야구 투구 동작 시 인체 피부온도의 변화
열화상카메라를 이용하여 야구 투구 동작시 팔에서 주로 사용하는 근육과 근육 주위의 피부 온도와의 연관성을 분석하고, 동일한 동작에 따라 사람간의 유의차가 정량적으로 발생하는지를 분석하였다.
사람들이 가지고 있는 근육의 크기와 형태, 동일한 동작에서의 근육의 사용 특성, 그리고 근육의 사용량에 따라 피부온도는 충분히 달라질 수 있다.
고등학교 2학년 운동 선수 경험이 없는 2명이 전력투구의 반 정도의 힘으로 실제 야구공을 10개 투구하고 1-2분 정도의 휴식을 반복하면서 총 10회 즉 100개의 투구를 하도록 하였다.
휴식 시간 동안 투구한 팔의 어깨부터 팔목까지를 그림 1과 같이 열화상카메라로 측정하였다.
[그림 1] 야구 투구 횟수에 따른 피부온도 분포 [Figure 1] Skin temperature distribution during pitching
그림에서와 같이 두 학생 모두 투구 횟수가 증가할수록 팔 전체의 피부온도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
특히 녹색선으로 연결한 부위들은 투구횟수별로 피부의 최대온도 위치를 나타내는데, 두 학생 모두 초기에는 동일하게 팔꿈치와 전면부 사이의 중앙에 위치하였다.
투구 횟수가 증가하면서 A학생은 팔꿈치 뒤쪽이 B학생은 팔꿈치 반대쪽에 최대 피부온도 위치가 있음을 확인하였다.
그림 2는 투구 횟수에 따른 피부의 최대 온도를 표시하고 있는데, A학생는 초기보다 최대온도가 2.9℃ 증가, B학생는 1.8℃ 증가하였음을 알 수 있다. 즉, 인체 특히 팔의 내부 근육 구조와 투구패턴의 차이로 인하여 사람간의 유의차가 발생함을 알 수 있다.
(a) A학생의 투구 횟수별 피부 최대 온도 (b) B학생의 투구 횟수별 피부 최대 온도
[그림 2] 야구 투구 횟수에 따른 최대 피부온도
[Figure 2] Maximum skin temperature with number of pitches
이와 함께, 두 학생에 대하여 어깨부터 팔목까지 피부온도 중에서 최대로부터 5번째 높은 온도를 그림 3에 나타내었는데, A학생은 전체적으로 투구 횟수가 증가함에 따라 다섯 번째 높은 온도를 제외하면 점진적으로 증가하다 70회 부터는 감소하고 100회에 다시 증가하는 형태를 보였다.
B학생은 20회까지 증가, 30회에서 감소, 다시 40회부터 점진적으로 증가하는 형태를 나타내었다.
특히 최대온도부터 5번째 높은 온도까지 초기와 100회 투구 후의 차이는 A학생은 2.9, 2.5, 3.0, 2.9, 2.0℃이었고, B학생은 1.8, 1.0, 1.0, 0.7, 0.9℃로, A학생은 근육 전체적으로 높은 온도의 증가를 B학생은 낮은 온도의 증가율을 나타냄을 알 수 있었다.
(a) A학생의 투구 횟수별 피부 최대 온도 (b) B학생의 투구 횟수별 피부 최대 온도
[그림 3] 야구 투구 횟수에 따른 최대-5번째 높은 피부온도
[Figure 3] Maximum to fifth higher skin temperature with number of pitches
이러한 결과를 좀 더 세부적으로 확인하기 위하여 그림 4와 같이 팔목에서 어깨까지 거의 일정한 간격으로 10개의 라인을 표시하고, 각 라인에서는 앞에서 뒤쪽으로 일정한 간격으로 ①에서 ⑤번을 지정하여 각 위치의 피부온도를 분석 확인하였다.
[그림 4] 팔의 근육 위치별 피부온도 분포
[Figure 4] Skin temperature distribution at every position in arm
그림 5에서와 같이 투구횟수별로 1번에서 10번까지의 팔의 라인 위치에 따른 온도 분포는 투구횟수가 증가할수록 A학생은 팔꿈치 근처의 5번 라인과 6번 라인 근육부위의 피부온도가 가장 높으며, 앞쪽(①)과 뒤쪽(⑤)의 온도차가 점차 줄어들어 5번과 6번 라인 전체의 피부온도가 상대적으로 균일해지는 특성을 나타내었다.
B학생의 경우에는 확연히 7번 라인 근육 위치의 피부온도가 높았고, 라인 전체의 온도가 거의 균일한 특성을 그리고 투구 횟수가 증가하면서 그 특성은 더욱 명확하게 나타났다.
따라서, 투구 시 근육의 활용 특성에 따라 명확하게 라인별 그리고 위치별 온도가 달라지고, 각자의 운동능력에 따라서도 온도 증가 및 변화량이 달라질 수 있음을 알 수 있다.
이를 통해 큰 덩어리의 냉찜질(아이싱)을 하는 장면에서 선수의 운동 특성과 피부 온도와의 연관성에 대한 관계 규명을 통해 선수별로 부위별 아이싱 량과 시간 등이 최적화된 장면으로 변화하길 기대한다.
이로서 다른 종목에 대해서도 본 논문에서 적용한 과정을 통해 열화상카메라를 이용하여 특정 운동 동작 시 주로 사용하는 근육 주변의 피부 온도와 운동량과의 연관성 분석이 가능하고, 동일한 동작에 따른 사람간의 유의차를 정량적으로 분석하여 그 결과를 제시할 수 있음을 확인하였다.
[그림 5] A학생의 근육 위치별 온도 분포
[Figure 5] Skin temperature distribution at every position in arm for A
이러한 실험을 통해
첫째로, 초기보다 100개 투구 후에 피부 최대 온도가 A학생은 2.9℃ 증가하였고, B학생는 1.8℃ 증가하였음을 알 수 있다.
최대온도부터 5번째 높은 온도까지 초기와 100회 투구 후의 차이는 A학생은 2.9, 2.5, 3.0, 2.9, 2.0℃이었고, B학생은 1.8, 1.0, 1.0, 0.7, 0.9℃로, A학생은 근육 전체적으로 높은 온도의 증가를 B학생은 낮은 온도의 증가율을 나타냄을 알 수 있었다.
즉, 인체 특히 팔의 내부 근육 구조와 투구패턴의 차이로 인하여 사람간의 유의차가 발생한 것으로 판단된다.
둘째로, 100회 투구까지 팔의 근육 위치별 온도 분포 분석 결과, A학생은 6번 라인-⑤ 위치가 가장 피부 온도가 높게 상승하였고, 다음으로 7번 라인-④ 위치, 다음으로 5번 라인-⑤ 위치가 높은 온도를 나타내었다. B학생은 7번 라인-② 위치가 가장 높은 온도를 그리고 6번과 3번 라인의 ② 위치가 비슷하게 높은 온도를 나타내었다.
이로부터 일반인이 투구 시에는 팔에서는 팔꿈치 앞뒤의 근육을 가장 많이 사용하고 있고, 앞쪽과 뒤쪽의 온도 차이는 사람별로 충분히 다르게 경향이 나타남을 확인하였다.
그리고 각각의 사람들이 가지고 있는 신체의 형태, 동일한 동작을 하더라도 근육의 특성과 사용량에 따라 피부온도가 근육 부위별로 충분히 달라질 수 있고 이에 따른 아이싱 조건의 차이가 발생할 수 있음을 본 연구를 통하여 알 수 있다.
따라서, 본 실험의 결과로부터 2가지의 정량적 결론을 명확하게 추가-보완할 만큼의 충분히 많은 일반인들과 선수들에 대한 실험적 연구가 필요함을 확인할 수 있었다.
출처 : “열화상카메라를 이용한 야구 투구 동작 시 인체 피부온도의 변화에 대한 실험 연구”, Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, Vol. 9, No. 7, 2019, pp. 375-384.