서 론

다이빙(Diving)은 수면 위에서의 도약을 통해 공중 동작을 수행한 후 입수하는 고난이도 스포츠 종목으로, 신체 조정 능력, 공간 감각, 근력, 유연성, 그리고 균형 감각 등 복합적인 체력 요소를 요구한다(McCormick et al., 1982; Ministry of Culture, Sports and Tourism & Korea Institute of Sport Science[MCST & KISS], 2021). 다이빙 경기는 플랫폼 다이빙과 스프링보드 다이빙으로 구분되며, 이 중 스프링보드 다이빙은 탄성을 가진 보드의 반발력을 이용하여 높은 도약으로 공중회전 기술을 수행하는 종목이다(Fédération Internationale de Natation [FINA], 2022; O’Brien, 2003; Sanders & Gibson, 2000; Sanders & Wilson, 1988; Walker et al., 2014).

스프링보드 다이빙에서 도약은 공중 동작의 질과 기술의 완성도를 결정짓는 핵심 단계이다(Kang & Nam, 2010; Kim et al., 2019; Kong, 2005; Oh & Lee, 1995; Park & Yoon, 2017). 이때 하중에 의해 하방으로 휘어진 보드에 저장된 탄성에너지를 효율적으로 활용하는 것이 중요하다(Miller et al., 1998; Sanders & Gibson, 2000; Sinclair et al., 2012). 하지만 저장된 탄성에너지는 단순히 보드의 구조적 반발력만으로 전달되지는 않는다. 선수의 신체 움직임, 보드 접촉 시점, 관절의 정렬, 속도 및 타이밍 등 다양한 요소가 정밀하게 조화될 때 비로소 효과적으로 활용될 수 있다(Lee, 2006; Lee, 2008; O’Brien, 2003; Sinclair et al., 2012). 따라서 기술 수행에 필요한 체공시간과 각운동량을 확보하기 위해서는, 스프링보드에 저장된 탄성에너지를 도약 동작으로 원활하게 전이시킬 수 있는 동작적 수단이 필수적이며, 이때 결정적인 역할을 수행하는 것이 바로 허들스텝(hurdle step)이다(Barris et al., 2014; Huber, 2015; Slobounov et al., 1997).

허들스텝은 보드의 탄성 에너지를 최대한 활용하기 위한 준비 동작으로 선수가 보드 끝으로 접근한 후 양팔과 한쪽 다리를 상방으로 스윙하고, 반대쪽 다리로 스프링보드에 힘을 전달하여 반동과 사전 도약을 수행한다. 이 동작은 이후 연결되는 도약과 공중동작의 성공 여부를 결정짓는 핵심 동작이다(FINA, 2022; Miller et al., 1998; Huber, 2015). 이러한 동작은 흔들리는 스프링보드에 한쪽 다리로 사전도약을 준비하기 때문에 뛰어난 리듬감과 균형 유지, 상·하지 협응을 통해 보드에 효과적으로 충격량을 전달해야 하는 등 다양한 요소가 복합적으로 작용하는 고난이도 기술로 평가되며, 실제 경기상황에서는 많은 선수들이 공중회전 기술보다 허들스텝 수행에 더 많은 신경을 쓰는 것으로 보고되고 있다(Huber, 2015; O’Brien, 2003; Slobounov et al., 1997).

허들스텝 수행의 어려움으로 인해 실제 경기에서는 허들스텝 중 균형이 흐트러지거나 타이밍이 맞지 않아 동작을 중단하는 경우가 발생하는데 이를 보크(baulk)라 하여 감점을 받게 된다(FINA, 2022). 특히 보크는 훈련 상황에서 매우 빈번하게 발생하며, 시합 중에도 간헐적으로 나타나 기술 실패와 득점에 직접적인 영향을 미친다(Barris, Farrow, et al., 2013; Huber, 2015). 이로 인해 선수 및 지도자들은 허들스텝의 일관성 확보와 보크 예방을 위한 연구의 필요성을 지속적으로 제기해 왔다(Miller et al., 2002; Sinclair et al., 2012). 그럼에도 불구하고 선행연구들은 도약 순간의 분석에 집중되어 있으며, 다이빙 훈련지도서에는 보크의 발생 원인이 허들스텝의 걸음걸이나 변화, 하지와 상지 관절들의 빠른 움직임으로 인해 나타난다고 설명하고 있다(MCST & KISS, 2021; Huber, 2015).

성공적인 허들스텝과 보크 간의 운동학적 차이를 비교한 Barris, Farrow, et al.(2013)은 호주 다이빙 대표선수 다섯 명을 대상으로 연구를 진행하였다. 그들의 연구에서는 성공적인 허들스텝과 보크간의 하지관절의 움직임 패턴에서 명확한 차이가 나타나지 않았기 때문에 허들스텝이 불완전하다고 판단되더라도 멈추지 말고 도약으로 연결하도록 제안하였다. 또한, Huber(2015)는 보크의 원인을 단순히 보드 접근 시의 보폭 변화나 상·하지 관절의 급격한 속도 변화와 같은 국소적인 움직임의 문제로 설명하였다.

하지만 이러한 선행연구는 하지 관절의 변위나 각도 등 국소적인 움직임 분석에 국한되어 있어, 보크의 근본적인 원인인 신체 전체의 균형 무너짐과 타이밍 부조화를 규명하기에는 한계가 있다. 실제 허들스텝 시 선수들은 신체 전체의 동적 안정성을 유지하는 데 집중하므로(O’Brien, 2003; Slobounov et al., 1997), 국소 관절의 움직임을 넘어 신체 전체의 질량 중심인 전신무게중심(Whole Body Center of Mass, WCoM)의 움직임을 분석할 필요가 있다.

기존 선행연구들이 허들스텝 수행의 하지관절의 국소적인 운동학적 특성을 중심으로 분석한 데 반해, 본 연구는 WCoM을 기반으로 스프링보드에 저장된 탄성에너지가 도약 동작으로 전이되는 신체 전체의 에너지 전달 효율성을 분석하고자 한다. 이를 통해 허들스텝 수행의 성패를 설명하는 운동학적 지표를 제시하고자 한다.

따라서 본 연구의 목적은 스프링보드 다이빙 허들스텝 성패에 따른 운동학적 차이를 WCoM 기반으로 규명하고, 허들스텝 성공에 기여하는 주요 요인을 도출하는 데 있다.

연구방법

분석 시점

스프링보드 다이빙 허들스텝 성패에 따른 운동학적 분석하기 위해 허들스텝 걸음이 스프링보드에 닿는 순간(hurdle step contact, E1), 보드가 가장 깊게 내려간 순간(maximum board depression, E2), 발이 떨어지는 순간(hurdle step take-off, E3)으로 구분하였으며, E1에서 E2 사이를 압축구간(depression phase, P1), E2와 E3를 반동구간(recoil phase, P2), 그리고 E1에서 E3의 전체 구간(total hurdle step phase, P3)으로 나누어 분석하였다(Fig. 1).

View original

Fig. 1

Analysis event while performing hurdle step

연구결과

논 의

스프링보드 다이빙에서 허들스텝은 필수적으로 수행되어야 하는 기술임에도 불구하고, 많은 선수들이 안정적인 수행에 어려움을 겪고 있으며, 이로 인해 보크(baulk) 발생과 감점이 빈번히 나타난다(Huber, 2015). 그럼에도 불구하고 허들스텝 성패에 영향을 미치는 운동학적 요인에 대한 정량적 근거는 아직 부족한 실정이다(Barris, Farrow, et al., 2013). 이에 본 연구는 전신무게중심(WCoM)을 기반으로 한 변인들을 분석하여 허들스텝 성패의 원인을 규명하였다.

허들스텝 걸음이 보드에 닿는 E1에서는 WCoM의 위치와 기울기에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으나(p>.05), 보크의 경우 후방에 위치하고 수직 위치가 더 낮았으며, 기울기도 더 크게 나타나는 경향이 있었다. 이러한 정렬의 차이는 발끝과 WCoM의 이상적인 위치 정렬이 이루어지지 않아, 스프링보드에 체중을 효과적으로 전달하는 데 불리하게 작용했을 것으로 판단된다. 실제로 E1에서의 역학적 에너지는 성공 동작보다 보크에서 약 22.8% 더 낮았으며(p<.05), WCoM의 위치와 속도는 각각 개별적으로는 유의한 차이를 보이지 않았지만, 이들이 결합된 형태인 역학적 에너지는 성패 간 유의한 차이를 설명하는 주요한 변수로 나타났다. 이는 WCoM 직전 신체가 가진 에너지 수준이 이후 도약 효율성과 밀접하게 연관됨을 보여준다(Sinclair et al., 2012).

다음으로 보드의 반동구간인 P2에서는 보드의 탄성을 활용하여 수직 속도를 확보하는 단계로, 하지 신전을 통한 효과적인 힘 전달이 중요한 시점이다. 본 연구에서는 직접적인 반작용력을 측정하지는 못했으나, WCoM의 속도 변화량을 통해 구간 평균 충격력을 추정하였다(Lee, 2011; Yang & Eun, 2010). 그 결과, 수직 충격력에는 성패 간 차이가 없었으나, 전후방 충격력은 보크에서 유의하게 더 큰 후방 충격력을 나타냈다(p<.05). 이는 보드의 탄성 복원력이 전방 가속으로 효과적으로 전환되지 못하고, 신체 진행 방향에 대한 제동 충격(braking impulse)으로 작용했음을 의미한다(King et al., 2023; Lees et al., 2004).

이와 같은 전후방 방향의 제동 충격 증가는 허들스텝의 도약이 완성되는 E3의 운동학적 특성에 직접적인 영향을 미치게 된다. E3는 스프링보드가 상승하며 발이 보드에서 이탈하는 순간으로, 이 시점 이후에는 추가적인 운동량 획득이 불가능하므로 초기 속도 조건이 기술 성공에 결정적인 역할을 한다(Miller et al., 1998; Park & Yoon, 2017). 본 연구 결과, 성공 동작에서는 E3에서 WCoM 속도가 전방을 향한 반면, 보크 동작에서는 후방 속도가 나타났으며(p<.05), 시상면 WCoM 기울기 또한 보크에서 평균 1.2° 더 크게 기울어져 있었다(p<.05). WCoM 도약각도 역시 보크 동작에서 유의하게 증가하여(p<.05), 도약 방향의 불안정성이 확인되었다.

도약 시 WCoM의 시상면 정렬은 발-보드 접촉 과정에서 형성되는 반력 벡터의 방향과 에너지 전달 효율에 영향을 미친다. 선행 연구에서는 도약각도와 신체-보드 정렬 상태가 도약 높이 및 기술 수행의 성공과 밀접하게 연관된다고 보고하였다(Sanders & Wilson, 1988; Sinclair et al., 2012). 본 연구에서 관찰된 P2 구간의 후방 제동 충격력과 E3 시점의 WCoM 정렬 변화는 보드에 저장된 탄성 에너지가 전방 및 상방 추진 에너지로 효율적으로 전환되지 못한 결과로 해석될 수 있다. 즉, P2 구간에서의 에너지 전달 부조화는 E3 시점에서의 WCoM 속도 방향과 도약각도의 불안정성으로 이어졌으며, 이는 허들스텝 실패로 연결되는 주요 역학적 기전으로 작용한 것으로 판단된다.

또한 보드에 닿은 후 발구름이 일어나는 P3의 역학적 일은 선수가 P1 동안 보드에 저장된 탄성에너지를 P2에서 하지를 밀어내어 상호작용하는 구간으로, 성공적인 허들스텝에서 더 큰 역학적 일을 수행한 것으로 나타났다(p<.05). 이는 선수가 보드에 더 많은 힘을 가하고, 이를 통해 탄성 에너지를 효과적으로 외부 운동에너지로 전환함으로써, 전체 시스템 내 에너지를 효율적으로 증가시켰음을 시사한다. 즉, 발구름 구간에서의 에너지 증가는 선수의 적극적인 물리적 작업의 결과로 해석되며, 이는 허들스텝 기술 연결의 성공에 중요한 요인이 된다(Sinclair et al., 2012). 결과적으로 허들스텝의 성공을 위해서는 단일 시점(E3)의 에너지 크기뿐만 아니라, 전체 구간에서의 에너지 변화 패턴 역시 중요한 역할을 한다고 판단된다.

마지막으로, E3에서 성공 동작의 역학적 에너지는 보크에 비해 평균 2.85 J/kg 차이로 약 66% 높았으며(p<.05), 이항 로지스틱 회귀분석 결과에 따르면 E3 시점의 역학적 에너지만이 허들스텝 성공을 유의하게 예측하는 변수로 나타났다(Wald=4.67, Exp(B)=2.14, p<.05). 이는 선수의 발이 보드를 떠나는 순간 확보된 에너지 크기가 기술 성공 여부를 결정짓는 핵심 요소임을 의미한다. 특히 높은 역학적 에너지는 보드에 저장된 탄성 에너지가 효과적으로 방출되어 도약 에너지로 전환되었음을 시사하며, 이는 이후 기술 연결에 있어 필수적인 추진력을 확보하는 데 결정적인 역할을 한다.

실제 현장의 스프링보드 다이빙 선수들은 자신의 허들스텝 성공 여부를 E3부터 순간적으로 체감하며, 허들스텝 실패 원인을 균형을 잃은 자세로 인식한다. 그러나 기존 연구에서는 허들스텝 간의 유의한 차이나 실패 원인을 명확히 제시하지 못하였다(Barris, Farrow, et al., 2013). 본 연구 결과, 보크 동작에서는 P2 구간의 후방 제동 평균 충격력이 증가하였고, 이는 E3 시점에서 나타난 WCoM의 후방속도와 더 큰 시상면 기울기 및 도약각도 변화로 이어졌다. 또한 성공 동작에 비해 E3 시점의 역학적 에너지가 유의하게 낮게 나타났으며, 로지스틱 회귀분석 결과 E3의 역학적 에너지가 허들스텝 성공을 예측하는 주요 변수로 확인되었다. 이러한 결과는 보크 발생 원인이 단순한 균형 상실이나 자세 불안정성만이 아니라, 보드 반동 과정에서 발생한 후방 제동 충격으로 인해 WCoM의 진행 방향과 정렬이 변화하고, 이로 인해 저장된 탄성에너지가 추진 에너지로 효율적으로 전환되지 못하는 에너지 전달 실패의 결과로 설명될 수 있음을 제안한다.

본 연구 결과를 통해 허들스텝의 성패를 단지 자세나 균형의 문제로 보던 기존 인식을 넘어, 구간별 에너지 생성과 전달의 효율성이 성공적인 기술 수행의 관건임을 명확히 보여주는 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 향후 훈련 및 코칭 전략에서는 도약 직전 순간의 에너지 확보와 전달 메커니즘에 대한 체계적인 접근이 필요할 것으로 판단된다.

결론 및 제언

본 연구는 스프링보드 다이빙에서 허들스텝의 성패에 따른 운동학적 차이를 WCoM을 중심으로 분석하였다. 그 결과, 성공 동작은 WCoM의 전방 속도, 안정적 WCoM 기울기와 도약각도를 보였으나, 보크는 후방 속도 및 큰 WCoM 기울기로 인해 도약 방향 각도가 크게 증가하였다. 이로 인해 보크 시 P2에서 후방충격력이 증가하여 추진력 손실 및 에너지 전이 방해가 나타났다. 전체 허들스텝 구간의 역학적 일 역시 성공 동작에서 더 크게 나타나, 에너지의 효과적인 생성과 전달이 성공적인 수행에 기여함을 확인하였다. 특히 E3에서의 역학적 에너지가 성공 동작에서 실패 동작보다 약 66% 높았으며, 해당 변인은 허들스텝 성공을 유의하게 예측하는 변수로 확인되었다. 이는 도약 직전 신체가 보유한 에너지의 크기가 기술 수행의 핵심 요인임을 시사한다.

이러한 결과는 허들스텝 성패의 원인을 단순한 동작이 아닌 에너지 효율성 관점에서 접근할 필요성을 확인하였다. 또한 도약 직전 순간의 에너지 확보, 탄성 에너지의 효과적 방출, WCoM의 위치·속도·기울기·도약각도와 같은 전신 운동학적 변인에 대한 정량적 분석은 허들스텝 수행을 보다 체계적으로 평가하는 데 유용한 정보를 제공한다. 본 연구에서 제시한 WCoM 기반 결과는 허들스텝 수행의 정량적 평가 기준 설정과 훈련 과정에서의 수행 변화를 추적·분석하는 모니터링 체계 구축에 활용될 수 있을 것이다.

마지막으로 본 연구는 수동 디지타이징을 통해 자료를 획득하였기 때문에 데이터 처리에 많은 시간이 소요되어 분석에 필요한 표본수와 데이터를 수집하는 데 한계가 있었다. 또한 상대적으로 적은 수의 자료를 기반으로 연구가 수행되어 결과 해석에 주의가 필요하다. 따라서 향후 마커리스(markerless)기반의 영상 분석 기술을 도입하여 데이터 취득 시간을 단축하고 데이터 수집량과 대상자 수를 확대한다면, 다양한 조건과 시나리오에서의 허들스텝 분석이 가능해져 연구의 정밀성과 적용성이 더욱 높아질 것으로 기대된다.