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일부 대학생들의 가방 휴대 방법과 무게에 따른 압력중심점 변화와 보행률 분석
Changes of Center of Pressure and Cadence Analysis According to the Carrying Type and Weight of a Bag in College Students 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.3, 2015년, pp.2012 - 2019  

김창용 (고려대학교 보건과학과 재활과학전공) ,  정혜원 (고려대학교 보건과학과 재활과학전공) ,  김형동 (고려대학교 보건과학대학 물리치료학과)

초록

본 연구의 목적은 세 가지 가방 휴대 방법에 따라 세 가지 가방의 무게를 달리하여 보행하는 동안 신체의 압력중심점의 변위와 보행률의 변화를 분석하고자 2013년 6월 3일부터 2014년 1월 20일까지 시행하였다. 38명의 건강한 성인(평균 연령: $26.10{\pm}5.32$세, 연령 범위: 22-30세)이 본 연구에 참여하였다. 첫 번째 조건은 한쪽 어깨에 가방을 메고 보행하였고, 두 번째 조건은 한쪽으로 가로질러 가방을 메고 걸었으며, 세 번째 조건은 양쪽 어깨에 가방을 메고 걸었다. 보행의 운동 형상학적 변수와 보행 시 압력중심점의 변위를 측정하기 위하여 3차원 동작분석기와 지면 반력기를 사용하였다. 각 세 가지 조건에 모든 대상자가 참가하였고, 모든 대상자는 각각 세 가지 조건에서 3kg, 5kg, 7kg의 무게를 지닌 가방을 휴대하여 6m를 걸었다. 본 연구 결과, 양쪽 어깨로 가방을 메고 걸을 때 3kg, 5kg, 7kg의 가방의 무게에 따라 전-후 및 내측-외측 방향의 압력중심점과 보행률 변수에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었다. 따라서 양쪽 어깨에 가방을 메고 걷는 것이 다른 조건보다 더 효율적으로 보행할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study examined the changes in the center of pressure (COP) and cadence according to three types of bags carried and three different bag weights. The experimental period was from June 3, 2013 to January 20, 2014, and thirty eight healthy adults (mean age: $26.10{\pm}5.32$ years, age r...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 학문적으로나 실제적으로 보행관련 연구자나 가방을 이용하는 일반인들에게 유의미한 정보를 제공할 것으로 보인다. 그럼에도 불구하고, 본 연구는 몇 가지 제한점을 지니고 있으므로 이와 관련된 후속 연구에 대한 방향을 제시하고자 한다. 첫째, 대상자의 평상시 가방의 휴대 방법에 대해 고려하지 못하고 대상자를 임의 추출하여 평소 가방 휴대 방법에 따른 신체적 변화에 대해 통제하지 못했다.
  • 따라서 본 연구에서는 6대의 적외선 카메라가 부착되어 있는 3차원 동작분석기와 지면 반력기를 동기화하여 이용함으로써 가방 휴대 방법을 각기 달리하여 무게 변화에 따른 보행 시 운동 형상학적(kinematic) 보행 변수와 인체의 압력중심점(Center of pressure)의 변위 (displacement)를 정량적으로 분석하고 올바른 보행을 위한 적절한 가방 무게에 대한 생체 역학적(bio-mechanic) 기초자료를 제시하고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 서로 다른 세 가지 가방 휴대방법에 따라 3kg, 5kg, 7kg으로 가방의 무게에 변화를 주고 보행 시 운동 형상학적(kinematic) 보행 변수와 인체의 압력중심점(Center of pressure)의 변위(displacement) 변화를 측정하여 우리가 휴대하는 가방 방법에 따라 신체에 미치는 영향이 무엇인지 생체 역학적으로 살펴보고자 하였다. 본 연구결과 가방 휴대 방법 중 양쪽 어깨에 가방을 메고 걸을 때 모든 가방 무게에서 전-후 및 좌-우 압력중심점 변위 변화가 한쪽 어깨 및 한쪽으로 가로질러 가방을 메고 걸을 때보다 통계학적으로 유의하게 낮게 나타났고, 보행률 변화에서는 가장 높게 나타났다.
  • 본 연구는 건강한 성인 남자 20명, 여자 18명을 대상으로 가방 휴대 방식과 무게에 따라 인체의 압력중심점과 보행 패턴에 미치는 영향을 알아보고 올바른 가방 휴대 방법에 대해 생체 역학적 기초 자료로써 제시하기 위해 3차원 동작분석기와 지면 반력기를 이용하여 정량적인 압력중심점 변이 측정 및 운동 역학적 보행 변수를 산출하였다. 이를 바탕으로 어떠한 가방 휴대 방식이 비교적 인체에 긍정적인 영향을 미치는지에 대해 과학적인 근거를 제시하고자 하였다.
  • 본 연구는 학문적으로나 실제적으로 보행관련 연구자나 가방을 이용하는 일반인들에게 유의미한 정보를 제공할 것으로 보인다. 그럼에도 불구하고, 본 연구는 몇 가지 제한점을 지니고 있으므로 이와 관련된 후속 연구에 대한 방향을 제시하고자 한다.
  • 또한 가방을 한쪽 어깨에 메고 보행 할 경우 일측성 부하로 인해 무게중심이 몸의 중앙선을 벗어나는 것을 보상하기 위해 무게가 실린 반대쪽으로의 체간 측굴이 일어나 고관절 외전토크를 증가한다고 보고하였다[8]. 이는 본 연구결과와 유사한 것으로 무게중심이 한쪽으로 기울어진 것을 보상하기 위해 반대쪽으로의 수동적인 무게중심 이동이 일어나 가방을 양쪽 어깨에 메고 걸을 때보다 높은 압력중심점이 나타난 것으로 생각되며 높은 제동력을 통해 신체 균형을 잡고 입각기 동안 안정성을 확보하기 위해 이루어진 결과로 보인다.
  • 본 연구는 건강한 성인 남자 20명, 여자 18명을 대상으로 가방 휴대 방식과 무게에 따라 인체의 압력중심점과 보행 패턴에 미치는 영향을 알아보고 올바른 가방 휴대 방법에 대해 생체 역학적 기초 자료로써 제시하기 위해 3차원 동작분석기와 지면 반력기를 이용하여 정량적인 압력중심점 변이 측정 및 운동 역학적 보행 변수를 산출하였다. 이를 바탕으로 어떠한 가방 휴대 방식이 비교적 인체에 긍정적인 영향을 미치는지에 대해 과학적인 근거를 제시하고자 하였다. 분석 결과를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

가설 설정

  • b: significantly different compared to the bag across the shoulder.
  • 연구 가설 2. 각기 다른 무게에 따른 가방의 휴대 방법에 따라 보행의 운동 형상학적(kinematic) 보행 변수에 영향을 미칠 것이다.
  • 연구 가설 1. 각기 다른 무게에 따른 가방의 휴대 방법에 따라 신체 균형 유지에 영향을 주는 요인 중 하나인 압력중심점의 변위(displacement)에 영향을 미칠 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가방을 메고 보행을 할 경우 발생하는 문제점은 무엇입니까? 일반적으로 가방을 메고 보행을 할 경우 인체에 가방의 무게에 의한 신체적 스트레스가 가해지고, 생리적 또는 역학적으로 영향을 받아 동적 균형과 자세에 변화가 나타난다[7]. 즉, 성인의 정상적인 보행에서는 압력중심 점이 전후, 좌우 진행 방향을 따라 규칙적, 대칭적으로 부드럽게 진행하고, 사지의 움직임이 조화롭게 이루어지지만[7-9], 가방을 착용함과 동시에 가방의 종류나 불량한 휴대 방법, 지나친 무게로 인해 허리와 어깨, 하지에 골고루 무게를 분산시키지 못할 경우[7,10] 신경 얼기(plexus) 나 말초신경손상 같은 신경계통, 어깨와 팔 근육군의 손상, 척추 변형, 요통 및 머리전방자세, 족저의 피로감 등과 같은 근․골격계통에 문제가 발생할 수 있다[7].
바른 보행동작이 중요한 이유는 무엇입니까? 보행은 인체의 이동을 위한 가장 기본적인 방법이고[1], 근골격계와 신경계 등이 총괄적으로 사용되는 과정으로 신체의 균형 및 고도의 협응력이 필요한 반복적이고 연속적인 동작이다[2]. 따라서 바른 보행동작은 신체의 올바른 균형 유지 및 정렬과 같은 건강증진으로 연결되지만 바르지 못한 보행동작은 좌, 우 신체 불균형을 초래하여 근육과 관절에 비효율적인 전략을 사용함으로써 피로를 가하거나 뇌를 비롯한 척추에 전달되어 자세 변형이나 장애를 일으키는 직접적인 원인이 된다[3,4].
보행은 어떠한 동작입니까? 보행은 인체의 이동을 위한 가장 기본적인 방법이고[1], 근골격계와 신경계 등이 총괄적으로 사용되는 과정으로 신체의 균형 및 고도의 협응력이 필요한 반복적이고 연속적인 동작이다[2]. 따라서 바른 보행동작은 신체의 올바른 균형 유지 및 정렬과 같은 건강증진으로 연결되지만 바르지 못한 보행동작은 좌, 우 신체 불균형을 초래하여 근육과 관절에 비효율적인 전략을 사용함으로써 피로를 가하거나 뇌를 비롯한 척추에 전달되어 자세 변형이나 장애를 일으키는 직접적인 원인이 된다[3,4].
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참고문헌 (25)

  1. G. Pagnacco, F. R. Carrick, C. H. Wright, E. Oggero, "Between-subjects differences of within-subject variability in repeated balance measures: Consequences on the minimum detectable change", Gait Posture, pii: S0966-6362(14)00715-2, 2014. 

  2. S. L. Chiu, C. C. Chang, L. S. Chou, "Inter-joint coordination of overground versus treadmill walking in young adults", Gait Posture, pii: S0966-6362(14)00714-0, 2014. 

  3. D. Solomonow-Avnon, A. Wolf, A. Herman, N. Rozen, A. Haim, "Reduction of frontal-plane hip joint reaction force via medio-lateral foot center of pressure manipulation: A pilot study", Orthop Res, doi: 10.1002/jor.22744, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/jor.22744 

  4. B. M. Nigg, "Biomechanics of Running Shoe Champaign", IL: Human Kinetics; 1986. 

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  6. J. S. Ahn, "The effects of asymmetric load of shoulder bag on trunk and pelvis movement patterns of normal adult during gait", The Graduate School of Health and Environment Yonsei University, Master's thesis, 2006. 

  7. S. J. Park, "The Analysis the Changes of Foot Pressure by Various Carrying a Pack Methods during Walking", The Graduate School of Health and Science Daegu University, Master's thesis, 2008. 

  8. T. Matsuo, M. Hashimoto, M. Koyanagi, K. Hashizume, "Asymmetric load-carrying in young and elderly women: Relationship with lower limb coordination", Gait & Posture, Vol.28, No.3, pp. 517-520, 2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.gaitpost.2008.02.001 

  9. M. M. Samson, A. Crowe, S. A. Duursma, J. A. Dessens, H. J. Verhaar, "Spatial-temporal analysis of mobility over the adult age range using the Postural-Locomotor- Manual Test", J Gerontol A Biol Sci Med Sci, Vol.53, No.3, pp. 242-247, 1998. DOI: http://dx.doi.org/10.1093/gerona/53A.3.M242 

  10. B. R. Macias, G. Murthy, H. Chambers, A. R. Hargens, "Asymmetric loads and pain associated with backpack carrying by children", J Pediatr Othop, Vol. 28, No.5, pp. 512-517, 2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1097/BPO.0b013e31817d8143 

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  24. S. H. Park, Y. H. Kim, S. J. Park, "Evaluation method in gait analysis", Journal of Korean Society for Emotion and Sensibility, Vol.6, No.4, pp.25-32, 2003. 

  25. T. Muehlbauer, C. Besemer, A. Wehrle, A. Gollhofer, U. Granacher, "Relationship between strength, power and balance performance in seniors.", Gerontology, Vol.56, No.6, pp.504-512, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1159/000341614 

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