[기술노트 #1] 골프 런치모니터 원리 (도플러 레이더, 카메라 방식)
안녕하세요, (주)크래카입니다.
여러분들은 골프를 좋아하시나요?
최근 몇 년 사이 취미로 골프를 하시는 분들이 늘어나고 있는 것 같습니다.대한 골프협회에서 발표한 2023 한국골프 지표에서는 2023년 골프 활동을 1회 이상 참가한 사람 624만 명이라고 합니다. 많은 분이 실내 연습장, 강습 등 다양한 노력을 통해 더 좋은 기량을 뽐내시려고 합니다.
그중 골프 론치 모니터는 야구의 '트랙맨'과 같이 데이터 기반으로 샷과 기량을 개선하기 위해 사용합니다.
| 골프 론치 모니터란?
영어로는 'Launch Monitor' 런치 모니터 혹은 론치 모니터라고 부릅니다. 골프공의 스피드, 런치 각도, 스핀 양, 비거리 등 다양한 데이터를 정밀하게 측정할 수 있습니다.
시중에는 다양한 형태의 제품들이 나와있지만 크게 포토 메트릭 (카메라 기반) 방식과 레이더 방식 두 가지로 나뉩니다. 적게는 10만 원 대부터 ~ 주로 프로들이 사용하는 수천만 원 대 제품까지 다양한 선택지가 있는데요. 제공 데이터와 앱 응용에 따라서 크게 달라지는 편입니다.
골프 론치 모니터 선택 전 골프가 어떤 스포츠인지 알면 선택하기 쉬워집니다.
골프는 스윙과 볼 비행은 극히 짧은 시간 (수 m/s), 고속 (볼 스피드 60~80m/s), 3차원 공간에서 발생합니다.
이런 골프의 특성에서 어떤 방식의 론치 모니터가 적절할까요?
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구분 |
카메라 |
레이더 |
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조명 의존 |
매우 큼 |
없음 |
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실외/실내 |
환경 민감 |
동일 성능 |
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볼 스피드 |
프레임 한계 |
도플러 주파수로 정밀 |
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거리 추정 |
삼각측량 |
절대 거리 |
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가려짐 |
취약 |
강인 |
카메라 방식은 고속 카메라로 여러 이미지를 촬영하고 계산합니다. 실내 사용에 적합한 편으로 레이더 방식에 비해 공간 제약이 적은 편입니다.
하지만, 야외에서는 볼 궤적 추적이 제한이 됩니다. 카메라는 장비 특성상 빛에 민감하기 때문에 조명 조건이 상당히 중요하며, 제품에 따라 정확도와 가격 편차가 큰 편입니다.
레이더 방식은 도플러 주파수를 활용하여 측정합니다.
도플러 주파수에 대해 간단히 말씀드리자면 구급차 사이렌을 생각하면 됩니다.
구급차가 멀리서 다가온다고 상상해 보세요.
✅구급차가 점점 다가올수록, 사이렌 소리가 높게 들립니다. ▶️ 고주파수 (파장이 짧음)
✅구급차가 멀어질수록, 사이렌 소리가 낮게 들립니다. ▶️ 저주파수 (파장이 긺)
이처럼 같은 소리를 내도 위치에 따라서 소리와 주파수가 다르게 측정됩니다. 이런 원리로 볼 스피드나 거리를 정확하게 측정할 수 있습니다.
레이더의 특성상 환경에 민감하게 반응하지 않아 야외에서 사용하기 적합하고 전자기파를 이용하기 때문에 가려짐에도 강인한 특성을 보이고 있습니다.
다만, 주로 골퍼 뒤에 레이더를 설치하기 때문에 카메라 방식에 비해 조금 더 넓은 공간을 차지한다는 점이 아쉬운 점입니다.
| 골프 모니터링 취득 데이터
레이더를 이용하면 다음과 같은 데이터를 얻을 수 있습니다.
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용어 |
정의 |
단위 |
의미/활용 |
레이더, 시스템 관점 |
|
클럽 속도 (Club Speed) |
임팩트 직전 클럽 헤드의 이동 속도 |
m/s, km/h, mph |
스윙 파워 수준을 나타냄 |
클럽 헤드 도플러 속도 측정 |
|
볼 속도 (Ball Speed) |
임팩트 직후 볼의 초기 속도 |
m/s, km/h, mph |
비거리 결정의 핵심 지표 |
볼 도플러 주파수로 정밀 측정 |
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스핀율 (Spin Rate) |
볼의 회전 속도 |
RPM |
탄도, 캐리, 런에 큰 영향 |
Micro-Doppler 또는 탄도 기반 추정 |
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캐리 거리 (Carry Distance) |
공중에서 날아간 거리 |
m, yd |
클럽 성능 비교의 기준 |
속도·각도·스핀 기반 물리 모델 |
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비거리 (Total Distance) |
볼이 멈출 때까지의 총 이동 거리 |
m, yd |
실제 플레이 결과 거리 |
캐리 + 지면 런 모델 |
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수직 발사 각도 (Vertical Launch Angle) |
지면 대비 위쪽 발사 각도 |
° |
탄도 높이 결정 |
다중 Rx 각도 추정 |
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수평 발사 각도 (Horizontal Launch Angle) |
타깃 라인 대비 좌·우 각도 |
° |
방향성(훅/슬라이스) 판단 |
좌우 안테나 위상차(PDOA) |
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스매시 팩터 (Smash Factor) |
볼 속도 ÷ 클럽 속도 |
무차원 |
임팩트 효율 지표 |
두 속도의 비율로 산출 |
이러한 데이터들은 단순히 스피드와 거리만 보는 것이 아니라 구질까지 볼 수 있어 기량 향상에 도움이 됩니다.
특히 레이더는 주요 기능인 볼 스피드, 클럽 속도, 각도를 안정적으로 측정할 수 있습니다.
💡만약 초심자라면 핵심적인 스윙 분석이 정확하게 측정되는 론치 모니터를 선택하는 것이 해답이 될 수 있습니다.
| 골프 모니터링 원리
골프 모니터 레이더는 골퍼와 일정 거리와 각도를 떨어뜨려서 측정하게 됩니다. 레이더 송신파가 골프공에 맞고 되돌아오는 반사파를 이용하여 측정하고, 타격 시점에서부터 일정 시간 동안 수신파를 캡처하여 발사각, 속도를 추출합니다.
쉽게 말해서 레이더가 쏘는 전파는 공에 맞고 되돌아오는 신호를 모읍니다. 공이 날아가면서 레이더까지의 거리와 속도가 계속 바뀌는데 이 변화를 연속으로 측정하면 공이 어떤 각도와 속도로 날아갔는지 수학적으로 역산할 수 있습니다.
실제 레이더 구조는 어떻게 될까요?
한 개의 Tx 안테나와 두 개의 Rx를 이용합니다. 각도 추출을 위해서는 2개 이상의 안테나를 이용해야 하기 때문입니다. 출력 결과로 I1와 I2의 데이터를 ADC를 거쳐서 출력하여 신호처리하여 속도 각도를 추출하게 됩니다.
골프 모니터링으로 활용되는 레이더 모듈 ▶️ (제품 살펴보기)
레이더 출력은 ADC를 지나서 나온 데이터이며, 신호처리를 수행한 후의 데이터는 우측 스펙트럼으로 보이게 됩니다.
1번: 골프채 반사 수신 신호
2번: 골프채 반사 신호와 골프공 반사신호
3번: 골프공 반사신호
오늘은 골프 모니터 원리와 데이터에 관해 상세히 알아보는 시간을 가졌습니다.
다소 어려운 내용이어도 개발상 꼭 필요한 내용이기에
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