태권도화 바닥의 마찰계수와 피봇 동작 시의 모멘트, 빠른 차기동작을 위한 지면반력 (\(3.82 \pm 0.59\) \( \mathrm{m} / \mathrm{sec} \)) 등을 실험적으로 측정하였다. 발의 형태에 따른 변화를 최소화하기 위해 정상족 대상자를 선정하였으며, 운동화의 네 방향에 따른 마찰 계수를 측정하였다. 지면반력기를 이용한 회전 마찰력 측정도 수행하였다. 마지막으로, 빠른 차기동작을 위한 지면반력을 맨발, A사, M사 등의 다른 상황에서도 측정하였다.
<h1>재료 및 방법</h1> <p>실험은 태권도화 바닥의 마찰계수, 피봇(pivot)동작을 할 때 나타나는 모멘트 그리고 빠르게 상대에게 접근해 차기동작을 실시하는 것을 감안하여 빠른 달리기 동작 시 \( (3.82 \pm 0.59 \) \( \mathrm{m} / \mathrm{sec}) \) 지면반력을 각각 실험을 통하여 구하였다. 태권도 실제 경기는 맨발로 진행되고 태권도화는 훈련 시에 착용하게 되는 점을 감안하여 맨발, 국내M사 태권도화 그리고 가장 대중화 되어 있는 A사 제품을 비교하였다.</p> <h2>연구 대상</h2> <p>D대학교 태권도선수 8명을 선정하였다(Table 1). 이들은 모두 \( 270 \mathrm{~mm} \)의 신발을 착용하는 대상자들이었다. 태권도화가 같은 종류라도 발의 종류에 따라 실험결과가 달라질 수 있으므로 이 점을 최소화하기 위하여 대상자들은 편평족(low-arched foot)과 고궁족(high-arched foot)이 아닌 정상족(normal foot)의 형태를 가진 사람으로 선정하였으며, 대상자들은 최근 1년간 하지의 상해를 입은 경력이 없었다. 이들의 신체적 특징은 Fig. 1과 같다.</p> <h2>실험 방법</h2> <h3>마찰 계수</h3> <p>마찰력은 두면을 압박하는 힘에 비례하고, 면적에는 비례하지 않는데, 이 마찰력 \( \mathrm{Ff} \) 는, \( \mathrm{Ff}=\mu \mathrm{N} \) 과 같은 관계식이 성립한다. 여기서 \( \mathrm{N} \)은 접촉면에 대한 수직력, \( \mu \)는 마찰계수를 표시하고있다. 마찰력은 텐션계(T101-50k, Shimpo Yokogawa)를 이용하여 운동 동작의 방향에 따른 마찰 계수를 구하기 위하여 네 방향(운동화의 정면, 뒤, 내부, 외부)으로 분류해서 실험하였는데, 내부와 외부 방향으로의 마찰은 태권도화의 무게중심을 알아낸 다음에 그 부위와 직선인 방향으로의 장력을 측정하였다. 마찰력은 정적 마찰력(static friction)과 동적 마찰력(dynamic friction)으로 구별하여 동일한 조건으로 각각 5회씩 측정하였는데, 정적 마찰력은 움직임이 처음 일어날 때 드는 힘을 기록하였고, 동적 마찰력은 처음부터 일정한 속도로 움직일 때의 장력을 기록하였다. 태권화의 피벗이나 방향전환의 기능은 첫 번째와 두 번째 중족골 관절의 중앙이 위치하는 부위를 중심으로 일어나는 것으로 알려져 있다.</p> <h3>모멘트(회전 마찰력)</h3> <p>회전 마찰력(rotational friction 혹은 free moment of rotation)은 지면반력기의 수직축을 중심으로 발생하는 모멘트를 통해서 계산한다. 운동화의 겉창에는 운동 중에 피벗(pivot)과 방향전환의 기능을 향상시키기 위하여 설계된 부분이 있는데, 이 부분에 회전이 일어나게 하는 모멘트가 작은 운동화는 피벗과 방향전환의 기능이 좋다고 해석할 수 있다. 고정된 어떤 지점에 대하여 자유롭게 회전할 수 있게 되어 있는 물체에 힘 \(F\)가 작용하고 있을 때, 고정된 지점에서부터 작용선까지의 수직거리 \(L\)을 고정된 지점에 대한 모멘트 팔(moment arm)이라고 하는데 모멘트(\(M\))는 다음 식으로 구할 수 있다.</p> <p>\( \mathrm{M}=\mathrm{FL} \)</p> <p>A사, M사 모두 회내 모멘트는 \( r_{1} \) 즉 \( 16.6 \mathrm{~cm} \)를 모멘트 아암으로 하고, 회외 모멘트는 \( r_{2} \) 즉 \( 17.6 \mathrm{~cm} \)를 모멘트 아암으로하여 모든 종류의 운동화에 공통적으로 실험하였다. 지면반력기는 ATMI제품 \( (500\mathrm{~Hz}) \)을 사용하였으며 빠르게 달려와서 오른쪽으로 피벗 동작을 하였다.</p> <h3>지면 반력 변인</h3> <p>지면 접촉은 발이 지면에 닿는 첫 번째의 접촉순간으로 정의된다. 보통 걷기와 달리기에서는 발의 뒷부분이 먼저 닿게되고 점프할때는 발의 앞부분이 지면에 먼저 접촉하게 된다. 지면반력기를 이용한 연구는 이동운동, 달리기 시 충격과 킥킹 시 차기유형의 비교연구, 이와 관련된 상해와 기능성 신발의 연구에 주로 사용된다. 본 연구는 세 가지(맨발, A사, M사) 상황에서 빠르게 상대에게 접근해 차기동작을 실시하는 것을 감안하여 빠른 달리기 동작 시 \( (3.82 \pm 0.59 \mathrm{~m} / \mathrm{sec}) \) 지면반력을 구하였다.</p>