운동역학 : 한국, 중국, 일본의 엘리트 남자 멀리뛰기 선수들이 발구름구간과 비행구간에서 사용하는 기술의 특성

김혜영(HyeYoungKim) 한국체육학회 2005 한국체육학회지 Vol.44 No.6

The purpose of this study was to investigate the characteristics of techniques used by Korean, Chinese, japanese elite male long jumpers in takeoff and flight phase and to provide the data for improving jumper's techniques and developing abilities. The subjects of this study were four finalists who participated in the Asian Games held in Pusan in 2002. Resulting kinematic data were obtained from seven jumps using three digital video cameras filmed at 60Hz.The conclusions were as follows;1. At touchdown of the board it was efficient that the body angle was so small as -21° and the trunk was stood nearly upright. Because such movement made to minimize the loss in horizontal velocity during takeoff phase, and made to maximize the gain in vertical velocity at launch.2. At the top of flight phase the trunk was leaned backward a little(about -12°) and was in balance by using the lower limbs. Therefore such movement made necessary preparations for landing even though jumpers used the hang style.3. At touchdown of the board when jumpers made the trunk stand upright, the angle of inclination in trunk was smaller in flight phase. Hence for the stable landing jumpers should make the trunk stand nearly upright at touchdown of the board.

여자 높이뛰기 패널티메이트 스트라이드와 발구름 동작에 대한 기술적 특성 분석

김혜영(HyeYoungKim),류재균(JaeKyunRyu),이진택(JinTaekLee) 한국체육학회 2012 한국체육학회지 Vol.51 No.2

이 연구는 2011년 대구국제육상경기대회에 참가한 여자 높이뛰기 선수들 중 상위 입상자 6명을 대상으로 도움닫기 마지막 두 스트라이드와 발구름 동작의 기술적인 특성에 따른 운동학적 요인들을 조사하였고 분석된 운동학적 변인들을 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 이 연구의 높이뛰기 선수들은 마지막 두 스트라이드의 도움닫기를 길고-짧게 또는 짧고-길게 수행하였고, 이와 같은 패턴은 발구름 동작의 수평 및 수직속도에 영향을 미친다. 발구름 소요시간은 0.10~0.13 sec로 선행연구의 평균 0.14~0.18 sec보다 짧게 나타났다. 발구름 이지순간에 CG의 높이(H1)는 Zheng과 Radzivil 선수가 신장대비 각각 68.67 %와 68.34 %로 세계 엘리트 선수들의 평균 높이 변화와 유사하게 나타났고 나머지 선수들은 65 %이하로 낮았다. 바에서 CG의 최고 정점까지의 높이(H3)는 Francis 선수의 경우 바(bar) 보다 12.56 cm 높았고 Zheng과 Aitova 선수는 각각 -0.68 cm와 -2.05 cm로 CG가 바 아래에 있었다. 도약각도는 40°~48°사이로 스피드 플롭에 가까운 도약각도를 나타냈다. 이와 같이 멀리뛰기나 세단뛰기보다 좀 더 다양한 운동학적 변인이 작용하는 여자 높이뛰기에서 기록을 향상시키기 위해서는 개인별 특성을 고려한 맞춤형 기술 훈련이 필요하다. The purpose of this study was to provide kinematic variables and technical characteristics of the world elite women high jumpers and compare korean women high jumpers' techniques with them. The subjects of this study were the top 6 high jumpers of the final competition at the 2011 Colorful DaeGu pre-championship meeting. The results showed that high jumpers performed the last two strides of running approach with long-short or short-long styles. The takeoff contact times showed 0.10~0.13 sec. which were shorter than preceding research average 0.14~0.18 sec. The height of the CG at takeoff(H1) of Zheng & Radzvil showed similar to the world elite jumpers’ average CG height with the range of 68.67~68.34 % of the athletes’ body height. Francis's H3(height of CM relative to the bar) was 12.56cm higher than the bar when clearing the bar, but Zheng's & Aitova's CMs relative to the bar were lower than the bar with -0.68cm, -2.05cm respectively. The angle of takeoff was the range of 40 ~ 48 degree which were similar to the takeoff angles of speed-flop.

자연과학편 : 엘리트 양궁 선수의 경기력 향상을 위한 슈팅 동작의 일관성 연구

김혜영(HyeYoungKim),김진호(JinHoKim) 한국체육학회 2006 한국체육학회지 Vol.45 No.5

이 연구는 엘리트 양궁 선수의 슈팅 자세를 12회 촬영한 후, 셋 업부터 팔로 스로우까지 동작의 각 단계별로 운동학적 변인을 측정하여 반복되는 동작의 일관성을 조사하는 게 목적이다. 따라서 전체 동작을 6가지 구간으로 구분했을 때, 각 구간의 소요시간과 신체 무게중심의 변화 그리고 상체의 움직임을 관찰하기 위하여 신체의 세 지점이 그리는 삼각형의 궤적 등의 운동학적 요인을 조사하였다. 특히 경기력을 좌우하는 릴리스 동작에서의 위치변화는 mm 단위까지, 소요시간은 msec 단위까지 측정하였다. 그 결과 피험자는 셋 업 구간에서 수평방향으로의 무게중심의 이동과 홀딩 구간에서의 소요시간에서 표준편차 값이 다른 구간에 비해 상대적으로 컸기 때문에 이 두 구간에서 동작의 일관성이 부족한 것으로 조사되었다. 또한 셋 업 후 드로잉 전까지 현을 잡고 있는 오른손에서 활을 밀고 있는 왼손까지의 거리를 측정한 결과 오른손의 힘 조절에서도 일관성이 더 필요한 것으로 판단되었다. 릴리스 구간에서는 상체의 흔들림이 거의 없이 매우 안정된 자세로 슈팅을 하고 있었으나, 클리커 음에 대한 릴리스 반응시간에서 일관성이 다소 부족한 것으로 조사되었다. The consistency of an archer's postural set from set up to follow through is recognized to be an important determinant of performance. The configuration of the archer's head, bow and elbow is leading to the release. The co-ordinates of three markers are linked to form a series of triangles tracing out the pattern of movement and showing the stable location of the bow during aiming. The elite archer who won a gold medal in men's group of 2004 Athens Olympic Game shot four ends of three arrows under defined standard competitive conditions. There may not be the consistency of reaction times of clicker sound. It is concluded that, at the highest performance level, the center of mass of the archer during set up motion should be based on a stable and consistency posture horizontally, and the holding times need to maintain a constant for accurate shooting.

자연과학편 : 100 m 단거리 경기의 수학적 모형에 관한 연구

김혜영(HyeYoungKim),문제헌(JeHeonMoon) 한국체육학회 2012 한국체육학회지 Vol.51 No.4

이 연구는 단거리 달리기 선수에게 작용하는 힘을 추진력과 저항력으로 정의한 Keller의 모형, 추진력이 시간에 따라 감소한다고 가정한 Helene의 모형, 외적 환경요인을 고려한 Quinn의 모형을 엘리트 단거리 선수의 실제 움직임에 적용하여 세 가지 모형을 비교 분석하였다. 즉, 현재 100 m 달리기 세계기록 보유자인 우사인 볼트의 9sec대의 기록과 10 sec대의 기록을 사용하여 세 가지 모형 별로 매개변수 등을 구하였고, 이 연구의 결과에 의하면 세 모형 모두 10 m 구간별 실제 기록을 잘 예측하는 것으로 나타났으며 특히, 달리기 후반부에서 신체 내부저항에 의한 추진력 감소 요인을 반영한 Helene의 모형과 바람, 반응시간, 공기 밀도, 항력 계수와 선수의 신체단면적을 고려한 Quinn의 모형이 추진력을 상수로 가정한 Keller의 모형보다 100 m 단거리 동작의 마지막 피니시 동작을 좀 더 잘 예측하였다. 우사인 볼트가 수행한 9 sec대의 우수한 기록과 10 sec대의 저조한 기록을 비교한 결과, 오히려 10 sec대를 기록한 경기에서의 추진력이 9 sec대를 기록한 경기에서의 추진력 보다 높은 것으로 나타났으나, 시간의 변화에 따라 작용하는 저항력이 9 sec대를 기록한 대회보다 10 sec대를 기록한 대회에서 높다는 결과에 주목할 필요가 있다. 이는 우사인 볼트의 생리적 저항 등의 내적 저항력의 증가 요인 외에 바람의 세기와 방향과 같은 외적 환경요인이 추진력이 높았음에도 불구하고 기록이 저조했던 것으로 분석할 수 있었다. This study is to compare three mathematical models which are Keller’s model defining power on sprinters as propulsion and resistance, Helene’s model assuming propulsion is reduced as time goes on and Quinn’s model considering external factors on power. Through the study, we have learnt which mathematical models are appropriate for indicating actual movement of elite sprinters. To conduct the study, Usain Bolt’s world records for 100 m sprint were used. As a result of the study, three mathematical models had same results as actual ones. Especially, Helene’s model reflecting reducing propulsion factor at the end of sprint race and Quinn’s model considering wind, reaction time, air density, drag coefficient and cross-sectional area of athlete had the most suitable results. The result of comparing around 9 seconds and 10 seconds was Usain had much higher propulsion when he finished in at around 10 seconds than 9 seconds. However, he had a higher resistance at around 10 seconds than 9 seconds. It means external factors such as wind and reaction time as well as internal factors such as failing to keep in shape affected his results.

A Physical Model of 100- Meter Sprinting and Its Application

김혜영(HyeYoungKim),양종만(JongMannYang) 한국체육학회 1994 한국체육학회지 Vol.33 No.1

달리기 경기에 대한 여러 가지 수치적 모형들은 대부분 선수에게 미치는 물리학적 힘에 대한 고려 없이 경기 기록과 달린 거리에 대한 수학적 함수만을 제시하고 있다. 본 연구에서는 100미터 단거리 경주시 선수에게 작용한 역학적 힘, 즉 추진력과 저항력을 분석함으로써 단거리 경기의 물리학적 모형을 가정한다. 이 때 저항력은 신체 내부의 저항력과 외부의 공기 저항력을 모두 포함한다. 이 모형의 운동 방정식은 역학적인 힘들을 가장 잘 표현하는 몇 개의 변수들을 포함하고 있는데, 이 변수들은 100미터 경기의 실제 기록을 이용하여 결정된다. 특히, 이 모형은 단거리 선수에게 작용한 저항력이 그 선수의 속도의 제곱에 비례하기보다는 오히려 속도에 비례한다는 것을 보여준다.이 운동 방정식을 곡선의 200미터 단거리 경기에 적용시키면, 트랙의 곡율 반경 효과로 인한 제 1레인과 제 8레인 사이에 기록의 시간차가 나타나는데, 그 기록차가 세계수준급 선수들에게 평균 약 0.256±0.023 초로 계산된다. 이 결과는 200미터 트랙의 곡율 반경 효과로 인한 무시할 수 없는 기록 차이를 제시함과 동시에 곡선트랙의 새로운 설계를 제안하는데 도움을 준다.

운동역학 : 멀리뛰기 8m 기록 아시아 선수들의 운동학적 특성

김혜영(HyeYoungKim) 한국체육학회 2004 한국체육학회지 Vol.43 No.3

The purposes of this study were to investigate the characteristics of the technique used by Asian long jumpers who recorded 8m using the kinematic analysis from the last three slide to the landing in the long jump and to compare with them of the national elite athletes. For this study, the subjects were the top 3 finalists in the man’s long jump of the Asian Games held in Busan in 2002.The conclusion were as follows;1. In the approach phase the horizontal velocity of the jumpers decreased about 0.5m/s to the last stick takeoff, but the national athletes decreased about 1m/s.2. The height of center of gravity(CG) of the jumpers at the last stride was significantly lowered as much as the CG at touch down into the board but in the national athletes it was not.3. The jumpers obtained 74% of the final vertical velocity during the compression phase, but the national athletes obtained 36%.4. The reduction of horizontal velocity during the lift phase was 0.31 m/s in this study, it was smaller than about 0.7 m/s of the national athletes.5. The jumpers put the takeoff leg in front of the CG and balanced on the body and prepared in advance for the landing motion at the maximum height point in the flight phase.

운동역학 : 숙련된 양궁 선수의 릴리즈 동작에 대한 운동학적 분석

김진호(JinHoKim),김혜영(HyeYoungKim) 한국체육학회 2005 한국체육학회지 Vol.44 No.4

The purpose of this study was to investigate the consistency of release movement individually and was to provide the data to promote archer`s performance. Three male archers in H university with carrier over ten years were participated as subjects for this study. Variables were selected to analyze a consistency during the release. The release movement was divided into three phases: clicker phase, finger phase and bow phase for a reaction time of clicker sound, a position of extending finger which pull string, a movement of bow during the bow phase and initial velocity of arrow. Kinematic data were obtained for a total fifteen shots by two digital video cameras filmed at 1,000Hz. The conclusions were as follow:1. The reaction time of clicker sound for expert archers was different into the individual performance. The reaction time of a subject who had best record was very fast about 136 msec.2. According as archers did not move the draw arm's hand except for a last joint of the finger when archers extended the finger which held of string in finger phase, they had the high scoring.3. Regularity of the final phase of the shot is important with regard to as archer's skill. Two kind of movement may affect this regularity: the oscillation of bow, which can reduced by the release consistency, and initial velocity of the arrow which can have similarity by the adjustment of the release force.

자연과학편 : 멀리뛰기 발구름 구간에서의 에너지 흐름과 발구름 동작의 운동학적 특성 분석

류재균(JaeKyunRyu),김혜영(HyeYoungKim) 한국체육학회 2008 한국체육학회지 Vol.47 No.4

이 연구는 에너지 흐름을 중심으로 멀리뛰기 발구름 동작의 운동학적 특성을 분석하는 데 목적이 있다. 2002년 부산아시안 게임 결승전을 분석한 22개 점프사례를 운동학적 자료로 이용하였으며, 발구름 동작에서의 에너지 손실과 에너지 변환지수(transformation index) 그리고 발구름을 통해 수평운동에너지가 탄성운동에너지로 전환된 비율인 전환효율(conversion efficiency) 등을 조사하였다. 이와 같은 동역학적 요인들을 이용하여 발구름 특성에 맞는 적절한 도약각도의 범위와 가능한 최대점프거리를 구하였고, 에너지 손실이 작아야 점프거리가 증가하는 게 아니라 선수마다 적절한 에너지 손실과 변환지수의 조합이 존재한다는 것을 제안했다. 또한 전환효율이 클수록 경기력이 좋은 게 아니라 점프력이 우수한 남자 선수일 경우 전환효율보다 발구름다리의 충격량과 근력과 같은 점프력을 강화해야 하고, 도움닫기 속도가 빠른 선수는 전환효율이 클 때 경기력이 우수하였다. 남자보다 도움닫기 속도가 늦고 도약각이 큰 여자선수들의 경우에도 선수들의 특성에 맞는 전환효율과 점프력이 요구되었다. 따라서 이 연구는 멀리뛰기 발구름 동작에서 선수들의 운동학적 특성을 고려한 에너지 변화를 동역학적 요인을 통해 정량적으로 제시하였다. The goal of this study was to analyze the take-off kinematic characteristics for long jumpers by way of mechanical energy flow. The data for this study was recorded at the 2002 Track and Field final in Busan Asian Game. The 22 long jump trials were used as kinematic data. Energy loss, energy transformation index and elastic energy conversion efficiency were investigated during take-off motion in long jump. The maximum jumping distance was determined by the optimal take-off angles through dynamical variables. From this study we found out that the maximum jumping distance was not obtained by reducing the energy loss but by obtaining the proper combination of both energy loss and transformation index. It can be seen in the men's elite groups that athletes with strong jumping ability can improve the jumping performance by strong take-off impact and muscle strength. The athletes with faster running approach can improve the performance by increasing the conversion efficiency. In the women's elite groups, the proper the conversion efficiency and jumping ability were required in order to improve the jumping distance.

Modified Bruce Protocol을 사용한 지속적인 러닝 시 운동강도 증가에 따른 운동학적 안정성 평가

이진택(JinTaekLee),김혜영(HyeYoungKim),문제헌(JeHeonMoon),구도훈(DoHoonKoo) 한국체육학회 2014 한국체육학회지 Vol.53 No.3

본 연구의 목적은 Modified Bruce Protocol을 사용한 트레드밀 러닝 시 프로토콜의 안정성을 운동학적 분석을 통해 평가하는 것이다. 하지와 심장 관련 질환이나 병력이 없는 건강한 남자 대학생 29명을 연구대상자로 선정하였으며, Modified Bruce Protocol을 적용한 트레드밀 운동을 5단계까지 실시하는 동안의 러닝 동작을 적외선 카메라를 이용하여 촬영하였다. 프로토콜의 안정성 평가를 위하여 좌우 동작의 밸런스를 조사하였고, 이 때 종속변인으로 1단계부터 5단계까지는 좌·우측 보폭길이, 보수빈도, 지면접촉시간, 체공시간, 무릎각도변화를 분석하였으며 6, 7단계는 동일한 종속변인 결과를 추정하기 위해 다중회귀분석을 이용하였다. 본 연구의 결과 단계가 증가할수록 보폭길이, 보수빈도, 무릎각도는 선형적인 양의 상관관계가 나타났고, 지면접촉시간과 체공시간은 음의 상관관계가 나타났으며, 단계별 속도와 경사도 변화에 따른 좌ㆍ우측의 운동학적 변인들은 통계적으로 유의한 상관관계를 보였다. 따라서 운동학적 측면에서 평가한 Modified Bruce Protocol은 일반인을 대상으로 실시하는 운동부하 검사 시 좌ㆍ우측 하지의 밸런스를 유지하며 안정적으로 적절한 운동부하를 제공하는 프로토콜임을 확인하였다. Purpose of this study was evaluation of Modified Bruce Protocol’s stability during treadmill running using kinematic analysis. 29 of healthy male university students had no a cardiac disorder for last 6 months participated for this research. Infrared cameras collected participants’ motion capture data during treadmill exercising up to 5th phase. In order to evaluate the MBP’s stability, step length, step frequency, contact time, flight time, and knee angle RoM in 1st to 5th phase were analyzed, and multiple regression analysis were used to predict the variables of 6th and 7th phases. The result showed positive corelation in step length, step frequency, and knee angle RoM, and negative correlation in contact time and flight time. Thus, the variables showed resembled patterns and changes, and it can be surely declared that Modified Bruce Protocol can provide proper exercise intensity and stable balance in lower extremity which was evaluated by kinematic analysis.

자연과학편 : 110m 허들 선수들의 4-5허들 인터벌구간의 세 스트라이드 동작에 대한 운동학적 분석

류재균(JaeKyunRyu),이정호(JungHoLee),김혜영(HyeYoungKim) 한국체육학회 2006 한국체육학회지 Vol.45 No.5

이 연구의 목적은 4번째와 5번째 허들의 인터벌구간에서 세 스트라이드에 대한 선수 개개인의 기술을 분석하여 코치와 선수들에게 보폭과 보율의 정량적인 자료를 제공하는 것이다. 세 명의 선수들 모두 최선을 다해 달려 허들을 넘었고 비디오 자료는 4대의 JVC 비디오카메라를 이용하여 수집하였다. 촬영범위는 가로 18m 높이 2m 그리고 세로 1m이며 출발 라인으로부터 45m 지점을 촬영의 중심점으로 설정하였다. 운동학적 자료를 얻기 위해 인체는 14개의 분절을 연결된 강체계로 모델링하였다. 속도, 보폭, 보율 그리고 신체의 기울기 각을 산출하였다. 이 연구에서 C선수는 피치 빈도(보율)가 2스트라이드에서 3.53 sec^-1, 3스트라이드에서 4.61 sec^-1로 증가하였다. A와 B선수의 신체중심의 수평속도는 허들 착지 후 감속하였다가 1보에서 3보로 진행됨에 따라 증가하였다. 세 선수 모두 지지시간과 소요시간은 인터벌 구간에서 유사하게 나타났다. 연구 결과 허들 사이에서 보율을 높이고 3스트라이드에서 수직속도를 줄인다면 인터벌 구간에서 달리는 수평속도를 증가시킬 수 있을 것이다. The purpose of this study was to analyze individual techniques among athletes and provide scientific data to coaches and athletes by finding relative influence of the determinants of step length and rate. The video data were collected by using 4 JVC video cameras. The video capture volume was 18meters long, 2meters high and 1meter wide and was centered 45meters from the sprint start line. The human body was modeled as 14 rigid segments articulating at joints with fixed centers of rotation. Sprint velocity, step length, step rate and body tilting angle were calculated. This study showed that A, B, and C athletes recorded 1.41meters, 1.38meters, and 1.51meters respectively in first stride. C athlete showed increased frequency from 3.53 sec^-1 to 4.61 sec^-1. Horizontal velocities of center of mass in A and B athletes were reduced after landing from hurdles but the velocities were increased between first and third step. All athletes had similar supporting and spending time between hurdles. In conclusion, the high step rate between hurdles and the minimized vertical velocity in last third stride were required in order to improve horizontal velocity.