체육영재육성 운동프로그램인 공통 실기와 육상, 체조, 수영 종목의 전문 실기 운동프로그램은 초등 학생인 체육영재들의 체격과 체력 및 운동능력에서 많은 향상이 있는 것으로 보고 되어왔으며(류재청, 양명환, 김덕진, 노동진, 현승현, 2012; 어수주, 이미숙; 2012), 이미숙, 한민규, 조준용, 김창근, 류지선, 2010), 다양한 신체활동은 근지구력, 순발력, 지구력, 민첩성 등의 기초체력 향상에 긍정적인 효과가 있는 것으로 보고되고 있다(Westcott, 2009; 백문종, 2007; 이경관, 심재희, 유인영, 2006). 그러나 체력과 관련된 다양한 운동능력에 대해서 역학적 특성을 통한 정량적 평가는 미흡한 부분을 나타내고 있어, 이 연구는 초등학교 4, 5, 6학년 육상 체육영재를 대상으로 운동프로그램 실시전(1차 측정, 운동 전)과 실시 후(2차 측정, 운동 후)에 대한 운동능력을 운동역학적으로 평가하고자 하는데 있다. 발구름 준비자세에서 운동학적 차이를 보면 신체 중심의 수직높이에 있어서 운동전에 있어서는 평균 0.48±0.06m를 보인 반면에 운동후에는 평균 0.51±0.08m로 운동전보다 신체중심이 다소 높은 자세에서 발구름 동작이 이루어지는 것으로 나타났지만(p<.05), 상대적인 신장비(%)와 관련된 통계적 차이는 보이지 않고, 운동 후의 신체중심이 약 2% 높은 자세에서 발구름 동작이 이루어지는 특성을 보였다. 신체중심의 높이와 관련된 무릎의 굴곡된 자세각의 특성을 보면 피험자 간에 많은 편차를 보였지만, 운동전은 평균 -109.9±15.8°, 운동후는 평균 -87.1±42.21°로 운동전에서 무릎을 크게 굴곡 시킨 자세에서 발구름이 이루어지는 자세를 보였다. Wu, Lin & Wang(2003)에 의하면, 대퇴와 하퇴의 길이, 대퇴와 하퇴의 근질량과 관련된 인체측정학적 변인(anthropometric parameters)이 기록에 영향을 주는 주요 요인이 아니라 준비자세에서 나타나는 역학적 요인이 주요요인을 보고하였는데, 무릎을 45° 굴곡시킨 자세보다 90° 굴곡 시킨 자세가 발구름 시간을 길게 하여 수평과 수직충격량을 크게 하여 이륙속도가 커지는 것으로 보고하였고, Hamill & Knutzen(2009), Grimshaw & Burden(2006), 최지영과 김승재(2002)에 의하면 무릎의 최대힘은 근육 힘의 방향과 분절이 움직이는 방향이 90° 일 때 가장 효과적인 힘을 발휘할 수 있는 각도로 보고된 것처럼, 이 연구에 나 결과에 의하면, 피험자 간에 많은 편차를 보였지만, 운동후에 나타난 무릎의 자세각이 90도에 가까운 자세를 보였기 때문에 보다 큰 힘을 발휘할 수 있는 자세로 준비동작이 이루어지는 특성을 보였다. 이처럼 기록이 향상된 원인은 이륙순간의 운동학적 특성에서 볼 수 있듯이, 이륙순간 신체중심의 수평속도(VH)에서 운동전은 평균 2.78±0.04m/s, 운동후는 평균 2.93±0.11m/s로, 운동전보다 수평 속도가 향상된 결과(p<.05)를 보였지만, 상대적으로 수직속도에서는 운동전이 평균 1.36±0.18m/s, 운동후는 평균 1.29±0.17m/s로 운동전이 다소 큰 속도에서 이륙되는 특성을 보였다. 발목각, 모릎각, 신체각, 그리고 몸통기울기각의 특성에 있어서도 운동전후에 통계적인 차이는 보이지 않았지만, 무릎각의 경우 운동전보다 다소 굴곡된 자세에서 이륙되는 특성을 보였고, 신체각에 있어서도 운동 후가 다소 큰 자세에서 이륙되는 특성을 보였다. 특히 이륙순간의 이륙각을 보면 운동전은 평균 26.0±2.92°, 운동 후는 평균 23.7±2.49°로 운동후의 도약각이 작은 특성을 보였는데, 이는 신체중심의 수평속도와 수직속도에서 나타났듯이, 운동 후에서 수평속도가 크고 수직속도가 작은 특성을 보임에 따라 도약각이 작은 특성을 보였다. 초등학생들을 대상으로 한 이 연구와 달리, 남자 성인들의 경우는 일반적으로 29-38°의 이륙각에서 도약하는 것으로 보고(Wakai & Linthorne, 2005; Ashby & Heegaard, 2002; Aguado, et al., 1997)되었는데, 초등학생들의 도약각이 작게 나타난 것은, 지면에 작용하는 수직힘과 수평힘(추진력)의 크기에 의해 결정된다고 볼 수 있다. 이 연구에 나타난 최대 수직힘과 수평힘의 크기를 보면, 운동전후에 통계적인 차이는 보이지 않았지만, 수직힘의 경우 운동전이 평균 1.81±0.26BW, 운동 후는 평균 1.88±0.20BW로 운동후가 다소 큰 특성을 보였지만, 수평힘에 있어서는 운동전이 평균 0.78±0.09BW를 보인 반면, 운동후는 평균 0.69±0.06BW로 운동전은 수평힘이 크고, 운동 후는 수직힘이 다소 큰 특성을 보였다. 그러나 일반 성인들을 대상으로 분석한 Ashby & Heegaard (2002), Kreigthbaum & Barthles(1990)의 연구에 의하면 수직힘이 2.2-2.3BW, 수평힘은 0.63-1.29BW의 힘이 작용하는 것으로 보고된 것과 달리 초등학생들의 수직힘이 다소 작게 작용하는 특성을 보였기 때문에 일반 성인들보다 도약각에서의 차이가 있는 것으로 보여진다. 준비국면(phase)에서 나타나는 운동전과 후의 역학적 차이를 보이는 변인을 살펴보면, 발목의 각 속도에 있어서 운동전은 평균 -660.8±105.50°/s의 신전속도를 보인 것과 달리 운동후에는 평균-732.7±96.49°/s로 운동후의 발목 신전속도가 큰 특성(p<.05)을 보이면서 빠른 추진력과 더불어 신체를 상승시키는데 크게 작용하는 것으로 나타났다. 몸통각속도에 있어서도 통계적인 차이는 보이지 않았지만, 운동전보다 운동후의 신전속도가 큰 특성을 보이면서 상체를 수직으로 빠르게 세우는 특성을 보인 것과 달리 무릎의 신전속도에 있어서는 유의한 차이는 보이지 않았고, 오히려 운동후의 무릎 신전속도가 작은 상태에서 이륙되는 특성을 보였다. 무릎의 최대 각속도는 발구름 추진구간에 무릎을 빠르게 신전시키는 근력으로 추정할 수 있는 것(정익수, 오정환, 이동진, 2012)으로, 이 연구에서 무릎각속도가 운동전보다 상대적으로 작게 나타난 것은 체격적인 면의 신장과 체중이 유의하게 증가된 특성을 보인 것과 달리 자신의 체중을 극복할 수 있는 근력의 발달이 다소 부족한 것으로 보여진다. 하지(lower extremity)의 무산소성 근파워(anaerobic muscle power)로 높은 신뢰성과 쉽고, 간단하게 최대 수행능력을 평가할 수 있는 운동능력인 제자리멀리뛰기의 동작에 대한 내용을 종합해보면, 운동전보다 운동 후에 크게 향상된 기록은 신장의 크기가 증가되면서 신체중심의 높이가 다소 높아짐에 따라 투사점이 높은 특성도 있지만, 운동후 준비자세에서 무릎관절의 굴곡 크기가 90°에 가까운 자세를 보임에 따라 최대힘을 발휘할 수 있는 자세에서 추진동작이 발생되었다고 볼 수 있다. 또한 체육 영재 운동프로그램 적용에 따라 신체중심의 수평속도가 크게 나타나면서 운동능력이 향상된 점과 달리, 최대 수직힘과 수평힘에 있어서는 체중 증가로 인해 자신의 체중에 대응하는 힘을 크게 발휘하지 못하는 근력의 특성을 보여, 힘보다 속도적인 측면에서의 운동능력이 향상된 결과를 보였다고 볼 수 있다. 이 연구에서 육상 훈련 프로그램의 내용은 “육상 경기에 필요한 기초기술 및 체력양성”에 초점을 두면서 육상에 대한 흥미유발을 위한 놀이위주의 훈련, 단거리, 허들, 장거리 달리기 등 기초기능을 조합한 훈련, 순발력, 점프력 향상을 위한 변형 피치 훈련을 실시하였기 때문에 엘리트 선수들과는 다소의 차이가 있지만, 초등학생들의 순발력 향상에 긍정적인 결과를 보였다. 그러나 이 연구를 통해 나타난 시사점은 체육영재로서의 운동능력을 보다 크게 향상시키기 위해서는 체격적인 면에서 신장과 체중 증가에 따른 상대적 근력운동의 중요성이 요구되는 것으로 나타났기 때문에, 초등학생에 맞는 새로운 체력 훈련프로그램을 개발하여 적용시킬 필요가 있으며, 이는 엘리트 선수로 육성하기 위한 단계이면서 중요한 과제로 볼 수 있다.

The purpose of this study was to estimate the capacity of movement in standing long jump by the ground reaction force and three-dimensional motion analysis. Six upper-grade elementary school students (4th, 5th, & 6th grade) who were selected as athletic sports talent at the K university in 2012 performed standing long jump on a force platform with full effort. The kinetic and kinematic factors such as height and displacement on center of gravity (COG), joint and segment angle, and maximum magnitude of Fy & Fz in preparing phase were calculate by Visual3D and Matlab2009a software. The results showed following characteristics; 1) The height of COG in the minimum knee angle of preparing phase showed a significant difference between before (0.48±0.06m) and after (0.51±0.08m), which indicates higher posture at after movement, 2) The horizontal velocity of COG in take-off event showed a significant difference between before (2.78±0.04m/s) and after (2.93±0.11m/s), which explains faster take-off velocity at after movement, 3) The maximum angular velocity of ankle joint in preparing phase showed a significant difference between before (-660.8±105.50°/s) and after (-732.7±96.49°/s) and this results implies faster extension velocity at after movement.