본 연구의 목적은 골프 드라이버 스윙 유형에 따른 임팩트 순간의 생체역학적 변인을 분석해 정량화된 데이터를 얻어내고, 이 데이터가 골프 지도현장의 코치와 선수 및 동호인들에게 좋은 정보로 활용하도록 하는 것이다.
이를 위해 골프 프로 경력 10년 이상 한국프로골프협회(KPGA) 소속 선수들을 대상으로 스트레이트, 페이드, 드로우 샷 등 스윙 유형에 따른 드라이버 스윙 동작을 분석했다. 데이터 수집에는 3차원 영상분석시스템(Vicon Cameras, Nexus & Polygon), 지면반력시스템(IMTI-Force Plate)과 초고속 카메라(1/30,000s)등의 최첨단 장비들이 활용됐다. 이를 통해 스윙 유형별 임팩트 순간의 생체역학적 변인으로 시간변화, 클럽 헤드의 움직임, 머리의 움직임, 흉부의 움직임, 골반의 움직임, 신체중심의 움직임, 상지의 움직임, 하지의 움직임과 지면반력의 변화 등을 연구했다. 이들 변인들을 중점적으로 비교 분석한 바 다음과 같은 결론을 얻었다.

임팩트 시 볼 접촉시간은 약 1/2,000s(.0005s)였으며, 클럽 스피드가 빠르면 빠를수록 볼 접촉시간은 짧게 나타냈다. 국면별 소요시간에서 딜리버리 포지션부터 임팩트 순간까지의 소요시간은 페이드가 가장 짧은 소요시간을 나타냈으며, 스트레이트와 드로우는 같은 시간을 소요하였다.
클럽 헤드의 속도는 스트레이트가 가장 빠른 속도를 나타냈으며, 드로우 페이드 순이었다. 스윙 유형 모두 임팩트 이전에 클럽의 최대 속도가 나타났음을 알 수 있었다. 클럽의 궤적은 스트레이트가 가장 작은 궤적을 나타냈으며, 페이드는 아웃-인, 드로우는 인-아웃 궤적을 나타내며 스윙을 하였다.
신체 헤드의 변위에서 볼 진행반대방향으로 큰 움직임을 나타냈으며, 또한 신체 헤드의 속도도 볼 진행반대방향은 물론 발가락 방향으로 빠른 속도를 나타냈다. 신체 헤드의 각속도는 굴곡 각속도, 좌측 굴곡이 빠르게 나타났으며, 외측 회전은 느리게 나타냈다.
흉부의 변위에서는 볼 진행반대방향과 발가락 방향으로 이동시켰으며, 흉부의 속도에서는 상하의 변화가 컸다. 흉부의 각도에서는 굴곡 각도는 드로우, 우측 굴곡 각도는 스트레이트, 반시계방향 회전 각도는 페이드가 가장 크게 나타냈다. 흉부의 각속도에서는 회전 각속도를 반시계방향으로 빠른 회전 각속도를 나타냈다.
골반의 변위에서 볼 진행방향과 발가락 방향으로 이동시켰으며, 골반의 속도는 볼 진행방향과 위 방향으로 빠른 속도를 나타냈다. 골반의 각도에서는 굴곡 각도는 드로우, 우측 굴곡 각도는 스트레이트, 반시계반향 회전 각도는 페이드가 가장 크게 나타냈다. 골반의 각속도는 반시계방향으로 회전 각속도가 가장 빠르게 나타났으며, 우측 굴곡, 굴곡 순으로 나타냈다.
신체중심의 변위는 볼 진행방향, 발가락 방향, 위 방향으로 작은 움직임을 나타냈으며, 신체중심의 속도는 볼 진행방향과 위 방향으로 약간 빠른 속도의 움직임을 나타났으며, 뒤꿈치 방향으로 낮은 속도로 움직임을 하였다.
어깨의 변위는 왼, 오른 어깨가 볼 진행반대방향과 뒤꿈치 방향이었지만 왼 어깨는 위 방향, 오른 어깨는 아래 방향으로 이동하였다. 어깨의 속도는 왼, 오른 어깨가 서로 좌우 대칭되는 속도를 나타냈으며, 왼 어깨 속도가 오른 어깨 속도에 비해 빠른 속도를 나타냈다.
어깨관절의 각도에서 임팩트 시 왼 어깨관절은 굴곡 각도 스트레이트, 내전 각도 드로우, 회전각도 스트레이트가 가장 컸다. 오른 어깨관절은 굴곡 각도 페이드, 외전 각도 스트레이트, 내측 회전각도 스트레이트가 가장 크게 나타났다.
어깨관절의 각속도에서 임팩트 시 왼 어깨관절은 신전 각속도 드로우, 외전 각속도 페이드, 외측 회전 각속도 페이드가 가장 빠르게 나타났다. 오른 어깨관절은 굴곡, 외전, 내측 회전, 합성 각속도 모두 스트레이트가 가장 빠르게 나타냈다.
팔꿈치 변위는 왼, 오른 팔꿈치가 스트레이트는 볼 진행방향, 페이드와 드로우는 볼 진행방향으로 이동하였다. 왼 팔꿈치는 발가락 방향, 위 방향으로 이동하였으며, 오른 팔꿈치는 반대로 뒤꿈치 방향, 아래 방향으로 이동하였다. 팔꿈치의 속도는 왼, 오른 팔꿈치는 볼 진행방향의 속도를 나타냈으며, 왼 팔꿈치는 뒤꿈치 방향, 오른 팔꿈치는 왼 방향으로 나타냈다. 또 왼 팔꿈치는 위 방향, 오른 팔꿈치는 아래 방향의 속도를 나타냈다.
팔꿈치의 굴곡 각도는 오른 팔꿈치가 왼 팔꿈치 보다 크게 굴곡 되었다. 또, 왼 팔꿈치는 매우 비슷하게 나타냈으며, 오른 팔꿈치 각도는 페이드, 드로우, 스트레이트 순으로 나타냈다.
팔꿈치의 신전 각속도도 오른 팔꿈치가 왼 팔꿈치 보다 큰 각속도를 나타냈으나 각속도는 비슷하게 나타냈다.
손의 변위는 왼, 오른 손 모두 볼 진행방향, 발가락 방향, 위 방향으로 이동하였다. 손의 속도에서 좌우의 속도는 볼 진행방향이었으며, 왼손, 오른손 모두 동일하였으며, 전후의 속도에서 왼손은 뒤꿈치 방향, 오른손은 발가락 방향이었다. 상하의 속도에서 왼손은 위 방향, 오른손은 아래 방향으로 나타냈다.
손목관절의 각도에서 임팩트 시 왼 손목관절은 배측 굴곡 각도 드로우, 척골 편위 각도 스트레이트, 내측 회전각도 드로우가 가장 크게 나타냈다. 오른 손목관절은 배측 굴곡 드로우, 척골 편위 드로우, 내측 회전 페이드가 가장 크게 나타냈다.
손목관절의 각속도에서 임팩트 시 왼 손목관절은 저측 굴곡 각속도, 척골 편위 각속도와 외측 회전 각속도 모두 드로우가 가장 빠르게 나타냈다. 오른 손목관절은 저측 굴곡 각속도 스트레이트, 요골 편위 드로우, 내측 회전과 합성 각속도 둘 다 드로우가 가장 빠르게 나타냈다.
엉덩관절의 각도에서 임팩트 시 왼 엉덩관절은 굴곡 각도 드로우, 내전 각도 스트레이트, 내측 회전각도 스트레이트가 가장 컸다. 오른 엉덩관절은 굴곡 각도 페이드, 외전 각도 스트레이트, 내측 회전각도 드로우가 가장 크게 나타났다.
엉덩관절의 각속도에서 임팩트 시 왼 엉덩관절은 신전 각속도 드로우, 내전 각속도 페이드, 내측 회전 각속도 페이드가 가장 빨랐다. 오른 엉덩관절은 신전 각속도 드로우, 외전 각속도 페이드, 외측 회전 각속도 드로우가 가장 빠른 것으로 나타났다.
무릎의 변위는 왼, 오른 무릎은 모두 볼 진행방향이었다. 전후의 움직임에서는 왼 무릎은 뒤꿈치 방향, 오른 무릎은 발가락 방향으로 이동하였다. 상하의 움직임에서는 왼 무릎은 스트레이트와 페이드는 위 방향, 드로우는 아래 방향이었다. 오른 무릎은 모두 아래 방향으로 이동하였다. 무릎의 속도에서 좌우 속도는 왼 무릎 볼 진행반대방향, 오른 무릎 볼 진행방향의 속도를 나타냈으며, 전후 속도는 왼 무릎 뒤꿈치 방향, 오른 무릎 발가락 방향의 속도를 나타냈다. 상하의 속도는 왼, 오른 무릎 모두 뒤 방향으로 속도를 나타냈다.
무릎의 각도에서는 임팩트 시 왼 무릎의 굴곡, 내반, 내측 회전각도 모두 드로우가 가장 컸다. 오른 무릎의 굴곡 각도 드로우, 외반 각도 페이드, 외측 회전각도 스트레이트가 가장 크게 측정됐다.
무릎관절의 각속도에서 임팩트 시 왼 무릎의 신전 각속도가 가장 빨랐으며, 스윙 유형별 신전 각속도는 페이드가 가장 빨랐다. 그리고 외반의 각속도는 드로우, 외측 회전 각속도는 스트레이트가 가장 빨랐다. 오른 무릎의 신전 각속도가 가장 빨랐으며, 신전 각속도는 페이드가 가장 빠르게 나타났다. 내반 각속도는 드로우, 회전 각속도는 스트레이트가 가장 빨랐다.
발목관절의 각도에서 임팩트 시 왼 발목관절은 배측 굴곡 각도는 드로우, 각도는 스트레이트, 내측 회전각도 스트레이트가 가장 크게 나타냈다. 오른 발목관절은 배측 굴곡 각속도 페이드, 각도는 페이드, 외측 회전은 스트레이트가 가장 빠르게 나타냈다.
왼 발목 오른 발목관절은 배측 굴곡, 외측 회전 각도는 모두 페이드가 가장 빠르게 나타냈다.
발목관절의 각속도에서 임팩트 시 왼 발목관절의 각속도는 저측 굴곡 각속도 페이드, 각속도는 드로우, 내측 회전 각속도는 드로우가 가장 빨랐다. 오른 발목관절의 각속도는 저측 굴곡 각속도 페이드, 각도 드로우, 내측 회전 각속도 페이드가 가장 빠르게 나타났다.
임팩트 시 왼발은 볼 진행반대방향과 뒤꿈치 방향의 지면반력을 나타냈으며, 오른발은 왼발과 반대로 볼 진행방향과 발가락 방향의 지면반력을 보였다. 수직지면반력은 왼발이 오른발에 비해 큰 지면반력을 나타냈다. 지면반력의 패턴에서 전후, 수직 반력은 왼발과 오른발이 반대의 패턴을 나타냈다. 좌우 지면반력은 왼발과 오른발이 백스윙 탑에서 동일하게 가장 크게 나타났다가 왼발은 임팩트 직전에 감소하였다가 임팩트 시 이후 증가하는 패턴인 반면, 오른발은 임팩트까지 감소한 패턴을 보였다.

The purpose of the study was to analyze various bio-mechanical variables for different types of golf swing during impact with the ball. This results obtained from this study can be further utilized as a good source for coaches while training professional and amateur players.
For the purpose of our study, we recruited players from Korea Professional Golf Association (KPGA) with more than 10 years of experience. The driver swing movement was analyzed for straight, fade, and draw shot swing types. The data was collected using high ?tech equipment: 3D motion capture system (Vicon Cameras, Nexus & Polygon), Ground reaction force measurement system (IMTi- Force Plate) and high-speed camera (1/30000). The bio-mechanical variables used to analyze the moment of impact for each of the swing type were change in time, club head movement, player’s head, thoracic, pelvic, center of mass, upper limb and lower limb movement and ground reaction force. After comparing the results from our analysis following conclusions were obtained.
It was concluded that the contact time for ball impact was about 1/2000 seconds and faster club speed resulted in shorter ball contact time. When the time required from the delivery position to the moment of impact was compared for each swing type, it was found that fade swing had the shortest time followed by straight and draw swing which has same time.
In case of speed of club head, it was found that straight swing type had the fastest followed by fade and draw swing types. Also, the maximum speed of the club was found to be just before the impact with the ball. The trajectory of the club swing was found to be shortest for the straight and for the fade out-in and draw in-out swing.
For the displacement of the player’s head, it showed a large movement in the opposite direction of movement of the ball, and the speed of the head showed a rapid movement with high speed in the direction of the movement of the ball and the toe of the player. In case of the angular velocity of the head, it showed that the flexion angular velocity and the left flexion occurred rapidly, and the outer rotation occurred slowly.
For the thoracic displacement, it showed movement towards the direction of the movement of the ball and the toe of the player. Also, the velocity was found to be large for the top to bottom thoracic displacement. When the thoracic angle was analyzed, it was found that the overall bending angle was largest for draw swing type and the right rotation angle and rotational angle at the counter clockwise direction was largest for straight and fade swing types respectively. And, the counter-clockwise angular velocity was the largest for the thoracic angular velocity.
In case of the displacement of pelvis, it showed a movement towards the direction of movement of the ball and direction of the toe. And, the velocity of the pelvis was fast in the direction of movement of the ball and in upward direction. Also, the overall bending, right bending angle and the anti-clockwise bending angle was found to be largest for draw, straight and fade swing types respectively. The angular velocity of the pelvis showed that during right flexion in the order of bending, there was a rapid rotational angular velocity in counter clockwise direction.
The center of mass showed movement in the direction of movement of the ball and toe direction. Also, it showed a small movement in upward direction. The velocity of the center of mass was in the direction of the movement of the ball, slightly faster movement in the upward direction, and slow movement in the direction of the heels.
For the displacement of shoulder, it was found that both left and right shoulder moved in the opposite direction of the movement of the ball and in the direction of the heels but the left shoulder moved in upward direction whereas the right shoulder moved in downward direction. The speed of the movement of the shoulder was found to be same for both left and right shoulder. However, the speed of the movement of left shoulder was faster compared to right shoulder.
At impact, it was found that the left shoulder joint had the largest flexion and rotation angle for the straight swing type and largest adduction angle for the draw swing type. For the right shoulder joint, largest flexion angle was found for the fade swing type whereas, the largest abduction and inner rotation angle was found to be for the straight swing type.
For elbow it was found that left and right elbow of all the swing types moved in the direction of the movement of the ball. In addition to that, the left elbow moved in direction of the toe and in upward direction whereas right elbow moved in direction of the heel and in downward direction. In case of the velocity of the elbow, both (left and right) elbow was in the direction of the movement of the ball. The velocity of the left elbow was in the direction of the heel in upward direction and right elbow was in the left direction in downward direction.
The angle of flexion for the right elbow was significantly greater than for left elbow. In addition to that, the angle was similar for all the swing types for left elbow whereas for right elbow the angle increased in the order of fade, draw and straight swing types. The analysis of the angular velocity showed that it was similar for both left and right elbow but the angular velocity during extension was larger for right elbow.
Analysis of the displacement of hand showed that the direction of displacement was towards the direction of the movement of the ball and in direction of the toe in upward direction for both left and right hands. The left-right velocity of the hand was in the direction of the movement of the ball for both left and right hands. For anterior-posterior velocity analysis showed that left hand moved in the direction of the heels and right hand moved in the direction of the toe. For the up-down velocity of the hand, the left hand velocity was in upward direction whereas the right hand velocity was in downward direction.
At impact, it was found that for left wrist joint, dorsiflexion angle and medial rotational angle was largest for draw swing type and ulnar deviation angle was largest for the straight swing type. In case of the right wrist, the dorsiflexion angle and ulnar deviation angle was largest for draw swing type and medial rotational angle was largest for straight swing type.
Also at impact, it was found that for left wrist joint, the change in lower flexion angular velocity, ulnar angular velocity and outer rotational angular velocity was faster for draw swing type. For right wrist joint, straight swing type had the fastest lower bending angular velocity whereas the draw swing type had the fastest radial deviation, inner rotation and composite angular velocity.
For hip joint at impact, it was found that for left hip joint, draw swing type showed the largest flexion angle and straight swing type showed the largest internal and internal rotational angle. Also, it was found that for right hip joint, fade swing type showed largest flexion angle, straight swing type showed largest abduction angle and draw swing type showed the largest inner rotational angle.
Analyzing the angular velocity of the hip joint showed that for left hip joint, the fastest angular velocity was for draw swing type, fastest extension angular velocity and internal rotational angular velocity was for fade swing type. For right hip joint, fastest extension angular velocity and external angular velocity was for draw swing type and fastest abduction angular velocity was for fade swing type.
In case of the displacement of knee, it was found that for both left and right knee the direction of movement was in the direction of movement of the ball. In the anterior-posterior movement, left knee moved towards the direction of heel whereas the right knee moved towards the direction of toe. Analyzing the up and down displacement, it was found that the displacement of the left knee was in upward direction for straight and fade swing type and it was in downward direction for draw swing type. For right knee the displacement was in downward direction for all swing types. Analysis of the medial-lateral velocity of the knee showed that left knee velocity was in the opposite direction of the movement of the ball and right knee was in the direction of the movement of the ball. For anterior-posterior velocity showed that left knee velocity was in the direction of the heel and right knee velocity was in the direction of the toe. For up-down velocity of the showed that both left and right knee velocities were in the backward direction.
At impact, the flexion and inner and outer rotation for left knee was found to be largest for draw swing type. For right knee, bending angle was largest for draw swing type, valgus angle was largest for fade swing type and outer rotation angle was largest for the straight swing type.
Also at impact the angular velocity during extension was the fastest and when the angular velocity for all the swing types were compared, the angular velocity during extension was largest for fade swing type. The valgus angular velocity was fastest for the draw swing type and the outer rotational angular velocity was fastest for the straight swing type. Similar to left knee, right knee also had the fastest angular velocity during extension and it was largest for the fade swing type. The valgus angular velocity was fastest for draw swing type and rotational angular velocity was fastest for the straight swing type.
At impact, for left ankle joint, dorsiflexion angle was largest for the draw swing type, and angular velocity was fastest and the inner rotational angle was largest for the straight swing type. For right ankle joint, dorsiflexion angle was largest and angular velocity was fastest for fade swing type and the external rotational angle was largest for the straight swing type. For both right and left ankle joint, dorsiflexion and external rotational angle was fastest for the fade swing type.
Also at impact, the analysis of the angular velocity of the ankle joint showed that the angular velocity of the left ankle joint for lower flexion was fastest for fade swing type and the angular velocity and inner rotational angular velocity was fastest for the draw swing type. For right ankle joint, lower flexion velocity and inner rotational angular velocity was fastest for the fade swing type and angular velocity was fastest for the draw swing type.
During the impact, the left foot ground reaction force was seen in the opposite direction of the movement of the ball and towards direction of heel. For right foot, the ground reaction force moved in the direction of movement of the ball and towards direction of the toe. The vertical ground reaction force for the left foot was larger than for the right foot. The pattern of ground reaction force in anterior-posterior direction was opposite for left and right foot. The ground reaction force in medial-lateral direction was largest at the top of the backswing for both left and right foot. However, for left foot the ground reaction force decreased immediately before the impact and increased after the impact whereas for the right foot a decreasing pattern could be seen till the impact.