본 연구는 축구의 인프런트 킥동작 시 발생되는 하지관절모멘트에 관한 연구로 3차원 영상 및 지면반력 데이터를 이용하여 킥동작을 분석함으로써 효율적이고 안정적인 동작에 대한 과학적이고 객관적인 자료를 마련하는데 목적이 있다. 이 연구는 중학교 3학년 남자 축구선수들을 대상으로 인프런트 킥동작 시 하지 분절에서 발생하는 모멘트에 대해 분석하였다. 동작 수행 시 디딤발인 왼쪽 발목에서는 저측굴곡모멘트가 발생하여 전하방으로 작용하는 인체 무게중심의 관성을 지탱하는 것으로 사료된다. 또한 내번모멘트가 발생하여 과도한 외번으로 인한 부상을 예방하는 것으로 사료된다. 왼쪽 무릎에서는 신전모멘트가 작용하여 신체 무게 중심의 관성을 이겨내고 무릎의 신전을 통하여 안정적인 임팩트를 위한 높이를 형성하기 위함으로 사료된다. 또한 내전모멘트가 나타났다가 동작의 마지막에는 외전모멘트로 전환되었는데 이는 왼쪽으로 기울어 있던 왼다리가 내전모멘트에 의해 똑바로 서면서 인체의 무게중심을 지탱하여 안정적인 임팩트를 가능하도록 해주고 임팩트 이후에 왼 무릎이 신전되면서 오른다리가 좌전방으로 이동함에 따라 왼무릎이 과도하게 내전되는 것을 방지해 주는 것으로 사료된다. 왼쪽고관절에서는 무릎 관절과 마찬가지로 전하방으로 향하는 인체의 무게중심의 관성으로부터 신체를 지탱하기 위하여 신전모멘트가 급격하게 증가하였다가 감소하는 것으로 사료된다. 또한 킥의 전 구간에서 외회전모 멘트가 나타나는데 이는 무릎의 외회전과 함께 공을 감아 차기 위해 좌후방에서 좌전방으로 이동 하는 오른발의 이동궤적을 용이하게 만들어주기 위한 것으로 사료된다.

본 연구는 중학교 남학생 농구선수들을 대상으로 3차원영상과 지면반력산출 데이터를 이용 하여, 농구 점프슛을 두 발로 동시에 점프했을 때 하지 관절모멘트의 변화 양상을 분석함으로 서 효율적이고 과학적인 움직임의 이해와 경기력 향상을 위하여 객관적인 데이터를 제시함에 있다. 점프슛 동작에 대한 무릎의 관절각이 최저점에서 발끝이 떨어지기 직전까지 국면을 중점 으로 관절모멘트 분석에 대한 결론은 다음과 같다. 첫째, 발목관절은 중심이 가장 낮은 순간에 오른쪽과 왼쪽의 발목의 모멘트가 발끝이 몸쪽으 로 당겨지는 배측굴곡으로 크게 나타났으며, 배측굴곡 모멘트가 증가하다가 최대의 모멘트 값 을 나타낸 이후 저측굴곡되며 모멘트의 값이 감소하였다. 발목의 좌우면 상태에서의 운동에서 오른쪽 발목은 발바닥을 내측으로 돌리는 동작인 내번이 되며 모멘트가 올라가다가 저측굴곡 이 최고값을 나타낼 때와 같은 시점에서 수치가 떨어지는 양상을 보였다. 둘째, 무릎관절은 전후면 상에서 중심이 가장 낮은 순간에 왼쪽과 오른쪽 모두 높은 굴곡 모 멘트 가 발생하였다. 오른쪽 무릎에서는 내측굴곡모멘트의 값을 나타내었다. 셋째, 고관절은 좌우측 모두 굴곡 모멘트는 크게 나타났으며, 우측 고관절의 굴곡모멘트가 좌측 고관절의 굴곡모멘트 보다 더 크게 결과가 나왔다. 왼쪽 고관절에서 내전모멘트 값이 나 타났으며 오른쪽 고관절에서는 몸의 중심선으로의 회전인 내측회전 모멘트가 발생하였다.

In this paper, four-bar linkage mechanism for the knee joint is developed which is used in prosthetics. But unlike the prosthetics, the feature of this mechanism is that the instantaneous center of rotation of the four-bar linkages can be moved behind the ground reaction force vector so that it can be passively supported without any external power. In addition, this mechanism is developed similar to the structure of the human knee joint for eliminating the sense of heterogeneity of the wearer. In order to design the mechanism with these two objectives, optimization design process is done using the PIAnO tool and detailed design is carried out through optimized variable values. The developed mechanism is attached to the robot which can assist the hip and ankle joints. In order to verify the operation of the developed knee mechanism, an insole type sensor was attached to the shoes to compare data values before and after wearing the robot. Result data showed that wearer wearing the exoskeleton robot with the knee mechanism was the same value regardless of whether the heavy tool is loaded or not.

본 연구는 펜싱의 팡트동작 시 발생되는 하지관절모멘트에 관한 연구로 3차원 영상 및 지면 반력 데이터를 이용하여 운동동작을 분석함으로써 안정적이고 효율적인 동작에 대한 과학적이 며, 객관적인 근거자료를 마련하는데 목적이 있다. 이 연구는 중학교 3학년 남자 펜싱선수들을 대상으로 팡트동작 시 하지 분절에 대한 모멘트를 분석하였다. 팡트동작은 상대방을 최대한 빠르고 정확하게 찌르기 위한 동작이다. 동작 수행 시 지면을 밀어내면서 지탱하는 왼쪽 다리의 발목에서는 저측굴곡 모멘트가 나타났다. 이는 초기 동작 수 행 시 지면을 밀어내는 역할을 수행한 것으로 생각된다. 또한 내전 모멘트에서 외전 모멘트로 전환되는 과정에서 발생한 힘으로 추진력을 뒷받침한 것으로 판단된다. 왼쪽 무릎관절에서는 신전 모멘트가 크게 나타난 것으로 보아 무릎이 신전되는 과정에서 전방으로 신체를 이동시키 기 위한 힘의 발현을 수행한 것으로 나타났다. 이 힘은 발목에서 전달하는 힘의 역할 보다 크 게 나타났다. 한편, 전방으로 내딛는 오른쪽 다리의 고관절은 신전 모멘트가 발생하였다. 또한 양쪽 다리에서는 내측회전 모멘트와 외측회전 모멘트가 한쪽 방향으로 편향되게 나타나지 않 게 나타났다. 이는 빠르고 정확하게 전방으로 팡트동작을 수행하기 위해 관절의 회전력을 통제 한 것으로 판단된다.

본 연구는 최근 유행하고 있는 minimal신발이 달리기 시 하지의 생체역학 및 안전성에 어떠 한 영향을 미치는가를 알아보는데 그 목적이 있다. 본 연구의 실험에 동원된 피험자는 건강한 남자대학생 16명이었으며 맨발, minimal신발, 일반 런닝화를 대상으로 영상분석장비와 지면반 력측정장비를 이용하여 4m/sec의 속도로 달리기를 할 때 하지동작을 촬영하여 분석한 결과 다 음과 같은 결론을 얻었다. 발의 초기 회내운동과 총 회내운동은 맨발과 minimal신발의 경우 일반 운동화에 비하여 너 무 크거나 작게 나타나서 충격력흡수에 문제가 발생할 수 있다. 압축각과 뒤틀림각은 맨발과 minimal신발이 일반 런닝화에 비하여 더 크게 나타나서 발의 안전성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 최대충격력과 최대충격력부하율, 최대수직지면반력부하율은 minimal신발이 맨발이나 일반 런닝화에 비하여 크게 나타났다. 부위별 최대압력은 M6를 제외하고 전반적으로 통계적인 차이를 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 가능성 이 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.

이 연구의 목적은 중학교 야구 선수들을 대상으로 야구 투구 동작의 3차원 영상분석과 지면 반력 데이터를 이용하여, 하지 관절모멘트의 변화 양상을 분석함으로써, 하지관절의 효율적인 움직임에 대한 객관적인 근거자료를 제시하는데 있다. 이러한 연구목적을 달성하기 위해서 중 학교 야구 선수 3명을 대상으로 3차원 영상분석장비와 지면반력 측정 장비를 이용하여 야구 투구 동작에 대한 왼발과 오른발의 하지 관절모멘트를 측정 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 도출하였다. 투구 동작의 와인드업(wind-up)단계에서 지지발이 되는 오른쪽 다리는 초기 코킹(early cocking)단계에서 무릎을 약간 굽혀 중심을 낮추고 신체 중심선 가까이에 발을 위치하여 안정 된 자세를 취하며, 후기 코킹(late cocking)단계로 접어들면서 하지의 신전근과 외전근의 작용 으로 고관절, 무릎 관절, 발목 관절을 순차적으로 빠르게 신전하여 지면을 강하게 밀어내며 신 체를 투구 방향으로 전진시켰다. 이때, 왼쪽 다리의 고관절은 굴곡근이 지속적으로 작용하여 다리를 높이 들어 올린 상태로 홈플레이트를 향해 멀리 뻗게 되며, 이로 인하여 신체 중심의 수평방향 이동거리가 길어지면서 큰 추진력을 얻게 되었다. 가속(acceleration)단계에서는 왼쪽 다리를 지면에 내딛으면서 발목과 고관절은 굴곡근이 작용하여 하체와 상체가 더욱 빠르게 전 방을 향하여 가속하게 되고 무릎관절은 신전근과 내전근이 강하게 작용하여 전방을 향한 강한 추진력을 지탱하였다. 공이 릴리스 된 후 감속(deceleration)과 폴로스루(follow through)단계에 서는 신체에 가해지는 충격을 완화시키기 위히여 발목, 무릎, 고관절이 모두 굴곡근과 내전근 이 주도적으로 작용하였다.

이 연구는 남자 고등학교 선수와 일반학생 간의 허들링 동작 시 도약발에서 발현되는 발목 모멘트, 무릎 모멘트, 고관절 모멘트를 비교 분석하여, 학교현장에서 교사와 코치들이 일반학생 이나 선수에게 효율적인 허들 동작을 지도할 수 있는 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 이 결과에 의하면, 선수는 구름발의 뒤꿈치가 지면에 닿고 발가락이 이지되는 시점까지 구름발 은 내번모멘트에서 외번모멘트로 전환되었다. 반면에 일반학생은 도약발이 지면에서 이지되는 시점까지 내번모멘트를 유지하여 상방향으로 비행동작이 이루어졌다. 도약발의 힘의 발현순서 는 선수와 일반학생에서 고관절, 무릎관절, 발목관절 순으로 높은 힘의 발현이 나타났다.