역학 : 신발의 압력분포측정을 위한 압력매트 개발

곽창수,한광록,정동명 ( Chang Soo Kwak,Kwang Rok Han,Dong Myung Jung ) 한국체육학회 1992 국제스포츠 학술대회 Vol.1992 No.-

Minimal shoe가 달리기 시 하지의 생체역학 및 안전성에 미치는 영향

곽창수,윤재순 한국교원대학교 교육연구원 2017 敎員敎育 Vol.33 No.1

The purpose of this study was to determine effects on lower extremity biomechanics and safety of minimal shoe prevailed lately. So this study compared whether differences in rearfoot control variables, impact absorption variables, and pressure distribution variables observed while running barefoot, in conventional running shoes and in minimal shoe. The subjects employed for this study were 16 healthy college students. Motions of lower extremity at three different shoe conditions were analyzed through 3D cinematography and force platform. Conclusions derived from results were as follows. Initial pronation and total pronation of rearfoot motion in barefoot and minimal shoes were larger or smaller than in a conventional running shoe and could create impact absorption problems. The compressive angle and the torsion angle in barefoot and minimal shoes were larger than a conventional running shoe and thus made negative effects to foot safeties. Maximum impact forces, loading rate of maximum impact forces, and loading rate of maximum vertical ground reaction forces in minimal shoes were larger than in barefoot and in a conventional running shoe. The regional peak pressure except M6 did not show significant difference in barefoot, minimal shoes, and a conventional shoe, but that of minimal shoes was larger than a conventional running shoe. The overall results of this study showed that rearfoot control variables and impact absorption variables in minimal shoes were significantly different in a conventional running shoe. Based on this findings, it seems that minimal shoe places runners at greater risk of musculoskeletal injury compared to the conventional running shoe. Also it was determined that minimal footwear designed to mimic barefoot running do not closely mimic the mechanics of barefoot running. 본 연구는 최근 유행하고 있는 minimal신발이 달리기 시 하지의 생체역학 및 안전성에 어떠한 영향을 미치는가를 알아보는데 그 목적이 있다. 본 연구의 실험에 동원된 피험자는 건강한 남자대학생 16명이었으며 맨발, minimal신발, 일반 런닝화를 대상으로 영상분석장비와 지면반력측정장비를 이용하여 4m/sec의 속도로 달리기를 할 때 하지동작을 촬영하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 발의 초기 회내운동과 총 회내운동은 맨발과 minimal신발의 경우 일반 운동화에 비하여 너무 크거나 작게 나타나서 충격력흡수에 문제가 발생할 수 있다. 압축각과 뒤틀림각은 맨발과 minimal신발이 일반 런닝화에 비하여 더 크게 나타나서 발의 안전성에 부정적인 영향을 미칠수 있다. 최대충격력과 최대충격력부하율, 최대수직지면반력부하율은 minimal신발이 맨발이나 일반 런닝화에 비하여 크게 나타났다. 부위별 최대압력은 M6를 제외하고 전반적으로 통계적인차이를 나타내지 않았지만 minimal신발이 일반 런닝화보다 더 크게 나타났다. 본 연구결과를 종합해볼 때 후족제어변인과 충격흡수변인에서 minimal신발이 일반 런닝화에 비하여 충격력흡수가 잘 안되기 때문에 반복적이고 장기적인 관점에서 부상을 유발할 가능성이 크다고 할 수 있다. 또한 minimal신발이 맨발의 기능과 유사하도록 개발되었다고 하지만 본 연구결과 여러 분석변인에서 맨발과 minimal신발 사이에 차이를 나타냈기 때문에 맨발의 기능을 모방한 신발을 제작하기는 결코 쉽지 않다고 할 수 있다.

테니스화 착화 시 인지적 편안함과 관련된 운동역학적 변인 분석

곽창수,전민주 대한운동학회 2014 아시아 운동학 학술지 Vol.16 No.3

[PURPOSE] The purpose of this study was to determine the factors related to cognitive comfort on tennis shoes which recorded the highest selling quantity of the single sports events. [METHOD] Subjects in this study were 10 male college tennis players with normal foot and no injuries in lower extremities. Five tennis shoe brands were used to test cognitive shoe comfort and the highest and lowest. Cinematography, force platform, and in-sole pressure distribution measurement system were used to analyze the lower extremity motion while running at the speed of 4m/sec. [RESULT] Rearfoot control variables and impact absorption variables were not shown statistically significant differences between comfort shoe and discomfort shoe. Torsion angle of discomfort shoes was significantly larger than comfort shoes(p<0.001). Regional average peak pressure of comfort shoes showed was shown to be larger than discomfort shoes in forefoot region and rearfoot region. Regional average peak pressure in M1, M3, M4, M6 was shown a statistically significant difference between comfort shoes and discomfort shoes(p<0.05). 1st phase and 2nd phase of the regional peak pressure were appeared to be larger in discomfort shoe than in comfort shoes. [CONCLUSION] It was suggested that increases in most of rearfoot control variables, impact force variables and pressure distribution variables may have been related to a decrease in perceived comfort. On the contrary, few findings of this study were decreases in comfort shoes. Therefore, future study for examining the relationship between comfort shoes and injury possibility should be followed. [목적] 본 연구는 단일 종목 판매량이 가장 높은 테니스화를 대상으로 착화 시 편안함과 관련된 운동역학적 요인을 규명하는데 그 목적이 있다. [방법] 본 연구의 피험자는 건강한 남자 대학테니스선수 10명이었다. 국내 시판되고 있는 대표적인 테니스화 5종을 대상으로 설문지를 이용하여 인지적 편안함과 관련된 착화테스트를 한 다음 가장 편한 신발과 가장 불편한 신발, 본인 신발의 3종류를 분석 대상으로 하였다. 4㎧의 속도로 달리기를 할 때 하지동작을 영상촬영과 지면반력측정, 압력분포측정을 통하여 각 분석변인들을 분석하였다. [결과] 아킬레스건각의 각변위(Δβpro )와 후족각의 각변위를 제외한 모든 후족제어 분석변인과 지면반력변인에서 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았지만 편한 신발이 불편한 신발보다 크게 나타났다. 편안 신발은 불편한 신발에 비하여 전족부위(M1, M2, M3)와 후족부위(M6과 M7)의 부위별 평균 최대압력이 낮게 나타났다. M1, M3, M4, M6의 부위별 평균 최대압력은 편한 신발과 불편한 신발사이에 통계적인 차이를 나타났다(p<.05). 제1구간의 부위별 최대압력은 모든 부위에서, 그리고 제2구간에서 부위별 최대압력은 중족부위를 제외하고 통계적인 차이는 나타내지 않았으나 불편한 신발이 편한 신발에 비하여 더 크게 나타났다. [결론] 후족제어변인과 지면반력변인의 대부분은 편한 신발이 불편한 신발에 비하여 오히려 더 크게 나타났고, 압력분포변인은 불편한 신발이 편한 신발에 비하여 더 크게 나타났다. 이러한 결과는 인지적으로 편한 신발을 개발하는데 좋은 자료가 될 것으로 확신한다. 한편 본 연구결과 인지적으로 편한 신발이 불편한 신발에 비하여 크게 나타난 분석변인이 많은데 편한 신발과 상해발생 가능성에 대한 연구도 추후에 시도해 볼 만하다고 생각된다.

연구윤리의 이해

곽창수 대한운동사협회 2017 대한운동사협회 워크숍자료집 Vol.47 No.-

한국형 Ka 대역 Flexible 탑재체 기술분석

곽창수,문성모,엄만석,장동필,염인복 한국통신학회 2018 정보와 통신 Vol.35 No.6

본고에서는 현재 해외에서 개발되어 운용되고 있는 flexible 탑재체인 Hylas-1, Quantum, WGS 위성 등에 대한 소개를 하였다. 다중빔 탑재체로서는 인텔셋의 에픽 위성을 소개하였고 이의 핵심 부품인 채널화기는 일본의 것과 에어버스사의 프로세서를 소개하였다. 우리 나라에서 개발 중인 한국형 flexible 탑재체의 개발 방향을 설명하였다. 이를 위해 개발 중이거나 개발 완료된 탑제체의 구성도, 재구성 빔용 배열 안테나 및 성형빔, 디지털 채널화기, 가변 국부발진기 및 주파수 합성기, 그리고 주파수와 대역폭을 변경할 수 있는 가변 필터에 대하여 기술하였다.

에어로빅댄스의 역학적 운동강도와 상해 위험

곽창수 한국유산소운동과학회 2000 대한스포츠융합학회지 (jcses) Vol.4 No.2

달리기 시 하지관절의 에너지 반환 방법(Joint Power Method)을 이용한 마라톤화 Sole의 Optimal Bending Stiffness 산출

곽창수,이충일,양정수,권오복,전민주 대한운동사협회 2010 아시아 운동학 학술지 Vol.12 No.4

[INTRODUCTION] The purposes of this study were to determine optimal bending stiffness of a marathon shoe which increased bending stiffness, rearfoot control and impact force absorption of marathon shoe sole, and to compare usual methodology with energy return method(joint power method) for determining optimal midsole hardness. [METHOD] The subjects employed for this study were 13 college students who did not have lower extremity injuries for the last one year and whose running pattern was rearfoot striker of normal foot. The shoes used in this study had 4 different midsole hardness of shoe A 40, shore A 50, Shore A 60, Shore A 70 and bending stiffness was 0.05 N.m/deg - 0.4 N.m/deg. The lower leg motion during at the speed of 4m/sec were measured using a force platform and motion analysis system. [RESULT] The findings of the study were as follows : 1. It was appeared that total contact time of each phase was decreased as the increment of marathon shoe midsole hardness. 2. Maximal impact force and maximal impact force loading rate increased except shore A 40 as the midsole hardness increased. It was shown that Shore A 40 and Shore A 70 were not fitted for a marathon shoe. 3. Initial achilles tendon angle of each midsole hardness was shown similar results, and a maximal achilles tendon angle and a angular displacement of achilles tendon angle was the largest at shore A 40 and the smallest at shore A 50. 4. Initial rearfoot angle was the smallest at shore A 60 and the largest at shore A 70. A minimum rearfoot angle and the displacement of rearfoot angle was the largest at shore A 50 and the smallest at shore A 60. 5. Maximal power in 1st contact contact phase was not shown any particular tendency, but in 2nd contact phase maximal power was increased as midsole hardness was increased and distal joint. 6. The energy in 1st phase was produced at hip joint and absorbed at knee joint and ankle joint, in 2nd contact phase the energy was largest at knee joint and increased as midsole hardness was increased. [CONCLUSION] The study confirmed the previous findings that the midsole hardness of marathon shoe did influence on impact force absorption, rearfoot stability and joint energy. The optimal midsole hardness of marathon shoe was most fitted at shore A 50 and the next shore A 60 by usual shoe methodology study. It was proved that shore A 40 and shore A 70 were not fitted for marathon shoe sole. Also it was appeared that shore A 50 was the most fitted for marathon shoe sole by new attempted joint power method results that the joint energy was largely generated as midsole hardness was most flexible or hard. However, the study suggests that the similar studies like energy return were performed verified optimal bending stiffness because these conclusions were based only on tendencies of current results. [서론] 본 연구의 목적은 마라톤화 바닥의 Bending Stiffness도 증가되고 후족제어나 충격력 흡수가 잘 되는 최상의 조합(stiffness)을 규명하며, 종래의 연구방법과 Joint Power Method의 적정 신발바닥의 강도를 결정하기 위한 연구방법을 상호 비교하는데 있다. [방법] 본 연구에 동원된 피험자는 최근 1년 이내에 하지에 부상경험이 없는 남자 대학생 13명이었다. 본 연구에 사용된 마라톤화는 Bending Stiffness가 0.05 N.m/deg∼0.4 N.m/deg이며, 중저의 경도가 Shore A 40, Shore A 50, Shore A 60, Shore A 70의 4종류이었다. 달리기 시 하지동작을 3차원 영상분석법과 지면반력 측정을 통하여 분석하였다. [결과] 마라톤화의 경도가 증가함에 따라 구간별 걸린 시간도 감소하는 것으로 나타났고 충격흡수변인과 후족제어변인을 분석한 결과 마라톤화 중저의 경도는 50도가 적합한 것으로 나타났다. 하지관절의 에너지와 파워는 굴곡강도가 클수록 통계적인 차이는 없지만 증가하였으며 원위관절로 갈수록 증가하는 것으로 나타났다. [결론] 기존의 신발평가방법과 에너지 반환법을 비교했을 때 평가방법 성격의 차이에 의하여 적정굴곡강도를 선정하는데 차이를 보였다. 에너지 반환법을 이용한 마라톤화 바닥의 적정굴곡강도는 경도가 클수록 증가하는 경향을 보였지만 통계적인 차이를 나타내지 않아 현재의 연구결과로서 현장에 적용하기 어렵다고 사료된다.

각면 반사판 안테나의 해석

곽창수,엄만석,염인복 통신위성ㆍ우주산업연구회 2010 한국위성정보통신학회논문지 Vol.5 No.2

개인용 휴대단말을 이용한 위성 방송통신 서비스에 대한 폭발적인 수요증가로 인해 초대형 안테나를 사용하는 방송통신 위성의 필요성이 증대되고 있다. 이와 같은 위성 안테나는 여러 가지 타입의 전개형 안테나로 구현되는데, 그 전개방식에 상관없이 각면이 반사면을 이루는 형태를 취한다. 이러한 반사판을 좀더 정확하게 해석하기 위해 기존의 광선추적법을 개선하였다. 이 방법에서는 각 광선이 반사면에서 반사되어 서로 교차하는 특성을 반영할 수 있도록 하였으며 개구면에서 전파의 세기와 위상의 불균일한 점도 반영할 수 있도록 하였다. 또한 개구면에서의 적분도 직각좌표계에서 수행할 수 있도록 광선들을 생성하도록 하였다. 이러한 알고리즘을 이용하여 각면의 배치에 따른 방사특성을 연구하기 위해 각면 형성 알고리즘을 고안하였다. 해석 결과, 반지름 방향의 각면의 수가 지향성 및 부엽파를 결정하는 주요 파라미터이며 원주방향의 각면의 수는 부엽파에만 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

저상작물의 작업 자세별 부하의 정량적 분석

곽창수,윤재순,전민주 한국교원대학교 교육연구원 2018 敎員敎育 Vol.34 No.2

The purpose of this study was to biomechanically analyze the effect of working postures, which represent risk factors of musculoskeletal diseases, on the workload among the various working postures employed by agriculture workers working significantly in agricultural work involving low-lying crops. The Subjects employed in this study were ten healthy adult men who had experienced no physical injuries within the last one year. The workload of the unbalanced posture at agricultural work site were analyzed by using the electromyography, the 3D image analysis method and the ground reaction force measurement. Based upon the analysis results the following conclusions were obtained. In this study the relative integrated EMG was not statistically significant(p>0.05) among the working postures in longus capitis, trapezius, erector spinae, rectus femoris. However, in the prone posture, the muscle activation of longus capitis, trapezius, erector spinae were high, and the muscle activation of the rectus femoris was high in the squat posture and the prone posture. Therefore, since the degree of muscle activation of the related muscles depends on the posture, it is necessary to change working postures occasionally in consideration of the burden on related muscles. Also, the relative integrated EMG showed a tendency to increase over time in the squat posture and in the prone posture. The mean power frequency of each muscle was slightly different dependent upon posture. The mean power frequency of four muscles in the squat posture especially decreased with this working posture placing burdens on all parts of the human body if used for extended periods. Analysis of each joint moment showed that the ankle joint's average moment was highest in the prone posture, the knee joint in the standing posture, the hip joint in the prone posture, respectively. Based on these results, the joint moment varied according to each joint's posture. Our findings indicate that the working environment should be improved in order to prevent musculoskeletal system injuries because the workload is different for each joint according to posture adopted. 본 연구는 저상작물의 농작업에서 농작업자들이 많이 취하고 있는 다양한 작업 자세들 중에서 근골격계 질환의 위험요인이라고 할 수 있는 작업 자세들이 작업부하에 미치는 영향을 생체역학적으로 분석하는데 그 목적이 있다. 본 연구에 동원된 피험자는 최근 1년 이내에 신체에 아무런 부상이 없는 건강한 성인 남자 10명이었다. 농작업 현장에 나타나고 있는 불균형 자세를 대상으로 근전도 분석, 3D 영상분석 및 지면반력 측정을 통하여 작업 부하를 분석한 결과는 다음과 같다. 본 연구에서 상대 적분근전도를 분석결과, 작업 자세는 두장근, 승모근, 척추기립근, 대퇴직근의 적분 근전도의 크기에 통계적인 차이를 나타내지 않았다(p>0.05). 그러나 엎드려 자세에서 두장근, 승모근, 척추기립근의 근활성도가, 쪼그려 자세와 엎드려 자세에서는 대퇴직근의 근활성도가 높게 나타났다. 따라서 자세에 따른 관련 근육의 활성화 정도가 다르기 때문에 작업 자세에 따라서 관련 근육의 부담을 고려하여 작업 자세를 수시로 바꾸어야 한다고 사료된다. 또한 작업 시간이 경과함에 따른 상대 적분근전도는 쪼그려 자세와 엎드려 자세에서 증가하는 경향을 나타냈다. 평균주파수는 각 근육별 자세에 따라서 나타나는 반응이 약간 다르게 나타났으며, 특히 쪼그려 자세의 경우 본 연구의 모든 근육에서 평균주파수가 감소하는 경향을 나타내어서 장시간 작업을 할 때 인체 모든 부위에 작업 부담을 주는 가장 불균형한 작업 자세라고 할 수 있다. 각 관절모멘트 분석결과, 발목관절에서는 엎드려 자세, 무릎관절에서는 선 자세, 고관절에서는 엎드려 자세의 최대모멘트가 각각 가장 크게 나타났다. 따라서 자세에 따라서 각 관절별로 작업 부하가 다르기 때문에 근골격계의 질환을 예방하기 위해서는 작업장 환경을 개선해야 한다고 판단된다.

일반아동과 뇌성마비아동의 보행형태에 대한 운동역학적 분석

곽창수,이경선 한국특수체육학회 1999 한국특수체육학회지 Vol.7 No.2

The purpose of this study was to investigate gait pattern differences between normal children and children with cerebral palsy through biomechanical analysis methods. The subjects employed on this study were 3 children with cerebral palsy and 2 normal children. The cinematography and force platform were used to obtain biomechanical variables of gait patterns. The DLT method was used to obtain the 3-dimensional coordinates of the body landmarks. The recorded imagines were subject to digitizing with KWON3D Motion Analysis Package, while the ground reaction force data was collected with KWONGRF Ground Reaction Force Analysis Package. In conclusion, it was found out that there were gait pattern differences between children with cerebral palsy and normal children. It was shown that stride width, ratio of support time to non-support time, mediolateral, anteroposterior, and vertical displacement of center of gravity, step length, trunk rotation angle, hip rotation angle, toe out angle, vertical, anteroposterior, and mediolateral component of ground reaction forces, the center of pressure of a-p direction were different pattern in the two groups. Upon considering those facts mentioned above, children with cerebral palsy showed unefficient gait patterns. Children with cerebral palsy have difficulties in controlling walking speed, However a walking speed could affect results of gait variables, further studies need to control walking speed. We need to study new experiment methods for more accurate and valuable information obtained by data collection in the horizontal as well as sagittal, frontal plane.