[Long Game] Kinematic Sequence

# K-VEST와 관련하여 

K-Vest라는 제품을 사용해 보신 적이 있으신지요? 

몸에는 조끼를 입고, 벨트를 차고, 손에 장갑을 끼고 채를 휘두르면 스윙 시 몸의 움직임을 포착하여 그래프로 표현해 주는 놀라운 기계입니다.  만약 골프 코치나 레슨프로가 이런 장비를 선보이며 그래프로 설명해 드리면 뭔가 차별화된 서비스를 할 수 있겠지요.  

K-Vest도 TrackMan과 같이 하나의 Coaching Tool이며, 3D Motion 분석이 제공해주는 결과물은 눈으로 판단하기 어려운 다이나믹한 현상을 표현해 줍니다.  

일반적인 골프코치/강사가 스윙의 정지된 상태나 어드레스, 스윙탑 포지션의 내용만 이야기 해준다면, K-Vest는 timing, speed와 스윙 전체적인 흐름을 그래프로 전환하여 스윙 전반을 몸의 움직임과 짝을 지어 철저히 분석해 줍니다.  자... 그럼 무엇을 어떻게 분석하는 걸까요?  

아래는 아마추어와 프로의 Kinematic Sequense를 비교한 학회 발표자료입니다. (By Phil Cheetham, September 6, 2008) 

프로와 아마추어의 Kinematic Sequense차이가 존재하는지 여부와, 존재한다면 도대체 어떤 차이가 얼마만큼 난다는 것인지, 또 그 의미하는 바가 무엇인지 확인해 보시기 바랍니다. 

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1. 기본 개념과 가정 : 

해당 연구의 목적은 PGA tour 프로와 일상적인 주말 골퍼인 아마추어와의 kinematic seqence의 수치화한 차이와 timing parameter 등의 비교입니다. 

연구의 가정(hypothesize)은 아마추어와 프로 간의 key가 되는 parameter들이 현격히 차이가 날 것이라는 것이 가정이며, 19명의 아마추어, 19명의 투어프로의 스윙을 캡처하여 비교분석 하였습니다.  18가지의 kinematic sequence performance 수치가 data로 사용되었습니다.  

- rotational accelerations, rotational decelerrations, peak rotational speeds, rotational speed gains, linear club head speed at impact, 등의 data가 수치화 되었으며 아마추어와 프로 간에 커다란 차이를 보여주었습니다.  대부분의 경우에 프로가 훨씬 더 큰 값을 보여주었습니다. pelvis rotational deceleration(골반 회전 감속)에 대해서는 프로와 아마추어 간 통계치가 별반 차이가 없었습니다만 최종적인 club head speed의 경우 아마추어의 표준편차는 프로의 거의 두배가 넘는다고 하네요. (아래의 통계자료(Table 1)를 보면 아실 수 있습니다.) 

body segment speed(신체 각 부분별 속도)의 peak시 순서는 '골반, 몸통, 그리고 팔'의 순서가 timing을 결정짓는 중요한 수치임에도 불구하고, 아마추어의 경우는 '골반, 팔, 몸통'의 순서로 움직였다는 것이 연구를 통해 발견된 점이라고 합니다. 

2. 방법 : 

19명의 아마추어와 19명의 프로로부터 스윙 분석을 수행하여 data를 추출하였습니다.  아마추어의 경우 상대적으로 느린 swing speed(88 mph)를 가진 골퍼를 대상으로 하였고, 프로의 경우 "tour quality"의 swing speed(109 mph)를 가진 골퍼를 대상으로 하여 비교군을 극명하게 구분하였습니다. 

3D swing capture를 위한 H/W는 240Hz, 6-degree-of freedom, 12-sensor electronmagnetic Liberty system(Polhemus Inc, (Colchester, Vermont)) 및 S/W는 TPI-3D golf swing analysis system (Advanced Motion Measurement, Inc.(Phoenix, Arizona)가 사용되었습니다. 

12개의 sensor는 골퍼의 full-body model을 정확히 생성하기 위해 부착되었는데 main sensor는 Pelvic Sensor(골반 센서)였으며, 치골에 벨크로(찍찍이 형태)로 부착되며, thorax sensor(몸통 센서)는 멜빵이나 배낭을 메듯 조끼 형태로 장착됩니다. 팔에도 벨크로로 센서가 부착되고, 클럽 센서도 grip 아래에 부착됩니다. 

이러므로 18개의 key kinematic sequence performance variables 가 다운스윙을 진행하는 동안 나타나고 수집되어 data로 저장됩니다.  

    1). average rotational acceleration of pelvis, thorax, arm and club ;  (4개)

    2). average rotational deceleration of pelvis, thorax, arm ;  (3개)

    3). peak rotational speed of pelvis, thorax, arm and club;  (4개) 

    4). rotational speed gains from pelvis to thorax, thorax to arm, and arm to club;  (3개) 

    5). timing of the peak rotational speeds of pelvis, thorax and arm with respect to impact ;  (3개)

    6). projected club head resultant linear speed at impact.  (1개) 

총 18개입니다. 

3. 결과 : 

위 그림(Figure 1)은 프로 중 한 명의 Kinematic sequence에 대한 downswing phase입니다. 

x축이 time 축으로 back swing top으로부터 시작하여, impact까지 그려져 있고, y축이 회전 스피드로 각속도(degree/sec)를 의미합니다. 

각 그래프의 선은 pelvis(골반), thorax(흉부), lead upper arm(왼팔 상박), club shaft(클럽)의 회전 속도를 보여주고 있습니다. 

그래프 위의 골퍼 모델 그림은 각 그래프의 peak time시 골퍼의 스윙 포지션을 보여줍니다. 

Kinematic Sequence의 통계표는 위의 표(Table 1)와 같습니다.  가정했던바와 같이, 모든 평균값, 최대 회전 속도 등이 아마추어와 프로 간에 상당부문 차이를 보여주고 있습니다.  Pelvis(골반) 부문의 평균 회전 감속(deceleration) 항목만 큰 차이를 보이지 않았습니다만, 그래도 프로들의 감속속도가 더 크고 뚜렷한 것이 특징입니다.  

중요한 항목은 'Time of Peak Rotational Speed before Impact'인데, 해당 항목들의 편차(SD, Standard Deviation)가 아마추어들은 프로의 거의 두배씩 차이가 납니다.  편차가 크다는 것은 아마추어들의 peak time 수치가 매우 다양하다는 의미이겠지요.  

그로 인해 결국, 최종적으로는 Linear Club Head Speed가 프로와 아마추어와의 차이가 현저하게 차이가 날 수밖에 없습니다. 

4. Discussion : 

힘의 전달이 가장 잘 되고 club head speed가 높게 나오는 downswing을 위해서는, Proximal(몸의 중심)으로부터 distal(말단부)에 이르는 순차적인 형태의 Kinematic Sequence의 특징을 필요로 합니다. 

* all segments should accelerate then decelerate before impact (except the club which should peak exactly at impact); 

* the peaking order should be pelvis, thorax, arm, club; 

* and each peak should be larger and later than the previous one. 

위 그림(Figure 1)이 증명하고 있습니다.  

붉은색 글씨가 금번 제 글의 핵심이기 때문에 이렇게 표시하지 않을 수 없었습니다. 

K-VEST라는 툴을 통해서도 위의 3가지 항목을 비교/분석하는 것입니다. 

* 골반, 흉부, 팔, 클럽 모든 부위가 가속되어야 하지만, impact이전에는 감속되어야 한다는 것! 

(클럽은 impact 순간이 바로 peak time 이어야 함.  --> 아마추어들은 impact 이전에 club의 감속이 이루어지는 경우도 있습니다. casting이나 scooping 등) 

* Peak time의 순서는 반드시 골반, 흉부, 팔, 그리고 클럽의 순서가 되어야 합니다. 

* 각 부분의 peak time은 앞선 항목보다 나중이면서 훨씬 더 빠른 속도이어야 합니다. 골반보다 흉부의 peak time이 나중이지만 축적된 힘에 의해 훨씬 더 빠른 속도이어야 합니다. 

K-VEST를 통해 분석을 하게 되면 아래와 같은 그래프를 보시게 됩니다. 

프로와 아마추어의 그래프가 이제 확연히 눈에 들어오시리라 생각됩니다. 

어떻게 비교하고, 분석하시는지 아시겠지요?...