 변인들에서 상관이 있을 것으로 사료된다. 따라서 추후 연구에서는 본 연구를 기반으로 관성모멘트 및 다른 변인들을 추가하여 연구를 진행할 필요가 있다. 또한 태권도 격파는 단 한 번의 기회로 성공과 실패가 나뉘어지는 특징을 가지고 있기 때문에 격파의 성공과 실패동작을 비교 분석하여 540º 뒤후려차기의 성공요인에 대한 심층적인 분석이 필요할 것으로 사료된다.
- 따라서 추후 연구에서는 본 연구를 기반으로 관성모멘트 및 다른 변인들을 추가하여 연구를 진행할 필요가 있다. 또한 태권도 격파는 단 한 번의 기회로 성공과 실패가 나뉘어지는 특징을 가지고 있기 때문에 격파의 성공과 실패동작을 비교 분석하여 540º 뒤후려차기의 성공요인에 대한 심층적인 분석이 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 두 번째 목적인 지상동작이 공중동작에 미치는 영향을 알아보기 위하여 각 구간별 변인들로 상관분석을 실시한 결과 예상하지 못한 결과가 나타났다. 기본적으로 체공시간(FT)과 충격량(impulse)으로 수직점프높이를 추정 할 수 있다(Richter, Räpple, Kurz & Schwameder, 2012; Yuktasir & Kaya, 2009).
- 이러한 결과는 11명의 엘리트 시범단원들이 540º 뒤후려차기를 수행하는데 있어서 모두 비슷한 전략을 가지고 있는 것으로 해석할 수 있으며, 이러한 결과는 추후 540º 뒤후려차기를 연구하는데 유용한 기초자료로 활용 될 수 있을 것이다.
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