인간의 운동을 분석하기 위한 운동학적 개념을 알아보자

[먼저 알면 좋은 이야기 ▼]

운동역학의 정의와 공식화 문제 해결 11단계

 

운동학에서는 우리가 알고 있는 다양한 형태의 운동 동작에 대해 다룰 수 있는데 가장 대표적인 예를 꼽는다면 다음과 같습니다.

 

• 인간의 걷는 움직임을 바라볼 때, 측면과 정면, 후면 중에 어느 방향에서 바라 보는 것이 걷는 동작을 가장 잘 관찰할 수 있을까?
• 운동선수의 코치가 선수의 주요한 동작들을 어느 정도의 거리에서 바라 보는 것이 가장 잘 관찰될까?
• 인간의 움직임을 분석하는 방법 중, 비디오 동작 분석법은 어떠한 이득이 있을까?
• 인간의 움직임을 가장 효과적으로 분석하기 위해서는 어떤 절차와 기술적인 요건들이 필요할까?

 

운동의 형태

일반적으로 운동은 1)선운동, 2)각운동, 3)복합 운동 이렇게 3가지의 형태로 구분이 됩니다.

 

1) 선운동

선운동은 linear motion의 개념으로 병진운동(translatory motion, translation) 이라고도 불립니다.

같은 방향을 같은 속도로 움익이는 물체의 운동을 뜻하는데 직선 운동과 곡선 운동으로 나뉩니다. 

 

2) 각운동

각운동은 가상의 선인 회전축을 중심으로 회전하는 운동을 뜻하는데, 엄밀히 말하면 여기서 말하는 회전축은 회전 중심을 통과하는 회전면에 수직인 가상의 선을 말합니다. 

 

스포츠에서 예를 들면, 체조 경기에서 선수가 옆돌기로 나아가거나, 다이빙에서 다이빙 선수가 뛰어 내리면서 몸을 둥글게 말아 회전하는 것과 같습니다.

 

3) 복합 운동

복합 운동은 앞에서 말한 선운동과 각운동이 결합된 형태입니다. 인간의 움직임 중 대부분은 바로 이 복합 운동의 형태를 가지고 있습니다.

 

예를 들면, 달리기 선수가 달리기를 할 때, 엉덩이와 무릎과 발목은 각각 선운동과 각운동을 가지고 있으며 이 각 부분이 한데 어우러져 복합 운동의 형태를 띄고 있습니다.

 

따라서, 인간의 움직임을 분석하기로 할 때, 모든 움직임을 선운동과 각운동의 형태로 분리해서 보면 분석이 쉬워집니다.

 

인간의 움직임을 분석하기 위한 해부학적 자세

인간의 움직임을 분석하기 위한 운동학적 최적의 해부학적 자세는 우리가 익히 많이 보아왔던 레오나르도 다빈치의 인체 비례도입니다.

 

이미지 출처 : wikimedia us

정확한 명칭은 '비트루비안 맨'이라는 작품인데 간략히 설명하면, 다빈치 생전 이전, 고대 로마 시절, 로마 건축에 대한 최고 전문가인 마르쿠스 비트루비우스 폴리오라는 건축가가 있었습니다. 

 

바로 다빈치는 이 건축가가 저술한 '건축 10서'에서 비트루비안 맨에 대한 영감을 얻었습니다. 왜냐하면, 이 책은 당시 유행하던 르네상스 인문주의를 가장 잘 나타냈기 때문인데 인간(소우주)과 지구(대우주)를 연결하는 르네상스의 시대정신이 바로 그 이유였습니다.

 

건축 10서의 3권 에서 비트루비우스는 '사원의 설계는 대칭이 중요하며, 몸이 좋은 남자의 모습처럼 사원 구성 요소들 사이의 정밀한 관계가 필요하다'며 사원 설계를 몸이 좋은 남자의 비율을 비유하여 설명하고 있습니다. 

 

이 비율들은 특정한 수치로도 나타내었는데, 발의 길이는 키의 1/6, 팔뚝은 키의 1/4, 가슴너비도 키의 1/4 등 다른 각 인체의 부분들도 각각 대칭의 비율을 가지고 있다고 언급하며, 원과 정사각형 안에 인간을 배치하여 이상적인 비율을 만든다는 것입니다.

 

• 인체의 중심점은 배꼽이다.
• 사람이 등을 대고 바닥에 누워 두 손과 두 발을 뻗은 자세에서 배꼽에 컴퍼스를 놓고 원을 그리면, 손과 발이 그 원의 둘래를 따른다.
• 발바닥부터 머리 끝까지의 측정값과 두 팔을 벌렸을 때 측정값이 정확히 일치하며 이 때 완벽한 정사각형이 구성된다.

이러한 비트루비우스의 저서에서 언급된 인체 비례에 대한 서술 내용은 다빈치가 최초로 도식화하게 된 것이죠.

 

인간의 움직임에 대한 정석적 분석

정성적 분석이란, 숫자를 사용하지 않고 움직임의 성질을 파악하는 방법입니다.

따라서, 이러한 움직임에 대해 숫자가 아닌, 운동역학적인 지식과 오류의 원인을 찾아내는 능력이 필요하게 되며, 정성적 분석에 가장 보편적으로 사용되는 방법으로 눈으로 상태를 파악하는 시각적 관찰을 들수 있습니다. 

 

이 정성적 분석을 위해서는 각각의 운동기술들이 운동역학적 관점으로 어떤 목적을 가지고 어떤 형태를 목표로 하고 있는지 알고 있어야 합니다.

 

사이클 경주를 예로 들면, 사이클 경주의 목적은 최고의 스피드로 골인지점을 1위로 통과하는 것이 되며, 이때 이 목적을 달성하기 위한 목표로 공기저항을 최소화하기 위한 낮은 자세 유지와 최대한의 힘을 페달의 수직 방향에 가해야 한다는 것입니다.

 

효과적인 운동기술을 분석하기 위해서는, 기술적인 오류의 원인을 찾아내고 각 운동 기술을 구현하는 선수 개인의 특성을 알아야 하는데 이 때 필요한 것이 운동역학적 지식입니다.

 

따라서, 정성적 분석을 위한 운동역학적 지식을 키우기 위해서는 실제적으로 각 운동기술을 수행해보는 경험적 지식과 학회나 심포지엄 참석과 같은 이론적 지식을 겸비하여 쌓아야 합니다.

 

정성적 분석의 실제 예

정성적 분석은 아래와 같이 7단계의 분석 과정을 거칩니다.

 

1. 해답이 필요한 정확한 문제상황이 무엇인지?
2. 관찰을 위한 최적의 위치는 어디인지?
3. 관찰을 위한 최적의 거리는 어느 정도인지?
4. 몇 번의 분석이 필요한지?
5. 운동 기술을 수행하는 사람의 복장은 어떠한지?
6. 운동 기술을 수행하고 있는 사람의 주위 환경은 어떠한지?
7. 시각적 관찰과 비디오 분석

Q. 한 배구팀의 공격수인 지호는 가벼운 어깨염증으로 2주간의 휴식 후, 복귀했다. 배구팀의 코치는 지호의 스파이크 속도가 느려지면서 상대팀이 충분히 수비 가능해진 사실을 발견했다.

분석 과정

1. 해답이 필요한 정확한 문제상황이 무엇인지?

→ 코치가 선수에게 어깨 상태를 묻고, 기술적으로 스파이크의 변화를 설명해준다.

 

2. 관찰을 위한 최적의 위치는 어디인지?

→ 팔의 움직임이 전면과 후면에서 이뤄지므로, 전후면 관찰을 한다.

 

3. 관찰을 위한 최적의 거리는 어느 정도인지?

→ 전후면 관찰이 가능하며 움직임에 방해가 없는 최대한 가까운 거리에서 관찰을 한다.

 

4. 몇 번의 분석이 필요한지?

→ 숙련된 선수이며, 스파이크의 속도가 느려진 상태의 운동 수행이 계속 되었으므로, 수 회 정도의 관찰만 필요로 한다.

 

5. 운동 기술을 수행하는 사람의 복장은 어떠한지?

→ 소매가 없고 하의가 짧은 배구 선수복이기 때문에 특별한 도움이 필요하지 않다.

 

6. 운동 기술을 수행하고 있는 사람의 주위 환경은 어떠한지?

→ 연습이 체육관에서 이뤄지고 있으므로 특별한 도움 없이 충분한 가시적 판단이 가능하다.

 

7. 시각적 관찰과 비디오 분석

→ 특정한 스포츠의 코치이기 때문에, 스파이크 동작이 빠르더라도 시각적으로 수많은 체크포인트의 식별이 가능하다.

① 점프 높이가 알맞은가?

② 스파이크 동작 시, 팔의 운동범위가 알맞은가?

③ 운동 수행 순서인, 몸통 회전-어깨 굴곡-팔꿈치 신전-손목 굴곡의 순서가 정확히 이뤄졌는가?

④ 최대의 힘이 공에 가해졌는가?

 

 

분석 수행

문제의 관찰과 개선

→ 선수의 팔 가동범위가 작아진 것을 발견한다.

 

반복 관찰과 오류 감소

→ 3회 이상의 관찰로, 스파이크 전에 팔이 최대수평외전을 하지 않는 것을 발견한다.

 

선수의 개인적인 특성과 연관성 확인

→ 선수에게 공을 때리는 동작을 준비하는 위치에 팔을 위치하도록 하고, 통증의 유무를 확인한다. 이 때 선수는 통증이 없음을 알린다. 

 

비시각적 단서 확인

→ 현재 상황에서는 시각적 단서가 없다.

 

 선수 스스로 분석한 것을 확인

→ 선수가 어깨보호를 위해 스스로 스파이크 준비과정의 팔의 회전을 작게 한다고 알려주며, 문제가 해결된다. 이때 스파이크 속도가 크게 증가한다.

 

다른 분석자의 도움 고려

→ 코치는 부코치에게 해당 문제가 수정되었는지 지켜볼 것을 요구한다.

 

 

다음 편에서는 인간의 움직임을 분석하기 위한 운동역학적 개념을 알아보도록 하겠습니다.

 

 

- 끝 -