벤치 프레스 운동 시 하중에 따른 어깨가슴관절의 움직임이 어깨복합체 근 활성도에 미치는 영향

김윤환 ( Yoon Hwan Kim ), 이기광 ( Ki Kwang Lee ), 이만기 ( Man Ki Lee ) 한국운동역학회 2013 한국운동역학회지 Vol.23 No.2

본 연구에서는 웨이트 트레이닝을 주3회 이상 실시하는 생활체육인들에게서 자주 나타나는 벤치 프레스 동작 시 어깨가슴관절을 사용하여 내밈(protraction)을 하였을 경우와 어깨가슴관절을 사용하지 않고 운동을 할 때 발생하는 근육 활성도의 차이를 분석하고자 하였다. 이를 위해 근지 구력을 향상 시킬 수 있는 1RM의 50% 무게와 근 비대를 목적으로 하는 1RM의 70% 무게를 부하로 설정하고 어깨 가슴관절을 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때 어깨 복합체 운동에 관여하는 8개 근육의 근 활성도와 큰가슴근육의 활성 비율 그리고 근 신호의 중앙 주파수 분석을 실시하였다. 또한 실험의 통제 여부를 파악하기 위하여 웨이트 바와 벤치에 6개의 마커를 부착하여 웨이트 바의 움직임을 분석하였다. 본 연구에서는 어깨가슴관절의 내밈 동작을 하였을 경우와 그렇지 않은 경우를 통제하기 위해 연구 대상자들에게 실험 전 10회 이상의 교육 및 실험에 대한 내용을 숙지 시켰으며 통제 여부를 파악하기 위한 벤치 프레스 바의 높이를 분석한 결과 무게에 따른 웨이트 바의 높이에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았고 어깨가 슴관절의 사용여부에 따라서는 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 웨이트 바의 높이를 통해 본 실험에서 의도하고자 했던 어깨가슴관절의 사용 통제가 명확하게 나타남을 확인 할 수 있었다. 어깨가슴관절을 사용하지 않을 경우에는 어깨 복합체에 위팔과 관절와의 중심에 정확하게 맞춰져 어깨 주위를 감싸는 인대에 안정성을 가져 올 수 있지만 어깨가슴관절을 사용할 경우 어깨 관절과 위팔의 골두가 전방으로 밀려 어깨의 안정성 역시 무너지게 된다. 또한 하중과 어깨가슴관절의 사용 조건 마다 동일한 운동 속도를 유지하기 위해 60 bpm의 메트로놈을 사용하여 동일한 박자에 동작을 만들 수 있도록 통제 하였고 벤치 프레스를 위로 올리는 동작에서 발생하는 선속도를 분석한 결과 하중 조건과 어깨가슴관절 사용 여부에 따른 통계적인 차이는 확인 할 수 없었다. 따라서 본 실험에서 제시한 네 가지 조건에서 모든 연구 대상자들은 동일한 동작을 수행 하였다고 판단되며 본 실험에서 분석된 근 활성도의 값은 벤치 프레스 운동 자세에서 발생한 차이 임을 확인 할 수 있었다. 근육의 활성화 된 패턴을 살펴보면 우선 근육의 iEMG 결과에서는 어깨가슴관절의 사용 여부에 따른 통계적 차이를 확인 할 수 없었다. 이러한 결과는 어깨 가슴관절 사용 유무에 따라서 각 근육 별로 사용되는 양의 크기는 차이가 없음을 나타낸다. 동일한 무게의 웨이트를 들어올릴 때 어깨 복합체의 근육은 맞춰진 시스템에 의해 동일한 근육의 양을 사용하고 이를 통해 외부 하중에 대한 저항을 하게 된다. 따라서 어깨가슴관절의 사용 여부에 따른 통계적 차이가 나타나지 않았다고 판단된다. 하지만, 근육의 iEMG 값에서 무게에 따른 통계적 차이는 확인 할 수 있었는데 중간 큰 가슴근육과 전면 삼각근 그리고 위팔 세갈래근에서 통계적으로 유의한 차이가 발생했다. 무게가 증가함에 따라 벤치 프레스의 주동근육인 위 세근육의 근활성도가 증가함을 확인 할 수 있었다. 또한 1RM의 50% 무게에서 상부 큰 가슴근육이 큰 근 활성도를 보였고 1RM의 70% 무게가 증가되면서 전면 삼각근과 위팔 세갈래 근의 근 활성도가 크게 나타났다. 이는 Kohler, Flanagan과 Whiting (2010)의 벤치프레스 운동에서 고강도 조건에서는 상완삼두근의 근 활성이, 저강도에서는 큰 가슴근육의 근 활성이 높다는 연구와 일치하며, 큰 가슴근육과 상완삼두근이 상호보완적인 근 활성으로 보여 진다(Escamilla, Yamashiro, Paulos, & Andrews, 2009). 또한 후면 삼각근, 중간 등세모근, 위팔 두갈래근의 근 활성도가 가장 낮게 나타난 것이 벤치프레스 운동 중 길항근 역할을 하며, 안정적인 벤치프레스 자세를 유지 시켜줌으로써 어깨 가슴 관절의 사용 시 보다 어깨 가슴 관절을 사용하지 않은 동작에서 바벨의 균형을 유지하기 위해 안정근의 사용량이 증가하였다고 생각된다. 본 연구에서 가장 핵심적인 벤치프레스 동작의 어깨가 슴관절 사용 여부에 따른 iEMG ratio 즉, 전체근육 사용량에 대한 큰 가슴근육 사용량의 비율 분석을 살펴보면, 전체 근육들의 근 사용량 중 큰 가슴근육의 근 사용량을 비교하였을 때 1RM의 50% 무게에서 약 5%, 1RM의 70% 무게에서 약 2% 어깨고립이 더 크게 나타나 어깨고립동작에서의 큰 가슴근육 근 사용량이 유의한 차이가 나타났다. 이는 벤치프레스 동작에서 어깨 가슴관절의 사용을 제한하는 것이 주동근인 큰 가슴근육을 효과적으로 발달시킬 수 있다고 생각된다. Baechle & Earle (2008)의 벤치프레스 운동이 큰 가슴근육 강화에 도움이 된다는 결과에서 어깨가슴관절의 사용 제한은 운동 동작으로 뒷받침 될 수 있는 것으로 사료된다. 그리고 앞서 언급했듯이 어깨고립 시 주동근인 큰 가슴근육의 근 활성도는 낮은 강도에서 더 높아진다는 것을 볼 수 있었다. 본 연구의 명확한 결과 전달을 위해 각각의 연구 대상자자들의 운동수행능력에 따른 피로도를 분석한 결과, 모든 근육들을 제외하고 중간 등세모근의 근피로도가 유의한 차이가 나타났다. 결과를 통해 벤치프레스 운동 수행 중 자세를 지지하는 중간 등세모근 즉, 안정근의 역할이 크게 기여하고 있다고 생각되며, 세트 간에 불완전한 회복은 피로를 가속화하여 근력 손실을 유발시킨다는 연구 결과(O`shea, 1995)에 따라 지속적인 사용에 의해 피로해질 안정근 회복을 우해 운동 중 세트 간 휴식이 필요 하다고 판단된다 하지만 본 연구에서는 중간 등세모근을 제외한 다른 근육들에게서는 유의한 차이가 나타나지 않았으므로 실험과정에서 근 피로도에 의한 변수는 없다고 판단되며, 또한 본 연구목적과는 달리 운동지속 시 안정근의 피로도라는 새로운 사실을 알게 되며 앞으로 이 안정근에 대한 추후 연구가 필요하다고 본다. The purpose of this study was to investigate the scapulothoracic joint movement between different weight bearing contributing to effective bench press exercise. Ten male subjects participated in this study. All subjects were tested on the flat bench press machine which modified weight (50% and 70% of 1RM) and subjects were performed two different conditions(none protraction condition and protraction condition). Weight bar height and vertical velocity, EMG activation was measured using 3D motion capture system and wireless EMG analysis system. As the results, none protraction condition showed that it is more concentrate better pectoralis major muscle activation than protraction condition and middle pectoralis major, anterior deltoid and triceps brachii was significant higher integrated EMG in 70% of 1RM condition. In conclusion, limited scapulothoracic joint movement was more effective activated pectoralis major muscle all the weight through, while we could not find that it was not affected integrated EMG on eight muslces related to shoulder complex between scapulothracic joint movement conditions.

최대 근수축시 외측운동과 양측운동이 근력과 근활동에 미치는 영향

김용운 ( Yong Woon Kim ) 한국운동역학회 2013 한국운동역학회지 Vol.23 No.2

1. 양측운동과 외측운동에서의 회전력과 근활동 좌우측의 동일 근육이 동시에 수축하는 양측운동에서의 근력이 각각의 근육이 개별적으로 수축하는 외측운동의 근력에 비해 감소하는 결과가 많은 연구에서 보고되었다(Bobbert et al., 2006, Dickin & Too, 2006; Jakobi & Chilibeck, 2001; Matkowski et al., 2011). 하지만 이러한 연구에도 불구하고 근력의 감소 자체에 대한 논쟁은 물론 그 기전의 이해도 명확하지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 좌우의 근력을 대칭적으로 간주한 기존 연구와 차별화하여 양측운동시 좌우측 회전력을 개별적으로 측정하며 양측운동에 따른 역학적 출력의 변화를 살펴보았다. 본 연구에서 무릎의 신전운동시 좌우측의 외측운동에서 나타난 최대 회전력을 합한 값은 양측운동시 전체 회전력에 비해 유의하게 증가하였다(Table 1). 이는 양측운동에 따른 전반적인 근력의 손실, 즉 양측운동손실을 의미하는 것으로, 양측운동시 근력 감소가 없거나(Jakobi & Cafarelli, 1998) 오히려 증가하였다는 일부 연구(Hkkinen, Kreamer, & Newton, 1997; Howard & Enoka, 1991)가 있지만 양측운동손실을 보고한 대다수의 연구와 일치하며 양측운동에 따른 역학적 출력의 손실을 확인할 수 있었다. 특히 좌우를 개별적으로 분석한 결과에서도 양측운동시 좌우측 각각의 회전력은 좌측과 우측 하지의 외측운동에서의 회전력에 비해 감소하였다. 본 연구에서 주목한 근력 불균형과 양측운동손실의 관계는 외측운동에 비해 양측운동에서 좌우측의 근력 감소에 차이가 있느냐를 통해 일부 확인할 수 있다. 이와 관련해 본 연구에서 통계적 결과를 제시하지 않았으나 양측운동에서의 좌측과 우측의 근력 감소에는 차이가 나타나지 않았다. 즉 양측운동손실을 유발하는 좌우측 하지의 감소 비중에 별다른 차이가 없다고 해석할 수 있을 것이다. 양측운동손실과 관련해 주목 할 부분은 속도에 따라서 양측운동의 결과가 다소 상이하였다는 점이다. 좌우측의 합, 좌측, 우측 모두에서 0°/s의 등척성 수축에서 운동손실이 나타나지 않은 반면 60°/s와 120°/s의 등속성 수축에서는 양측운동손실이 발생했다(Table 1). 근수축의 형태와도 관련된 속도에 따른 양측운동손실의 차이는 <Table 1>의 오른쪽에 제시된 양측운동지수를 분석한 결과에서도 유사하게 나타났는데, 등척성 운동에 비해 등속성 운동에서 양측운동손실이 유의하게 증가하였다. 이는 정적운동에 비해 동적운동, 특히 복잡한 다관절 운동에서 양측운동손실이 두드러졌다고 선행연구의 결과를 분석한 Cornwell 등 (2012)의 견해와 유사한 결과이다. 명확하지 않지만 이러한 결과의 원인을 두 가지로 추측 해 볼 수 있다. 우선 빠른 속도의 등속성 운동에서 양측운동손실이 증가한 결과에 근거하여 양측운동에서 속근섬유(fast twitch muscle fiber)의 동원이 충분치 못했다는 Dickin과 Too (2006)의 설명을 들 수 있다. 이러한 주장은 가능성이 충분하지만 상반된 연구 결과(Owing & Grabiner, 1998)가 있고 등척성 운동에서의 운동손실 감소를 설명하지는 못하는 점에서 본 연구의 결과를 완전히 설명하기에는 다소 부족함이 있다. 이에 본 연구자는 속도의 증가에 따라 협응의 유지에 보다 많은 근신경계의 노력이 필요했을 가능성을 제기하고자 한다. 운동속도가 느린 등척성 운동에서는 근육이 좌우 협응 동작에 대처하기 위한 시간이 충분한 반면 속도가 빠르고 근육의 길이와 실제 운동 속도가 계속 변화하는 과정에서(등속성 운동에서의 초기 및 말기) 안정적인 좌우 협응을 위해 근신경계의 노력이 최대 수행을 위해 완전히 사용되지 못했을 것이라는 추측이다. 물론 이에 대한 증거를 제시하지 못하지만 동일인의 동작이라는 점에서 가능성이 있는 설명이라 생각되며 향후 이에 대한 연구도 이루어져야 할 것으로 판단된다. 한편, 양측운동손실의 원인으로 주요하게 언급되는 근활동과 관련하여 기존 연구에서 개별 근육을 통해 결과를 도출한 반면 본 연구는 하지 신전근들의 근활동을 합산하여 분석하였다. 이는 특정 근육의 활동이 하지 운동 전체를 대표할 수 없다는 점에서 의미 있는 방법이라 생각하며, 구체적인 방법은 다소 상이하지만 유사한 개념적 접근은 Kuruganti와 Murphy (2008), Kuruganti 등 (2011)의 연구에서도 시도된 바 있다. 그 결과 좌우측의 각 속도 조건에 따라 다소 복잡한 양상이 나타났지만 전체적으로는 외측 운동에 비해 양측운동에서 근활동이 유의하게 감소한 것으로 나타났다(Table 2). 많은 연구에서 좌우의 근육이 동시에 활성될 때 척수(spinal cord)나 대뇌운동피질(motor cortex) 수준에서 발생하는 신경 억제(neural inhibition)를 양측운동손실의 주요한 요인으로 언급하였다(Howard & Enoka, 1991; Jakobi & Chilibeck, 2001). 하지만 양측운동의 결과와 근활동이 상반된 경향을 보였다는 연구(Kawakami, Sale, MacDougall, & Moroz, 1998; Kuruganti et al., 2011; Matkowski et al., 2011)로 볼 때 양측운동에 대한 근신경계적 요인은 여전히 불명확한 부분이 있다. 본 연구에서도 양측운동에서 근활동의 감소가 나타나 근활동이 양측운동손실에 영향을 미치는 요인임을 알 수 있었지만 뚜렷한 경향성은 찾을 수 없었다. 특히 120°/s 등속성 운동에서 양측운동시 우측의 근활동이 60°/s 조건에 비해 감소한 반면 좌측은 오히려 증가하는 등 등척성 수축이나 느린 속도의 운동에 비해 빠른 속도의 운동에서 불안정한 결과가 나타났는데 이는 수행과제의 동작 특성이 영향을 미쳤기 때문일 것으로 생각된다. 2. 좌우 불균형과 양측운동손실의 관계 본 연구에서는 기존 연구에서 주목하지 않은 좌우측의 불균형 정도가 양측운동에 미치는 영향을 주요한 관심을 두었으며, 구체적으로는 불균형이 클수록 양측운동에서의 운동손실이 증가할 것으로 가정하였다. 이러한 가정은 좌우측을 동시에 움직여야 하는 양측운동에서는 안정성이나 좌우 협응의 유지(Hay et al., 2006), 신경계의 영향(Howard & Enoka, 1991; Jakobi & Chilibeck, 2001) 등 다양한 요인에 의해 근력의 균형성을 유지하려는 기전이 작동할 가능성이 있으며, 균형성을 확보하는 과정에서 불균형한 좌우 근력이 상호 조정되리라는 추측에 근거하였다. 이와 관련해 Cornwell 등 (2012)은 왼손잡이의 경우 양측운동시 왼손의 근력 감소가 오른손의 근력 감소보다 유의하게 증가하였다고 보고한 바 있어, 불균형 정도를 제시하지는 않았지만 본 연구의 가정을 뒷받침하였다. 하지만 본 연구에서 등척성 및 등속성의 모든 속도 조건에서 외측운동과 양측운동의 좌우 불균형 정도는 차이가 나타나지 않았다(Table 3). 이는 외측운동에서 나타난 불균형이 양측운동에서도 그대로 유지된 것으로 해석되며 외측운동에서의 불균형이 양측운동에서 감소할 것으로 예측한 가정에 다소 배치되는 결과였다. 그러나 외측운동에서의 불균형과 양측운동손실의 상관을 분석한 결과에서는 흥미롭게도 0°/s와 120°/s의 속도에서 불균형지수와 양측운동지수가 유의한 음(-)의 상관이 나타났다(Table 4, Figure 2). 이는 외측운동시 좌우의 불균형이 클수록 양측 운동손실의 증가함을 의미하며 60°/s의 등속성 운동이 예외이지만 근력 불균형이 양측운동에서의 역학적 출력 변화와 일정 부분 연관됨을 보여주었다고 할 수 있다. 이러한 결과에 대한 원인을 명확하게 제시하기 어렵지만 상관 분석의 특성으로 볼 때 근력 불균형과 관련된 개인적 특성이 양측운동손실에 영향을 미쳤기 때문으로 추측된다. 즉 외측운동에서 나타난 각 개인의 좌우 불균형이 양측운동에서 변화하지 않지만, 이러한 불균형 특성은 양측운동에서의 근력 발현을 억제하는 요인으로 작용했을 것으로 생각된다. 이상의 결과로 볼 때, 양측운동시 불균형을 해소하는 과정에서 양측운동손실에 영향을 미칠 것이라는 예상과 상반되고 그 원인을 명확하게 밝힐 수는 없지만 외측운동시 좌우 근력의 불균형은 양측운동손실에 영향을 미치는 요인 중 하나라고 할 수 있다. 또한 연구 결과에 비추어 트레이닝의 과정에서 좌우측의 불균형을 감소시키려는 노력이 필요할 것으로 생각된다. 특히 불균형의 감소는 높은 수준의 근력 단계에 도달하여 더 이상의 근력 증가에 어렵거나 근력을 유지하고자하는 이들이 역학적 출력을 증가시킬 수 있는 효과적인 전략이 될 것이라 생각된다. 일반인에게 양측운동손실이 발생한 반면 사이클 선수는 양측운동손실이 발생하지 않고 특히 평소 트레이닝 과정에서 양측운동에 자주 노출된 역도선수는 양측운동에서 오히려 근력이 증가하였다는 Howard와 Enoka (1991)의 연구에 주목할 필요가 있다. In the present study, we aimed to elucidate how muscle strength and activity are affected by movement pattern(bilateral [BLM] & unilateral movement [ULM]) and movement velocity(0°/s, 60°/s, 120°/s) at maximum effort, and to elucidate the relationship between a left/right asymmetry and bilateral deficit. A total of 18 healthy males participated in the study. Each participant performed maximum knee extension bilaterally and unilaterally while the EMG and moment were recorded, and then the relationships between the asymmetry and bilateral deficit were analyzed. The peak moments for the isokinetic motion at 60°/s and 120°/s and overall muscle activities of lower extremity were significantly reduced for the BLM in comparison to the ULM. And though the asymmetry in ULM were maintained during BLM at all velocities, the bilateral deficits at the velocity of 0°y/s and 120°y/s were significantly correlated with increased asymmetries of muscle strength in ULM. In conclusion, the reduction in the muscle strength exhibited in bilateral knee extension was shown to arise partially from a reduction in muscle activity, and left/right asymmetry was found to be associated with mechanical reduction in bilateral movement. These findings suggest that training aimed at increasing muscle strength must involve methods and strategies intended to reduce left/right asymmetry.

인체관절의 회전중심 추정을 위한 구적합법의 비교

김진욱 ( Jin Uk Kim ) 한국운동역학회 2013 한국운동역학회지 Vol.23 No.1

본 연구는 다양한 분야에서 비교적 심도 있는 연구가 이루어지고 있는 원의 적합법을 확장하여 3차원 구에 적합시키는 것으로 인체 관절중심을 추정하는데 올바로 적용하여 서로 비교하는데 있다. 적합법 대부분의 추정값은 운동범위가 커질수록 더욱 타당한 결과를 나타냈다. 큰 운동범위의 회전운동은 적합하기에 좋은 더 확실한 구를 형성하기 때문이다. Spath의 RMSE는 아주 큰데 그 이유는 마커 때문이다. 여기에 해당되는 GT는 굴곡/신전시에 움직임이 작게 나타나고 Spath의 추정해야할 모수중의 하나인 각도의 계산에 아주 민감하게 영향을 미친 것으로 생각된다. 또한 대부분 각속도가 작을수록 우수한 결과를 보였는데 이는 각속도가 작아지면 프레임 수가 증가하여 표본수가 많아지고 이에 따라 오차가 줄어들어 추정값의 일치성(consistency)을 나타낸 결과라 할 수 있다. 그러나 반대로 Pivot 은 각속도가 작을수록 안 좋은 결과를 나타냈다. Pivot의 경우는 운동이전과 이후의 회전변위가 작을 경우 회전행렬이 singularity에 가깝기 때문이다. 따라서 운동범위가 커져도 오차가 크게 작아지지 않았다. Kim(2011)의 연구에 의하면 타당한 회전축이 추정되려면 각변위가 .025 rad(= 1.4324o) 이상이 되어야 한다고 하였으나 본 연구에서 설정한 각변위는 대부분 이보다 더 작기 때문에 결과가 안 좋다. 본 연구에서는 또 다른 변환법인 Ehrig et al.(2006), Piazza, Erdemir, Okita와 Cavanagh(2004), 그리고 Siston과 Delp(2006)의 방법들은 고려하지 않았다. 이 변환법을 적용시키려면 양쪽 분절의 좌표계가 필요하기 때문이다. 물론 대퇴에 네개의 마커가 부착되어 있기 때문에 세 개의 마커로 임시 좌표계를 정의할 수 있지만(Piazza et al., 2004) 마커에 의해서 좌표계를 정의하면 오차가 개입되고(Kim, 2011), 또는 강체 마커 클러스터(Cappozzo, Catani, Croce & Leardini, 1995)를 부착하려면 추가적인 장치가 필요하기 때문이다. Cereatti, Donati, Camomilla, Margheritini와 Cappozzo(2009)의 연구에 의하면 사체를 가지고 Ehrig et al.(2006)의 변환법과 Halvorsen(2003)의 편의를 보정한 대수 적합을 적용하여 비교하였는데 변환법이 안 좋게 나왔으며 심지어 추정의 오차가 대수적합에 비해 두 배나 큰 결과를 보였다. MacWilliams(2008)의 연구도 모형로봇으로 실험한 결과 DK가 Siston 과 Delp의 변환법에 비해 우수한 결과를 보여 이를 방증한다. 본 연구는 또한 회선(circumduction)은 고려하지 않았다. 식 (1)의 모형에 의해서 자료를 생성하기 어렵기 때문이다. Camomilla et al.(2006)은 복합적인 다양한 운동으로 여러 추정방법을 비교한 바 있으나 본 연구와 같이 두 가지 운동만으로도 각 방법의 장단점을 찾아내기는 충분하였다. 그러나 Begon, Monnet, 과 Lacouture(2007)의 연구에 의하면 굴곡/신전, 내/외전과 함께 회선운동을 추가하여 추정하면 더 좋은 결과가 나타났기 때문에 실제로 인체에 적용시킬 경우에는 세 가지 운동을 모두 사용하는 것이 좋을 것이다. 회전중심을 추정하기 위한 운동은 급작스러운 최대운동범위를 수행하는 것은 좋지 않다. Begon et al.(2007)은 완전한 운동범위 보다는 약간 제한된 운동(정도의 굴곡/신전, 정도의 내/외전)이 더 타당하다고 하였다. 굴곡/신전, 내/외전은 전후좌우로 넓은 분포를 가지기 때문에 상하의 값 오차가 크다는 것도 유의해야할 것이다. 이론적으로 보면 기하적거리를 최소화는 것은 최대우도와 동일하기(equivalent) 때문에(Chan, 1965; Chan et al., 2005) 추정량의 통계적 특성을 만족시키는 기하적합이 절대적으로 우수한 방법인 듯 하다. 그러나 Moura 와 Kitney(1991)가 제안한 대수적합도 기하적, 통계적, 수치적으로 타당하다는 것을 Nievergelt(1994)가 증명하였으며, Chernov와 Lesort(2004), 그리고 Zelniker와 Clarkson(2005)의 대수적합 추정량의 이론적 특성을 연구한 논문을 보면 점근적 특성보다는 분산이 0에 접근함에 따라 Pratt과 Taubin의 방법이 기하적합과 유사하게 나왔으며 통계적으로 최적화되었음을 보였다. 이는 모수추정값의 공분산행렬이 크라머-라오하한(Cramer-Rao lower bound)을 만족하기 때문이다(Chernov & Lesort, 2005; Kanatani, 1998). 여러 개의 마커로 3차원 구적합을 한 본 연구의 결과도 크라머-라오하한을 기준으로 하지 않았지만 이를 뒷받침한다고 할 수 있다. 기하적합은 노이즈가 크고 표본수가 적으면 대수적합보다 좋지 않고(Al-Sharadqah & Chernov, 2009; Rangarajan & Kanatani, 2009), Li et al.(2011)의 노이즈가 큰 경우 DK의 방법이 더 좋게 나온 경우도 있고, Coope(1993)의 연구에 의하면 기하적합은 이상치에 민감하며 특히 회전중심 근처에 자료가 위치할 경우에 더욱 그러하다. 본 연구에서는 Spath가 이에 해당된다. 기하적합의 알고리듬 중 LM과 Landau의 실험결과는 비슷하게 나타났으며 결과에 나타나 있지는 않지만 Landau가 더 많은 반복계산을 하였다. LM은 비선형 최소제곱의 해를 구하기 위한 표준으로 사용되며(Gavin, 2011), gradient descent와 Gauss-Newton의 방법이 결합되어 해의 방향과 크기가 동시에 조절되어 비록 넓은 범위의 초기값을 선택하더라도 빠르고 정확하게 수렴한다는 장점이 있다(Shakarji, 1998). 또한 Chernov & Lesort(2005)의 연구에서 보면 호(arc)를 달리하여 생성한 원자료에서 호 전체에 걸쳐 100% 확률의 수렴결과를 보여 효율적인 계산 방법임을 알 수 있다. 따라서 LM을 선택하는 것이 좋다. 대수적합 중 DK의 방법은 근사해이므로 손실이 있다. 기하거리를 제곱하였으므로 기하적 의미에서 무엇을 최소화하는지 알 수 없으며(Gander et al., 1994), 이는 관측값에서 원까지 가장 가까운 거리와 가장 먼 거리의 두 거리를 최소화하기 때문이다(Coope, 1993). 그리고 거리의 제곱을 최소화하기 보다는 반지름제곱을 최소화하여 작은 원이 추정되는 경우가 자주 있다(Al-Sharadqah & Chernov, 2009). 또한 Zelniker와 Clarkson(2006), Moura와 Kitney(1991)의 연구에 의하면 DK는 좋은 추정량이 가져야할 점근적 수렴의 특성을 가지지 않기 때문에 일치성이 떨어지는 추정량이라 하였다. 비록 본 연구에서는 각속도의 수준의 한계로 인해서 이러한 반응을 보지는 못했지만 DK는 사용하지 않는 것이 좋을 것이다. Pratt은 기하적합보다 작은 원이 추정되는 DK 방법에 구속조건을 주었다. 기하적합의 곡률이 작아지게 되면 식 (13)에서 A는 0에 가까워 평면의 방정식이 되므로 식 (14)의 구속조건을 주어 구의 방정식이 되도록 한 것이다. Pratt, Taubin, Hyper의 방법은 본 연구에 의해서 차이가 없는 것으로 나타났으며, Hyper에 대한 Rangarajan과 Kanatani(2009)의 후속연구에서도 Hyper와 Taubin의 결과가 거의 동일하게 나타나 Hyper와 Taubin의 장점은 없는 것으로 생각된다. 구속조건이 간단한 Pratt을 사용하는 것이 좋다. 이상을 종합해 볼 때 절대적인 우위에 있는 방법은 없는 듯 하며 기하적합과 대수적합의 비교는 무의미하다고 생각된다. 기하적합의 멈춤조건 을 더 작게 설정하면 결과가 더 좋게 나타날 수도 있기 때문이다. 만일 3차원 회전 중심 추정에서 기하적합을 이용할 경우 LM 알고리듬을, 대수적합을 이용할 경우 Pratt을 이용하는 것이 좋다. 좋은 방법은 서로의 장점을 보완 적용하여 사용하는 것인데 본 연구와 같이 대수적합의 추정값을 기하적합의 초기값으로 사용하는 것이다. 실제로 많은 연구에서 대수적합의 추정값(DK)을 기하적합의 초기값으로 사용하며(Ahn et al., 2001; Chernov & Lesort, 2005; Gander et al., 1994; Spath, 1998; Zelniker & Clarkson, 2006), 또한 이를 권장한다(Coope, 1993). 제안하자면 대수적합에서 우수한 결과를 나타낸 Pratt의 추정값을 사용하거나 또는 이를 기하적합의 초기값으로 이용한 추정값을 사용하는 것이다. The methods of fitting a circle to measured data, geometric fit and algebraic fit, have been studied profoundly in various areas of science. However, they have not been applied exactly to a biomechanics discipline for locating the center of rotation of a human joint. The purpose of this study was to generalize the methods to fitting spheres to the points in 3-dimension, and to estimate the center of rotation of a hip joint by three of geometric fit methods(Levenberg-Marquardt, Landau, and Spath) and four of algebraic fit methods(Delogne-Kasa, Pratt, Taubin, and Hyper). 1000 times of simulation experiments for flexion/extension and ad/abduction at an artificial hip joint with four levels of range of motion(10, 15, 30, and 60o) and three levels of angular velocity(30, 60, and 90o/s) were executed to analyze the responses of the estimated center of rotation. The results showed that the Spath estimate was very sensitive to the marker near the center of rotation. The bias of Delogne-Kasa estimate existed in an even larger range of motion. The Levenberg-Marquardt algorithm of geometric fit and the Pratt of algebraic fit showed the best results. The combination of two methods, using the Pratt`s estimate as initial values of the Levenberg-Marquardt algorithm, could be a candidate of more valid estimator.

운동유형별 뇌졸중 환자의 기능적 수행능력 변화 I : 보행시 하지근육 활성도 분석

박성현,김정태,Park,,Sung-Hyun,Kim,,Jung-Tae 한국운동역학회 2008 한국운동역학회지 Vol.18 No.1

The purpose of this study was to compare and analyze the effects of exercise types on lower extremity muscle activity in stroke patients. For the purpose, the subjects of this study were classified into three groups such as therapeutic exercise group(n=7), elastic band group(n=7), and stretch reflex group(n=7). The three exercise programs were 5 times a week for 8 weeks. The stretch reflex group revealed higher in iliopsoas and biceps femoris %MVIC than the therapeutic exercise group and elastic band group, whereas elastic band group revealed lower in tibialis anterior %MVIC than therapeutic exercise group in the primary single-limb support. The stretch reflex group revealed higher in iliopsoas %MVIC than the therapeutic exercise group and elastic band group, whereas stretch reflex group revealed lower in medial gastrocnemius %MVIC than therapeutic exercise group in the secondary double support phase. 본 연구는 운동유형별 운동 전후 뇌졸중 환자의 보행시 하지근육 활성도의 차이를 비교 분석하여 임상에서 기능적 수행능력의 개선을 위한 효과적인 근력강화 방법을 제시하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 운동치료군, 탄성밴드군 및 신장반사군으로 구분하여 각각 7명씩 총 21명을 대상으로 하였고, 운동프로그램은 8주 동안 주 5회 실시하였다. 1차 단하지 지지기에서 장요근 및 대퇴이두근의 %MVIC는 신장반사군이 운동치료군과 탄성밴드군보다 높은 수준을 보였고, 반면 전경골근의 %MVIC는 탄성밴드군이 운동치료군보다 낮은 수준을 보였다. 2차 양하지 지지기에서 장요근의 %MVIC는 신장반사군이 운동치료군과 탄성밴드군보다 높은 수준을 보였고, 반면 내측 비복근의 %MVIC는 신장반사군이 운동치료군보다 낮은 수준을 보였다. 결론적으로 신장반사 운동은 운동치료와 탄성밴드를 이용한 근력강화 운동 보다 고관절의 안정성 및 하지 분절의 운동성을 제공하는 주요 근육의 활성도에 효과적인 영향을 미침으로써 임상에서 근 약화로 인한 운동 기능이 제한된 편마비 환자에게 실용적으로 접근할 수 있는 운동방법이라고 판단된다.

터치 스크린을 이용한 운동실조 측정 도구 개발

황준,송명남,조수영 한국운동역학회 2000 한국운동역학회지 Vol.10 No.1

운동거리이상(dysmetria)은 운동경로, 속도 및 힘에 대한 조절 능력이 감소되는 것으로서 운동 기능에 심각한 지장을 초래할 수 있다. 본 논문에서는 운동거리이상을 과학적으로 계측하고 분석함으로써 환자의 운동조절능력을 정량적으로 평가할 수 있는 도구를 개발하였다. 이를 위하여, 터치 스크린상에 그려진 수직 및 수평선의 모든 위치좌표를 추출하기 위한 거북이 알고리즘을 제안하였으며, 이를 이용하여 운동 경로와 운동성을 분석함으로써 상지의 운동실조(ataxia)를 정량적으로 측정할 수 있는 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 본 논문에서 개발한 도구를 사용하여 임상실험을 한 결과 터치스크린을 이용한 운동실조 측정 도구는 운동거리 이상을 정량적이고 다각적으로 분석할 수 있었으며, 공간상에서의 복잡한 운동인 손의 운동에 대한 여러 가지 추가 정보도 제공하고 있어 임상에서 상지 조절 기능을 정량적으로 평가하는 도구로서의 의의가 있을 것으로 평가된다.

12주간 승마 운동이 초,중학생들의 Sit-to-Stand 동작 시신체 이동 및 평형성 그리고 몸통의 굴신 운동에 미치는 영향

조효구 ( Hyo Gu Cho ), 정태운 ( Tae Woon Jung ), 권문석 ( Moon Seok Kwon ) 한국운동역학회 2013 한국운동역학회지 Vol.23 No.1

본 연구는 12주간 승마 운동이 초·중학생들의 STS 동작 시 신체 이동 및 평형성 그리고 몸통의 굴신 운동에 영향을 분석하는데 목적이 있었다. STS 동작 시 정지된 상태에서 신체를 중력의 역방향으로 가속시키는 기능의 향상을 위해서는 몸통 분절의 효과적인 회전 운동과 하지 근력의 강화가 필요하다. 이에 대한 선행연구들 중, Galli et al.(2000)와 Sibella, Galli, Romei, Montesano & Crivellini(2003)의 비만인과 정상 체중인들을 대상으로 STS 동작을 분석한 연구에서 비만인들은 정상 체중인들에 비해 작은 몸통 회전 운동으로 인해 힙 관절의 굴신 범위가 작게 나타났으며, 또한 이러한 적은 몸통의 회전 운동은 신체 운동 시 하지 근골격계의 기능을 저하시키는 것으로 보고하였다. 이는 STS 동작 시 힙 관절을 중심으로 몸통의 굴곡/신전 회전 운동이 원활하게 수행되어야만 정상적인 STS 동작을 수행할 수 있음을 의미한다. 그리고 힙과 허리를 감싸고 있는 근육들의 근력 향상은 올바른 신체의 정렬을 통한 척추의 안정성 유지와 몸통 운동의 민첩성에 긍정적인 영향을 준다(Kim & Lee, 2010). 본 연구에서는 STS 동작 시 통제군과 주 1회군에 비해 주 3회군은 12주간의 승마 운동 후 WTT 요인이 의미있는 단축을 나타내어 신체 이동 능력의 향상을 보였다. 그리고 12주 승마 운동 전후 몸통의 회전 운동 평가에서 TFV의 수치 변화는 주 3회군, 주 1회군, 통제군의 순이었으며, 주 3회군의 TFV 수치 증가가 가장 크고 의미있는 변화를 나타내었다. 그리고 TEV 요인 역시 주 3회군, 주 1회군, 통제군의 순으로 수치를 나타내었으며 주 3회군의 TEV 수치 증가가 가장 크게 나타났다. 따라서 승마 운동을 많이 경험한 주 3회군의 WTT, TFV, TEV의 의미 있는 증가는 승마 운동을 통해 몸통의 운동 능력을 향상시키는데 긍정적으로 작용하였음을 알 수 있었다. 승마 운동 시 기승자는 말의 움직임에 따라 신체가 다양한 방향으로 운동하는 것을 체험하게 된다. 그러므로 기증자는 하지와 요부 근육들과 함께 몸통 근육들의 빠르고 반복적인 수축 운동을 통해서만 말 위에서 신체 밸런스를 유지할 수 있다(Han et al., 2004). 신체 운동수행능력은 신체를 가속 또는 감속시키는 근육의 강화를 통해 향상시킬 수 있다. 이와 관련하여 신체 근력 향상을 위해 기구를 이용한 웨이트 트레이닝과 저항성 운동과 신체를 이용한 안정화 운동을 이용한 연구들이 수행되어져 왔다(Kim & Park, 2004; Kim & Lee, 2010). Kim과 Park(2004)은 근력 향상에 도움을 위한 웨이트 트레이닝의 경우 선수가 아닌 일반 학생들에게서는 경우 평형성과 민첩성에 영향을 주지 않은 것으로 보고하였다. 그리고 Kim과 Lee(2010)의 연구에서도 저항운동과 안정화 운동을 실시하였는데 근력의 향상에는 도움이 되었으나 평형성에는 긍정적 효과를 발생되지 않은 것으로 보고되었다. 이는 단순한 근력의 향상이 평형성을 향상시킬 수 없음을 의미한다(Tveter & Holm, 2010). 이에 반해 승마 운동과 평형성에 관한 선행 연구 중 Han et al.(2004)는 승마 운동을 통해 뇌성마비 아동들을 대상으로 평형성의 변화를 살펴본 결과 매우 긍정적인 효과가 나타난 것으로 보고하였다. 특히 초·중학생들의 신체 안정성 유지 능력은 운동수행능력과 밀접한 관련성이 있으며, 다양한 공통 체력인자들 중 평형성의 요인에 의해 많은 영향을 받는다(Son, 1999). 그리고 STS 동작에 관한 선행 많은 선행연구들은 정상인들의 좌·우 신체 운동이 일어서기 운동에서 대칭성을 가지고 있으며, 원활한 STS 동작은 신체 평형성과도 밀접한 관련이 있는 것으로 간주해 왔다(Nuzik, Lamb, VanSant & Hirt, 1986; Pai & Rogers, 1990; Mak, Levin, Mizrahi & Hui-Chan, 2002). 본 연구에서 STS 동작 시 정지된 앉은 자세에서 신체 가속 운동을 의미하는 MRI 지표는 통제군, 주 1회군, 주 3회군 모두 그룹에서 사전 측정치보다 12주 후 의미 있는 증가를 보였다. 특히 승마운동의 기회가 많았던 주 3회군이 통제군과 주 1회군에 비해 MRI 수치에서 의미 있는 증가를 나타내었다. STS 동작 시 신체 가속 능력은 좌·우 하지와 몸통 근육들의 근력 향상과 밀접한 관련이 있으므로 승마 운동이 초·중학생들의 발달에 도움이 되었음을 의미한다. 그리고 MWA 요인에서 승마 운동을 경험하지 않은 통제군은 12주 후 증가된 반면, 주 1회군, 주 3회군은 MWA의 감소한 것으로 나타났으며, 특히 승마 운동의 기회가 많았던 주 3회군에서 통계적으로 의미 있는 MWA의 감소를 나타내었다. 이는 승마 운동이 초·중학생들의 좌·우 하지와 몸통 근육들의 균형적 발달에 도움이 되었음을 의미하며, 승마 운동의 경험이 많을수록 하지, 요부, 몸통에 작용하는 좌·우 근골격계의 기능을 균형적으로 발달시킬 수 있으며, 이는 평형성과 신체 이동 능력을 상승시켜 안정적이고 원활한 STS 동작을 수행하는데 작용한 것으로 해석할 수 있다. The purpose of this study was to analyze the 12-week horse riding exercise effect on the locomotion of a body and bilateral balance and flexion/extension of trunk during the sit-to-stand(STS) in elementary and middle school students. One-hundred eleven participants were divided into three groups. Each group was subject to a different horse riding exercise: control group(n = 36), 1 time/week group(n=37), and 3 times/week group(n=38). Two-way repeated ANOVA was used to compare weight transfer time(WTT), trunk flexion velocity(TFV), trunk extension velocity(TEV), mean rising index(MRI), mean weight asymmetry(MWA) among the groups, and STS changes in before and after 12 weeks. There was a group interaction in WTT, TFV, TEV, MRI, and MWA with different responses to horse riding exercise participation. There was a significant increase in 1 time/week group and 3 times/week group of WTT, TFV, TEV, and MRI. Additionally, MWA(an index of a capacity for bilateral balance) in lower extremity was decreased in 3 times/week group. It seems that horse riding exercise positively affected musculoskeletal function of the trunk and lower extremity by accelerating locomotion and bilateral balance.

실험 데이터를 이용한 회전운동 순간 중심점 분석 프로그램 개발(Ⅰ)

박진,신기훈 한국운동역학회 2009 한국운동역학회지 Vol.19 No.4

The purpose of this study is to develop a program that computes the position of the instantaneous center of rotation while an object moves in a circular motion. For this study, a mathematical algorithm was developed and implemented on the experimental data. Data for pitching (40 m carry) and putting (4 m) strokes were obtained from a skilled female golfer. A computer program (Centering 1.0) calculated the experimental data and found the radius of theinstantaneous center of rotation. When the data were taken broadly, the program produced an error distance of radius. When the data were divided gradually, the program produced a very close instantaneous center of rotation. On comparing pitching and putting strokes, putting was found to have a greater radius than pitching. The instantaneous centers of rotation of putting were not in the golfer's body rather, they were 3 m away from the club head. The Centering 1.0 program can calculate the instantaneous center of rotation with at least three sets of experimental data. 본 연구의 목적은 원위지점에서 움직이는 실험 데이터를 이용하여 그 점들의 회전운동 순간 중심점을 분석하는 프로그램(Centering 1.0)을 개발하는 것이다. 이를 위해 수학적인 알고리즘을 정의하고, 물체의 운동에 대한 실험 데이터를 입력하여 회전운동 순간 중심점을 찾아내는 컴퓨터 프로그램을 구현하였다. 프로그램을 검증하기 위한 실험 데이터는 한명의 숙련된 여성골퍼의 피칭(40m 캐리)과 퍼팅(4m) 스트로크 시 클럽의 움직임으로 수집하였다. 그리고 이 데이터를 본 연구를 통해 개발된 회전운동 순간 중심점 분석 프로그램에 적용하여 클럽의 움직임 시 회전의 중심점을 찾고, 그 위치의 크기를 반지름으로 나타내었다. Centering 1.0 프로그램은 구간을 크게 정의할 때 반지름의 오차가 약간 있었으나, 구간을 작게 나눌수록 매우 근사치의 값을 제시하여주었다. 피칭과 퍼팅을 비교 할 경우에 피칭의 반지름이 퍼팅보다 매우 작게 나타났으며, 퍼팅의 경우 중심의 위치는 인체 내에 있지 않고 최고 3m 외부에 위치하는 것으로 나타났다. Centering 1.0 프로그램은 회전운동에서 구한 데이터의 최소 3개만 입력하면 반지름 값을 알 수 있으며, 이것이 누적되면 회전운동 순간 중심점의 이동경로를 알 수 있다.

골프 드라이브 스윙시 구질 변화에 따른 운동학적 분석

최성진,박종진,양동호 한국운동역학회 2002 한국운동역학회지 Vol.12 No.2

본 연구에서는 볼 구질의 변화에 따른 스윙 동작의 운동학적인 변인을 3차원적으로 비교 분석하여 스윙 동작의 운동역학적인 원리를 제시하며, 볼 구질이 다른 스윙 동작의 차이점을 밝히는 데 목적이 있으며, 프로골퍼로 경력 3년 이상의 남자 선수 7멍을 대상으로 스트레이트 성공, 페이드 성공과 실패로 구분하여 골프 스윙의 운동학적 변인들을 과학적으로 제시하기 위해 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 페이드 성공시에는 임팩트를 지나서도 계속 손목의 각도가 근소한 차이로 줄어드는 것으로 나타났고 실패시에는 각 프레임의 각도가 규칙적으로 변하지 않게 나타났다. 이는 스트레이트 성공과 페이드 성공에 대한 손목각도의 차이가 영향을 미치는 것으로 나타나 다른 요인과 손목각도와의 관계를 분석하는 것이 필요하다고 하겠다. 페이드 실패의 경우는 임팩트시의 몸통 비틀림각도가 성공때 보다 작아지면서 클럽헤드가 오픈되지 못한 것으로 나타났다. 골프스윙의 형태의 변화로 인하여 어깨관절의 회전력을 더 많이 사용하여 파워을 증진시키기 위한 동작이며, 골프 스윙에서 어깨회전 운동은 축을 중심으로 회전하기 때문에 어깨회전각도의 차이는 없는 것으로 나타났다. 스트레이트 성공시 보다 페이드 성공시에 고관절의 회전각도가 점진적으로 일정하게 각이 커졌다. 이는 고관절의 회전을 더 크게 하여 지연히팅을 보다 자연스럽게 한 것으로 나타났다. 페이드 볼 구사시 임팩트 존에서 클럽의 페이스가 닫히는 것과 팔의 자연스러운 롤링 동작을 억제시키는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 구질 변화에 따른 골프 스윙 동작을 스트레이트 성공, 페이드 성공과 실패시로 구분하여 운동학적 변인들을 3차원 동작 분석을 통하여 경기력 향사에 도움이 되고자 하였으며 앞으로 많은 연구자들이 각 종목에 있어서 경기력 향상을 위한 역학적인 분석이 계속 진행되어져야 할 것이다. This study divided straight success, pade success and failure with 7male golfers who have experiences more than 3 years, analyzed kinematic factors of golf swing to suggest scientifically. The conclusions were follows. 1) The wrist angle has significant difference in straight success ,pade success and failure when swing of every pattern. There is no significant difference in pade success and failure. 2) The body twist angle has no significant difference in straight success ,pade success and failure when swing of every pattern. There is no significant difference in pade success and failure. 3) The shoulder joint rotation angle has no significant difference in success ,pade success and failure when swing of every pattern. There is no significant difference in pade success and failure. 4) The left hip joint vertical angle has no significant difference in straight success ,pade success and failure when swing of every pattern. There is no significant difference in pade success and failure. 5) The hip joint rotation angle has no significant difference in straight success ,pade success and failure when swing of every pattern. There is no significant difference in pade success and failure. 6) The trunk angle has no significant difference in straight success ,pade success and failure when swing of every pattern. There is no significant difference in pade success and failure. 7 )The left knee joint angle has no significant difference in straight success ,pade success and failure when swing of every pattern. There is no significant difference in pade success and failure. This study divided golf swing motion of pattern change in straight success, pade success and failure and analyzed the kinematic factors by 3-dimension cinematography to improve performance In the future, many researchers have to study kinematic analysis to improve performance in every events.

한국 남자 창던지기 선수들의 순위별 창의 운동학적 특성

김태삼 ( Tae Sam Kim ), 류지선 ( Ji Seon Ryu ), 박재명 ( Jae Myoung Park ) 한국운동역학회 2013 한국운동역학회지 Vol.23 No.2

창던지기의 최대 비행 거리를 얻기 위해서는 풍속, 공기 밀도, 창의 특성, 창의 진동, 체력적 요인, 체격적 요인, 지지발에서 파울 라인까지의 거리 뿐만 아니라 도움닫기 속도와 릴리즈 구간에서 투사속도, 투사각도, 투사높이 그리고 던지기 자세와 같은 기술적 측면과 관련된 여러 변인들의 상호작용에 의해 결정(Kim et al., 2012; Park, 2012; Lee et al., 2009; Viistasalo et al., 2003; Maier et al., 2000; Bartonietz, 2000; Morriss et al, 1997)되는 데, 이 연구는 2012년 제93회 전국체전에 참가한 일반부와 대학부 남자 총 13명 중 예선과 결선에서 65 m 이상을 기록한 선수 9명을 대상으로 릴리즈 순간의 투사높이, 투사속도, 그리고 투사각과 관련된 투사요인과 창의 자세각, 공격각, 요 각과 관련된 운동학적 요인의 특성을 분석 하였다. 기록에 직접적인 영향을 주는 투사요인 중 투사높이의 특성을 보면, 창의 높이는 자신의 신장보다 약 15-30 cm 높은 지점에서 릴리즈가 이루어져야 하고(Bartlett & Best, 1988; Miller & Munro, 1983), Kim 등 (2012)에 의하면 국내 여자 선수들을 대상으로 기록과 투사높이와 상관관계에서 기록이 좋을수록 릴리즈 순간의 투사점이 높은 정적관계를 보이면서 기록과 투사높이와의 관련성을 나타내고 있다. 지난 1995년 5회 스웨덴세계선수권대회 결선을 분석한 Morriss 등 (1997)에 의하면 78.16∼89.06 m의 기록에서 창의 높이가 1.81∼2.06 m를 보였고, 7회 아테네세계선수권대회 결선을 분석한 연구(Campos et al., 2004)에서는 기록이 83.84∼89.52 m에서 창의 높이가 1.83∼2.14 m, 11회 오사카세계선수권대회 결선(International Association of Athletics Federation[IAAF], 2007)에서 78.01∼90.33 m의 기록에서는 평균 1.89 m의 높이를, 그리고 가장 최근 13회 대구세계선수권대회에서 메달리스트 3명을 분석한 결과에 의하면 84.30∼86.27 m의 기록에서 창의 높이가 평균 2.00 m로 신장비의 106.8%의 높은 자세에서 릴리즈가 이루어지는 특성을 보였다. 그러나 이 연구에서는 평균 1.79±0.07 m로 신장비의 99.8%로 세계엘리트 선수들보다 낮은 자세에서 릴리즈가 이루어지는 특성을 보였고, Chae 등 (2011)의 연구에서 국내선수(S2)를 분석한 결과에 의하면 72.03 m의 기록에서 1.76 m(93.6%)의 높이를 보였지만, 이 연구에서는 76.63m의 기록에서 다소 높은 1.79 m(95.2%)를 보였지만, 상대적으로 세계선수들보다 낮은 자세를 보였다. 따라서 Chae 등 (2011), Kim 등 (2012), Lee 등 (2009), Park (2012), Young (2007), Viitasalo 등 (2003)의 연구자들이 보고한 것처럼, 릴리즈 순간 상지와 하지의 자세각에 따라 릴리즈 높이가 다르게 나타날 수 있지만, 국내선수들은 투사점을 높이기 위해서는 상대적으로 하지의 무릎 관절을 가능한 한 신전된 자세를 유지하면서 높은 신체중심과 몸의 아치(arch)를 크게 해야 하는 것으로 볼 수 있다. 기록에 가장 크게 영향을 주는 투사속도는 기록과 밀접한 관계를 나타내고 있는데, Kim 등 (2012)의 연구에서는 r=.866, Mero 등 (1994)은 r=0.74; 그리고 Viitasalo 등(2003)의 연구에서는 r=0.88로 투사속도가 기록에 크게 기여하는 결과를 보여주고 있다(Best, Bartlett, & Morriss, 1993; Mero et al., 1994; Viitasalo et al., 2003; Young, 2007). 5회 스웨덴세계선수권대회 결선을 분석한 Morriss 등 (1997)에 의하면 78.16∼89.06 m의 기록에서 28.2∼30.2 m/s의 속도를 보였고, 7회 아테네세계선수권대회 결선을 분석한 연구(Campos et al., 2004)에서는 기록이 83.84∼89.52 m에서 28.5∼29.7 m/s, 2007년 11회 오사카 세계선수권대회 결선(IAAF, 2007)에서 78.01∼90.33 m의 기록에서는 28.2∼29.9 m/s, 12회 베를린세계선수권대회(IAAF, 2009) 결선에서 기록이 81.32∼88.95 m에서는 29.0∼29.9 m/s, 그리고 최근 13회 대구세계육상선수권대회를 분석한 결과에 의하면 84.30∼86.27 m의 기록에서 28.3∼29.9 m/s를 보인 것과 비교 할 때, 이 연구에 나타난 결과에 의하면 수평속도가 평균 20.09±1.85 m/s를 보였고, 수직속도는 평균 13.02±1.59 m/s, 그에 따른 합성속도가 평균 26.08 m/s에서 릴리즈가 이루어지면서 기록이 좋을수록 속도가 큰 특성을 보였지만, 세계엘리트선수들보다 약 2-3 m/s의 속도차이를 보여주고 있다. 특히 11회 오사카세계선수권대회 결선에서 수직속도의 경우 14.9∼18.8 m/s로 평균 15.7 m/s의 속도를 보였는데, 수평속도보다 상대적으로 수직속도가 클수록 기록이 좋은 것으로 나타났는데, 이 연구에서 수직속도가 평균 13.02 m/s를 보인 것과 비교할 때 많은 차이를 보였다. 기록이 가장 좋은 피험자 S1의 경우 수평속도보다 수직속도가 낮은 13.64 m/s를 보였지만, 76.63 m의 기록을 보인 피험자 S2의 경우 16.35 m/s로 세계엘리트선수들과 큰 차이를 보이지 않았지만, 상대적으로 수평속도가 작은 결과를 보여 기록이 낮은 것으로 볼 수 있다. 이처럼 투사속도에서 1 m/s의 차이는 2.25∼3.68 m의 기록 차이가 발생(Viitasalo et al., 2003)하기 때문에, 국내선수들이 세계엘리트 선수들의 기록과 10 m 이상의 차이를 보여주고 있으며, 국내 선수들이 투사속도를 크게 하기 위해서는 하지에서 발생된 운동량을 아치(arch)형태에서 빠른 회전운동을 통해 팔에 운동량을 전달시키는 기술(Kim et al., 2012; Chae et al., 2011; Lee, 2003; Zatsiorsky, 2000; Morriss & Bartlett, 1996)이 요구되는 것으로 나타났다. 수평속도와 수직속도 성분에 의해 결정되는 투사요인 중 릴리즈각의 특성을 보면, 평균 33.0±3.81o로 수직속도보다 상대적으로 수평속도가 크게 작용한 것으로 나타났는데, 이는 7회 아테네세계선수권대회(Campos et al., 2004)의 평균 33.5°에 27.7°∼40.1°의 투사범위, 12회 베를린세계선수권대회 결선(IAAF, 2009)에서 평균 34.5°의 30.0∼42.0° 투사범위, 그리고 11회 오사카세계선수권대회 결선(IAAF, 2007)에서 평균 34.6°에 31.9∼39.9°의 투사범위를 나타낸 것과 큰 차이를 보이지 않았지만, 5회 스웨덴세계선수권대회(Morriss et al., 1997)의 평균 38°에 36∼42°의 투사범위와 13회 대구세계선수권대회(Chea et al., 2011)의 평균 38.4°에 35.7∼40.3°의 투사범위보다 작은 릴리즈각으로 투사되는 특성을 보였다. 그러나 릴리즈 요인 중 창 각과 관련하여 좋은 기록을 내기 위한 효율적인 동작은 자세각과 릴리즈각 차이인 공격각이 작은 것이 유리한 것으로 보고(Kim et al., 2012; Park, 2012; Chae et al., 2011; Lee et al., 2009; Young, 2007; Maier et al., 2000; Mero et al, 1994)한 것과 달리, Viitasalo 등 (2003)과 Kim 등 (2012)에 의하면, 공격각과 기록과의 관계가 낮은 관련성을 가지고 있는 것으로 보고한 상반된 연구결과도 있지만, 5회 스웨덴세계선수권대회 결선(Morriss et al., 1997)에서는 자세각이 평균 34.6°로 29∼40°의 자세각을 보이면서 공격각이 -3.4°를 보인 반면, 7회 아테네세계선수권대회(Campos et al., 2004)에서는 평균 36.3°에 25.3∼41.7°의 자세각에 공격각이 평균 2.8°를, 그리고 12회 베를린세계선수권대회(IAAF, 2009)에서는 평균 37.6°에 32.3∼42.7°의 자세각으로 공격각이 평균 3.1°를, 13회 대구세계선수대회(Chae et al., 2011)에서는 자세각이 평균 36.6°에 35.7∼40.3°의 자세각에서 공격각이 평균 2.7°를 보인 것과 비교할 때, 이 연구에 나타난 자세각을 보면 평균 38.5±4.96°로 나타났고, 그에 따른 공격각이 평균 5.5±5.11°로 세계엘리트 선수들보다 자세각과 공격각이 큰 자세에서 창이 투사되는 특성을 보였다. 공격각이 클 경우 창의 굽힘 현상으로 인해 투사거리가 짧아지는 것으로 Maier 등 (2000), Morriss 등 (1997), 그리고 Kim 등 (2012)이 보고하였는데, 국내 선수들이 창의 올바른 비행 궤적을 만들기 위해서는 결과적으로 창의 자세각을 작게 유지하는 것이 유리한 동작으로 볼 수 있다. 크로스스텝부터 릴리즈까지의 자세각을 보면, 크로스스텝 시작의 착지점(E1)은 평균 19.3±9.85°, 크로스스텝의 착지점(E2)에서는 평균 30.1±4.87°, 지지발 착지(E3)에서는 평균 37.6±4.97°, 그리고 릴리즈 순간(E4)에 있어서는 평균 38.5±4.96°로, <Figure 4>에 제시된 것처럼 피험자 간에 많은 편차를 보였지만, 점진적으로 자세각이 커지면서 창이 수직으로 세워지는 특성을 보였다. 특히 피험자 S2의 경우 크로스스텝 시작부터 큰 자세각을 보였고, S7과 S9의 경우는 지지발 착지에서 창이 수직으로 크게 세워지는 자세각을 보임에 따라, 릴리즈 순간의 공격각을 작게 하기 위해서는 크로스스텝부터 창의 자세각을 작게 유지하는 기술훈련의 필요성이 요구되는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 전후축을 기준으로 창의 좌우기울기각에 있어서도 피험자 간에 많은 편차를 보였지만, 크로스스텝 시작의 착지점(E1)은 평균 32.9±12.94°, 크로스스텝의 착지점(E2)에서는 평균 30.5±9.29°, 지지발 착지(E3)에서는 평균 22.1±9.11°, 그리고 릴리즈 순간(E4)에 있어서는 평균 16.9±8.51°의 자세각을 보이면서 창이 점진적으로 수직으로 세워지는 상하기울기각과 달리 창이 우측방향으로 크게 기울어진 자세에서 크로스스텝동작이 이루어진 후 릴리즈 동작에서는 점진적으로 수평축에 놓여지는 특성을 보였지만(Figure 4), 기록이 낮은 피험자 S6, S7, 그리고 S9의 경우 릴리즈 순간 창의 방향각이 24.9°, 26.5°, 30.3° 우측으로 기울어진 자세각을 보임에 따라 적절한 방향설정을 위해서는 창을 수평축에 가까운 자세를 만들어야 하는 것으로 나타났다. 특히 릴리즈 순간 창의 비행과 관련하여 경기장의 풍속(wind speed)과 창의 재질, 진동(vibration) 등과 같은 여러 요인의 공기역학(aerodynamics)의 특성이 고려되어야 하지만, Y축과 창 방향 사이의 편각을 나타내는 요 각의 특성을 살펴보면, 요 각은 창에 진동을 발생시켜 비행 시 Robbins-Magnus 효과를 발생하게 하여 창의 비행거리에 영향(Best, Bartlett, Sawyer, 1995; Best, Bartlett, & Morriss, 1993)을 줄 뿐만 아니라 릴리즈순간 약 10o의 요각은 창의 장 축에 대한 회전운동을 만들어, 그에 따른 각 운동량을 발생시켜 최대 거리를 얻는데 유리하게 작용하며, 투사속도와의 관계에서도 5∼10°일 때 선형적인 관계가 있는 것으로 보고되고 있고, Kim 등 (2012)의 연구에서도 기록이 좋은 선수들의 경우 약 6°의 요 각에서 릴리즈가 이루어지는 특성을 보였고, 기록과 요 각과의 관계에서 선형적인 특성을 보임에 따라 기록에 직접적인 영향을 주는 요인으로 보고되고 있다. 그러나 큰 요 각은 릴리즈 후 창의 굽힘 현상을 유발하여 비행거리가 줄어들고(Maier et al., 2000), 반대로 -값의 요 각(negative yaw angle)은 창의 장축에 대한 스핀(spin)으로 창에 마그누스 힘(Magnus lift force)이 발생하여 수직으로 창을 띄우는 결과를 초래하여 비행거리가 짧아지는 특성을 가지고 있다(Bartlett et al, 1996). 이 연구에 나타난 국내선수들의 요 각에 대한 특성을 보면, 평균 15.7±8.48°로 Maier 등 (2000)이 제시한 5∼10° 각도보다 큰 자세각을 보였고, 기록이 좋은 피험자 S1, S2, S4의 경우 각각 22.4°, 24.9°, 26.7°로 기록이 낮은 선수들보다 다소 큰 자세각에서 릴리즈 동작이 이루어지는 것으로 나타났다. Bartlett 등 (1996)의 연구에서 초보선수들의 경우는 평균 9.64°의 요 각을 보인 반면 우수선수들의 경우는 3.27°의 작은 요 각을 보였고, 5회 스웨덴세계 육상선수권대회(Morriss et al., 1997)에서는 평균 7.0°에 1∼14°의 자세각을 보였고, 메달리스트들의 경우는 평균 4°의 요 각에서 릴리즈가 이루어지는 특성을 보였다. 12회 베를린세계선수권대회(IAAF, 2009)에서는 평균 9.1°로 6.6∼13.3°의 범위내에서 릴리즈가 이루어지는 것으로 나타났고, 메달리스트의 경우 평균 8.6°를 보인 것과 비교 할 때, 국내 선수들의 자세각이 큰 특성을 보이면서 릴리즈 후 창의 굽힘 현상을 유발하여 비행거리를 짧게 하는 특성을 보였다(Maier et al., 2000). 따라서 이 연구에서 한국 남자 선수들의 경우 기록 향상을 위해서는 적절한 창의 자세각(상하기울기각, 좌우기울기각)을 유지하여 공격각과 요 각을 작게 하는 것으로 나타났다. 이상의 내용을 종합해보면, 도움닫기 속도, 릴리즈 구간에서 투사속도, 투사각도, 투사높이 그리고 던지기 자세와 같은 기술적 특성은 창의 비행 거리를 얻는데 중요하게 작용하지만, 여러 변인들 간 상호작용에 의해서 비행 거리가 결정되는 것으로 많은 선행연구에서 보고되어 왔다. 이 연구에서 한국 남자 선수들의 투사요인과 창의 자세각과 관련된 요인을 분석한 결과에 의하면, 기록에 가장 크게 영향을 주는 투사속도는 세계엘리트 선수들보다 상대적으로 2∼3 m/s 작고, 신장에 비해 낮은 자세에서 릴리즈가 이루어지는 특성을 보였다. 특히 창의 자세각과 관련해 창의 상하기울기각이 크게 나타나면서 그에 따른 공격각이 큰 특성을 보였고, 좌우기울기각에 있어서도 전후축에 가까운 자세를 보이지 않고 우측방향으로 기울어진 자세를 보임에 따라 창의 비행경로에 영향을 주는 요 각이 전체적으로 -값의 요 각(negative yaw angle)을 보이지는 않았지만, 상대적으로 큰 요 각을 보여 창의 굽힘 현상을 초래하여 창의 비행거리를 짧게 하는 것으로 나타났다. 따라서 국내 선수들의 경우 창의 투사속도를 크게 하기 위한 파워적인 측면과 창의 투사점을 높이기 위해 지지다리의 무릎각을 신전된 자세로 유지할 수 있는 하지 근력도 요구되지만, 창의 적절한 자세각을 유지할 수 있는 일관된 자세의 기술적 측면이 필요한 것으로 생각된다. The purpose of this study was to analyze the kinematic characteristics of javelin to compare the characteristics between world elite athletes and local male athletes. The subjects selected 9 athletes out of total 13 athletes recorded more than 65 m in the preliminary and main competition participated in the 93rd National Sports Festival held in 2012. Three-Dimensional motion analysis using a system of 4 video cameras(Sony HXR-MC2000) at a sampling frequency of 60 fields/s was performed for this study. The Kwon3D 3.1 was used to obtain the three dimensional coordinates about the top, grip, end of javelin. And the kinematic factors of javelin calculated using Matlab2009a program. The resultant speed of javelin that affects directly to the record of performance showed 26.08 m/s indicated lower speed of about 2-3 m/s than world elite athletes. The release point appeared to have been made at the high of 1.79±0.07 m of 99.8% of the height of the athletes. In terms of release angle, it was indicated average 33.0±3.81° lower release angle compared to the world elite athletes. The attitude angle(up & down tilt angle, X axis) related to javelin indicated average 38.5±4.96°, its related attack angle average 5.5±5.11°, and yaw angle(sideslip, side attack angle) average 15.7±8.48°.

야구 타격시 숙련자와 미숙련자의 족저압력 분석

문원호 ( Won Ho Moon ), 이중숙 ( Joong Sook Lee ), 김창현 ( Chang Hyun Kim ), 장영민 ( Young Min Jang ), 정진우 ( Jin Woo Jeong ) 한국운동역학회 2013 한국운동역학회지 Vol.23 No.1

이 연구에서는 야구 배팅 동작 시 4개의 이벤트와 3개의 구간에서의 평균족저압력, 최대족저압력, 족저압력의 중심이동과 지면반력 분석을 통하여 숙련자들과 미숙련자들의 체중 이동 방법에 대한 족저압력의 변화를 과학적으로 비교 분석하고자 한다. 1. 준비자세에서 족저압력 족저압력분석은 보행 분석실에서 이루어지는 여러 가지 운동역학적 분석 방법의 하나로, 족저압력 자료는 물리 치료사들에게 근골격계, 외피계, 신경계와 관련된 질환들을 관리하는데 유용한 정보를 제공한다(Kim, Lee & Jang, 2012). 골프에서는 프로는 왼발이 277.21 N으로 45.13%, 오른발은 337.10 N으로 54.87%로 나타났고, 아마추어는 왼발은 299.29 N으로 45.04%, 오른발은 365.21 N으로 54.96%로 아마추어가 프로보다 왼발은 28.08 N 높게, 오른발은 34.11 N 높게 나타났으나, 통계적으로 유의한 차가 없었다고 보고한 연구가 있다(Oh, 2008). 야구 타격 동작을 분석한 Lee(2003)의 연구에서는 준비자세에서 뒷발과 앞발에 부과된 힘의 총 합은 숙련자가 각각 466.67 N, 415.61 N, 미숙련자는 613.91 N, 201.52 N으로 측정되었고 이를 일반화하기 위해 체중으로 나누어 환산한 결과 숙련자는 57.02% 체중비, 51.10% 체중비, 미숙련자는 80.03% 체중비, 24.98% 체중비로 나타났다. 숙련자는 5대 5의 비율로 양발에 힘을 분배한 균형 있는 자세로 타격에 임하였지만, 미숙련자는 8대 2 의 비율로 뒷발에 체중을 두고서 타격준비에 임하였다고 보고하였다. 투구 되는 지점과 타석까지의 거리, 그리고 공의 속도라는 변수가 있으므로, 연구에 따라 결과가 일치하지 않을 수 있다. 이 실험에서는 투구 되는 지점으로부터 타석까지의 거리가 14 m로 경기장의 규격보다는 4.44 m 짧은 거리였고 110 km/h라는 비교적 빠른 구속으로 설정하였기 때문에 더욱 빠른 타이밍의 백스윙을 필요로 하였다. 그래서 선행연구보다 준비자세에서 오른발에 비중이 높았던 것으로 판단된다. 이후의 실험에서 정확도를 높이기 위해서는 규정거리인 18.44 m로 하고, 구속을 다양화한다면 보다 정확한 실험결과가 나올 것으로 판단된다. 이 연구결과와 선행연구결과를 종합적으로 분석해보면 이상적인 준비자세란 백스윙 동작으로 원활하게 진행하기 위한 자세로써 신체중심을 오른쪽 발에 65%이상 배분한 상태로 흔들리지 않도록 하는 것이 바람직한 동작으로 분석되었다. 2. 백스윙 동작 시 족저압력 이 연구결과에서의 평균족저압력은 백스윙구간에서 숙련자가 왼발에 1.87 ±1.97 kPa이고 오른발이 35.36±6.32 kPa로 왼발과 오른발이 각각 5%와 95%의 결과가 나왔다. 미숙련자는 왼발이 3.49±4.13 kPa이며 오른발이 44.47±15.76 kPa로 왼발과 오른발이 각각 7%와 93%의 결과가 나타났다. 야구 타격 동작에 관한 선행연구를 고찰해 보면 Kim(2010)은 스윙할 때 투수에 가까운 발을 들어 약간 움직여야 한다고 하였다. 이러한 스트라이드의 목적은 더 효율적인 배팅 동작을 수행하기 위한 준비단계로서 타자의 체중을 앞으로 이동시키는 것이라고 하였다. 백스윙은 공을 타격하기 위해서 힘을 모으기 위한 동작으로 상대적으로 숙련자와 미숙련자와의 유의점을 발견할 수 없었으며, 체중의 90% 이상을 뒷발 즉, 오른발로 이동하는 것으로 확인하였다. 백스윙에서 평균족저압력의 측정값은 비슷할 수는 있으나, 숙련자와 미숙련자 간의 동작분석을 함께 해보면, 신체의 움직임에는 많은 차이점이 있을 것으로 예상되므로 족저압력과 동작분석을 함께 연구한다면 더욱 정확한 연구가 될 것으로 예상된다. 이 연구결과와 선행연구결과를 종합적으로 분석한 결과 이상적인 백스윙동작은 공을 타격하기 위한 최대 힘을 생성시키기 위하여 체중을 최대한 오른발에 90% 이상 이동 시켜 동작을 수행하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다. 3. 임팩트 동작 시 족저압력 실험에서 숙련자와 미숙련자와의 뚜렷한 차이점을 보인 구간이 임팩트 구간인데, 평균족저압력에서 숙련자의 왼발이 52.04±5.65 kPa이며 오른발이 13.70±3.31 kPa로 왼발과 오른발이 각각 79%와 21%의 결과가 나왔다. 미숙련자는 왼발이 23.55±7.30 kPa이며 오른발이 27.23±10.54 kPa로 왼발과 오른발이 각각 46%와 54%의 결과가 나타났다. 임팩트동작에 관한 선행연구를 고찰해보면 Hirano(1987)는 일본 대학 선수들을 5명의 숙련자 집단과 2명의 미숙련자집단으로 나누어 스윙동작을 분석하였는데, 숙련자들은 앞발을 들었다가 지면에 닿을 때까지 천천히 움직이다가 공을 맞히기 직전에 선속도가 다이내믹하게 증가한 반면, 미숙련자들의 선속도는 점진적으로 증가한다는 사실을 발견했다. 선속도의 점진적인 증가는 엉덩이의 회전을 잘못 사용하기 때문에 일어난 결과이고 미숙련자들은 몸에서 배트로의 에너지의 전달이 비효율적이었다고 설명하였다. Bubalo(1981)는 인체 중심의 이동은 뒷다리의 발과 다리에 중심을 실었다가 앞다리로 이동하는 것으로 이 순간이 바로 스윙이 시작되는 지점이다. 스트라이드를 위한 앞발은 투수를 향해 직선적으로 뻗어야 한다. Breen(1967)에 의하면 우수한 타자일수록 투구의 방향과 관계없이 일정한 방향과 일정한 거리의 스트라이드를 하는 것으로 나타났다(Kim, 2010). 임팩트는 투수가 투구한 공이 배트에 맞는 순간을 의미하며, 공을 맞히는 임팩트 순간, 배트를 잡은 손의 손바닥은 위를, 아래 손의 손바닥은 밑을 향하게 된다.발가락이 직선적으로 전방을 향하지 않으면 엉덩이의 회전 시점이 빨라져서 스윙에 힘을 싣지 못하게 된다(Murphy, 1991). Kim(2010)은 신체중심의 위치 변화는 타격 시 발을 내디딜 때 운동진행 방향의 뒤쪽에 위치시켜 공의 방향에 미리 대응하여 정확성을 높이고, 지면으로부터 밀어 올리는 반작용으로 몸통 중심을 수직 상승시키고, 움직임을 최소화하여 임팩트하는 것이 바람직하다고 하였다. Shapiro(1979)는 피험자 5명을 대상으로 실제 투구에 대한 구간별 스윙동작을 분석하였다. 첫 국면(임팩트 되기 0.25초 전)에서는 배트가 스윙이 시작된다. 두 번째 국면(임팩트 0.12초 전)에서는 공을 맞히기 위하여 배트가 배팅이 이루어지는 지점으로 빠르고 회전하였고, 마지막 구간(임팩트 0.059∼0.068초 전)에서 엉덩이, 몸통, 어깨에서 최대의 각속도를 보였다고 하였다(Lee, 2003). 실험 결과에서 알 수 있듯이 숙련자는 백스윙 시 우측에 있던 체중 대부분을 임팩트 구간으로 넘어가면서 투수 방향으로 즉, 왼발 쪽으로 급격히 체중을 이동시켰음을 알 수 있다. 미숙련자의 경우를 보면 임팩트 구간에서 왼발 즉, 투수 쪽으로 체중이동을 완전히 이동하지 못하여 좌측과 우측의 비율이 약 5대 5로 측정되었다. 전 구간인 백스윙시 우측 발에 대부분의 체중을 실었던 것을 고려해보면, 정타라고 할지라도 공을 배트 중심에 맞췄을 뿐, 전방으로 공을 체중을 실어 강하게 타격하지는 못했다는 결론을 내릴 수 있다. 실내야구장연습장에서 실험한 결과이므로 타구의 비거리를 측정할 수는 없었지만, 같은 정타라 할지라도 숙련자와 미숙련자 간의 비거리의 차이는 뚜렷했을 것으로 예상된다. 선행연구와 이 연구결과를 종합적으로 분석한 결과 이상적인 임팩트 동작은 공을 최대한 강하게 타격할 수 있는 동작으로, 전 구간이었던 백스윙에서 오른발에 가해졌던 체중 대부분을 앞발 즉, 왼발로 신속하게 이동시키는 것이 바람직한 것으로 분석되었다. 4. 팔로우스로 동작 시 족저압력 이 연구결과에서는 팔로우스로시 평균족저압력은 숙련자에서 왼발이 18.84±7.30 kPa이며 오른발이 31.70±8.41 kPa로 왼발과 오른발이 각각 37%와 63%의 결과가 나왔다. 미숙련자는 왼발이 24.82±9.80 kPa이며 오른발이 27.73±13.95 kPa로 왼발과 오른발이 각각 47%와 53%의 결과로 나타났다. 팔로우스로 동작 시 족저압력에 관한 선행연구를 고찰해보면 Lee(2003)은 숙련자와 미숙련자의 야구 타격동작 비교분석이라는 연구결과에서 임팩트 후의 동작에 대해 타자는 뒷발에 중심을 둔 상태로 임팩트를 하여야 하고, 그 후에 무게중심을 전방으로 움직여야 한다고 보고하였다. 실력이 우수할수록 임팩트 후에 무게 중심이 앞으로 움직였지만, 초보자들은 임팩트 후에 뒤로 움직이는 것으로 보고하였다. 그리고 프로와 준프로들은 초보자보다 임팩트가 적절한 위치에서 이루어졌다고 기술하였다. 임팩트의 적절한 지점이란 공이 홈플레이트 바로 위를 지나갈 때의 위치라고 하였다. 골프스윙은 Sin(1999)은 골프 스윙 동작의 운동학적 분석연구에서 피니쉬 국면에서 왼발에 신체중심의 83%의 분배가 이루어지는 것으로 보고하였으며, Kim(1999)은 골프스윙 동작의 단순화를 위한 3차원 영상 분석 연구결과에서 조금 더 높은 왼발 85.3%의 체중 분배가 이루어졌다고 보고하였다. 골프스윙과 야구스윙은 임팩트동작에서는 좌우비율이 비슷하였지만, 팔로우스로 구간에서는 차이점이 나타나는 것으로 판단된다. 이 연구결과에서 알 수 있듯이 숙련자는 임팩트 구간에서 공을 타격하고 난 다음 동작에서 몸이 앞으로 쏠리지 않고 충분한 스윙 후 뒷발 즉, 오른발을 중심으로 균형을 잡음을 알 수 있고, 미숙련자는 임팩트구간에서의 측정값과 비슷한 것으로 보아 체중이동으로 공을 강하게 타격하지 못하고 상체의 회전으로만 공을 타격한 것으로 볼 수 있다. 이번 실험에서는 규격보다 짧은 거리의 투구거리와 110 km/h 라는 비교적 빠른 구속으로 실험하여 미숙련자들이 정타를 때려내기 쉽지 않았던 것을 고려해보면 예상과는 큰 차이가 없었다. 아주 느린 변화구의 공을 타격하는 실험을 하였다면 팔로우스로 구간에서 반대로 앞쪽 즉, 왼발에 측정값이 높았을 수도 있었을 것이다. 이 점을 충분히 반영하여 구속에 변화를 주어 실험을 해본다면 더욱 다양한 결과들이 나올 것으로 예상된다. 이 연구결과와 선행연구결과를 종합적으로 분석한 결과 이상적인 팔로우스로는 임팩트 구간에서 강하게 공을 타격한 후에 체중이 앞쪽으로 치우치지 않으면서 뒷발에 신체중심을 남겨 둔 상태로 균형을 잘 유지하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다. 5. 숙련자와 미숙련자 간의 족저압력 중심이동 족저압력 중심이동 곡선에 관한 선행연구를 고찰해보면 Park과 Lee(2007)은 등산화의 종류와 보행동작에 따른 지면반력 및 족저압력 분석을 통하여 중심이동 운동을 분석하였고, Park(2009)는 아마추어와 프로 골프선수들의 퍼팅 시 족저압력분석을 통하여 중심이동 운동을 분석하였으며, Baek과 Im(1997)은 보행 시 족저압력 중심의 이동 경로에 관한 연구를, Son(2009)는 경사면에서 골프스윙 동작 시 족저압력 분석을 Oh(2008)은 골프스윙 시 족저압 분석을 통한 힘의 변화 및 중심이동 변화에 관한 연구를 수행하였는데 상기 선행연구자들의 중심이동 운동체계와 이 연구결과의 중심이동 운동체계가 서로 달라 이 연구에서는 자료를 제시하는 데 의의를 두고 중심이동 운동을 기술하였다. 이와 같이 이 연구결과와 선행연구결과를 종합적으로 분석해보면 숙련자는 모든 구간의 배팅동작에서 족저압력 중심이동이 발의 중심에서 발의 엄지발가락 방향으로 일관성 있는 움직임을 나타냈다. 이러한 결과는 동작마다 필요 이상의 움직임 없이 간결하면서도 효율적인 동작을 수행한 것으로 판단된다. 미숙련자는 전방과 후방뿐만 아니라 좌측과 우측으로도 중심이 이동함으로써 중심을 잘 유지하지 못하고, 동작마다 힘을 집중시키지 못한 것으로 판단 된다. 결론적으로 족저압력 중심이동은 발의 중심에서 엄지발가락방향으로 간결하게 이동하는 바람직한 것으로 분석되었다. 6. 타격동작 시 숙련자와 미숙련자 간의 지면반력 준비자세에서는 두 그룹 모두 왼발에서 오른발로 서서히 이동을 준비하는 동작을 볼 수 있고, 백스윙에서는 뒷발 즉, 오른발로 체중을 대부분 이동시켰음을 알 수 있다. 여기까지는 미숙련자와의 뚜렷한 차이점은 없었다. 임팩트동작에서는 숙련자는 체중을 왼발로 신속히 이동 시켰으며 체중이동을 통한 측정값보다 훨씬 높은 측정값을 확인할 수 있다. 이것은 임팩트순간에 왼발로의 체중이동과 투구된 공의 방향으로 지면을 내딛는 힘이 더해져 왼발의 지면반력이 급격히 증가하였다. 이 결과를 보면 공에 최대한의 큰 에너지를 실어 타격하였다고 판단된다. 반대로 미숙련자의 임팩트에서는 왼발과 오른발이 비슷하게 측정되었고 숙련자만큼 지면반력이 크게 상승되지 않아 비교적 공을 강하게 타격했다고는 볼 수 없다고 판단된다. Jo(1993)은 힘 있는 스윙을 하기 위해서는 배트의 운동 방향으로 힘을 가하고 그 반작용(지면반력)을 이용하여 몸의 균형을 유지해야 한다고 했다. 왼발이 충분히 몸의 균형을 유지하지 못하면 배트 스윙의 회전축이 움직여 버리며, 연직방향에서 하방으로 힘을 가하는 것이 없으면 배트가 가지는 에너지를 수평 방향으로 변환할 수 없게 된다고 하였다. 이 결과를 실제 경기에 적용해 보면 공의 컨택(contact)능력에서는 큰 차이점이 없으나 타구의 강도나 비거리에서 상당한 차이점이 나타났을 것으로 판단된다. Oh(2008)는 골프 스윙에서 임팩트 시 왼발이 428.16 N으로 83.10%, 오른발은 87.08 N으로 16.90%로 나타났고, 아마추어는 왼발이 855.17 N으로 87.80%, 오른발은 118.80 N으로 12.20%로 아마추어가 프로보다 왼발은 427.01 N 높게, 오른발은 31.00 N높게 나타났으며, 왼발은 통계적으로 유의하게 높았다고 하였다. Yu(1992)는 골프스윙 시 신체 분절의 기여도 및 지면반력에 관한 연구에서 임팩트 국면 직전에는 수직력이 클수록 타이밍에 유리하며 임팩트 이후에는 적을수록 유리하다고 하였다. 팔로우스로에서는 숙련자는 공을 타격하면서 전방으로 옮겨졌던 힘에 신체가 앞쪽으로 이동하지 않고 오른발 중심으로 균형을 잘 잡고 있었다고 판단되며, 미숙련자는 좌우발의 지면반력그래프가 오르내린 것으로 보아 공을 타격한 후 균형을 잘 잡지 못했다고 판단된다. 이 연구결과와 선행연구를 종합적으로 분석해보면 올바른 스윙은 준비자세와 백스윙구간에서는 오른쪽으로 체중을 이동하였다가 임팩트구간에서 왼쪽으로 급격하게 이동 시키며 팔로우스로 구간에서도 오른발을 중심으로 균형을 잘 유지해야 하는 것으로 판단된다. This study examined 24 right-handed amateur baseball players. Twelve who had played baseball for more than 6 years were grouped as skilled players, while 12 who had played for 1-3 years were the unskilled player group. The swing motion was divided into four event phases: stance, backswing, impact, and follow-through. The mean and maximum plantar pressure, center of pressure, and ground reaction force were measured during each event phase. The mean and standard deviations for each variables were calculated and differences were validated with the independent sample t-test. A p-value <0.05 was considered statistically significant. The results were as follows. 1)The ideal stance is a stable, balanced position with more than 65% of weight on the right foot. There was significant difference in mean left plantar pressure, while the maximal plantar pressure and mean right plantar pressure did not differ significant. 2)The effective backswing of a skilled player is comprised a rightward shift in weight to build maximum energy. More than 90% of the weight was on the right foot. There was a significant difference in the mean left plantar pressure, while the maximal plantar pressure and mean right plantar pressure did not differ significantly. 3) For an effective impact, a rapid shift in weight to the left foot is essential, so that a power hit is obtained. Significant difference in the mean and maximum plantar pressures of both feet were observed. 4)Follow-through requires wight balance, more on the right than the left, without leaning leftward. There was no significant difference in the mean or maximum plantar pressure. 5)The center of plantar pressure should move from the center of the foot to the toe. 6)The analyses of the ground reaction force suggest that a good swing involves a gradual shift in weight to the right side and a rapid leftward shift at impact. Good balance, with the center of gravity on the right side at follow-through, is also required.