높이뛰기 발구름 시 Bar 높이에 따른 하지의 Stiffness = (The) Stiffness of the Lower Extremity to Bar Height during the Take-off Phase in High Jump

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 높이에 따른 발구름 동작 시 하지의 Stiffness를 분석해서 도약의 높이를 증가시킬 수 있는 효율적인 동작의 형태를 규명하고자 하였다. 대상자는 상비군 및 후보선수 선발 경력이 있는 우수 남자 높이뛰기 선수 4명을 하였으며, 발구름 동작은 DLT를 이용한 3차원 영상 분석법과 지면반력기를 이용하여 분석하였다. 분석한 주요 역학적 변인들은 발구름 시간, 하지관절의 수직변화, 각도변화, 최대 힘과 모멘트, 그리고 Stiffness의 변화이며, 이들 변인들을 산출한 방법은 2차원 기법을 이용하여 분석하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 결론은 다음과 같다.
1. Bar 높이가 증가할수록 발구름 시간이 길어지는 것으로 나타났다.
2. 발목, 무릎, 고관절 수직변화에 있어서는 Bar 높이의 증가에 관계없이 차이가 없는 것으로 나타났다.
3. 발목, 무릎, 고관절 각도변화에 있어서 Bar 높이의 증가에 관계없이 착지 시 굴곡과 이지 순간 신전의 움직임이 유사한 결과를 보였다.
4. 발구름 시 Bar 높이가 증가할수록 전후 힘(Fy)이 작아지고 따라 수직 힘(Fz)이 증가되는 것으로 나타났고, 그에 따른 최대 충격력 부하율에 있어서는 Bar 높이가 증가할수록 좌우, 전후, 그리고 수직힘에서 부하율이 커지는 것으로 나타났다.
5. 하지관절의 모멘트에서는 Bar 높이의 증가에 따라 발목관절 모멘트 값은 커지는 특성을 보였지만, 무릎과 고관절 모멘트 값은 오히려 작아지는 특성을 보였다.
6. 하지관절의 Stiffness에서는 Bar 높이의 증가에 따라 발목관절 Stiffness의 각 Stiffness은 증가했지만, 선 Stiffness는 작아지는 특성을 보였고, 무릎관절의 Stiffness에 있어서는 Bar 높이가 증가할수록 각과 선의 최대 Stiffness가 작아지는 특성을 보였고, 최대율에 있어서도 Bar 높이가 증가할수록 작아지는 특성을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to determine the effective movement that could increase a record of high jump through analyzing the Stiffness of lower extremity to Bar height during the take-off phase. For this study, 4 male athletes, who were in lever of national jumper. were participated in the experiment. Take-off motions were analyzed by 3D-image method(Kwon3D) and force plate(Kistler) measuring ground reaction forces. The main variables to be analyzed were time of take-off, vertical and angular displacements, maximum force and moments, of the lower extremity's joint and linear and angular Stiffness of the lower extremity. All these parameters were calculated were with Matlab 6.5. The conclusions were as follows:
1. Time for take-off was increased with increasing Bar height.
2. Even though Bar height increased, there were no difference in the vertical displacement of the ankle, knee and hip.
3. Though Bar height was changed, the changes of angular displacements for the ankle, knee and hip were kept similar motions in flextion at landing and extension at take-off.
4. With increasing Bar height, Fy(Anterior-posterior direction) decreased, but Fz(vertical force) increased. The loading rate of Fx, Fy, and Fz increased in the loading rate of maximum impulse force, as increasing Bar height.
5. The moment of the ankle joint increased with increasing, Bar height but the moments of the knee and hip joint decreased inversely.
6. As increasing Bar height, the angular Stiffness of ankle joint increased, but the linear Stiffness decreased. Both of the angular and linear Stiffness of knee joint decreased, and maximum Stiffness of them also decreased as Bar height was high.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록
• 목차 = Ⅰ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 = 1
• 2. 연구의 목적 = 4
• 3. 연구 가설 = 5
• 4. 연구의 제한점 = 5
• 5. 용어의 정의 = 6
• Ⅱ. 이론적 배경 = 7
• 1. 높이뛰기 기술의 이해 = 7
• 2. 발구름 다리의 동작 = 8
• 3. 지면반력 = 9
• 1) 발구름 동작의 세부단계 = 9
• 2) 지면반력의 크기 = 10
• 3) Stiffness의 정의 = 10
• Ⅲ. 연구방법 = 14
• 1. 연구대상 = 14
• 2. 실험 도구 = 14
• 1) 영상촬영 장비와 분석장비 = 14
• 2) 지면반력 및 분석 장비 = 16
• 3. 실험 절차 = 16
• 4. 자료처리 방법 = 18
• 1) 통제점의 좌표화 = 18
• 2) 인체관절 중심점의 좌표화 = 18
• 3) 동조(synchronization) = 19
• 4) 좌표값의 계산 = 19
• 5) 인체계측 = 20
• 5. 분석 내용 및 방법 = 20
• 1) 운동학적 요인 = 20
• 2) 운동역학적 요인 = 22
• 6. 분석 시점 및 국면 = 25
• Ⅳ. 결과 = 27
• 1. 발구름 시간 = 27
• 2. 하지관절의 수직위치 변화 = 28
• 1) 무릎관절의 수직위치 변화 = 28
• 2) 고관절의 수직위치 변화 = 31
• 3. 하지관절의 각도변화 = 33
• 1) 발목관절각의 변화 = 33
• 2) 무릎관절각의 변화 = 36
• 3) 고관절각의 변화 = 39
• 4. 운동역학적 요인 = 41
• 1) 최대 힘과 발생 시간 = 41
• 2) 최대 충격력 부하율 = 44
• 3) 하지관절의 근 모멘트 = 45
• 4) 하지관절의 Stiffness = 54
• Ⅴ. 논의 = 61
• Ⅵ. 결론 및 제언 = 65
• 1. 결론 = 65
• 2. 제언 = 66
• 참고문헌 = 67
• ABSTRACT = 69