[논문]착지 높이와 무릎관절 근육 피로가 착지 후 방향 전환 동작 시 하지관절의 움직임에 미치는 영향

김유경; 염창홍

doi:10.5103/kjsb.2015.25.3.311

문제 정의

따라서 이 연구는 착지 높이와 무릎관절 피로가 착지 후 방향 전환 동작 시 하지관절의 움직임에 미치는 영향을 분석하는데 그 목적이 있다.
이 연구의 목적은 착지 높이와 무릎관절 피로가 착지 후 방향 전환 동작 시 하지관절의 움직임에 미치는 영향을 알아보고자 하였으며, 그 결론은 다음과 같다.

제안 방법

이 연구의 실험은 총 3회에 걸쳐 이루어졌으며, 1일차에는 실험 동의서 작성, 신체활동 능력 질문지 작성, 신체조성 측정, 착지 적응, 등속성 장비 적응 훈련, 피크 토크 측정을 실시하였다. 2일차에는 약 10분간의 준비 운동을 수행한 후, 반사 마커를 부착하고 정적 캘리브레이션을 실행한 다음, 먼저 피로 유발 전 30 cm 높이에서 착지 후 방향전환 동작 5회를 실시하였다. 그 다음 등속성 동력계를 이용하여 최대 무릎관절 신전모멘트 값이 30%이하로 3회 이상 연속으로 나타나게 되면 피로 유발 운동을 중지한 후, 등속성 장비에서 벗어나 30 cm 높이에서 착지 후 방향전환 동작을 5회 실시하였다.
그 다음 등속성 동력계를 이용하여 최대 무릎관절 신전모멘트 값이 30%이하로 3회 이상 연속으로 나타나게 되면 피로 유발 운동을 중지한 후, 등속성 장비에서 벗어나 30 cm 높이에서 착지 후 방향전환 동작을 5회 실시하였다. 3일차에는 2일차의 순서와 같이 40 cm 높이에서 사전과 30% 피로 운동을 한 다음, 착지 후 방향전환 동작을 5회 실시하였다. 무릎관절의 경우, 최대 70% 이상의 고강도 등속성 반복 운동 시 피로 효과는 약 3시간 동안 유지된다(Rasstad & Hallė, 2000).
2일차에는 약 10분간의 준비 운동을 수행한 후, 반사 마커를 부착하고 정적 캘리브레이션을 실행한 다음, 먼저 피로 유발 전 30 cm 높이에서 착지 후 방향전환 동작 5회를 실시하였다. 그 다음 등속성 동력계를 이용하여 최대 무릎관절 신전모멘트 값이 30%이하로 3회 이상 연속으로 나타나게 되면 피로 유발 운동을 중지한 후, 등속성 장비에서 벗어나 30 cm 높이에서 착지 후 방향전환 동작을 5회 실시하였다. 3일차에는 2일차의 순서와 같이 40 cm 높이에서 사전과 30% 피로 운동을 한 다음, 착지 후 방향전환 동작을 5회 실시하였다.
전역좌표계는 대상자의 좌측 후방 지면의 위치를 원점으로 하였으며, 피험자의 좌우 방향을 X축, 전후 방향을 Y축, 수직 방향을 Z축으로 설정하였다[Figure 1]. 모든 대상자들은 스판 소재의 셔츠와 반바지를 착용하도록 하였으며, 착지 동작 시 맨발로 동작을 실시하게 하였다. 실험 전 체성분분석기(Venus 5.
무릎관절의 가동범위는 신전 각도 0°에서 굴곡 각도 90°까지로 설정하였으며, 각속도는 60°/s를 사용하였으며, 최대 무릎관절 신전모멘트는 5회의 평균값을 이용하여 산출하였다.
착지 후 방향전환 동작에 대해 구체적인 분석을 위하여 이벤트(E1, E2, E3)와 구간(P1, P2)으로 나누어 분석하였으며 (Koh, Cho, Moon, Lee, & Lee, 2011), E1은 착지 발의 초기 지면 접촉 시점, E2는 착지 다리의 최대 무릎 굴곡 시점, E3는 착지발의 이지 시점, 구간 1(P1)은 E1와 E2 사이(충격흡수 구간), 구간 2(P2)는 E2와 E3 사이로 무릎 굴곡각이 최대가 되는 시점부터 발이 지면에 떨어지는 시점을 말한다. 분석변수는 하지관절의 이벤트별 각위치, 충격흡수 구간내 가동범위, 하지관절의 구간별 평균 각속도이며, 가동범위는 E2와 E1의 각도의 차이를 이용하였으며, 하지관절 각도 정의는 다음과 같다(Figure 3).
모든 대상자들은 스판 소재의 셔츠와 반바지를 착용하도록 하였으며, 착지 동작 시 맨발로 동작을 실시하게 하였다. 실험 전 체성분분석기(Venus 5.5, Jawon medical, Korea)를 이용하여 대상자의 신장과 체중을 측정하였으며, 줄자와 캘리퍼를 이용해 대상자의 다리 길이, 무릎 너비, 발목 너비를 측정하였다. 신체 모델은 Helen hayes marker set을 수정한 Plug in gait full body model을 이용하였으며, 14 mm 구형 반사마커 26개를 부착하여 모델을 구성하였다(Figure 2).
이 실험의 우성 다리 착지 동작에 대한 영상자료와 지면반력자료의 동기화, 수집, 분석은 Nexus software(Vicon, UK)를이용하였으며, 피로 유발 운동 후 각각의 점프 높이에서 피로 전과 후에 약 5번의 우성 다리 착지 자료를 수집하여 성공적인 착지 5회를 평균하여 분석하였다(Gehring, Melnyk, & Gollhofer, 2009). 영상자료의 샘플링 주파수는 120 Hz, 수집된 자료는 Butterworth low-pass filter 2차, 차단주파수 6 Hz로 필터링하였다(Decker et al., 2003; Pappas et al., 2007).
우성 다리로 착지 후 비우성 다리는 사이드 스텝 컷팅 동작의 진행 방향(45°)으로 동작을 수행하였으며, 팔의 영향을 최소화하기 위해 팔은 나란하게 신전하여 엉덩이의 뒤쪽 아래 부위에 붙인 상태에서 착지를 수행하였다(Kellis & Kouvelioti, 2009).
이 연구의 실험은 총 3회에 걸쳐 이루어졌으며, 1일차에는 실험 동의서 작성, 신체활동 능력 질문지 작성, 신체조성 측정, 착지 적응, 등속성 장비 적응 훈련, 피크 토크 측정을 실시하였다. 2일차에는 약 10분간의 준비 운동을 수행한 후, 반사 마커를 부착하고 정적 캘리브레이션을 실행한 다음, 먼저 피로 유발 전 30 cm 높이에서 착지 후 방향전환 동작 5회를 실시하였다.
착지 방법은 실험자의 지시에 따라 30 cm와 40 cm 높이의 점프대 위에 올라가 시작 신호에 맞추어 점프대 위에서 착지 지점위로 우성 다리를 이용하여 착지하였으며, 비우성 다리는 우성 다리의 발목 내측 복사뼈보다 위에 위치하도록 하였다. 착지 시 사용된 우성 다리 결정은 자가 보고와 공을 차게 하는 테스트를 통해 이루어졌으며, 모든 피험자는 오른 다리 우성이었다(Kellis & Kouvelioti, 2009; Lawrence, Kernozek, Miller, Torry, & Reuteman, 2008).
착지 시 사용된 우성 다리 결정은 자가 보고와 공을 차게 하는 테스트를 통해 이루어졌으며, 모든 피험자는 오른 다리 우성이었다(Kellis & Kouvelioti, 2009; Lawrence, Kernozek, Miller, Torry, & Reuteman, 2008).
착지 후 방향전환 동작에 대해 구체적인 분석을 위하여 이벤트(E1, E2, E3)와 구간(P1, P2)으로 나누어 분석하였으며 (Koh, Cho, Moon, Lee, & Lee, 2011), E1은 착지 발의 초기 지면 접촉 시점, E2는 착지 다리의 최대 무릎 굴곡 시점, E3는 착지발의 이지 시점, 구간 1(P1)은 E1와 E2 사이(충격흡수 구간), 구간 2(P2)는 E2와 E3 사이로 무릎 굴곡각이 최대가 되는 시점부터 발이 지면에 떨어지는 시점을 말한다.
최대 무릎관절 신전토크의 측정과 피로 유발 방법은 등속성 동력계(Cybex HUMAC NORM, CSMI, US)를 이용하였으며, 실험으로 인한 부상을 방지하기 위해 측정 전 약 10분 간 준비운동을 실시하였다. 무릎관절의 가동범위는 신전 각도 0°에서 굴곡 각도 90°까지로 설정하였으며, 각속도는 60°/s를 사용하였으며, 최대 무릎관절 신전모멘트는 5회의 평균값을 이용하여 산출하였다.

대상 데이터

실험장비 배치는 실험이 이루어지는 공간 내에 적외선 카메라(Vicon MX-T10, Oxford Metric Ltd, Oxford, UK) 9대를 설치하였다. 전역좌표계는 대상자의 좌측 후방 지면의 위치를 원점으로 하였으며, 피험자의 좌우 방향을 X축, 전후 방향을 Y축, 수직 방향을 Z축으로 설정하였다[Figure 1].
이 연구 대상자는 최근 6개월 내 하지 관절에 정형 외과적 병력이 없는 20대 성인 29명을 대상(연령: 20.83±1.56 세, 신장: 172.42±9.51 cm, 체중: 65.07±10.18 kg)으로 하였다.

데이터처리

이 실험의 우성 다리 착지 동작에 대한 영상자료와 지면반력자료의 동기화, 수집, 분석은 Nexus software(Vicon, UK)를이용하였으며, 피로 유발 운동 후 각각의 점프 높이에서 피로 전과 후에 약 5번의 우성 다리 착지 자료를 수집하여 성공적인 착지 5회를 평균하여 분석하였다(Gehring, Melnyk, & Gollhofer, 2009).
통계 처리는 SPSS 20.0을 이용하여 각 변수들의 평균과 표준편차를 산출 하였으며, 착지 높이와 피로 수준 간의 상호작용 효과와 주 효과는 반복측정에 의한 two-way ANOVA, 피로 전·후 간의 평균 차이와 점프 높이 간의 평균 차이는 대응표본 t-test를 실시하였다.

이론/모형

5, Jawon medical, Korea)를 이용하여 대상자의 신장과 체중을 측정하였으며, 줄자와 캘리퍼를 이용해 대상자의 다리 길이, 무릎 너비, 발목 너비를 측정하였다. 신체 모델은 Helen hayes marker set을 수정한 Plug in gait full body model을 이용하였으며, 14 mm 구형 반사마커 26개를 부착하여 모델을 구성하였다(Figure 2).

성능/효과

결론적으로 30 cm와 40 cm 간 높이 차이와 무릎관절 근육 그룹의 최대 토크 30%의 피로는 무릎관절 충격흡수 능력의 감소를 초래하고 이에 따른 충격흡수 전략의 변화는 발목관절 상해 증가의 원인이 될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 연구에서는 착지 후 방향 전환 동작 시 운동역학적 변인뿐만 아니라 근전도 분석을 통해 충격흡수에 대한 하지 관절의 기여도, 나아가 하지 관절의 수행력 평가 및 상해 예방을 위한 적절한 피로 척도 개발과 관련된 연구가 기대된다.
011) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 관상면 가동범위 결과, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=45.117, p=.000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=5.
관상면 가동범위 결과, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=13.613, p=.001)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이 (t₂₈=3.
관상면 가동범위 결과, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=7.505, p=.011)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전 보다 피로 후(t₂₈=2.
000) 유의하게 감소하였다. 관상면 각속도 결과, P1의 경우, 높이와 피로 간 상호작용효과(F_1,28=4.659, p=.041)가 나타났다. 피로간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후 (t₂₈=2.
발목관절 각위치에 대한 시상면상 결과, E1은 피로 전과 피로 후 모두 착지 높이가 높을수록 저측굴곡 각도의 증가, E2는 피로 전 착지 높이가 높을수록 배측굴곡 각도의 증가, E3는 피로 후 30 cm 높이에서는 저측굴곡, 40 cm 높이에서는 배측굴곡이 나타났다. 관상면상 결과, E1은 피로 전과 피로 후 모두 30 cm 높이가 40 cm 높이 보다 외번각의 증가, E2는 피로 전과 피로 후 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 내번각의 증가, E3는 피로 전과 피로 후 30 cm 높이에서는 외번각, 40 cm 높이에서는 내번각이 나타났다. 수평면상 결과, E1은 피로 전 30 cm 높이가 40 cm 높이 보다 내회전의 증가, E2는 피로 전과 피로 후 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 외회전의 증가, E3는 피로 후 30 cm 높이에서는 내회전, 40 cm 높이에서는 외회전이 나타났다.
엉덩관절의 시상면상 각속도 및 수평면상 각속도와 가동 범위는 피로 후 30 cm 와 40 cm 높이 모두 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 발목관절의 시상면상 각속도와 가동범위는 피로 후 30 cm와 40 cm 높이 모두에서 증가하는 것으로 나타났으며, 관상면상 각속도와 가동범위는 피로 후 40 cm 높이에서 증가하는 것으로 나타났다.
000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전 (t₂₈=5.426, p=.000)과 피로 후(t₂₈=3.043, p=.005) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 저측 굴곡각도가 유의하게 큰 것으로 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=6.
048)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전 (t₂₈=5.647, p=.000)과 피로 후(t₂₈=5.708, p=.000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 증가하였다. 수평면 각속도 결과, P1의 경우, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=12.
019)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.242, p=.033)과 피로 후(t₂₈=2.674, p=.012) 모두 30cm 높이가 40 cm 높이에서 보다 유의하게 큰 외회전이 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.
010) 가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.533, p=.017)과 피로 후(t₂₈=2.827, p=.009) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이보다 내번각이 유의하게 큰 것으로 나타났다. E3의 경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=12.
015)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.861, p=.008) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 배측 굴곡각도가 유의하게 큰 것으로 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 후(t₂₈=2.
002)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.866, p=.008)과 피로 후 (t₂₈=3.887, p=.001) 30 cm 높이에서는 내번각, 40 cm 높이에서는 외번각이 나타나, 높이 간 유의한 차이가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.
007)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.870, p=.008)과 피로 후(t₂₈=2.701, p=.012) 모두 30 cm높이가 40 cm높이보다 외번각이 유의하게 큰 것으로 나타났다. E2의 경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=7.
020)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.924, p=.007) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 증가하였다. P2의 경우, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=6.
003)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.961, p=.006)과 피로 후(t₂₈=3.388, p=.002) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 내회전이 나타났다. E3의 경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=9.
007)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=3.023, p=.005)과 피로 후(t₂₈=2.506, p=.018) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다.
001)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=3.131, p=.004)과 피로 후(t₂₈=3.007, p=.006) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 굴곡각이 나타났다. 피로 간 사후 검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=3.
002)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=3.408, p=.002)과 피로 후(t₂₈=3.379, p=.002) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 외회전이 나타났다. E3의 경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=5.
012) 가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=3.702, p=.001) 과 피로 후(t₂₈=2.918, p=.007) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=2.
000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=4.115, p=.000)과 피로 후(t₂₈=2.877, p=.008) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=6.
035)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=5.075, p=.000)과 피로 후(t₂₈=5.031, p=.000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 외전이 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.
000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=5.294, p=.000)과 피로 후(t₂₈=6.325, p=.000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 수평면 가동범위 결과, 높이와 피로 간 상호작용효과(F_1,28=4.
000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=6.867, p=.000)과 피로 후(t₂₈=5.387, p=.000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후 검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=7.
044)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=2.171, p=.039) 30 cm 높이에서는 저측굴곡, 40 cm 높이에서는 배측굴곡이 나타나, 높이 간 유의한 차이가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이(t₂₈=2.
000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=2.408, p=.023) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=7.
029)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=2.616, p=.014) 30 cm 높이에서는 내회전, 40 cm 높이에서는 외회전이 나타나, 높이 간 유의한 차이가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.
011) 가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=3.029, p=.005) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 굴곡각이 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=3.
002)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=3.259, p=.003) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 감소하였다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=4.
018)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로후(t₂₈=2.706, p=.011) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 관상면 가동범위 결과, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=45.
005)가 나타났다. 높이 간 사후검정결과, 피로 전(t₂₈=2.811, p=.009)과 피로 후(t₂₈=3.145, p=.004) 모두 30 cm 높이에서는 외회전이, 40 cm 높이에서는 내회전의 나타나, 높이 간 유의한 차이가 나타났다.
015)가 나타났다. 높이간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=2.067, p=.048) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.
무릎관절 각위치에 대한 시상면상 결과, 착지 높이가 높을 수록 피로 전과 피로 후 모두 E2와 E3에서 굴곡각의 증가, 수평면상 결과, 피로 전과 피로 후 모두 E2와 E3는 내회전의 증가가 나타났다. 무릎관절의 구간별 각속도에 대한 시상면과 수평면상 결과, P1은 착지 높이가 높을수록 피로 전 증가가 나타났다.
무릎관절의 구간별 각속도에 대한 시상면과 수평면상 결과, P1은 착지 높이가 높을수록 피로 전 증가가 나타났다. 무릎관절의 가동범위는 시상면과 수평면상 결과, 착지 높이가 높을수록 피로 전과 피로 후 모두 가동범위가 증가된 것으로 나타났다. 선행 연구에 의하면 착지 높이가 높을수록 무릎굴곡 각도가 크게 나타나 착지 높이는 무릎굴곡 각도에 유의한 영향을 미친다고 보고하였으며(Ali et al.
무릎관절 각위치에 대한 시상면상 결과, 착지 높이가 높을 수록 피로 전과 피로 후 모두 E2와 E3에서 굴곡각의 증가, 수평면상 결과, 피로 전과 피로 후 모두 E2와 E3는 내회전의 증가가 나타났다. 무릎관절의 구간별 각속도에 대한 시상면과 수평면상 결과, P1은 착지 높이가 높을수록 피로 전 증가가 나타났다. 무릎관절의 가동범위는 시상면과 수평면상 결과, 착지 높이가 높을수록 피로 전과 피로 후 모두 가동범위가 증가된 것으로 나타났다.
무릎관절의 시상면 가동범위 결과, 높이 간 유의한 주효과 (F_1,28=15.784, p=.000), 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=7.293, p=.012) 가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=3.
이 연구의 30 cm와 40 cm 높이 차이는 발목관절, 무릎관절, 엉덩관절의 시상면상 각속도와 가동범위를 증가시키는 것으로 나타났다. 무릎관절의 시상면상 및 관상면상 가동범위는 피로 후 30 cm와 40 cm 높이 모두 감소하는 것으로 나타났다. 엉덩관절의 시상면상 각속도 및 수평면상 각속도와 가동 범위는 피로 후 30 cm 와 40 cm 높이 모두 감소하는 것으로 나타났다.
발목관절 각위치에 대한 시상면상 결과, E1은 피로 전과 피로 후 모두 착지 높이가 높을수록 저측굴곡 각도의 증가, E2는 피로 전 착지 높이가 높을수록 배측굴곡 각도의 증가, E3는 피로 후 30 cm 높이에서는 저측굴곡, 40 cm 높이에서는 배측굴곡이 나타났다. 관상면상 결과, E1은 피로 전과 피로 후 모두 30 cm 높이가 40 cm 높이 보다 외번각의 증가, E2는 피로 전과 피로 후 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 내번각의 증가, E3는 피로 전과 피로 후 30 cm 높이에서는 외번각, 40 cm 높이에서는 내번각이 나타났다.
발목관절 시상면 각속도 결과[Table 6], P1의 경우, 높이와 피로 간 상호작용효과(F_1,28=5.537, p=.026), 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=17.472, p=.000), 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=37.491, p=.000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=4.
발목관절의 시상면 가동범위 결과 [Table 5], 높이와 피로간 상호작용효과(F_1,28=5.509, p=.026), 높이 간 유의한 주효과 (F_1,28=52.386, p=.000), 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=57.762, p=.000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=6.
017) 가동범위가 유의하게 증가하였다. 수평면 가동범위 결과, 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=2.293, p=.030) 40 cm 높이가 30 cm 높이에서 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전 보다 피로 후(t₂₈=2.
018) 모두 피로전 보다 피로 후 가동범위가 유의하게 감소하였다. 수평면 가동범위 결과, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=8.561, p=.007)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 전(t₂₈=3.
000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 수평면 가동범위 결과, 높이와 피로 간 상호작용효과(F_1,28=4.210, p=.050) 및 피로 간 유의한 주효과(t₂₈=74.431, p=.000)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=2.
000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 증가하였다. 수평면 각속도 결과, P1의 경우, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=12.065, p=.002) 가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=4.
002) 유의하게 증가하였다. 수평면 각속도 결과, P2의 경우, 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=3.169, p=.004) 유의하게 감소하였다.
관상면상 결과, E1은 피로 전과 피로 후 모두 30 cm 높이가 40 cm 높이 보다 외번각의 증가, E2는 피로 전과 피로 후 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 내번각의 증가, E3는 피로 전과 피로 후 30 cm 높이에서는 외번각, 40 cm 높이에서는 내번각이 나타났다. 수평면상 결과, E1은 피로 전 30 cm 높이가 40 cm 높이 보다 내회전의 증가, E2는 피로 전과 피로 후 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 외회전의 증가, E3는 피로 후 30 cm 높이에서는 내회전, 40 cm 높이에서는 외회전이 나타났다.
엉덩관절의 시상면 가동범위 결과, 높이 간 유의한 주효과 (F_1,28=6.354, p=.018)가 나타났다. 높이 간 사후검정 결과, 피로후(t₂₈=2.
무릎관절의 시상면상 및 관상면상 가동범위는 피로 후 30 cm와 40 cm 높이 모두 감소하는 것으로 나타났다. 엉덩관절의 시상면상 각속도 및 수평면상 각속도와 가동 범위는 피로 후 30 cm 와 40 cm 높이 모두 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 발목관절의 시상면상 각속도와 가동범위는 피로 후 30 cm와 40 cm 높이 모두에서 증가하는 것으로 나타났으며, 관상면상 각속도와 가동범위는 피로 후 40 cm 높이에서 증가하는 것으로 나타났다.
이 연구 결과 시상면상 결과, E2는 피로 전과 후 모두 90°보다 작은 굴곡각도가 나타나 경성 착지 전략이 사용된 것으로 판단된다.
Padua 등(2006)은 피로 후 착지 시 관절 움직임 제어를 위한 세 가지 전략을 정의하였으며, 그 전략에는 착지 시 발목관절에 크게 의존하는 발목 우성 전략, 착지 시 길항근 근활성 패턴이 감소하는 길항근 억제전략, 착지 시 대퇴사두근에 크게 의존하는 대퇴사두근 우성 전략이 있다. 이 연구 결과, 발목관절의 구간별 각속도에서 시상면상 P1의 경우, 피로 전과 피로후 모두 착지 높이가 높을수록 증가하였고, 발목관절의 가동범위에서 시상면상의 경우, 피로 전과 피로 후 모두 착지 높이가 높을수록 증가하였다. 따라서 착지 높이가 높을수록 발목에 의존하는 발목관절 우성 전략이 나타난 것으로 판단된다.
이러한 관점에서 이 연구에서 나타난 착지 전략은 각각의 높이에서 모두 전족착지인 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 시상면상 E1의 경우, 착지 높이가 높을수록 저측굴곡각의 증가, 관상면상 E2의 경우, 피로 후 착지가 높을수록 외번각의 증가, 수평면상 E2의 경우, 피로 후 착지가 높을수록 외회전의 증가가 나타났다.
발의 앞꿈치 부분이 먼저 지면에 닿는 전족 착지 형태의 기술은 초기 지면 접촉 시 발의 뒤꿈치 부분이 먼저 닿는 후족 착지 형태의 기술보다 엉덩관절 굴곡각도가 유의하게 작게 나타났다고 하였으며, 이러한 결과는 동작의 순차성과 관련된 신체의 균형을 유지하기 위해 순간적으로 똑바로선 자세가 요구되기 때문이라고 하였다. 이 연구 결과에서도 마찬가지로 피로 후 지면 접촉 시 발목관절에서 저측굴곡각도가 증가된 것으로 나타났으며, 충격흡수 구간에서는 엉덩관절의 움직임이 감소되어 나타났다.
이 연구의 30 cm와 40 cm 높이 차이는 발목관절, 무릎관절, 엉덩관절의 시상면상 각속도와 가동범위를 증가시키는 것으로 나타났다. 무릎관절의 시상면상 및 관상면상 가동범위는 피로 후 30 cm와 40 cm 높이 모두 감소하는 것으로 나타났다.
이 연구의 목적은 착지 높이와 무릎관절 피로가 착지 후 방향 전환 동작 시 하지관절의 움직임에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 그 결과, 30 cm와 40 cm 높이 차이와 최대 무릎관절 신전토크 30% 수준의 피로는 착지 후 방향 전환 동작 시 무릎관절의 충격흡수 능력이 감소되는 것으로 나타났으며, 피로 전 충격흡수 기전은 무릎관절에 의존하는 것으로 나타났으나, 피로 후에는 발목관절에 의존하고 있어 충격흡수 전략의 변화가 나타났다.
착지 후 방향전환 동작을 위한 피로 유발 운동 반복횟수는 30 cm 높이에서 65∼103 회, 40 cm 높이에서 63∼90 회로 나타났다.
006) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 굴곡각이 나타났다. 피로 간 사후 검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=3.836, p=.001)와 40 cm 높이 (t₂₈=2.923, p=.007) 모두 피로 전 보다 피로 후 유의하게 작은 굴곡각이 나타났다. E3의 경우, 높이 간 유의한 주효과 (F_1,28=7.
000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후 검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=7.918, p=.000)와 40 cm 높이(t₂₈=3.929, p=.001) 모두 피로 전 보다 피로 후 가동범위가 유의하게 증가하였다.
027)가 나타났다. 피로 간 사후 검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.255, p=.032) 유의하게 증가하였다. 수평면 각속도 결과, P1의 경우, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=6.
001)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이 (t₂₈=3.111, p=.004)와 40 cm 높이(t₂₈=2.515, p=.018) 모두 피로전 보다 피로 후 가동범위가 유의하게 감소하였다. 수평면 가동범위 결과, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=8.
016)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=2.109, p=.044)와 40 cm 높이(t₂₈=2.238, p=.033) 모두 피로 전 보다 피로 후 유의하게 증가하였다.
007) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=2.128, p=.042)와 40 cm 높이(t₂₈=2.292, p=.030) 모두 피로 전 보다 피로 후 가동범위가 유의하게 감소하였다.
000)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=4.409, p=.000)와 40 cm 높이(t₂₈=4.482, p=.000) 모두 피로 전 보다 피로 후 유의하게 작은 외회전이 나타났다.
005) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 저측 굴곡각도가 유의하게 큰 것으로 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=6.122, p=.000)와 40 cm 높이(t₂₈=2.275, p=.031) 모두 피로 전 보다 피로 후 저측 굴곡각도가 유의하게 큰 것으로 나타났다. E2의경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=5.
000)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=6.676, p=.000)와 40 cm 높이(t₂₈=4.223, p=.000) 모두 피로 전 보다 피로 후 유의하게 작은 굴곡각이 나타났다.
008) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=6.678, p=.000)와 40 cm 높이(t₂₈=4.178, p=.000) 모두 피로 전 보다 피로 후 유의하게 증가하였다. P2의 경우, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=4.
023) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=7.422, p=.000)와 40 cm 높이(t₂₈=5.360, p=.000) 모두 피로 전 보다 피로 후 가동범위가 유의하게 감소하였다.
030) 40 cm 높이가 30 cm 높이에서 보다 가동범위가 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전 보다 피로 후(t₂₈=2.553, p=.016) 가동범위가 유의하게 감소하였다.
000) 모두 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 외전이 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.515, p=.018) 유의하게 큰 외전이 나타났다. E3의 경우, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=5.
012) 모두 30cm 높이가 40 cm 높이에서 보다 유의하게 큰 외회전이 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.718, p=.011) 유의하게 큰 외회전이 나타났다. E2의 경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=10.
048) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 증가하였다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.892, p=.007) 유의하게 증가하였다. P2의 경우, 피로 간 유의한 주효과 (F_1,28=6.
002) 가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=4.519, p=.000) 유의하게 감소하였다. P2의경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=5.
008) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 배측 굴곡각도가 유의하게 큰 것으로 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 후(t₂₈=2.543, p=.017) 배측 굴곡각도가 유의하게 큰 것으로 나타났다. E3의 경우, 높이 간 유의한 주효과(F_1,28=4.
039) 30 cm 높이에서는 저측굴곡, 40 cm 높이에서는 배측굴곡이 나타나, 높이 간 유의한 차이가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이(t₂₈=2.086, p=.046)에서 피로 전에는 저측굴곡, 피로 후에는 배측굴곡이나타나, 피로 간 유의한 차이가 나타났다.
011)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전 보다 피로 후(t₂₈=2.540, p=.017) 가동범위가 유의하게 증가하였다. 수평면 가동범위 결과, 높이 간 사후검정 결과, 피로 후(t₂₈=2.
026)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.155, p=.040) 유의하게 작은 외전이 나타났다.
014) 30 cm 높이에서는 내회전, 40 cm 높이에서는 외회전이 나타나, 높이 간 유의한 차이가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.382, p=.024) 유의하게 큰 외회전이 나타났다.
001) 30 cm 높이에서는 내번각, 40 cm 높이에서는 외번각이 나타나, 높이 간 유의한 차이가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=2.499, p=.019) 유의하게 큰 내번각이 나타났다.
000)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=3.441, p=.002) 유의하게 증가하였다. 수평면 각속도 결과, P2의 경우, 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=3.
005) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 큰 굴곡각이 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=3.583, p=.001) 유의하게 큰 굴곡각이 나타났다.
003) 40 cm 높이가 30 cm 높이 보다 유의하게 감소하였다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=4.972, p=.000) 유의하게 감소하였다.
020)가 나타났다. 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=5.969, p=.000) 유의하게 감소하였다. 관상면 각속도 결과, P1의 경우, 높이와 피로 간 상호작용효과(F_1,28=4.
000)가 나타났다. 피로 간사후검정 결과, 30 cm 높이(t₂₈=6.684, p=.000)와 40 cm 높이 (t₂₈=6.084, p=.000) 모두 피로 전 보다 피로 후 유의하게 감소 하였다. P2의 경우, 피로 간 사후검정 결과, 40 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후(t₂₈=3.
043)가 나타났다. 피로간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후 (t₂₈=2.055, p=.049) 유의하게 증가하였다. 관상면 각속도 결과, P1의 경우, 피로 간 유의한 주효과(F_1,28=16.
041)가 나타났다. 피로간 사후검정 결과, 30 cm 높이에서 피로 전보다 피로 후 (t₂₈=2.173, p=.038) 유의하게 증가하였다. P2의 경우, 피로 간유의한 주효과(F_1,28=5.

후속연구

결론적으로 30 cm와 40 cm 간 높이 차이와 무릎관절 근육 그룹의 최대 토크 30%의 피로는 무릎관절 충격흡수 능력의 감소를 초래하고 이에 따른 충격흡수 전략의 변화는 발목관절 상해 증가의 원인이 될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 연구에서는 착지 후 방향 전환 동작 시 운동역학적 변인뿐만 아니라 근전도 분석을 통해 충격흡수에 대한 하지 관절의 기여도, 나아가 하지 관절의 수행력 평가 및 상해 예방을 위한 적절한 피로 척도 개발과 관련된 연구가 기대된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	근피로에 영향을 미치는 주요 변수는?	이러한 근피로의 발생 기전은 다양하며, 특히 운동 과업에 따라 영향을 받는다(Davis & Walsh, 2010; Lee, Becker, & Binder-Macleod, 2000). 근피로에 영향을 미치는 주요 변수는 운동 형태, 운동 강도, 부하, 이용된 특정 근육, 신체적 환경, 근수축과 안정의 시간 비율 등을 포함한다(Davis & Walsh, 2010).
	근피로란?	근피로는 일상적인 신체활동과 스포츠 활동 시 발생되는 필연적인 현상으로 최대 힘 또는 순발력 발생 능력의 감소를 말한다(Enoka & Duchateau, 2008; Gandevia, 2001; Lepers, Maffiuletti, Rochette, Brugniaux, & Millet, 2002). 이러한 근피로의 발생 기전은 다양하며, 특히 운동 과업에 따라 영향을 받는다(Davis & Walsh, 2010; Lee, Becker, & Binder-Macleod, 2000).
	수의적 근수축의 반복에 의해 근피로가 발생하면 몸에는 어떤 변화가 발생하는가?	수의적 근수축의 반복에 의해 피로가 발생되면 외적인 자극에 대한 반응시간 지연(Chappell et al., 2005; Häk inen, Komi, & Kauhanen, 1986), 관절 움직임과 위치 정보 전달에 기여하는 고유감각의 능력 감소(Chabran et al., 2002; Hiemstra, Lo, & Fowler, 2001; Miura et al., 2004), 움직임의 협응력과 운동제어의 정확성 감소(Chabran et al., 2002; Sparto, Parnianpour, Reinsel, & Simon, 1997), 근수축 효율성의 감소가 나타난다 (Chabran et al., 2002).

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착지 높이와 무릎관절 근육 피로가 착지 후 방향 전환 동작 시 하지관절의 움직임에 미치는 영향
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