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문제 정의
- 본 논문에서는 전동식 상지 근력강화 운동기기를 이용하여 새로운 운동부하 방식을 제시하고 관절토크와 근둘레의 변화를 통하여 근력과 근반응 성의 증진효과를 고찰하고자 하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구에서는 기존의 운동부하 방식인 등장성과 등속성 운동부하를 상호 보완하여 전동식 운동 기기에서 제공되는 새로운 운동부하 방식인 등장∙등속성 운동부하 방식을 제시하였고, 그에 따른 운동효율 및 근력증진효과를 검증하였다.
제안 방법
- 피험자들은 기존 근력운동기기가 제공하는 등장성 운동부하 방식을 제공받는 대조군 그룹과 새로운 운동방식인 등장∙등속성 운동부하 방식을 제공받는 훈련군 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다. 각 그룹의 피험자들은 전동식 상지 근력강화 운동기기를 사용하여 push up 과 pull down 운동을 1 일 세트 당 20 회씩 하여 총 3 세트를 수행하였으며 세트 사이마다 근력 회복을 위해 정적 회복을 5 분간 실시하였다. 훈련은 매주 3 일 실시하여 총 8 주간 진행되었으며 측정은 매주 1 회 실시하였다.
- 또한 피험자들이 운동 시 온도나 습도에 따른 체력저하 발생을 방지하기 위해 항상 일정한 온도와 습도를 유지 시켰다. 각 피험자의 자세에 의한 실험 결과의 오차를 줄이기 위해 운동을 하는 동안 같은 운동자세를 유지할 수 있도록 지시하였다.
- 운동영역에서는 피험자들에게 기존 운동기기가 제공하는 등장성 운동과 새로운 운동방식인 등장∙등속성 운동을 제공한다. 각각의 그룹은 하루 45 분 push up 과 pull down 을 20 회씩 4 세트를 실시하여주 3 회 운동을 수행하였으며 총 4 주간 운동이 진행되었다. 또한 본 실험에 들어가기 전 과부하의 원리를 적용하기 위하여 피험자들의 최대저항(1- RM)을 측정하였다.
- 7 은 전동식 상지 근력강화 운동기기를 이용하여 운동부하 방식에 따라 운동 전 후 상지 관절의 최대 토크의 변화량을 나타내고 있다. 등장∙ 등속성 운동부하가 운동 시 관절의 각도변화에 따른 부하손실을 최소화하여 일정한 운동부하에 대한 근수축 자극을 유도하였다. 또한 일정한 운동 속도를 제공하여 근긴장성을 지속적으로 유지하여 상지 운동과 관련된 근육인 등세모근, 대흉근, 삼각근, 상완이두근의 더 큰 근육활성도를 발생시켰다.
- 9 kg)으로 각각 남자 6 명, 여자 6 명으로 구성되었다. 또한 모든 피험자들에게 실험 전 본 실험에 대한 설명을 충분히 하였으며 근력변화 분석의 정확도를 높이기 위하여 피험자간의 체중에 의한 편차를 최소화 하였다(Table 1).
- 각각의 그룹은 하루 45 분 push up 과 pull down 을 20 회씩 4 세트를 실시하여주 3 회 운동을 수행하였으며 총 4 주간 운동이 진행되었다. 또한 본 실험에 들어가기 전 과부하의 원리를 적용하기 위하여 피험자들의 최대저항(1- RM)을 측정하였다. 또한 피험자들에게 측정된 1- RM 의 50% 부하를 초기 운동부하로 제공하였다.
- 또한 근력증진 효과 분석 시 상지 팔의 길이에 따른 오차를 줄이기 위하여 피험자들간의 상지 팔 길이 차이를 측정하였으며 Table 2 와 같이 거의 미미한 수준으로 나타났다. 또한 위와 같이 상지 관절에서 측정한 데이터 중 4 가지를 선택하여 분석하였다. 분석된 파라미터는 피크토크(peak torque), 총일량(total work), 평균파워(average power)와 가속시간 (acceleration time)이다.
- 또한 측정범위(range of motion, ROM)는 60°씩 제공하였다.
- 또한 본 실험에 들어가기 전 과부하의 원리를 적용하기 위하여 피험자들의 최대저항(1- RM)을 측정하였다. 또한 피험자들에게 측정된 1- RM 의 50% 부하를 초기 운동부하로 제공하였다. 점진부하의 원리를 적용하여 지속적인 과부하를 제공하기 위하여 운동부하는 매주 5kg 씩 증가시켰다.
- 운동 효과에 영향을 미칠 수 있는 요인들에 대한 오류를 줄이기 위해 전동식 근력운동기기를 이용하여 push up, pull down 운동 시 운동자세를 교정해 주었다. 또한 피험자들이 운동 시 온도나 습도에 따른 체력저하 발생을 방지하기 위해 항상 일정한 온도와 습도를 유지 시켰다. 각 피험자의 자세에 의한 실험 결과의 오차를 줄이기 위해 운동을 하는 동안 같은 운동자세를 유지할 수 있도록 지시하였다.
- 본 연구에서 피험자들은 전동식 상지 근력강화 운동기기를 이용하여 운동부하 방식 별 상지 관절의 신전과 굴곡운동에 따른 관절 토크 변화를 통해 근력변화를 고찰하였다. Fig.
- 또한 위와 같이 상지 관절에서 측정한 데이터 중 4 가지를 선택하여 분석하였다. 분석된 파라미터는 피크토크(peak torque), 총일량(total work), 평균파워(average power)와 가속시간 (acceleration time)이다. 첫 번째로 피크토크란 해당 관절이 신전/굴곡운동 시 관절이 내는 최대의 회전력을 말한다.
- 훈련은 매주 3 일 실시하여 총 8 주간 진행되었으며 측정은 매주 1 회 실시하였다. 운동 효과에 영향을 미칠 수 있는 요인들에 대한 오류를 줄이기 위해 전동식 근력운동기기를 이용하여 push up, pull down 운동 시 운동자세를 교정해 주었다. 또한 피험자들이 운동 시 온도나 습도에 따른 체력저하 발생을 방지하기 위해 항상 일정한 온도와 습도를 유지 시켰다.
- 가속시간 Ta 는 최대토크를 내기 위하여 관절의 힘을 가속시키는데 소요되는 시간을 나타나며 관절의 신전/ 굴곡 운동 시 관여하는 근육의 반응속도를 의미한다. 전동식 근력강화 운동기기를 이용한 운동부하 방식 별 근력증진 효율성을 비교하기 위하여 다음과 같이 데이터를 분석 및 검증하였다. 부하방식에 따라 운동 전 후 상지 관절 토크와 상지 근력에 미치는 효과를 검증하기 위하여 SPSS 13.
- 또한 피험자들에게 측정된 1- RM 의 50% 부하를 초기 운동부하로 제공하였다. 점진부하의 원리를 적용하여 지속적인 과부하를 제공하기 위하여 운동부하는 매주 5kg 씩 증가시켰다.
- 또한 측정범위(range of motion, ROM)는 60°씩 제공하였다. 측정 간의 오차를 줄이기 위하여 본 연구에서는 상지 관절토크 측정 시 피험자마다 3 회씩 실시 하여 나온 평균값을 이용하였다. 또한 근력증진 효과 분석 시 상지 팔의 길이에 따른 오차를 줄이기 위하여 피험자들간의 상지 팔 길이 차이를 측정하였으며 Table 2 와 같이 거의 미미한 수준으로 나타났다.
- 프로토콜은 상지 관절의 어깨관절, 팔꿈치관절과 요추관절의 신전과 굴곡을 적용하였고 각각의 관절 측정마다 각속도는 60°/sec 를 부여하였다.
- , Korea)를 보여주고 있다. 피험자 들은 전동식 상지 근력강화 운동기기를 이용하여 운동부하 방식 별 운동 전 후 상지 관절 토크 변화 및 상완근 근육 둘레 변화를 측정하였다. 관절 토크 측정을 위하여 BIODEX system 3 (Biodex Medical System, Inc.
- 2 는 운동부하 방식 별 근력 증진 효과에 대한 실험 수행과정을 나타내고 있다. 피험자들은 기존 근력운동기기가 제공하는 등장성 운동부하 방식을 제공받는 대조군 그룹과 새로운 운동방식인 등장∙등속성 운동부하 방식을 제공받는 훈련군 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다. 각 그룹의 피험자들은 전동식 상지 근력강화 운동기기를 사용하여 push up 과 pull down 운동을 1 일 세트 당 20 회씩 하여 총 3 세트를 수행하였으며 세트 사이마다 근력 회복을 위해 정적 회복을 5 분간 실시하였다.
- 5 는 운동부하 방식 별 근력증진 효과를 확인하기 위하여 측정한 관절을 나타낸다. 피험자들의 근력 변화를 관찰하기 위하여 매주 1 회 등속성 측정 장비인 BIODEX system3 를 이용하였으며 운동방식 별 운동 전 후 상지 관절 토크 변화를 측정하였다. 관절토크 측정 시 대조그룹과 훈련그룹 모두 동일한 측정 프로토콜을 적용하였다.
- 각 그룹의 피험자들은 전동식 상지 근력강화 운동기기를 사용하여 push up 과 pull down 운동을 1 일 세트 당 20 회씩 하여 총 3 세트를 수행하였으며 세트 사이마다 근력 회복을 위해 정적 회복을 5 분간 실시하였다. 훈련은 매주 3 일 실시하여 총 8 주간 진행되었으며 측정은 매주 1 회 실시하였다. 운동 효과에 영향을 미칠 수 있는 요인들에 대한 오류를 줄이기 위해 전동식 근력운동기기를 이용하여 push up, pull down 운동 시 운동자세를 교정해 주었다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 근골격계 병력이 없고 근력운동 경험이 없는 신체 건강한 성인 남녀 22 명을 대상으로 하여 실험을 진행하였다. 피험자들은 기존 운동부하 방식인 등장성 운동을 제공받는 대조군 (control group, CG; age: 20±1.
- 피험자들은 기존 운동부하 방식인 등장성 운동을 제공받는 대조군 (control group, CG; age: 20±1.4 years, height: 170±7.3 cm, weight: 60±5.4 kg)과 새로운 운동부하 방식인 등장∙등속성 운동을 제공받는 훈련군(training group, TG; age: 20±0.9 years, height: 170±8.1 cm, weight:60±4.9 kg)으로 각각 남자 6 명, 여자 6 명으로 구성되었다.
데이터처리
- 전동식 근력강화 운동기기를 이용한 운동부하 방식 별 근력증진 효율성을 비교하기 위하여 다음과 같이 데이터를 분석 및 검증하였다. 부하방식에 따라 운동 전 후 상지 관절 토크와 상지 근력에 미치는 효과를 검증하기 위하여 SPSS 13.0 을사용하였으며 운동방식에 따른 운동 전 후 관절토크의 피크토크, 총일량, 평균파워, 가속시간 등에 대한 평균과 표준편차를 계산하였다. 그룹 간 반복 측정 시 발생되는 측정 오차 사이의 통계적 유의성을 검증하였고 운동부하 방식에 따른 근력과 근반응성 증진에 대한 유의수준은 *p<0.
성능/효과
- 그룹 간 반복 측정 시 발생되는 측정 오차 사이의 통계적 유의성을 검증하였고 운동부하 방식에 따른 근력과 근반응성 증진에 대한 유의수준은 *p<0.05, **p<0.01 이다.
- 기존 운동기기에서 제공되는 단순한 무게부하에 의한 운동방식인 등장성 운동보다 등장·등속성 운동방식이 더 효율적인 근력 증진과 근반응성 증진이 발생하는 결과가 나타났다.
- 등장·등속성 운동 그룹에서의 운동 전후 가속시간 변화는 어깨관절(77.3%), 팔꿈치 관절 (163.4%), 요추관절(31.2%) 씩 토크 더 등속성 운동그룹에서 더 크게 감소 이유는 단순한 중력부하에 의한 운동인 등장성 운동보다는 제공되는 운동부하에 따른 근육의 수축과 이완 시 발생되는 관절의 모든 각도에서 동일한 부하가 제공되어 근육의 수축과 이완 시 근육의 최대 장력을 이끌어 낼수 있어 근육활성도가 크게 발생되고 이에 따라 힘을 발생시키는 관절의 근가속도가 증가하는 경향이 나타났다고 판단되며, 이로 인해 상지관절의 모든 근육군의 근 반응속도가 증가하였다고 사료 된다.
- 기존 운동기기에서 제공되는 단순한 무게부하에 의한 운동방식인 등장성 운동보다 등장·등속성 운동방식이 더 효율적인 근력 증진과 근반응성 증진이 발생하는 결과가 나타났다. 등장∙등속성 운동이 근육의 수축과 이완 시 관절의 모든 각도에서 일정한 운동부하와 운동속도를 제공하여 근수축 시 최대 장력을 이끌어 낼 수 있었다. 이로 인해 힘을 발생시키는 관절의 근가속도를 증가시켜 높은 효율성의 근반응성이 나타났고, 상완근 둘레 변화에서 둘레가 커지는 경향이 나타났다.
- 이는 운동방식과 상관없이 순수근력운동에 의한 운동효과로 말할 수 있다. 등장성 운동과 등장∙등속성 운동을 비교 시 운동 전 후관절토크 변화에서 등장성과 등속성 운동훈련을 받은 그룹에서 최대토크 수치가 어깨관절(20.7%), 팔꿈치 관절(18.4%), 요추관절(33.1%)씩 더 크게 증가하는 경향이 나타났다. 이는 등장∙등속성 운동이 상지의 근육들을 더 효율적으로 활성화시켰다고 판단된다.
- 실험 결과, 위의 결과와 마찬가지로 등장성 운동과 등장∙등속성 운동이 제공된 그룹 모두에게서 어깨관절, 팔꿈치 관절, 요추관절에서의 평균파워 수치가 증가하는 경향이 나타났다. 또한 등장∙등속성 운동 시 운동 전 후 어깨관절 (22.8%), 팔꿈치 관절(24.6%), 요추관절(14.1%)에서의 평균파워가 모두 더 크게 증가하는 경향이 나타났다. 이는 운동 전 후 등장성과 등속성 운동방식이 근육의 수축과 이완 시 동일한 속도로 이루어져 근육활성이 더 크게 유도되어 근육의 힘도 증가하는 경향이 나타났다고 판단된다.
- 등장∙ 등속성 운동부하가 운동 시 관절의 각도변화에 따른 부하손실을 최소화하여 일정한 운동부하에 대한 근수축 자극을 유도하였다. 또한 일정한 운동 속도를 제공하여 근긴장성을 지속적으로 유지하여 상지 운동과 관련된 근육인 등세모근, 대흉근, 삼각근, 상완이두근의 더 큰 근육활성도를 발생시켰다. 이는 곧 더 큰 근력증진을 야기하였다고 판단 된다.
- 이는 곧 더 큰 근력증진을 야기하였다고 판단 된다. 또한 피험자들이 운동방식 별 훈련을 받은1 주 후에는 토크 변화량 및 운동방식별 어떤 뚜렷한 경향을 나타내지 않았지만 2 주 후부터 등장∙등속성 운동부하를 제공 받은 그룹에서 더 크게 증가하여 4 주 후 약 21.9% 더 큰 관절토크 수치 변화가 발생하는 경향이 나타났다.
- 본 연구에서 등장성 운동부하 방식보다 등장·등속성 운동부하 방식이 건강한 성인들의 근육활성을 높여 운동 효과를 증진시켜 주는 것을 확인하였으며 이는 등장성 운동부하를 제공하는 기존의 운동기기보다 등장·등속성 운동과 같은 새로운 운동부하 방식을 제공해 줄 수 있는 전동식 운동기기의 가능성을 제시하고 있다. 또한 건강한 성인뿐만 아니라 환자나 노약자들이 보다 효율적인 운동 또는 재활훈련에 이용될 수 있을 거라 판단 된다.
- 실험 결과, 등장성 운동과 등장·등속성 운동을 받은 그룹 모두 상완근의 근육둘레 길이가 증가하는 경향이 나타났다.
- 가속시간은 관절의 토크 시작점에서 속도 역치점 까지 소요되는 시간을 의미하며 각 관절에 관여하는 근육들의 신경반응 능력을 평가하는데 사용된다. 실험 결과, 등장성 운동과 등장∙등속성 운동을 받는 모든 그룹의 어깨관절, 팔꿈치관절, 요추관절에서의 근가속도 수치가 모두 감소하는 경향이 나타났다. 즉, 운동을 받은 두 그룹 모두 어깨관절, 팔꿈치관절, 요추관절에서의 가속속도 수치가 감소 하는 경향을 보여주고 있는 것이다.
- 8 은 부하방식에 따른 상지 관절의 근육활성에 의한 총 일량을 나타내고 있다. 실험 결과, 등장성 운동과 등장∙등속성 운동을 받은 그룹 모두에게서 어깨관절(22.7%), 팔꿈치관절(19.2%), 요추관절(30.8%)에서의 관절토크 수치가 증가함에 따라 누적된 총 일량 또한 증가하는 경향이 나타났다. 특히 등장∙등속성 운동 시 운동 전 후 관절 토크 변화에서 어깨관절, 팔꿈치 관절, 요추관절의총 일량 또한 모두 더 크게 증가하는 경향이 나타났다.
- 실험 결과, 등장성 운동훈련과 등장∙등속성 운동을 받은 그룹 모두에게서 어깨관절, 팔꿈치 관절, 요추관절에서의 관절토크 수치가 증가하는 경향이 나타났다. 이는 운동방식과 상관없이 순수근력운동에 의한 운동효과로 말할 수 있다.
- 9 는 부하방식에 따른 근 피로 회복과 근 반응성에 의한 상지 관절의 평균파워의 변화량을 나타내고 있다. 실험 결과, 위의 결과와 마찬가지로 등장성 운동과 등장∙등속성 운동이 제공된 그룹 모두에게서 어깨관절, 팔꿈치 관절, 요추관절에서의 평균파워 수치가 증가하는 경향이 나타났다. 또한 등장∙등속성 운동 시 운동 전 후 어깨관절 (22.
- 이 원리에 따르면 근력운동의 초기 운동부하 강도는 최대저항(1-RM: one resistance maximum) 대비 60 %이며, 최적 운동강도는 1-RM 의 60∼80 % 이다.
- 등장∙등속성 운동이 근육의 수축과 이완 시 관절의 모든 각도에서 일정한 운동부하와 운동속도를 제공하여 근수축 시 최대 장력을 이끌어 낼 수 있었다. 이로 인해 힘을 발생시키는 관절의 근가속도를 증가시켜 높은 효율성의 근반응성이 나타났고, 상완근 둘레 변화에서 둘레가 커지는 경향이 나타났다.
- 8%)에서의 관절토크 수치가 증가함에 따라 누적된 총 일량 또한 증가하는 경향이 나타났다. 특히 등장∙등속성 운동 시 운동 전 후 관절 토크 변화에서 어깨관절, 팔꿈치 관절, 요추관절의총 일량 또한 모두 더 크게 증가하는 경향이 나타났다. 이는 등장∙등속성 운동이 근육의 수축과 이완 시 동일한 속도를 제공하여 근육의 활성이 더 크게 발생됨에 따라 큰 근력증진이 발생하고 그로 인해 근육의 총 일량이 전체적으로 증가하는 것으로 판단된다.
- 하지만 등장·등속성 운동을 동시에 받은 그룹에서 상완근의 근육둘레가 더 크게 증가하는 경향이 나타났으며 이는 등장·등속성 운동이 근육의 주동근과 길항근의 생체역학적인 수축과 이완이 근육간의 협응 활성을 최적화시켜 상지 운동과 관련된 근육인 등세모근, 대흉근, 삼각근, 상완이두근의 근육활성도를 야기시켰고 이를 통해 더 큰 근육의 둘레 변화(male; 3.5%, female: 4.8%)가 발생되었다고 사료된다.
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