체육학석사학위논문 철인 종경기에서사이클시트튜브각도에따른하지관절각도와근육활성화관계분석 년 월 서울대학교대학원 체육교육과 정운재

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다희 경
6 years ago
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1 저작자표시 - 비영리 - 변경금지 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할수없습니다. 변경금지. 귀하는이저작물을개작, 변형또는가공할수없습니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우, 이저작물에적용된이용허락조건을명확하게나타내어야합니다. 저작권자로부터별도의허가를받으면이러한조건들은적용되지않습니다. 저작권법에따른이용자의권리는위의내용에의하여영향을받지않습니다. 이것은이용허락규약 (Legal Code) 을이해하기쉽게요약한것입니다. Disclaimer

2 체육학석사학위논문 철인 종경기에서사이클시트튜브각도에따른하지관절각도와근육활성화관계분석 년 월 서울대학교대학원 체육교육과 정운재

3 철인 종경기에서사이클 시트튜브각도에따른하지관절각도와 근육활성화관계분석 지도교수신인식 이논문을체육학석사학위논문으로제출함 년 월 서울대학교대학원 체육교육과 정운재 정운재의석사학위논문을인준함 년 월 위원장 부위원장 인 인 위원 인

4 국문초록 철인 종경기에서사이클 시트튜브각도에따른하지관절각도와 근육활성화관계분석 정운재 서울대학교대학원 체육교육과 철인 종경기의세가지종목중유일하게사이클경기는기계와의상호작용을통해서경주를하게되며 선수의체형이나체력조건에최적화된장비의적용이포함된전략이필요하다 특히마지막경기인마라톤을효과적으로수행할수있는체력적컨디션을유지하는것이승패뿐만아니라완주의여부를결정짓는매우중요한요소이다 이에로드용바이크와타임트라이얼용바이크를이용하여같은부하와속도로페달링을할경우시트튜브각도에따른하지의관절각도변화및근육의활성화정도를상대적으로비교함으로써 시트튜브각도가철인 종경기의경기력에미칠수있는영향을확인하고자하였다 이러한목적을달성하기위하여 명의엘리트선수들을대상으로선정하였으며 시트튜브각도가각각다른로드및타임트라이얼용자전거를고정롤러에장착하여페

5 달링동작및하지의근활성도를 차원광학식동작분석장비및근전도측정장비를이용하여분석하였다 그결과사이클페달링시시트튜브각도가하지관절각도에는큰영향을주지않는것으로나타났으나 시간의경과에따른하지근육의활성도를시트튜브각도별로비교해본결과외측광근과외측비복근에서유의한차이가나타났으며 외측광근은 바이크를이용했을때 외측비복근은 바이크를이용했을때가장많은근활성을나타냈다 선행연구에서밝힌바와같이비복근등의종아리근육은러닝시추진과지탱의역할을동시에수행하여러닝에가장중요한역할을한다고할수있기때문에비복근의근활성을줄이고대신대퇴사두근을적극적으로사용할수있도록시트튜브의각도를높이는것은러닝을위해효과적인전략일가능성이있다 또한 일반적 형바이크보다시트튜브각도가큰 의경우외측광근과비복근모두근활성도가줄어드는경향을보였으며 특히시간이경과하면서지속적으로근활성도가감소함을보여장기간경기시해당근육의피로에있어서효율적이라고예측할수있다 사이클페달링구간별근활성도를비교해본결과전경골근을제외한외측광근 대퇴이두근과외측비복근이구간별에서유의한차이가나타났으며 페달링동작시외측광근과 대퇴이두근 외측비복근의효율적인근활동조율을통해대사적피로의발생을지연시킬필요가있다고사료된다 주요어 철인 종경기 자전거 시트튜브각도 근전도 학번

6 목 차 서론 연구목적 연구가설 용어의정의 연구의제한점 이론적배경 자전거의페달링과근육동원 자전거의구조적특성 프레임의지오메트리 시트튜브의길이 안장높이의결정 시트튜브의각도 탑튜브의길이 사이클관련선행연구 연구방법 연구대상자 실험장비 측정용자전거및롤러 영상분석시스템 근전도 시스템

7 실험절차 마커의부착 근전도전극의부착 자료분석 운동학적분석 근전도분석 자료처리 자료처리방법 통계처리 연구결과 사이클시트튜브각도에따른각도변화비교 하지관절각도변화비교 시간의경과에따른하지근육의활성화비교 사이클시트튜브각도별근활성도 페달링구간별근활성도 논의 결론 참고문헌

8 표목차 표 피험자의신체특성 표 시트튜브각도에따른하지관절각도비교 표 시트튜브각도별근활성도비교 표 시트튜브각도별시간경과에따른근활성도비교 표 시간의경과에따른시트튜브각도별외측광근의근활성도비교 표 시간의경과에따른시트튜브각도별전경골근의근활성도비교 표 시간의경과에따른시트튜브각도별대퇴이두근의근활성도비교 표 시간의경과에따른시트튜브각도별외측비복근의근활성도비교 표 시트튜브각도에따른구간별하지근육의활성화비교 표 시트튜브각도별페달링구간에따른근활성도비교 표 시트튜브각도에따른페달링구간별외측광근의근활성도비교 표 시트튜브각도에따른페달링구간별전경골근의근활성도비교 표 시트튜브각도에따른페달링구간별대퇴이두근의근활성도비교 표 시트튜브각도에따른페달링구간별외측비복근의근활성도비교

9 그림목차 그림 프레임지오메트리 그림 시트튜브각도의정의 그림 그림 그림 카메라와고정롤러장착사이클 그림 마커의부착위치 그림 하지의지역좌표계 그림 로드바이크와 전극 반사마크부착 그림 바이크와 전극 반사마크부착 그림 전경골근과외측광근센서부착 그림 비복근과대퇴이두근센서부착 그림 페달링상사점무릎위치 그림 페달링하사점무릎위치 그림 시트튜브각도에따른엉덩관절각도변화 그림 시트튜브각도에따른엉덩관절가동범위 그림 시트튜브각도에따른무릎관절각도변화 그림 시트튜브각도에따른무릎관절가동범위 그림 시트튜브각도에따른발목관절각도변화 그림 시트튜브각도에따른발목관절가동범위 그림 시간의경과에따른시트튜브각도별근활성도 그림 페달링구간별근활성도비교

10 서론 철인 종경기는수영과사이클및마라톤을한사람이연속해서하는경기를말한다 라틴어어원으로서 가지 와경기를의미하는합성어로서 한선수가 가지경기를한다는뜻으로영어로는트라이애슬론 이라고한다 년대에미국에서시작된이경기는 년시드니올림픽부터정식종목으로채택될정도로급속히확산되어전세계천만명이상의동호인들이활동하고있으며수영과사이클및마라톤은유산소성운동으로서 운동을할때사용되는에너지를우리몸에서만들때충분한산소량을공급해주어야하는운동이다 이와같이철인 종경기는 대유산소성운동을한사람이연속해서경기에임해야하므로심폐기능과지구력이강해야만완주할수있다 그래서철인 종경기는인간의한계를극복하고성취감을느낄수있는인류최후의스포츠이다 강승규 철인 종경기는경기거리에따라서수영 사이클 마라톤 의올림픽코스와수영 사이클 마라톤 인하프코스그리고수영 사이클 마라톤의아이언맨코스로나누어진다 철인 종경기는인간의체력을극한까지끌어올려야하는스포츠이니만큼체력의안배및효율적인에너지의사용이무엇보다중요하며 특히최종경기인달리기를효과적으로수행할수있는체력적컨디션을유지하는것이승패뿐만아니라완주의여부를결정짓는매우중요한요소라고할수있다 철인 종경기의세가지종목중유일하게사이클경기는기계와의상호작용을통해서경주를하게된다 즉체력을효율적으로배분하여사용하기위한조건이인간의효율적인동작만을통해서충족되지않으며 선수의체형이나체력조건에최적화된장비의적용이포함된전략이필요하다

11 하지만철인 종경기는사이클경기의운동수행을효과적으로끝마치는것뿐만아니라사이클경기이후마지막경기인마라톤을위하여효율적인체력상태를유지해야하는특성을갖기때문에이들선행연구의결과들을그대로적용하기에는무리가있다 페달링시에발생하는에너지는최적의운동수행과관련이있으며선수들은페달에전달되는힘의효율적인사용을위해자전거프레임의사이즈와각도 안장높이및핸들의위치를조정하는피팅이중요하다 피팅은신체사이즈에적합한페달링자세를제시하여 효율적인근육사용과최적의움직임을유도하여페달링수행에도움을줄수있다 일반적으로철인 종경기에출전하는선수들은로드형자전거대신타임트라이얼형 자전거를선호한다 타임트라이얼자전거의특징중하나는일반적인로드형자전거에비해시트튜브의각도가더크다는것이다 자전거의안정성을위해서일반적으로시트튜브의각도는 미만의각도로제작되지만그럼에도선수들은마지막달리기경기의효율을위해서안장을앞으로당기거나안장의끝에걸터앉아페달링하는방법등을통해시트튜브의각도를크게하려고노력한다 에의하면자전거구동의주동근은구동국면에따라서대퇴사두근과정강이전후면의근육들이교대로사용되는것으로보고하고있으며 의연구에의하면대퇴사두근이나비복근등의무릎관절및발목관절의신전근은러닝동작에서도인체중심의추진및지지를위해서주된역할을수행하는것으로보고되고있다 이처럼사이클과러닝은주요하지근육을공통적으로사용하는운동이기때문에적절한피팅을이용해서사이클뿐만아니라이후러닝에서도효율을높이기위한노력이필요하며 그노력의일환으로서선수들은경험에의존하여시트튜브의각도를조절하여적용하고있다 사이클동작시근활성도와관련된선행연구들을살펴보면안장길이

12 에따른효율적사이클링에대한연구들과안장높이조절에의한변화된관절의각도와이에따른근육의활성화패턴이페달링수행능력에미치는영향을확인하여사이클의운동수행을효과적으로하기위한다양한연구들이수행되어왔다 하지만사이클링이후의효율적인러닝에초점을둔연구는이루어진바를차기어려웠으며 본연구를통해서일반적인사이클경기를위한자전거뿐만아니라철인 종경기등다양한종목을위한자전거디자인에대한시사점을제공할수있다는점에그의의가있다 따라서본연구에서는로드용바이크와타임트라이얼용바이크를이용하여같은부하와속도로페달링을할경우시트튜브각도에따른하지의관절각도변화및근육의활성화정도를상대적으로비교함으로써 시트튜브각도가철인 종경기의경기력에미칠수있는영향을추정하고자한다 연구목적 본연구의목적은로드용바이크와타임트라이얼 용바이크를이 용하여같은속도와부하로페달링시시트튜브각도에따른하지의관 절각도변화및근육의활성화와의관계를조사하는것이다 연구가설 사이클페달링시사이클시트튜브각도에따른엉덩관절 무릎관 절 발목관절의가동범위에는차이가있을것이다 같은부하와속도로페달링시사이클시트튜브각도에따라외측

13 광근 전경골근 대퇴이두근 비복근의활성정도를나타내는적분근전도값에는차이가있을것이다 시트튜브각도조건에따라서시간이경과할수록각근육근활성화정도의변화에차이가있을것이다 용어의정의 시트튜브의각도 본연구의독립변인으로설정한시트튜브의각도는수평면을기준으로수평면과시트튜브사이의각도로정의하였으며 본연구에서는 의세가지로설정하였다 이때시트의높이는시트튜브의길이로조절되며시트의높이조절이시트튜브의각도에는영향을주지않도록설정하였다 하지관절각도 본연구의하지관절각도는엉덩관절 무릎관절 발목관절이며각각의각도는각관절을이루는상위분절에대한하위분절의상대각도로정의하였다 각도의계산은각분절에정의한지역좌표계를이용하여굴곡 신전각도를산출하였으며 상위분절의좌우축을기준으로반시계방향을 로정의하였다 곧게선자세를기준으로엉덩관절과발목관절은굴곡된만큼 무릎관절은굴곡된만큼 로제시하였다 하지관절의가동범위 의방법으로산출된엉덩관절 무릎관절 발목관절의값을페달링구간동안시간에따라나열한후 이때의최대값과최소값의차이를이용하여각관절의가동범위를산출하였으며 관절의가동범위를기준으로그관절의활용정도를판단하였다 근활성도 본연구의근활성도는표면전극을이용하여페달링동작시 의빈도로수집한신호를필터링하여잡음을제거한후최대등척성수축시의근전도신호에대한비율로표시

14 하였으며 이를적분하여페달링구간별적분근전도를제시하였다 본연구에서정한근활성도측정부위는외측광근 대퇴이두근 외측비복근 전경골근의네부위이며적분근전도의수치가적을수록해당부위의근활동이적은것으로판단하여피로의축적가능성이낮은것으로판단하였다 페달링구간 페달링구간의정의는시상면을고려하여페달의가장높은위치를상사점 가장낮은위치를하사점 로정의하였으며이를기준으로 구간 구간 구간 구간 을정의하였다 연구의제한점 본연구를수행하며다음과같은제한점을갖는다 피검자들의식습관을동일하게통제하지못한다 연구대상의신체활동수준을동일하게통제하지못한다 근전도의측정부위는외측광근 전경골근 대퇴이두근 비복근으로제한하며 각피검자간이근육들사이의근력비율은동일하지않다 실험처치시자전거운동은동일제조사의사이클프레임과바퀴힐을사용하여모형화한다 본연구는똑같은속도와부하를설정하기위해실험실상황에서실시하였으며 본연구의결과를사이클및이후러닝과관련하여실제경기의퍼포먼스로확장하여해석하기에는무리가있다

15 이론적배경 본연구의목적은로드용바이크와타임트라이얼용바이크를이용하여시트튜브각도에따른하지의관절각도변화및근육의활성화정도를비교함으로써 시트튜브각도가철인 종경기의경기력에미칠수있는영향을확인하는데있다 본장에서는연구의기초를이루는근거및선행연구들을제시하였으며자전거의페달링과근육동원 자전거의구조적특성 사이클관련선행연구로구성하였다 자전거의페달링과근육동원 자전거의페달링은주로하지근육에서발현되는힘에의해이루어지지만하지근력이외의상지나동체의근육도각기고유의역할을한다 에의하면자전거페달링의주된역할을하는근육은하지근으로서페달을밟으면서힘을전달하는국면 에서는대퇴사두근 과하퇴삼두근 이작용하고페달이최하점에서최고점으로향해올라오는국면 에서는대퇴직근 장요근 좌골하퇴근 그리고전경골근 등이작용한다 또한상지의상완삼두근 상완이두근 상완근 상완요골근 동체의복근 과척추기립근 도주행중자세유지및하지근육과의협응역할을한다 슬관절굴근인햄스트링 은대퇴사두근의길항근이지만낮은강도로하지를신전시키는운동을할때 대퇴사두근과같이동원되어협력근의역할을하기도한다 그러나높은강도의운동에서는근전도상에두근육의활동이일치하지않는다

자전거의구조적특성 프레임의지오메트리 프레임의지오메트리는각튜브를얽는설계이다 자전거를개발하는이가지오메트리를연구해야하는이유는좁은의미에서라이더의안정적인주행자세를보장하기위한목적이있으며큰의미로는자전거의주행성을고려하고그에맞는구조적특성을반영하려는목적이있다 좁은의미의지오메트리를처음으로고려했던자전거는아마도 년미국의존캠프스탈리가개발한로버 일것이다

16 자전거의구조적특성 프레임의지오메트리 프레임의지오메트리는각튜브를얽는설계이다 자전거를개발하는이가지오메트리를연구해야하는이유는좁은의미에서라이더의안정적인주행자세를보장하기위한목적이있으며큰의미로는자전거의주행성을고려하고그에맞는구조적특성을반영하려는목적이있다 좁은의미의지오메트리를처음으로고려했던자전거는아마도 년미국의존캠프스탈리가개발한로버 일것이다 로버이전에유행하던오디너리 하이휠자전거 는뒷바퀴에비해앞바퀴가훨씬큰자전거였으며동력도앞바퀴에페달을직접달아전달하는방식이었다 그림 1. 프레임지오메트리 따라서 앞바퀴의크기가클수록빠른속도를낼수있었던것이다 그러나이런하이휠자전거는중심을잡기어려울뿐더러앞바퀴쪽으로무게중심이치우쳐있어라이더가앞으로넘어지는사고가많았다고한다 이런자전거의단점을보완한것이로버다 로버는처음으로지금과

17 같은다이아몬드꼴프레임을쓴자전거로이전의자전거에비해프레임이컸지만앞뒤바퀴의크기가같고중심을잡기도편했다 무게중심이안정적인덕분에라이더가앞으로넘어지는사고도줄어들었다 그래서로버의별명은세이프티 안전 였다 그래서다이아몬드꼴프레임은지금까지도자전거프레임의기본형태로자리잡고있는것이다 이런일화에서알수있듯이지오메트리의기본적인초점은 안전 에맞춰져있다 큰의미에서보더라도특정한상황에서안정적인주행과라이더의안전을보장하기위한기본목적에서벗어나지않는다 시트튜브의길이 시트튜브의길이는기성자전거의사이즈를대변하고있다 일반적으로 는인치 로드바이크는센티미터로표기한다 맞춤형자전거를만들때는라이더의가랑이와지면까지길이인인심거리를측정해기준으로삼는데인심거리에서 원하는프레임의 지면에서부터 중심까지의높이와탑튜브와가랑이까지의여유높이를합한길이를빼서 차적으로 중심에서시트튜브의끝까지의높이를결정하게되는것이다 위에언급한측정길이중탑튜브에서가랑이까지의여유높이는정해져있는것이아니라프레임빌더나라이더가선택하는원하는예상치라고봐야한다 탑튜브가슬로핑타입이아닌로드바이크의경우 의경우 가일반적이다 자전거를고를때자전거를끼고자전거탑튜브와가랑이의여유높이를보고선택하는간이측정법이알려지게된것도이런이유때문이다 그러나일반적인자전거는통계수치등을통해몇몇사이즈를정해내놓는것이고시트튜브의길이는최종적으로시트튜브의기울기까지고려해서정하는것이므로이런간이측정법이꼭맞는자전거를찾는완벽한방법은아니다 또한최근슬로핑타입의탑튜브가유행이므로이런간이측정방법은오류가많다

18 맞춤형자전거의시트튜브길이를정하는예 시트튜브의길이 + ( 지면과가랑이까지의높이 - (BB 높이 + 탑튜브와가랑이까지 의여유높이 )) / sine( 시트튜브의각도 ) 안장높이의결정 내게맞는사이즈프레임을선택했다면안장높이를결정해야한다 일반적으로안장에앉아서양쪽발끝이지면에닿는것을기준으로삼는데 높이와크랭크길이를무시한것이므로정확히맞는것은아니다 또페달을가장아래에놓았을때뒤꿈치가페달에닿는지를안장높이기준으로삼는경우도있는데이것역시발크기차이를무시한것이므로정확히맞는것은아니다 정확한안장높이는다리의굽힘각도를통해결정해야한다 안장에앉아서발끝이땅에닿는것이나페달을가장아래로내렸을때뒤꿈치가닿는것은새그나 높이 발사이즈를무시한것이므로맞는방법은아니다 전문장비가없어도두개의자와각도기를이용하면다리의굽힘각도를측정할수있다 커스텀피팅을받아도미세조정은라이더개인의몫이며라이딩을하면서결정하게된다 처음의위치는길잡이역할이므로미세조정을통해안장높이를결정해야한다 그러므로정확한안장높이는다리의굽힘각도를기준으로한다 크랭크암이 시방향에있을때 도가이상적이다 이후라이딩을통해미세조정을하면서라이더에게맞는위치를찾는것이바람직하다고하겠다 시트튜브의길이는자전거의사이즈로사용되고있고시트튜브의각도는페달링포지션에밀접한관계가있다 보편적인크로스컨트리 나로드바이크의시트튜브각도는 도정도이다

19 시트튜브의각도 시트튜브의각도는위에서언급했듯이시트튜브의길이를정하는데중요한값이다 하지만그보다더중요한것은시트튜브의각도가페달링포지션에지대한영향을미친다는것이다 페달링포지션은동력전달과주행특성을변화시키는주요한요소인데자전거에따라다소차이는있지만보편적으로 도가지형에크게구애받지않고페달링이자연스러운각도이며일반적인로드바이크나크로스컨트리 의시트튜브각도가이러하다 시트튜브의각도가낮아질수록고속페달링이어려워지고평지주행성도떨어진다 그러나내리막에서는자연스러운페달링이가능해지므로주로라이딩장르가다운힐 애가까워질수록시트튜브의각도가낮아지는경우가많다 반면시트튜브각도가높아질수록고속페달링이가능해지지만오랜시간페달링에는불편하다 타임트라이얼바이크처럼고각도 의시트튜브를쓰는자전거는무게중심이앞으로치우친경향이있어가파른내리막을내려가기에다소불안할수있다 탑튜브의길이 탑튜브의길이를정하는방법은프레임빌더마다다소차이는있으나그기준은보통몸통길이와팔길이다 따라서탑튜브의길이는주행자세 특히상체에영향을준다는뜻이다 맞춤형자전거를만들때탑튜브길이를결정하는방법중하나가가랑이부터쇄골까지길이와주먹을쥔아귀부터어깨관절까지의길이를합한것에약 프레임빌더에따라달라질수있음 정도를잡는것이있다 사람마다다소차이는있지만보편적으로이정도길이가평지나내리막또는오르막모두에서안정적인주행자세를취할수있다 그러나탑

20 튜브가이보다길어진다고생각하면평지에서의직진성과비교적가파르지않은오르막을오르는데는어느정도도움이될수있으나구불거리는좁은코너링이나내리막에서는조향과무게중심이불안정해질수있는우려가있다 탑튜브가짧은자전거를타면오르막에서상체의지지점이부족해힘쓰기에불편해지고무게중심이앞에치우쳐고속주행시불안할수있다 반면내리막에서비교적기민한조향성을보이기도한다 맞춤형자전거의탑튜브길이를정하는예 대다수의자전거프레임들은구조공학에서가장선호하는형상인삼각형에의존하고있다 왜일까 그이유는삼각형이모든단순한 차원의기하학 형상에서가장안정적이기때문이다 변들의길이가결정되면모든각들이결정되며 어떠한다른값도부여될수없다 변들중하나의길이가변경되거나부러지기전에는변형되지않는다 이는프레임의어느한모서리가심한압력 예를들어 언덕오르기 급정지 충돌등 을받기이전에는프레임이원래의형상을유지한다는의미이다 각변의길이들이고정되어있더라도각을바꿀수있는사각형과같은다른이차원적형상과삼각형은차이가있다 라이더가안장에앉아있어서힘이한코너에집중될때힘은전체프레임을통하여바퀴에전달된다 시트튜브와시트스테이는압축이되고탑튜브 체인스테이와다운튜브는팽창상태에놓이게된다 삼각형의안정된형상때문에프레임이뒤틀리게되는위험없이무게가전달된다 포크도압력을받게된다 자전거의주된삼각형은탑튜브 다운튜브와시트튜브을포함하고있다 이삼각형의한변인시트튜브는다른삼각형과연결되는데여기에

21 뒷바퀴축과연결되는시트스테이와체인스테이가포함된다 이두개의삼각형을합쳐서 다이아몬드프레임 으로묘사된다 일반적으로헤드튜브가주삼각형의네번째변이되는경우도있고 모든프레임의요소들이반드시직선은아니다 그러나디자이너들은삼각형에근접하도록설계를하는데 그이유는여러부품들이혼재하는상황에서삼각형이가장튼튼한구조를형성하기때문이다 시트스테이가없는풀서스펜션자전거의경우에도뒷바퀴를지탱하는삼각형이존재한다 삼각형은프레임의안정에가장중요한요소인데 그이유는세개의고정된튜브들이힘의전달을공유할수있기때문이다 그들이압축과팽창하에놓이게될때튜브의비틀림을최소화할수있다 자전거의후방면과수직면에서도다른종류의삼각형이이루어진다 자전거를후방에서살펴보면바퀴축과시트스테이가세번째삼각형을이루면서안정성을제공한다 이때문에시트스테이는거의항상시트튜브뒤의중앙에자리잡는다 네번째삼각형은뒷바퀴를위에서내려다보면나타난다 체인스테이는보톰브라켓에서갈라지고뒷바퀴축을세번째변으로한다 앞포크는어떤가 바퀴축과조종축사이의세변도고정된삼각형의모양을보여준다 완벽한자전거를고르기위해서기본적인프레임의기하학 을배울필요가있다 튜브의길이와각도 그리고스테이와포크의기하학은가장완벽하게어울려야하고쉽게타는데있어서가장중요하다 자전거프레임의기준면은지면이다 따라서수직튜브의각도는 도이고수평튜브는 도이다 단순하게말해서시트와헤드튜브가수직이될수록프레임은경주하기에더욱적합하게된다 왜냐하면조종이보다직접적이고민감하게되기때문이다 바퀴가땅에닿는지점은조종축이라불리는헤드튜브를이어서땅에닿는지점과거의가깝기때문에보다쉽게된다 이러한가상의차이를트레일 이라부르고 그크기가중요하다 반대로헤드튜브가눕혀진각도때문에트레일이커진다면조종시급격한방향전환을피할수있다 각도가완화되면도로의진동

22 을잘흡수하여보다부드럽게자전거를탈수있다 이에따라전문적인 종경기선수들은시트튜브와헤드튜브의각도가평면에서 도각을가지프레임을택하고 자전거출퇴근자들은 도정도로완만한각도를택하는경향이있다 조종축의각도가자전거를다루는데있어서유일하게중요한요인은아니다 대개의포크들은조종축보다조금앞으로곡선으로휘어져있다 이것을레이크라고하는데 레이크가클수록자전거가되도록직선방향으로나아가게하고핸들바를돌리려면조금더노력이필요하게한다 프레임이제작자들은보통 의레이크가되도록제작하고있다 시트튜브의각도는안락성과힘에영향을미친다 튜브의각도가가파르면라이더의허벅지가크랭크세트바로위에위치하기때문에페달을돌리는것이보다수월하다 그러나튜브각도가완만하다면보다많은진동을흡수해서안장까지그진동이전달되지않게할것이다 헤드튜브와각도와길이만이중요한것은아니다 좋은자전거를만드는데도움이되는다른요인들은바텀브라켓의높이 탑튜브의각도 그리고튜브들과스테이들이직선인가곡선인가의여부를포함한다 이러한조합들은끝이없다 완벽한자전거를소유하기위해서는프레임이개인에게맞도록제작해야하지만 자전거를일반적인목적으로사용하겠다면기성품들이거의완벽에가깝도록만들어져있기때문에별문제가없다 포크레이크와트레일은핸들조작감에있어서중요한역할을한다 각도와더불어프레임튜브길이가자전거의안락성과효율성을결정한다 높은수준의공기역학을고려한다면짧고가파른경사각의헤드튜브를선택해야하는데 이는핸들바가낮은위치에가도록하기때문이다 이러한자전거는라이더가몸을숙이고타야하기때문에공기의저항을덜받게된다 이와달리보다긴헤드튜브를사용한다면핸들바가위에장착되기때문에허리를펴고편안하게탈수있으나 체인이무거워지기때문에기계적효율성의손실이발생한다 헤드튜브각도가완만하면자전거를부드럽게탈수있다 왜냐하면구부러진포크는진동을쉽게흡수하기때문이다

23 사이클관련선행연구 김요한는사이클링훈련시사전 사후의근기능측정값에서안장이낮은그룹의대퇴이두근과비복근의근기능이안장이높은그룹에비해향상된성향을보였고 안장이높은그룹은낮은그룹에비해전경골근의근기능이향상된성향을보였다고하였다 그러나 그룹간의유의성결과에의하면 의안장높이조정과 주간의사이클링훈련은두그룹간의하지관절근기능에영향을미치지않는것으로보고하였다 강민성등은안장높이변화에따른낮은부하의꾸준한페달링시각도움직임범위저크의변화를비교한결과안장높이에따른각변인의변화가관찰되었다고하였으며 윤탁용은자전거페달에내측쐐기를적용후페달링시의관상면 시상면 수평면에서의슬관절위치는차이가있으며특히페달링중슬관절의대퇴각증가를막아주어슬관절의외반력스트레스를감소시켜주므로자전거를타는데있어내측쐐기의적용은자전거운동에있어보다효과적인수행방법이라고하였다 근골격계해석을통한다리의폄힘과당김힘의사용이자전거타기의피로도감소에미치는영상분석 정창현등 연구도있었는데당김힘을사용하기편리하고 안정성이보장되도록제작된페달의효율성을피로도측면에서평가하고자이루어졌으며 근전도신호 분석을통해 분간동일한자전거주행을할때 개의주요근육 넓다리곧은근 대퇴이두근 비복근 정강근 에대해전반적으로근육활성도가감소함을알수있었다고하였다

24 연구방법 본연구의목적은로드용바이크와타임트라이얼용바이크를이용하여시트튜브각도에따른하지의관절각도변화및근육의활성화정도를비교함으로써 시트튜브각도가철인 종경기의경기력에미칠수있는영향을확인하는데있다 본장은이를달성하기위한연구방법으로연구대상 실험절차및방법 자료분석 자료처리순으로정리하였다 연구대상자 본연구의피험자는대한트라이애슬른경기연맹의에이지그룹우수 선수남자 명으로최근에부상이나근골격계이상이없고정상적인사 이클주행이가능한조건내에서선정하였다 ± ± ± ±

25 실험장비 측정용자전거및롤러 모든페달링실험은안장높이조절이가능한사이클에서수행되었고로드바이크 와타임트라이얼용바이크를 사용하였고 용바이크도안장의위치조정으로각도의변화가가능하게조치하였다로드바이크의시트각도는 로프레임사이즈에상관없이거의고정되어있으며 용바이크의시트각도는 프레임사이즈별로차이가있다 실제피험자가사용하는사이클두종류를사용하며안장의위치이동을통하여시트튜브각도를 로변화시켜고정롤러에장착하여페달링을하게한다 라이더에게최적의퍼포먼스를수행할수있도록세부적인미세한핏팅에도움을주고어느각도가최적의효율적인페달링이되며 이때의근활성도를분석해보고뒤이어바로연결되는종목인 런에서가장빠른기록이기대될수있는여건을도출해내는데이연구의목적이있다

26 영상분석시스템 페달링동작을촬영하기위하여 사의 카메라 대를사용하였고 카메라의촬영속도는 로설정하였다 각각의모션캡쳐카메라는랜선을통해동조 되어있다 근전도 시스템 근전도장비는 을이용하여각근육별근활성도를측정하였다 이때자료샘플링주파수는 로설정하였으며 동작수행시얻어진근육의파형분석프로그램으로 프로그램을이용하여분석하였다

실험절차 모든실험은고정롤러에장착한자전거를이용하여피험자가실제로사용하는사이클을이용하며로드용과타임트라이얼용을안장위치를조절하여시트튜브각도의조작적변인을만들어비교측정을하였다 실험을위한장비의배치는다음과같다 분간의실험에서모든피험자가동일한속도인 유지하기위해 사의 을사용하여 으로페달링을지속할수있도록하였고 고정롤러의 단계조정동일하게통제하였으며타이어압력은 로동일하게사용하였다

27 실험절차 모든실험은고정롤러에장착한자전거를이용하여피험자가실제로사용하는사이클을이용하며로드용과타임트라이얼용을안장위치를조절하여시트튜브각도의조작적변인을만들어비교측정을하였다 실험을위한장비의배치는다음과같다 분간의실험에서모든피험자가동일한속도인 유지하기위해 사의 을사용하여 으로페달링을지속할수있도록하였고 고정롤러의 단계조정동일하게통제하였으며타이어압력은 로동일하게사용하였다 대상자들은부상을방지하기위하여충분한준비운동을실시하였으며몸에동작분석용반사마커와근전도측정용표면전극을부착한후롤러에고정된사이클에서약 분간사이클링을하여시간을가졌다 피로에의한데이터의오류를예방하기위해측정은각시트튜브조건별로하루에한차례씩측정하였으며총 일에걸쳐서측정을실시하였다 이때근전도각측정시기마다전극위치의차이를최소화하기위하여전극부착위치에유성펜으로표시를하여 다음측정시동일한위치에부착할수있도록하였다

마커의부착 동작데이터획득을위해적외선카메라 대로구성된 차원동작분석시스템 사의 를사용하였고 촬영속도는 로설정하였다 모션캡쳐카메라동조는 소프트웨어를사용하여각마커의 차원공간좌표값을산출하였다 인체에부착한마커의위치는양쪽전상장골극과후상장골극 우측고관절 내외측무릎

28 마커의부착 동작데이터획득을위해적외선카메라 대로구성된 차원동작분석시스템 사의 를사용하였고 촬영속도는 로설정하였다 모션캡쳐카메라동조는 소프트웨어를사용하여각마커의 차원공간좌표값을산출하였다 인체에부착한마커의위치는양쪽전상장골극과후상장골극 우측고관절 내외측무릎 내외측발목 첫번째및다섯번째중족골 뒤꿈치에총 개를부착하였고추가로대퇴와하퇴에클러스터방식으로 개씩의트래킹마커를부착하였다 또한 페달의정확한위치를확인하기위하여크랭크와페달의중심에 마커를부착하였다 부착한마커를기준으로각분절별지역좌표계를설정하였으며각지역좌표계의위치는다음과같다

29 근전도전극의부착 근육의활성화를측정하기위하여 을사용하였으며 페달링수행시활성화되는우측하지의근육중페달을뒤로당기는힘을앞으로미는힘으로전환시키기위한외측광근 페달을앞으로미는힘을내는대퇴이두근 과외측비복근 페달을뒤로당기는힘을내는전경골근 의근전도를측정하였다 사진 이때전극간의간격은 로동일하게유지하였다

대상자에게부착된해부학적마커정보를이용하여발목관절 무릎관절 엉덩관절 의 개관절과발 하퇴 대퇴 골반

30 자료분석 총 분간의페달링수행시동작데이터와근전도데이터는각 분간격으로 카메라는 분간씩촬영하였고 전후 초전카운트를하여동시에측정할수있도록통제하였다 근전도는 분간씩회 자료를저장하여분석하였다 운동학적분석 대상자에게부착된해부학적마커정보를이용하여발목관절 무릎관절 엉덩관절 의 개관절과발 하퇴 대퇴 골반 총 개분절을강체로모델링하였다 모델링의편의를위하여실험동작측정전에해부학적자세에서촬영된영상 을이용하였다

본연구에서의관절각도및상사점 하사점은다음과같다 본연구에서각도는발목관절 무릎관절 엉덩관절에대하여각관절 의굴곡 신전각을산출하였으며

31 페달링시관절의가동범위를구하였으며 관절이최대굴곡된각도에서신전된각도의차이를가동범위로정의하였다 페달링구간의구분은시상면을고려하여크랭크의가장높은각도위치를상사점 도가장낮은위치를 도로정의하였으며이를기준으로 도 도 도 도시점을정의하였다 본연구에서의관절각도및상사점 하사점은다음과같다 본연구에서각도는발목관절 무릎관절 엉덩관절에대하여각관절 의굴곡 신전각을산출하였으며 각관절각은각도를구성하는두벡터 의내적 을통해이용하여구하였다 즉 내적의정의에의해 두벡터 와 가이루는각 는 cos 로정의되므로계산된 cos 의값을 라하면 cos 로구한다 무릎관절각의계산예

32 하퇴의분절벡터 와대퇴의부적분절벡터 가이루는각도 cos 위공식을통해산출된엉덩관절 무릎관절 발목관절의값을페달링 구간동안시간에따라나열하였으며 이때의최대값과최소값의차이 를이용하여각관절의가동범위를산출하였다 근전도분석 수집된근전도 는 를이용하여 로필터링하여잡음을제거하였으며 정류작업을거친근전도신호는부위별최대등척성수축 동안의근전도신호에대한 수치로환산하였다 이때 의측정은 가제시한방법을사용하였으며 총 초간의등척성수축자료중 초동안의자료의 를기준으로사이클동작시근전도값을표준화하였다 이후 의 로표준화된각부위별근전도수치를적분하여적분근전도 수치를계산하였으며 계산법은다음과같다 특정동작구간의적분시간 근전도신호의정류

33 위공식으로계산된적분근전도수치는본실험설계에서페달링빈도를일정하게유지하였기때문에페달링의구간별시간이동일하다는가정하에한사이클또는각구간별적분근전도를산출하였으며 이때의적분근전도수치가작을수록피로의누적가능성이적은것으로판단하였다 자료처리 자료처리방법 본연구를위한실험에서 를통해얻은 차원공간좌표자료및지면반력의자료처리는 동작분석프로그램을사용하였고 를통해얻은근전도자료는 프로그램을이용하여분석하였다 통계처리방법 본연구의목적은로드용바이크와타임트라이얼용바이크를이용하여시트튜브각도에따른하지의관절각도변화및근육의활성화정도를비교함으로써 최적의경기수행능력을위한시트튜브각도를제안하는데있다 이를위해하지관절각도와하지근육의활성화정도를시간경과에따라비교하기위해반복측정이원변량분산분석 을사용하여분석하였으며 프로그램을사용하여산출하였다

34 연구결과 본연구는트라이애슬른에이지그룹우수선수남자 명을대상으로사이클페달링시외측광근 전경골근 대퇴이두근 비복근의사이클시트튜브각도에따른하지관절각도를비교하였으며 각근육의적분근전도를이용하여시간의경과및사이클주기에따른하지근육의활성정도를알아보았고 그결과는다음과같다 사이클시트튜브각도에따른각도변화비교 페달링실험은고정롤러에장착한자전거를이용하여피험자가실제로사용하는사이클을이용하며로드용과타임트라이얼용을안장위치를조절하여시트튜브각도 의조작적변인을만들어측정하였다 페달링시관절의최소각도와가동범위를구하여모든각도는시상면으로고려하여크랭크의가장높은각도위치를상사점 도가장낮은위치를 도로정의하였다 분석은상사점 도에서한바퀴돌아다시상사점 으로돌아오는것을 로정의하였다 하지관절각도변화비교 사이클페달링시시트튜브각도 에따른하지관절각 도를비교하였고 그결과는다음과같이나타났다

35 사이클페달링시시트튜브각도 에따른하지관절각 비교결과통계적으로유의한차이가나타나지않아 사이클페달링시시트튜브각도가하지관절각도변화에큰영향을미치지않는것으로나타났다 엉덩관절각도변화비교사이클페달링시시트튜브각도 에따른엉덩관절각도변화는큰차이를보이지않고유사한패턴을보이는것으로나타났다 그림

36 사이클페달링시시트튜브각도에따른엉덩관절의가동범위는 로드용 시트튜브각도가약간큰경향을보였으나통계적으로차이 를보이지않았다 그림 무릎관절각도변화비교 사이클페달링시시트튜브각도 에따른무릎관절각도변화는 유사한패턴을그리며큰차이가없는것으로나타났다 그림

37 사이클페달링시시트튜브각도에따른무릎관절의가동범위는 로드용 시트튜브가가장크게나타났고 그다음으로 타임트라이얼용 타임트라이얼용 순으로큰경향을보였으나통계적인차이는보이지않는것으로나타났다 그림 발목관절각도변화비교사이클페달링시시트튜브각도 에따른발목관절각도변화는시트튜브각도간에는유사한패턴을보이는것으로나타났다 그림

38 사이클페달링시시트튜브각도 에따른발목관절의 가동범위는 의경우가장큰경향을보였으나큰차이가없는것으 로나타났다 그림 시간의경과에따른하지근육의활성화비교 사이클시트튜브각도별하지근육의활성화를측정하기위하여페달링수행시활성화되는우측하지의근육중페달을뒤로당기는힘을앞으로미는힘으로전환시키기위한외측광근 페달을앞으로미는힘을내는대퇴이두근 과외측비복근 페달을뒤로당기는힘을내는전경골근 의근전도를측정하였다 측정은처음시작과 분 분 분으로시간의경과에따라실시하였으며 그결과는다음과같다

39 사이클시트튜브각도별근활성도 시트튜브각도별하지근육의활성화비교결과외측광근 과외측비복근 에서유의한차이점이나타났다 표 외측광근에서는 이 로가장큰것으로나타났고 가 가 로나타났다 외측비복근에서는 가 로가장큰것으로나타났으며 이 가 로나타났다 각하지근육의시간의경과 시작시 분 분 분경과시 에따른 시트튜브각도별근활성도를비교하였다 그결과는다음과같다 표 그림 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

40 전체적으로시트튜브각도가증가함에따라서근활성도가감소하는경향을보임을알수있었다 특히비복근에서는각도가증가하면서지속적으로감소하였고시간이경과할수록더감소하는경향을보였다 외측광근의경우시트튜브각도가 인경우에는 에비해오히려증가하였다가 에서는 에비해감소하는모습을보였다 시트튜브각도에따른경과시간별 처음 분경과 분경과 분경 과 각하지근육의차이는 을통하여사후검증을실 시하였고그결과는다음과같다

41 외측광근시간의경과에따른시트튜브각도별외측광근의근활성도비교결과유의한차이가나타나지않았고 분경과후의 과 조건에서만유의한차이를보이는것으로나타났다 표

42 전경골근 시간의경과에따른시트튜브각도별전경골근의근활성도비교결과 유의한차이가나타나지않았다 표

43 대퇴이두근 시간의경과에따른시트튜브각도별대퇴이두근의근활성도비교결 과유의한차이가나타나지않았다 표

44 외측비복근 시간의경과에따른시트튜브각도별외측비복근의근활성도비교결 과유의한차이가나타나지않았다 표

45 페달링구간별근활성도 사이클시트튜브각도에따른구간을페달링시관절의최소각도와가동범위를구하고 모든각도는시상면으로고려하여크랭크의가장높은각도위치를상사점 도가장낮은위치를 도로정의하고이를기준으로페달의위치를확인하여 로설정하였다 하지근육은페달을뒤로당기는힘을앞으로미는힘으로전환시키기위한외측광근 페달을앞으로미는힘을내는대퇴이두근과외측비복근 페달을뒤로당기는힘을내는전경골근으로설정하고각도에따른구간별근활성도를비교한결과전경골근을제외한모든구간에서유의한차이가나타났다 표 그림 외측광근은 에서 로가장크게나타났고 에서 에서 에서 로나타났다 대퇴이두근은 에서 로가장크게나타났고 에서 에서 에서 로나타났다 외측비복근은 에서 로가장크게나타났고 에서 에서 에서 로나타났다 또한 각하지근육의시간의경과 시작시 분 분 분경과시 에따른시트튜브각도별페달링구간에따른근활성도를비교하였다 그결과는다음과같다 표 그림

46 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

47 시트튜브각도에따른구간별 각하지근육의차이는 을통하여사 후검증을실시하였고그결과는다음과같다 외측광근시트튜브각도에따른구간별유의한차이가있는외측광근의근활성도비교결과 를제외한모든구간에서유의한차이가나타났다 표

48 전경골근 시트튜브각도에따른구간별전경골근의근활성도비교결과전구 간에서유의한차이가나타나지않았다 표 대퇴이두근시트튜브각도에따른구간별대퇴이두근의근활성도비교결과 에서유의한차이가나타났다 표 에서대퇴이두근의근활성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 로드용 타임트라이얼용 순으로나타났다 에서대퇴이두근의근활성도는

49 로드용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트 라이얼용 타임트라이얼용 순으로나타났다 외측비복근시트튜브각도에따른구간별외측비복근의근활성도비교결과 구간에서유의한차이가나타났다 표 에서외측비복근의근활성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 로드용 순으로나타났다 에서외측비복근의근활

50 성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 로드용 순으로나타났다 에서외측비복근의근활성도는 로드용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 타임트라이얼용 순으로나타났다

51 논의 본연구는로드용바이크와타임트라이얼용바이크를이용하여시트튜브각도에따른하지의관절각도변화및근육의활성화정도를비교함으로써 최적의경기수행능력을위한시트튜브각도를제안하는데있다 이에트라이애슬른에이지그룹우수선수 명을대상으로사이클페달링시외측광근 전경골근 대퇴이두근 비복근의사이클시트튜브각도에따른단계별하지관절각도의비교와시간의경과에따른각근육의하지근육의활성화정도를알아보았다 사이클의페달링운동은하지근력의굴곡과신전에의한기계적인주기운동으로서 페달에작용되는힘으로추진력을얻는다 사이클의주요경기력은체력적인요인외장비와인체간의조화로서 안장의높이와경사도 크랭크의길이 기어의수그리고자전거의특성등이있다 이러한요인들은하지근력에의한관절의모멘트 순간적일률그리고에너지변화등역학적인변인들에의해결정되며 사이클의페달에작용되는힘의측정에의한운동방정식의유도를통해분석될수있다 이창섭 홍성표 이순호 김요한 시트튜브의각도는페달링포지션에지대한영향을미치는데시트튜브의각도가작아질수록고속페달링이어려워지고평지주행성도떨어지는반면 시트튜브각도가커질수록고속페달링이가능해지지만오랜시간페달링에는다소제한적인부분이있다 때문에이러한시트튜브의각도에따른하지근력의근활성도를측정하여정량화하고 적절한시트튜브의각도를설정하여경기력수행향상에도움을줄수있는기반이마련되어야하겠다 은무릎관절의신전력에있어서 무릎이완전히펴진상태의무릎각이 라면 도의무릎각에서가장큰등척성모

52 멘트가나타난다고보고하였다 페달링운동에서최대수직힘을발휘하는크랭크위상이 전후 로서 등척성운동에서무릎의모멘트가최대로나타난무릎각과유사하다고하였다 본연구에서로드용바이크 와타임트라이얼 의시트튜브각도에따른하지관절각도 엉덩관절 무릎관절 발목관절 변화는비교결과통계적으로유의한차이가나타나지않아 사이클페달링시시트튜브각도가하지관절각도변화에큰영향을미치지않는것으로나타났다 그러나 타임트라이얼용바이크 를이용한사이클페달링시각도변화는유사한것으로나타났으며 로드용바이크 를이용한사이클링을했을때보다엉덩관절과발목관절의각도변화는큰것으로나타난반면 무릎관절의각도변화는작은것으로나타났다 은효율적인사이클페달링을위해서는대퇴의굴근과신근의근력이무엇보다중요하며최대의근력을발휘하기위해서는핸들을잡았을때힘과몸의자세를안정적으로하는것이중요하다고하였다 김요한 또한 바이시클라이프 에서올바른페달링을하기위해서는힘주는포인트를파악해야하는데물리적으로 시위치에서가장큰힘이들어가기때문에크랭크가 시사이에있을때만페달을밟고상사점과하사점에서는힘을넣지않는다고하였다 본연구의로드용바이크 와타임트라이얼 바이크의시트튜브각도에따른시트타입별 구간별 근육의활성화비교결과외측광근 과외측비복근 에서유의한차이점이나타났다 공성아는자전거페달링시페달을내릴때 페달을들어올릴때나머지 의힘을사용하게된다고하여본연구결과와유의한양상을보였다 외측광근에서는 이 로가장큰것으로나타났고 가 가 로나타났다 김

53 현중은외측광근을포함한슬관절신근군 외측광근 내측광근 중간광근 이자전거페달링시가장중요한역할을한다 는것은이미많은연구에서밝혀진바있다고하면서외측광근이자전거페달링의보다확실한주동근임을밝혀주었다 이에시트튜브각도차이에따른외측광근의활성화비교는최적의경기력수행에도움을줄수있는의미있는자료가될수있을것이라사료된다 또한 은자전거운동중운동강도가증가하면다른모든근육들의적분근전도가증가하지만비복근의적분근전도는증가하지않는다고하였으며 는비복근이페달링속도가증가할때비로소근활동이증가한다고하였다 본연구결과외측비복근에서는 가 로가장큰것으로나타났으며 이 가 로나타났다 은사이클페달링주기중페달을내리는구동국면 인가아니면페달을올리는국면 인가에따라서근력고토크도다르며국면에따라동원되는근육도다르다는것을알수있다고하였다 또한사이클페달링시외측광근은페달을뒤로올리는국면에서신전 되었다가페달을앞으로내리는국면으로연결되면서수축되며비복근은페달을앞으로내릴때신전되었다가약 지점후에수축하는양상을보여페달링시근육동원은신전 수축주기 로설명할수있다고하였다 본연구에서시트튜브각도에따른구간별근활성도는전경골근을제외한근육에서모두유의한차이를나타냈는데 외측광근은 에서 로가장크게나타났고 에서 에서 에서 로나타났다 대퇴이두근은 에서 로가장크게나타났고 에서 에서 에서 로나타났다 외측비복근은 에서 로가장크게나타

54 났고 에서 에서 에서 로나타났다 에서외측광근의근활성도는 로드용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 타임트라이얼용 순으로나타났다 에서외측광근의근활성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 로드용 타임트라이얼용 순으로나타났다 에서외측광근의근활성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 로드용 순으로나타났다 시트튜브각도에따른구간별대퇴이두근의근활성도비교결과 에서유의한차이가나타났다 표 에서대퇴이두근의근활성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 로드용 타임트라이얼용 순으로나타났다 김요한은안장이낮은그룹은높은그룹보다수평적인힘의요구가커지게되고수평적인힘을발휘할시낮은그룹이높은그룹보다대퇴사두근및대퇴이두근의근활동량이커지리라사료된다고하였는데본연구에서 타임트라이얼용 에서페달을끌어올릴때대퇴이두근이가장많은근활성을보인것으로나타났다 시트튜브각도에따른구간별외측비복근의근활성도비교결과 구간에서유의한차이가나타났다 에서외측비복근의근활성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 로드용 순으로나타났다 에서외측비복근의근활성도는 타임트라이얼용 에서가장큰것으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 로드용 순으로나타났다 에서외측비복근의근활성도는 로드용 에서가장큰것

55 으로나타났고 다음으로 타임트라이얼용 타임트라이얼용 순으로나타났다 은강도높은사이클링훈련시하퇴삼두근의효율적인근활동조율은대사적피로의발생을지연시킬것이라하였다 김요한 는사이클운동은대퇴 무릎 발목의교대적인굴곡과신전움직임이요구되고길항근의교대적인근육활성을가지게되는순환적인다리운동과과제지향적보행중재는보행과제의운동학적인패턴과비슷하다고하였다 는러닝동작시발목과무릎관절신전근은발이지면에닿기전높은강성을생성하기위한역할을수행하였고 엉덩관절의신전근은러닝스피드를증가시키는데기여하였다고보고하였다 이러한것들은트라이애슬론경기에서사이클링에뒤이어이뤄지는러닝을하기위한근육의전략적사용을위해서중요한요소임을나타내준다 는걷기와러닝의근활성도를비교한결과가자미근과비복근이러닝에서걷기에비해추진에대한기여가감소하는대신몸을지탱하여균형을유지하기위한기여도가증가하였다고보고하였으나 는근골격계시뮬레이션을이용한연구를통하여비복근등의발목관절저측굴곡근이지지구간의말기에몸의지탱과추진두가지모두에대해기여한다고보고하여 등의연구와다소다른결과를보였다 또한대퇴사두근의경우는오히려지지구간초기에신체중심을감속시키며 대신지탱을위해기능하는것으로보고하였다 위의연구들에서밝힌바와같이대퇴사두근또는비복근등의종아리근육은러닝시추진과지탱의역할을동시에수행하여러닝에가장중요한역할을한다고할수있다 때문에 형바이크의경우비복근의활성도가증가한대신대퇴사두근의근활성도가증가한본연구의결과로볼때 비복근의근활성을줄이고대신대퇴사두근을적극적으로사용할수있는 형바이크를사용하는것즉 시트튜브각도를높이는전략은이후의러닝을위해효과적일수있

56 을것으로판단된다 시트튜브각도가일반적인 형바이크보다큰 인경우에는오히려외측광근과비복근의근활성도모두가작이진것을확인할수있었는데특히페달링의 구간과 구간에서차이를보였다 이들구간은발을앞으로차는구간으로시트튜브각도가크랭크와시트의상대위치에변화를줌으로써해당근육의활성도를감소시킨것으로보이며 시트튜브각도가증가함에따라크랭크와시트의상대적위치는수직에가까워져체중을보다효과적으로사용할수있기때문에전체적인근활성도감소에도동일한속도를유지할수있는것으로생각된다 특히시간이경과하면서지속적으로근활성도가감소함을보여장기간경기시시트튜브각도가해당근육의피로도를감소시킬수있는조건임을보여주는결과라고예측할수있다 하지만무릎관절및발목관절의주동근인외측광근과비복근대신협응근의활성또는엉덩관절의기여가작용했을가능성이있으며추후연구에서는보다다양한근육들을대상으로한연구를통해이러한근육및관절의기여도변화에따른효율또한확인해볼필요가있다

57 결론 철인 종경기의세가지종목중유일하게사이클경기는기계와의상호작용을통해서경주를하게되며 선수의체형이나체력조건에최적화된장비의적용이포함된전략이필요하다 특히마지막경기인마라톤을효과적으로수행할수있는체력적컨디션을유지하는것이승패뿐만아니라완주의여부를결정짓는매우중요한요소이다 사이클페달링시에발생하는에너지는최적의운동수행과관련이있으며선수들은페달에전달되는힘의효율적인사용을위해자전거프레임의사이즈와각도, 안장높이및핸들의위치를조정하는피팅 (fiting) 이사용된다. 피팅은신체사이즈에적합한페달링자세를제시하여, 효율적인근육사용과최적의움직임을유도하여페달링수행에도움을줄수있다. 따라서본연구에서는사이클경기에주로사용되는로드용바이크와타임트라이얼 (TT) 용바이크를이용하여같은부하와속도로페달링을할경우시트튜브각도에따른하지의관절각도변화및근육의활성화정도를상대적으로비교함으로써, 시트튜브각도가철인3종경기의경기력에미칠수있는영향을확인하고자하였다. 이러한목적을달성하기위하여 6명의에이지그룹우수선수들을대상으로선정하였으며, 시트튜브각도가각각다른로드및타임트라이얼용자전거를고정롤러에장착한후사이클의안장위치조절을통해시트튜브각도의조작적변인을만들어비교측정을하였다 분간의실험에서모든피험자가동일한속도인 유지하였고 타이어압력은 로동일하게사용하였다 페달링동작시 3차원광학식동작분석장비를이용하여운동학적변인분석을실시하였고, 동시에근전도분석장비를이용하여외측광근 (Vastus Lateralis muscle, VL), 대퇴이두근 (Biceps Fem

58 oris muscle, BF) 과외측비복근 (Gastrocnemius Lateral muscle, GL), 전경 골근 (Tibialis Anterior muscle, TA) 의근활성도를분석하였다. 그결과사이클시트튜브각도에따른하지관절각도변화비교결과로드용바이크 (73 ) 와타임트라이얼 (TT1-75, TT2-77 ) 의시트튜브각도에따른하지관절각도 ( 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절 ) 변화는비교결과통계적으로유의한차이가나타나지않아 (p>.05) 사이클페달링시시트튜브각도가하지관절각도변화에큰영향을미치지않는것으로나타났다. 그러나, 타임트라이얼용바이크 TT1(75 ), TT2(77 ) 를이용한사이클페달링시각도변화는유사한것으로나타났으며, 로드용바이크 (73 ) 를이용한사이클링페달링을했을때보다엉덩관절과발목관절의각도변화는큰것으로나타난반면, 무릎관절의각도변화는작은것으로나타났다. 시간의경과에따른하지근육의활성화비교결과시트튜브타입별근활성도는외측광근 (Vastus lateralis muscle, VL) 과외측비복근 (Gastrocnemius Lateral muscle, GL) 에서유의한차이점이나타났다 (p<.05). 외측광근에서는 TT1(75 ) 이 % * S로가장큰것으로나타났고, Road(73 ) 가 % * S, TT2가 8.87 % * S로나타났다. 외측비복근에서는 Road(73 ) 가 % * S로가장큰것으로나타났으며, TT1(75 ) 이 % * S, TT2가 % * S로나타났다. 또한, TT2의경우에는시간이경과하면서외측광근의근활성도가점차감소하는패턴을보였다. 사이클시트튜브각도에따른페달링구간별근활성도를비교한결과전경골근을제외한외측광근, 대퇴이두근과외측비복근에서유의한차이를보이는것으로나타났다. 사이클페달링시시트튜브각도가하지관절각도에는큰영향을주지않는것으로나타났으나 시간의경과에따른하지근육의활성도를시트튜브각도별로비교해본결과외측광근과외측비복근에서유의한차이가나타났으며 외측광근은 바이크를이용했을때 외측

59 비복근은 바이크를이용했을때가장많은근활성을나타냈다 선행연구에서밝힌바와같이비복근등의종아리근육은러닝시추진과지탱의역할을동시에수행하여러닝에가장중요한역할을한다고할수있기때문에비복근의근활성을줄이고대신대퇴사두근을적극적으로사용할수있도록시트튜브의각도를높이는것은러닝을위해효과적인전략일가능성이있다 또한 일반적 형바이크보다시트튜브각도가큰 의경우외측광근과비복근모두근활성도가줄어드는경향을보였으며 특히시간이경과하면서지속적으로근활성도가감소함을보여장기간경기시해당근육의피로에있어서효율적이라고예측할수있다 사이클페달링시크랭크각도에따른구간별근활성도를비교해본결과전경골근을제외한외측광근 대퇴이두근과외측비복근이유의한차이를나타났으며 페달링동작시외측광근과 대퇴이두근 외측비복근의효율적인근활동조율을통해대사적피로의발생을지연시킬필요가있다고사료된다 본연구의결과를토대로사이클시트튜브각도가사이클뿐만아니라이후러닝의효율에영향을주어철인 종경기의경기력에영향을줄수있는가능성을볼수있었다 하지만본연구결과를현장에적용하기위해서는추후사이클과러닝을연계한분석을통해자전거의구조적변화가실제러닝퍼포먼스에미치는영향을확인해볼필요가있으며 엉덩관절의기여및다양한협응근들의기여를고려하여연구를진행해야할필요성도확인할수있었다 이러한연구들이라이더에게사이클경기뿐만아니라이후러닝종목에서퍼포먼스향상을위한세부적인피팅에도움이되기를기대하며 시트튜브를비롯한다양한구조적측면의연구를통해서사이클의퍼포먼스뿐만아니라각각의경기에적합한바이크제작에도움을줄수있는연구들이수행되어야할것으로사료된다

60 참고문헌 강민성 페달링수행시안장높이가하지관절의운동학적움직임에미치는영향 한국정밀공학회 년도춘계학술대회논문집 강승규 일류최후의스포츠철인 종경기 서울 전원문화사 공성아 자전거알고타면두배의효과 올바른자전거운동 서울대학교 스포츠과학연구소연구원 김요한 자전거에르고미터안장높이조정과사이클링훈련이하지관절근기능에미치는영향 석사학위논문 국민대학교스포츠산업대학원 김현중 정 역특수기어내장형자전거의페달링방향이근육에미치는영향 박사학위논문 충북대학교대학원 바이시클라이프 서울 프레스 윤탁용 자전거페달에적용한내측쐐기가페달의각도에따라슬관절과족관절에미치는효과 석사학위논문 삼육대학교대학원 이창섭 홍성표 이순호 자전거페달에작용되는힘의변환기기개발과안장높이에따른하지근모멘트평가 한국운동역학회지 제 권 제 호 정창현 윤현민 김영훈 이건우 근골격계해석을통한다리의폄힘과당김힘의사용이자전거타기의피로도감소에미치는영향분석 대한기계학회춘추학술대회

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