This study was to perform the kinetic analysis of forward $1\frac{1}{2}$ somersault on the platform diving. Six men's diving players of the Korea national reserve athletes participated in this study. The variables were analyzed response time, velocity, center of mass (COM), angle, center ...
This study was to perform the kinetic analysis of forward $1\frac{1}{2}$ somersault on the platform diving. Six men's diving players of the Korea national reserve athletes participated in this study. The variables were analyzed response time, velocity, center of mass (COM), angle, center of pressure (COP) and ground reaction force (GRF) of motion. For measure and analysis of this study, used to synchronized to 4 camcorder and 1 force plate, used to the Kwon3D XP (Ver. 4.0, Visol, Korea) and Kwon GRF (Ver. 2.0, Visol, Korea) for analyzed of variables. The results were as follows; Time factor were observed in maximum knee flexion depending on the extent of use at phase 1 of take-off to execute the somersault. This enabled the subject to secure the highest possible body position in space at the moment of jumping to execute the somersault and prepare for the entry into the water with more ease. Regarding the displacement of COM, all subjects showed rightward movement in the lateral displacement during technical execution. Changes in forward and downward movements were observed in the horizontal and vertical displacements, respectively. In terms of angular shift, the shoulder joint angle tended to decrease on average, and the elbow joints showed gradually increasing angles. This finding can be explained by the shift of the coordinate points of body segments around the rotational axis in order to execute the half-bending movement that can be implemented by pulling the lower limb segments toward the trunk using the upper limb segments. The hip joint angles gradually decreased; this accelerated the rotational movement by narrowing the distance to the trunk. Movement-specific shifts in the COP occurred in the front of and vertical directions. Regarding the changes in GRF, which is influenced by the strong compressive load exerted by the supporting feet, efficient aerial movements were executed through a vertical jump, with no energy lost to the lateral GRF.
This study was to perform the kinetic analysis of forward $1\frac{1}{2}$ somersault on the platform diving. Six men's diving players of the Korea national reserve athletes participated in this study. The variables were analyzed response time, velocity, center of mass (COM), angle, center of pressure (COP) and ground reaction force (GRF) of motion. For measure and analysis of this study, used to synchronized to 4 camcorder and 1 force plate, used to the Kwon3D XP (Ver. 4.0, Visol, Korea) and Kwon GRF (Ver. 2.0, Visol, Korea) for analyzed of variables. The results were as follows; Time factor were observed in maximum knee flexion depending on the extent of use at phase 1 of take-off to execute the somersault. This enabled the subject to secure the highest possible body position in space at the moment of jumping to execute the somersault and prepare for the entry into the water with more ease. Regarding the displacement of COM, all subjects showed rightward movement in the lateral displacement during technical execution. Changes in forward and downward movements were observed in the horizontal and vertical displacements, respectively. In terms of angular shift, the shoulder joint angle tended to decrease on average, and the elbow joints showed gradually increasing angles. This finding can be explained by the shift of the coordinate points of body segments around the rotational axis in order to execute the half-bending movement that can be implemented by pulling the lower limb segments toward the trunk using the upper limb segments. The hip joint angles gradually decreased; this accelerated the rotational movement by narrowing the distance to the trunk. Movement-specific shifts in the COP occurred in the front of and vertical directions. Regarding the changes in GRF, which is influenced by the strong compressive load exerted by the supporting feet, efficient aerial movements were executed through a vertical jump, with no energy lost to the lateral GRF.
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문제 정의
따라서 이 연구는 국가대표 남자후보선수 6명을 대상으로 플랫폼 다이빙의 기본동작인 앞으로 서서 앞으로 1½회전동작에 대한 선행연구의 미흡한 부분을 보완하고 동작의 과학적인 원리 규명과 최적의 경기력 발휘를 위한 효율성에 접근할 수 있도록 역학적 접근을 통해 보다 향상된 난이도 기술동작 수행에 기여하기 위한 유용한 자료로 활용하는데 목적이 있다.
이 연구는 남자 다이빙 국가대표 상비군 훈련 평가전 중 감독과 선수로부터 기술향상 등을 목적으로 연구동의를 받은 6명을 대상으로 하였으며, 실험 전 대상자들에게 연구의 목적과 절차에 대해 설명한 후 실시하였다. 이에 따른 연구 대상자의 일반적 특성 및 판정점수는 [Table 1]과 같다.
이 연구는 플랫폼 다이빙 앞으로 서서 앞으로 1½ 회전 동작 기술수행 시 운동학적 및 역학적 접근을 통해 동작의 과학적인 원리를 구성하고 최적의 경기력 발휘를 위한 효율성에 접근할 수 있도록 기여하고 기술향상에 유용한 자료로 활용하는데 목적이 있다.
제안 방법
이때, 선수의 경기력에 방해가 되지 않도록 실험장소인 G시 실내 수영장 다이빙 풀의 플랫폼 다이빙 보드에 설치된 동일한 재질의 고무패드를 지면반력기 위에 고정하여 설치하였다. 각각의 채널에서 발생할 수 있는 신호를 증폭하기 위해 mini amplifier (Visol, Korea)를 게인 4,000으로 설정하였다. 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화시키기 위해 A/D synch box (Visol, Korea)를 1,000 Hz의 샘플링 주파수로 설정하였다.
디지타이징 오차와 노이즈를 제거하기 위해 Butterworth 저역필터(low pass filter)를 활용하여 원자료를 필터링 하였다. 이때 차단주파수는 6 Hz로 설정하고 각각의 디지털 캠코더로부터 얻은 2차원 좌표는 3차 스플라인 함수에 의한 보간법을 이용하여 동조하였다.
5, 10 m의 높이를 선택하여 경기에 참가한다(KSF, 2013). 따라서 이 연구는 선행연구에서 사용되지 않은 지면반력기 위에서 동작이 이루어지기 때문에 선수와 장비의 안전을 고려하여 5m에서 실시하였다. 이후, 선수들의 경기력과 연구 장비의 흔들림 및 미끌어짐 등을 확인하기 위하여 준비운동과 충분한 연습을 하도록 권고하였다.
자료의 산출은 소요시간과 신체중심 변화에 대한 운동학적 요인과 압력중심 및 지면반력 변화에 대한 운동역학적 요인으로 나누어 분석하였다. 또한 지면반력 요인은 다이빙 도약 시 무릎의 최대 굴곡과 공중동작 기술수행을 위해 발이 지면반력기에서 이지하기 직전 지면에 가해지는 전후(Fy), 좌우(Fx), 수직(Fz) 최대 지면반력값을 분석하였으며, 각 선수들의 체중 값으로 나누어 표준화하였다.
실험 전 3차원의 공간좌표 설정을 위해 준비 자세에서부터 1½ 회전동작 후 입수를 준비하는 시점까지의 동작을 포함할 수 있도록 통제점틀(Visol, Korea)을 1×2×3 m의 ‘ㄱ’자 형태로 [Figure 1]과 같이 1분간 촬영 후 제거하였다. 또한, 도약 시 발생하는 역학적 변인획득을 위해 지면반력기(OR-6-7, AMTI, USA) 1대를 다이빙 보드 의 끝에 위치시켰다. 이때, 선수의 경기력에 방해가 되지 않도록 실험장소인 G시 실내 수영장 다이빙 풀의 플랫폼 다이빙 보드에 설치된 동일한 재질의 고무패드를 지면반력기 위에 고정하여 설치하였다.
이 연구에서는 플랫폼에서 도약을 준비하여 1½ 회전이후 입수를 위해 오픈을 시작한 시점까지를 분석구간으로 설정하였다.
이 연구인 플랫폼 다이빙 앞으로 서서 앞으로 1½ 회전 동작을 촬영하기 위하여 다이빙 보드와 동작이 이루어지는 면을 완전히 촬영할 수 있도록 중심으로 좌우측면에 각각 2대씩 총 4대의 비디오 캠코더(DSR-PD170, Sony, Japan)를 설치하였으며, 촬영속도와 셔터속도는 각각 60 frames/sec와 1/500 sec로 하였다.
디지타이징 오차와 노이즈를 제거하기 위해 Butterworth 저역필터(low pass filter)를 활용하여 원자료를 필터링 하였다. 이때 차단주파수는 6 Hz로 설정하고 각각의 디지털 캠코더로부터 얻은 2차원 좌표는 3차 스플라인 함수에 의한 보간법을 이용하여 동조하였다. 3차원 좌표계산은 Abdel-Aziz와 Karara (1971)의 DLT (Direct Linear Transformation)방식을 이용하여 분석하였다.
0, Visol, Korea) 프로그램을 사용하였다. 자 료는 캘리브레이션에서 활용한 41개의 통제점틀을 이용하여 실제 공간좌표를 획득한 후 인체의 3차원 좌표를 산출하였다. 인체의 모델을 강체시스템으로 정의하고, 전체 무게중심 및 각 분절의 무게중심 위치를 계산하기 위하여 인체분절 모수치(body segment parameters)를 구하였다(Chandler, Clauser, McConville, Reynolds, & Young, 1975).
자료의 산출은 소요시간과 신체중심 변화에 대한 운동학적 요인과 압력중심 및 지면반력 변화에 대한 운동역학적 요인으로 나누어 분석하였다. 또한 지면반력 요인은 다이빙 도약 시 무릎의 최대 굴곡과 공중동작 기술수행을 위해 발이 지면반력기에서 이지하기 직전 지면에 가해지는 전후(Fy), 좌우(Fx), 수직(Fz) 최대 지면반력값을 분석하였으며, 각 선수들의 체중 값으로 나누어 표준화하였다.
각각의 채널에서 발생할 수 있는 신호를 증폭하기 위해 mini amplifier (Visol, Korea)를 게인 4,000으로 설정하였다. 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화시키기 위해 A/D synch box (Visol, Korea)를 1,000 Hz의 샘플링 주파수로 설정하였다. 측정변인의 자료획득을 위해 전역좌표는 피험자가 운동하는 방향을 Y축, 좌우방향을 X축, 지면에 대한 수직방향을 Z축으로 설정하였다.
플랫폼 다이빙 앞으로 서서 앞으로 11 /2 회전동작 수행을 위해 피험자들의 도약 시 지면에 가해지는 좌우, 전후, 수직의 최대지면반력 변화에 대해 분석하였다. 또한 얻어진 최대지면반력 자료를 각 피험자들의 체중으로 나누어 표준화한 결과는 [Table 7]과 같으며, 지면반력의 움직임은 질량중심 변화의 축 방향과 같다.
이후, 선수들의 경기력과 연구 장비의 흔들림 및 미끌어짐 등을 확인하기 위하여 준비운동과 충분한 연습을 하도록 권고하였다. 피험자들은 개인당 총 5회의 다이빙을 실시하였으며, 기술수행의 정확한 판정을 위해 각 다이빙 당 10점 만점을 기준으로 하여 심판 자격을 가진 3명의 판정을 점수화하였다.
데이터처리
이 연구의 자료처리는 동작의 기술요인에 대해 동작분석(Kwon3D XP, Ver. 4.0, Visol, Korea)과 지면반력분석(KwonGRF, Ver. 2.0, Visol, Korea) 프로그램을 사용하였다. 자 료는 캘리브레이션에서 활용한 41개의 통제점틀을 이용하여 실제 공간좌표를 획득한 후 인체의 3차원 좌표를 산출하였다.
플랫폼 다이빙 앞으로 서서 앞으로 1½ 회전동작의 운동학적 및 역학적 변인에 대한 분석은 SPSS 통계 프로그램(Ver. 20.0, IBM, USA)을 이용하여 모든 변인에 대해 평균 및 표준편차를 구하였다.
이론/모형
이때 차단주파수는 6 Hz로 설정하고 각각의 디지털 캠코더로부터 얻은 2차원 좌표는 3차 스플라인 함수에 의한 보간법을 이용하여 동조하였다. 3차원 좌표계산은 Abdel-Aziz와 Karara (1971)의 DLT (Direct Linear Transformation)방식을 이용하여 분석하였다.
인체의 모델을 강체시스템으로 정의하고, 전체 무게중심 및 각 분절의 무게중심 위치를 계산하기 위하여 인체분절 모수치(body segment parameters)를 구하였다(Chandler, Clauser, McConville, Reynolds, & Young, 1975).
성능/효과
1. 소요시간에 있어서 대상자 모두 큰 차이는 보이지 않았으나, 도약을 위한 무릎의 최대굴곡에서 공중돌기를 위해 발이 지면에서 이지한 제1국면에서 무릎의 사용정도에 따라 약간의 상이한 특성을 나타내었다.
2. 속도변화에 있어서 공중돌기를 위해 도약하는 시점의 수직속도가 빠르게 나타난 것은 도약 시 높은 신체위치를 확보하고 여유 있는 동작 및 입수를 준비할 수 있는 것으로 나타났다.
3. 신체중심의 변화에서 있어서 대상자 모두 동작의 기술수행이 이루어지는 좌우변위에서 우측의 움직임을 보였으며, 전후변위에서는 전방의 움직임 그리고 수직변위에서는 하방의 움직임 변화를 나타내었다.
4. 주요 관절각도의 변화에서 어깨관절은 평균적으로 감소되는 경향을 보였으며, 팔꿈치관절은 점차 증가되는 경향을 보였는데 이는 상지분절을 이용하여 하지분절을 몸통 쪽으로 끌어당겨야 만들어 낼 수 있는 반 구부리기 동작수행을 위해 회전축을 중심으로 인체 분절이 위치하는 지점을 변화시키는 것으로 나타났다. 엉덩이관절은 점차 각도가 작아지는 경향을 보여 체간과의 거리를 좁혀 빠른 회전을 하는 것으로 나타났다.
5. 압력중심의 변화에서 동작의 특성상 전방 및 수직 방향의 중심변화가 나타내었다.
6. 지면반력의 변화에 있어서 지지하는 두 발이 지면을 강하게 지지하여 얻은 작용력에 의해 영향을 받게 되는데, 좌우지면반력의 에너지 손실 없이 수직적으로 도약하여 효율적인 공중동작을 나타내었다.
도약을 위해 무릎을 최대굴곡하고 발이 다이빙 보드에서 이지하는 제1국면에서 평균적으로 0.11±0.02 sec의 소요시간을 나타내었는데 가장 짧은 소요시간을 보인 대상자(S5)는 0.08 sec로 나타났다.
또한 피험자 개개인별로는 좌우의 지면반력 성분에서 다소 편측된 힘을 보였으나 좌우지면반력이 평균 -0.00±0.05 BW으로 나타나 기준점인 0에 가깝게 나타났다.
몸통과 상완이 이루는 각도인 어깨관절과 상완과 전완이 이루는 팔꿈치관절의 각도 변화는 도약을 위해 무릎을 최대굴곡 하는 E1에서부터 1½ 회전이후 입수를 위해 오픈을 시작한 E5까지 어깨관절은 평균적으로 감소되는 경향을 보였으며, 팔꿈치관절은 점차 증가되는 경향을 보였다.
이 연구의 수직속도 변화에서 공중돌기를 위해 도약하는 시점인 E2에서 평균 1.56±0.31 m/s로 나타났다.
이러한 결과는 E1에서부터 도약을 위해 무릎을 최대 굴곡하여 동작을 수행하기 때문에 이후 연속된 시점에서도 가장 많이 움직인 것으로 나타났다. 전후 변위에서도 S1의 신체중심이 가장 많이 움직인 것으로 나타났으며 무릎의 최대굴곡과 이지직전 발목의 저측굴곡의 영향으로 신체의 무게중심점이 동작수행 시점동안 가장 많이 움직인 것으로 나타났다. 수직 변위에서는 각각의 시점마다 움직인 신체중심의 변위가 대상자에 따라 다르게 나타났는데, 이는 E1에서의 무릎 최대굴곡의 정도와 E2의 이지직전의 발목의 움직임에서도 영향을 받을 수 있다고 생각된다.
후속연구
이러한 결과는 다이빙뿐만 아니라 공중회전 동작을 수행하는 많은 경기종목에서 나타날 수 있을 것이라 사료된다. 또한 신체중심의 좌우변화는 좌우지면반력의 성분에도 영향을 주게 되어 도약과 이지 시편측으로의 쏠림현상을 방지하는 효과적인 방법을 모색할 수 있을 것으로 판단된다.
지도자의 경험적 지식도 중요하지만, 체력과 신체적 요인뿐만 아니라 기술과 동작을 위한 분석이 체계적으로 이루어져야 한다. 이러한 연구들을 참고하여 지도자나 선수들이 참고할 만한 자료와 경기력 향상에 도움을 줄 수 있도록 시작자세와 도약 그리고 공중회전 동작 등의 기술수행에 도움을 줄 수 있는 운동역학적인 연구가 필요하다. 그러나 다이빙과 관련된 국내외의 선행연구들은 운동학적인 요인들을 중심으로 연구가 이루어져 있고 지면반력을 활용한 역학적인 복합연구는 단지 몇 편만 보고되고 있는 실정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
다이빙 경기의 기술동작은 어떤 것들로 분류되는가?
다이빙은 크게 플랫폼(platform)과 스프링보드(springboard)로 구분되며, 도약(take-off)과 회전구간을 포함한 공중동작(flight) 그리고 입수(entry) 등의 일련의 연속적인 동작에서 기술적인 요소를 구사하고 동작을 표현하여 경쟁하는 종목이다(Lee, 2006). 이러한 다이빙 경기의 기술동작은 회전방향을 의미하며, 이는 각각 앞으로 서서 앞으로 들어가는 포워드(forward)와 뒤로 서서 뒤로 들어가는 백(back), 앞으로 서서 뒤로 들어가는 리버스(reverse), 뒤로 서서 앞으로 들어가는 인워드(inward), 비틀림 동작이 표현되는 트위스트(twist) 그리고 물구나무 자세로 시작하는 암스탠드(armstand)의 6개 그룹으로 나뉘어져 있다(Korea Institute of Sport Science [KISS], 2011). 플랫폼 다이빙은 고정되어 있는 보드 위에서 반작용력 없이 자신의 신체적 능력으로 모든 동작을 수행해야 하며, 짧은 순간에 연기가 이루어지기 때문에 순간적인 판단력과 균형력, 순발력, 공중감각 등이 필요한 경기이다(Kang, 2010; Kang & Nam, 2010).
다이빙은 어떤 종목인가?
다이빙은 크게 플랫폼(platform)과 스프링보드(springboard)로 구분되며, 도약(take-off)과 회전구간을 포함한 공중동작(flight) 그리고 입수(entry) 등의 일련의 연속적인 동작에서 기술적인 요소를 구사하고 동작을 표현하여 경쟁하는 종목이다(Lee, 2006). 이러한 다이빙 경기의 기술동작은 회전방향을 의미하며, 이는 각각 앞으로 서서 앞으로 들어가는 포워드(forward)와 뒤로 서서 뒤로 들어가는 백(back), 앞으로 서서 뒤로 들어가는 리버스(reverse), 뒤로 서서 앞으로 들어가는 인워드(inward), 비틀림 동작이 표현되는 트위스트(twist) 그리고 물구나무 자세로 시작하는 암스탠드(armstand)의 6개 그룹으로 나뉘어져 있다(Korea Institute of Sport Science [KISS], 2011).
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