무용수의 수준에 따른 수직 지면 반력 및 하지관절 모멘트의 생체역학적 특성 비교 분석 —마커리스 동작분석 시스템의 적용— = Impact of Dance Expertise on Vertical Ground Reaction Forces and Hip Joint Moments During Gait —Insights from AI-Based Markerless System—

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 AI 기반 마커리스 시스템을 활용하여 무용 숙련도에 따른 보행 시 수직 지면반력(vGRF) 및 하지 관절 모멘트의 특성을 비교 분석하였다. 대상자는 전문 무용수(PD), 중급 무용수(ID), 비무용수(ND) 각 15명씩 총 45명이며, KinaTrax 시스템을 통해 보행 중 지면반력 (vGRF)과 하지 3개 관절의 3차원 모멘트를 산출하였다. 분석 결과, 수평면(TP)상 고관절 모멘트에서만 유의한 차이가 나타났다. PD는 ND에 비해 좌측 고관절 외회전 최대 모멘트가 유의하게 높았으며(p=.04, d=.86), 우측 또한 ID (p=.04, d=.91) 및 ND (p=.03, d=.95)보다 유의하게 높았다. 반면 vGRF 최대치는 집단 간 차이가 없어 보행 충격력은 숙련도에 영향을 받지 않음을 확인했다. 결론적으로 장기간의 턴아웃 훈련은 일상 보행에서도 고관절 운동역학의 기능적 적응을 유도하며, 이러한 모멘트 증가는 무용수의 고관절 건강에 장기적 영향을 미칠 수 있다. 본 연구는 숙련도별 맞춤형 훈련 및 부상 예방을 위한 과학적 근거를 제시하고, 무용 과학 분야에서 AI 마커리스 시스템의 유용성을 입증하였다는 데 의의가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study compared the biomechanical characteristics of vertical ground reaction force (vGRF) and lower limb joint moments during gait across different dance expertise levels using an AI-based markerless motion analysis system. Forty-five participants were divided into three groups: professional dancers (PD, n=15), intermediate dancers (ID, n=15), and non-dancers (ND, n=15). The KinaTrax AI markerless system was utilized to estimate vGRF and 3D joint moments of the hip, knee, and ankle during overground walking. Significant group differences were observed in hip joint moments in the transverse plane. PD exhibited a significantly higher peak left hip external rotation moment compared to ND (p = .04, d = .86). Furthermore, PD showed a significantly greater peak right hip external rotation moment compared to both ID (p = .04, d = .91) and ND (p = .03, d = .95). However, no significant differences were found in peak vGRF across the three groups, indicating that the impact forces of natural walking do not vary significantly regardless of dance proficiency. Specialized dance training, particularly the repetitive practice of turnout, may lead to increased hip external rotation moments in the transverse plane even during routine activities such as walking. The increased external rotation moment may have potential long-term implications for hip joint health in PD. These findings establish a scientific foundation for expertise-specific dance curricula and injury prevention strategies, while demonstrating the utility of AI-based markerless systems in capturing subtle biomechanical differences in dance science.