가상현실 기반 균형 도전 과제 수행 시 지지면 너비에 따른 다리 관절의 운동형상학적 특성 비교

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 가상현실(Virtual Reality, VR) 기반 균형 도전 과제에서 지지면 너비에 따른 건강한 성인의 다리 관절 운동형상학적 특성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 본 연구는 단일 요인 반복측정 설계로 18 명의 건강한 성인이 참여하였으며, 모든 대상자는 다음과 같은 조건에서 균형 도전 과제를 수행하였다. 기초선은 VR 이 제공되지 않은 환경에서 18cm 너비의 지지면, Narrow width with VR condition （NWVR） 조건은 VR 과 함께 기초선 대비 좁은 13cm 너비의 지지면, Same width with VR condition （SWVR） 조건은 VR 과 함께 기초선과 동일한 너비의 지지면, Wide width with VR condition （WWVR） 조건은 VR과 함께 기초선 대비 넓은 23cm 너비의 지지면이었다. 모든 대상자가 균형 도전 과제를 수행하는 동안 관성측정장치(IMU)를 사용하여 양쪽 골반, 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절의 움직임을 이마면, 시상면, 수평면 상에서 수집하고 관절 가동범위(Range of Motion, ROM)를 계산하였다. 또한 VR 기반 균형 도전 과제를 수행한 후 설문을 통해 대상자가 느끼는 과제 난이도, 긴장감 및 신체 협응 요구도를 평가하였다. 연구 결과, 지지면 너비는 다리 관절 ROM 에 유의한 영향을 미쳤으며, 특히 NWVR 조건에서 가장 큰 변화가 나타났다. NWVR 에서는 골반의 옆 기울임 및 돌림 ROM 이 증가하였고, 왼쪽 엉덩관절의 굽힘/폄 ROM, 왼쪽 무릎관절의 돌림 ROM, 그리고 왼쪽 발목관절의 돌림 ROM 이 유의하게 증가하였다(p<0.05). SWVR 조건에서는 엉덩관절 굽힘/폄 ROM 이 기초선보다 감소하여 VR 환경에서 보수적인 엉덩 전략이 사용됨을 나타냈다. WWVR 조건은 안정성이 높아 자연스럽고 여유로운 관절 움직임이 일부 관찰되었다. 설문 결과에서도 NWVR 조건이 높은 난이도와 긴장감을 유발하며 신체 협응 요구가 증가함을 확인하였다. 결론적으로, VR 환경과 지지면 너비는 다리 관절의 운동 패턴과 균형 조절 전략에 영향을 미치며, 특히 NWVR 조건은 다관절 보상 전략을 가장 강하게 유도하는 고난이도 균형 과제임을 확인하였다. 본 연구 결과는 VR 기반 균형 훈련에서 지지면 너비 조절을 통한 난이도 설정에 중요한 기초자료를 제공하며, 향후 연구에서는 노인 및 균형 장애 환자 등 다양한 대상자와 장기적 VR 중재 효과 검증이 요구된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구의 필요성 4
• 1.3 연구목적 6
• 1.4 연구가설 7
• II. 연구 방법 8
• 2.1. 연구대상자 8
• 2.2. 실험절차 9
• 2.3. 측정도구 및 방법 14
• 2.3.1 가상현실 기반 균형 도전 과제 14
• 2.3.2 모션 캡쳐 시스템 16
• 2.3.3 나무판자 18
• 2.4. 자료분석 20
• III. 연구결과 21
• 3.1. 일반적 특성 21
• 3.2. 골반 가동범위 23
• 3.3. 엉덩관절 가동범위 26
• 3.4. 무릎관절 가동범위 29
• 3.5. 발목관절 가동범위 32
• 3.6. 주관적 경험에 관한 설문 35
• IV. 고찰 38
• 4.1. 각 조건 간 골반 가동범위에 대한 비교 분석 39
• 4.2. 각 조건 간 엉덩관절 가동범위에 대한 비교 분석 40
• 4.3. 각 조건 간 무릎관절 가동범위에 대한 비교 분석 41
• 4.4. 각 조건 간 발목 가동범위에 대한 비교 분석 43
• 4.5. 연구의 한계 및 향후 방향 제안 44
• V. 결론 47
• 참고문헌 48
• 외국어 초록 57