[논문]정적 스쿼트 동작 시 발란스 보드와 전신 진동자극기 적용이 신체 근활성도 변화에 미치는 영향

김유신; 김대훈

doi:10.12925/jkocs.2020.37.4.755

정적 스쿼트 동작 시 발란스 보드와 전신 진동자극기 적용이 신체 근활성도 변화에 미치는 영향
Effect of Balance Board and Whole-body Vibration Stimulator Application on Body Muscle Activities during Static Squat Motion 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.37 no.4, 2020년, pp.755 - 761

초록
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본 연구의 목적은 정적 스쿼트 동작 시 발란스 보드와 전신 진동자극기 적용이 신체 근육의 근활성도 변화에 어떠한 영향을 미치는지 검증하는 것이었다. 본 연구의 대상자는 20대 남성 20명을 대상으로 실시하였고(연령, 21.90±0.36 세; 신장, 174.30±1.09 cm; 체중, 66.50±1.00 kg; 신체질량지수, 21.90±0.31 kg/㎡), 3가지의 기본 정적 스쿼트 동작, 발란스 보드를 적용한 정적 스쿼트 동작 및 전신 진동자극기를 적용한 정적 스쿼트 동작을 수행하였으며, 표면전극을 부착한 부위는 신체 근육의 우측 복직근, 내복사근, 외복사근, 대퇴직근, 외측광근 및 내측광근으로 설정하였다. 실험을 통해 획득된 본 연구의 결과는 다음과 같다. 복직근, 내복사근 및 외복사근의 근활성도는 발란스 보드와 전신 진동자극기를 적용한 정적 스쿼트 동작 시 통계적으로 높게 나타났고(p=.001, p=.004, p=.000), 대퇴직근, 외측광근 및 내측광근의 근활성도는 전신 진동자극기를 적용한 정적 스쿼트 동작에서 통계적으로 가장 높게 나타났다(p=.000). 본 연구의 결과는 향후 정적 스쿼트 훈련 적용 시 효과적인 신체 근육을 강화시키기 위한 프로그램의 기초 자료가 될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the effects of balance board and whole-body vibration stimulator application on body muscle activities during static squat motion. Twenty adult males(age, 21.90±0.36 years; height, 174.30±1.09 cm; body mass, 66.50±1.00 kg; and BMI, 21.90±0.31 kg/㎡) were participated in this study as subjects. Three types' static squat motions were performed(basic static squat motion, BSSM; static squat motion with balance board, SSBB; static squat motion with whole-body vibration stimulator, SSVS). We measured the right side's body muscle activities of the rectus abdominis(RA), internal oblique(IO), external oblique(EO), rectus femoris(RF), vastus lateralis(VL), and vastus medialis(VM). The research findings were as follows. There was a significant higher RA, IO, and EO muscle activity of SSBB and SSVS(p=.001, p=.004, p=.000). And RF, VL, and VM muscle activities were greatest during SSVS(p=.000). These findings are expected to serve as references for static squat motion applications in training programs for body muscle strengthening.

주제어

표/그림 (3)

표 Table 1. Characteristics of participants
표 Table 2. Definition of 3 types of static squat motion
표 Table 3. Mean of the average muscle activity during static squat motion (unit: %RVC)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 정적 스쿼트 운동 시 기본 정적 스쿼트 동작(basic static squat motion; BSSM)과 발란스 보드를 적용한 정적 스쿼트 동작(static squat motion with balance board; SSBB) 및 전신 진동자극기를 적용한 정적 스쿼트 동작(static squat motion with whole-body vibration stimulator; SSVS) 차이에 따른 성인남성의 신체 근육 근활성도를 비교·분석하여 스포츠 현장에 효율적인 정적 스쿼트 동작을 제시하고자 하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

근활성도의 측정부위는 신체 근육의 우측 복직근(rectus abdominis; RA), 내복사근(internal oblique; IO), 외복사근(external oblique; EO), 대퇴직근(rectus femoris; RF), 외측광근(vastus lateralis; VL) 및 내측광근(vastus medialis; VM)을 측정하였고[17], RA, IO, EO, RF, VL 및 VM의 근활성도를 측정하기 위해 TeleMyo™ Desktop Direct Transmission 시스템(Noraxon USA Inc., AZ, USA)를 사용하였다.
본 연구의 대상자는 각각의 정적스쿼트 동작을 수행하기 전에 약 5분간 준비운동을 실시하였고, 본 실험을 실시하는 동안에 발생될 수 있는 근피로(muscle fatigue)를 최소화하기 위해 1개의 정적 스쿼트 동작을 취한 후 1분씩 휴식시간을 제공하였다. 모든 스쿼트 동작은 5초 동안의 등척성 수축(isometric contraction) 상태로 실시되었고[16], 3회의 반복 측정을 통해 얻어진 각 근육들의 근전도 데이터는 처음과 마지막 1초를 제외시킨 3초 동안의 평균값을 사용하였으며, 각 근육에서 얻어진 신호는 근전도 값의 표준화(normalization)를 위해 BSSM에서 발현되는 근수축에 대한 백분율 %RVC(%relative voluntary contraction)로 정규화하였다. 근활성도의 측정부위는 신체 근육의 우측 복직근(rectus abdominis; RA), 내복사근(internal oblique; IO), 외복사근(external oblique; EO), 대퇴직근(rectus femoris; RF), 외측광근(vastus lateralis; VL) 및 내측광근(vastus medialis; VM)을 측정하였고[17], RA, IO, EO, RF, VL 및 VM의 근활성도를 측정하기 위해 TeleMyo™ Desktop Direct Transmission 시스템(Noraxon USA Inc.
본 연구는 정적 스쿼트 동작 시 BSSM, SSBB 및 SSVS 차이에 따른 RA, IO, EO, RF, VL 및 VM의 근활성도를 측정하였으며, 측정을 통해 아래와 같은 결론을 얻었다.
, Won-Ju, Korea)를 사용하였으며, 진동기의 주파수는 25Hz, 운동 강도는 40 level로 설정하였다[Table 2][13]. 본 연구의 대상자는 각각의 정적스쿼트 동작을 수행하기 전에 약 5분간 준비운동을 실시하였고, 본 실험을 실시하는 동안에 발생될 수 있는 근피로(muscle fatigue)를 최소화하기 위해 1개의 정적 스쿼트 동작을 취한 후 1분씩 휴식시간을 제공하였다. 모든 스쿼트 동작은 5초 동안의 등척성 수축(isometric contraction) 상태로 실시되었고[16], 3회의 반복 측정을 통해 얻어진 각 근육들의 근전도 데이터는 처음과 마지막 1초를 제외시킨 3초 동안의 평균값을 사용하였으며, 각 근육에서 얻어진 신호는 근전도 값의 표준화(normalization)를 위해 BSSM에서 발현되는 근수축에 대한 백분율 %RVC(%relative voluntary contraction)로 정규화하였다.
본 연구의 대상자는 정형외과적으로 병력이 없는 신체 건강한 20대 남성 20명을 대상으로 선정하였다. 연구대상자는 본 연구의 내용과 목적을 숙지하고 실험절차 및 실험의 안정성 등에 대한 설명을 충분히 청취한 후, 자발적으로 참여한 연구대상자만을 선정하였고, 실험 참여에 대한 동의서에 동의를 얻은 후 본 실험을 진행하였다. 구체적인 연구대상자의 특성은 아래 [Table 1]과 같다.
, AZ, USA)에 부착시켰다. 표본 추출률(sampling rate)은 1,024Hz로 설정하였고, 주파수 영역은 60Hz로 정류화(rectification) 하였으며, 평활화(smoothing)는 200ms의 실효평균값(root mean square; RMS)으로 처리하였다. 그리고 근활성 신호와 스쿼트 동작의 동조화(synchronization)를 위해 LifeCam VX-5000(Microsoft Inc.

대상 데이터

, AZ, USA)를 사용하였다. 본 연구에 사용된 표면전극은 T246H 표면전극(Bio-Protech Inc., Won-Ju, Korea)을 사용하였고, 표면전극은 542DTS 근전도 센서(Noraxon USA Inc., AZ, USA)에 부착시켰다. 표본 추출률(sampling rate)은 1,024Hz로 설정하였고, 주파수 영역은 60Hz로 정류화(rectification) 하였으며, 평활화(smoothing)는 200ms의 실효평균값(root mean square; RMS)으로 처리하였다.
본 연구의 대상자는 정형외과적으로 병력이 없는 신체 건강한 20대 남성 20명을 대상으로 선정하였다. 연구대상자는 본 연구의 내용과 목적을 숙지하고 실험절차 및 실험의 안정성 등에 대한 설명을 충분히 청취한 후, 자발적으로 참여한 연구대상자만을 선정하였고, 실험 참여에 대한 동의서에 동의를 얻은 후 본 실험을 진행하였다.
본 연구에서는 BSSM, SSBB 및 SSVS 동작 시 복부 주변 및 대퇴 주변 근육의 근활성도를 측정하였고, 모든 정적 스쿼트 동작은 슬관절 상대각도 100˚와 고관절 상대각도 70˚로 정의하였으며[Table 2][6], 단순 무작위 표본추출법(simple random sampling method)을 적용시켰다. 측정을 위하여 사용된 발란스 보드는 지름 395mm, 높이 125mm의 우드 발란스 보드(Health Care Inc., Goyang, Korea)를 사용하였고, 전신 진동자극기는 Sonix SW-VM15(Sonix World Inc., Won-Ju, Korea)를 사용하였으며, 진동기의 주파수는 25Hz, 운동 강도는 40 level로 설정하였다[Table 2][13]. 본 연구의 대상자는 각각의 정적스쿼트 동작을 수행하기 전에 약 5분간 준비운동을 실시하였고, 본 실험을 실시하는 동안에 발생될 수 있는 근피로(muscle fatigue)를 최소화하기 위해 1개의 정적 스쿼트 동작을 취한 후 1분씩 휴식시간을 제공하였다.

데이터처리

그리고 BSSM, SSBB 및 SSVS 차이에 따른 근활성도의 유의성 검정은 반복측정 일원변량분석(one-way repeated ANOVA)을 실시하였고, 사후 검정은 Bonferroni’s adjustment를 적용시켰으며, 통계학적 유의수준은 p<.05로 하였다.
표본 추출률(sampling rate)은 1,024Hz로 설정하였고, 주파수 영역은 60Hz로 정류화(rectification) 하였으며, 평활화(smoothing)는 200ms의 실효평균값(root mean square; RMS)으로 처리하였다. 그리고 근활성 신호와 스쿼트 동작의 동조화(synchronization)를 위해 LifeCam VX-5000(Microsoft Inc., WA, USA)을 사용하였고, 각 데이터 값의 처리와 저장을 위해 myo MUSCLE 3.8.2 프로그램 (Noraxon USA Inc., AZ, USA)을 사용하였다[18].
본 연구에서 자료들의 통계적 유의성을 확인하기 위해 SPSS 23.0 프로그램(IBM Inc., USA)을 사용하였고, 기술통계치는 평균과 표준오차(mean±SEs)를 산출하였다.

이론/모형

본 연구에서는 BSSM, SSBB 및 SSVS 동작 시 복부 주변 및 대퇴 주변 근육의 근활성도를 측정하였고, 모든 정적 스쿼트 동작은 슬관절 상대각도 100˚와 고관절 상대각도 70˚로 정의하였으며[Table 2][6], 단순 무작위 표본추출법(simple random sampling method)을 적용시켰다. 측정을 위하여 사용된 발란스 보드는 지름 395mm, 높이 125mm의 우드 발란스 보드(Health Care Inc.

성능/효과

1) RA의 근활성도는 SSVS와 SSBB 적용 시 BSSM보다 %RVC 값이 통계적으로 높게 나타났다(p<.01).
2) IO의 근활성도는 SSVS와 SSBB 적용 시 BSSM보다 %RVC 값이 통계적으로 높게 나타났다(p<.01).
3) EO의 근활성도는 SSVS와 SSBB 적용 시 BSSM보다 %RVC 값이 통계적으로 높게 나타났다(p<.001).
4) RF의 근활성도는 SSVS 적용 시 SSBB와 BSSM보다 %RVC 값이 통계적으로 가장 높게 나타났다(p<.001).
5) VL의 근활성도는 SSVS 적용 시 SSBB와 BSSM보다 %RVC 값이 통계적으로 가장 높게 나타났다(p<.001).
6) VM의 근활성도는 SSVS 적용 시 SSBB와 BSSM보다 %RVC 값이 통계적으로 가장 높게 나타났다(p<.001).
RA(F(2, 120)=7.403, p<.01), IO(F(2, 120)=5.881, p<.01) 및 EO(F(2, 120)=16.091, p<.001)의 근활성도는 SSVS와 SSBB가 BSSM에 비해 %RVC 값이 통계적으로 높은 수치를 나타내었고, RF(F(2, 120)=15.877, p<.001), VL(F(2, 120)=42.694, p<.001) 및 VM(F(2, 120)=27.469, p<.001)의 근활성도는 SSVS가 SSBB와 BSSM에 비해 %RVC 값이 통계적으로 높은 수치를 나타내었다.
Abercromby, Amonette, Layne, McFarlin, Hinman, & Paloski는 전신진동 자극이 근활성도에 긍정적인 효과를 일으키는 이유가 신전반사(stretch reflex)와 매우 밀접한 관련이 있고, 인체를 과중력 상태로 만들어 근파워를 향상시킬 수 있으며, 인체의 고유수용기를 더욱 활성화시켜 많은 양의 운동단위가 되도록 만들어준다고 보고하였다[1,11]. 본 연구에서는 BSSM, SSBB 및 SSVS 동작 시 복부 주변 근육인 RA, IO, EO와 대퇴 주변 근육인 RF, VL, VM의 근활성도 결과가 통계적으로 다소 차이가 있게 나타났는데, 이러한 이유는 전신 진동자극기와 직접 접촉되는 발분절에 근접한 RF, VL 및 VM의 근육에서 진동자극이 척수반사(spinal reflex)의 흥분 능력을 더욱 촉진시키고, 운동단위(motor unit)의 동원 및 수축빈도가 더 많이 증가됨에 따라 SSVS 동작이 BSSM과 SSBB 동작보다 강력한 근수축력이 발현된 것이라 사료된다[18,22,23]. 이와는 반대로 전신 진동자극기와 직접 접촉되는 발분절에서 먼 거리에 위치한 RA, IO 및 EO 근육에서는 SSBB와 SSVS 적용의 결과가 동일한 그룹으로 형성이 되었는데, 이는 진동 자극이 발, 하퇴, 대퇴 분절을 지나면서 진동 자극이 일부분 근육에 흡수가 되어 SSBB와 SSVS 적용의 효과가 비슷해진 것으로 판단된다.
위의 내용에서 언급하였듯이 정적 스쿼트 동작 시 SSVS와 SSBB 적용은 복부 주변 근활성도에 긍정적인 도움이 되는 것으로 나타났고, SSVS 적용은 대퇴사두근 근활성도에 많은 도움이 되는 것으로 나타났다
본 연구에서는 BSSM, SSBB 및 SSVS 동작 시 복부 주변 근육인 RA, IO, EO와 대퇴 주변 근육인 RF, VL, VM의 근활성도 결과가 통계적으로 다소 차이가 있게 나타났는데, 이러한 이유는 전신 진동자극기와 직접 접촉되는 발분절에 근접한 RF, VL 및 VM의 근육에서 진동자극이 척수반사(spinal reflex)의 흥분 능력을 더욱 촉진시키고, 운동단위(motor unit)의 동원 및 수축빈도가 더 많이 증가됨에 따라 SSVS 동작이 BSSM과 SSBB 동작보다 강력한 근수축력이 발현된 것이라 사료된다[18,22,23]. 이와는 반대로 전신 진동자극기와 직접 접촉되는 발분절에서 먼 거리에 위치한 RA, IO 및 EO 근육에서는 SSBB와 SSVS 적용의 결과가 동일한 그룹으로 형성이 되었는데, 이는 진동 자극이 발, 하퇴, 대퇴 분절을 지나면서 진동 자극이 일부분 근육에 흡수가 되어 SSBB와 SSVS 적용의 효과가 비슷해진 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스쿼트 운동이란 무엇인가?	스쿼트 운동(squat exercise)은 대표적인 닫힌 사슬운동(closed-chain exercise)으로써 신체의 체중을 이용하여 다리의 원위 부위는 고정시켜 몸통 및 하지의 근기능 향상을 위한 전통적인 훈련 방법 중의 하나로, 단순한 동작으로도 여러 근육을 강화시킬 수 있는 특성이 있다[1]. 이러한 스쿼트 운동은 슬개대퇴관절(patello femoral joint)의 압력 증가와 대퇴사두근(quadriceps femoris) 및 햄스트링(hamstring)의 협력 수축으로 인한 전단력(shearing force) 감소가 전방십자인대(anterior cruciate ligament)에 주는 스트레스를 최소화할 수 있고[2,3], 길항근(antagonistic muscle)이 원심성 작용을 하여 관절의 안정성에 긍정적인 영향을 미치게 되며[4], 다관절의 움직임에 의한 근동원 패턴(muscle recruitment patterns) 시너지를 제공받을 수 있다고 하였다[5].
	스쿼트 운동의 특징은?	스쿼트 운동(squat exercise)은 대표적인 닫힌 사슬운동(closed-chain exercise)으로써 신체의 체중을 이용하여 다리의 원위 부위는 고정시켜 몸통 및 하지의 근기능 향상을 위한 전통적인 훈련 방법 중의 하나로, 단순한 동작으로도 여러 근육을 강화시킬 수 있는 특성이 있다[1]. 이러한 스쿼트 운동은 슬개대퇴관절(patello femoral joint)의 압력 증가와 대퇴사두근(quadriceps femoris) 및 햄스트링(hamstring)의 협력 수축으로 인한 전단력(shearing force) 감소가 전방십자인대(anterior cruciate ligament)에 주는 스트레스를 최소화할 수 있고[2,3], 길항근(antagonistic muscle)이 원심성 작용을 하여 관절의 안정성에 긍정적인 영향을 미치게 되며[4], 다관절의 움직임에 의한 근동원 패턴(muscle recruitment patterns) 시너지를 제공받을 수 있다고 하였다[5]. 스쿼트 운동은 여러 형태 및 보조도구를 활용하여 일반인 또는 재활환자들의 수준에 맞게 활용되어지고 있는데, 일반적인 정적 스쿼트 운동 이외에 여러 물리적 부하를 가함으로써 스쿼트 운동의 효과를 효율적으로 상승시킬 수 있으며, 이를 위해 지지면의 변화를 주거나 전신 진동자극기가 사용되어지고 있다[6,7].
	불안정 지지면에서의 스쿼트 운동은 안정 지지면에서의 운동에 비하여 어떤 장점이 있는가?	스쿼트 운동은 여러 형태 및 보조도구를 활용하여 일반인 또는 재활환자들의 수준에 맞게 활용되어지고 있는데, 일반적인 정적 스쿼트 운동 이외에 여러 물리적 부하를 가함으로써 스쿼트 운동의 효과를 효율적으로 상승시킬 수 있으며, 이를 위해 지지면의 변화를 주거나 전신 진동자극기가 사용되어지고 있다[6,7]. 스쿼트 운동 시지지면의 변화 적용과 관련된 내용을 살펴보면, 안정 지지면 보다 불안정 지지면에서의 스쿼트 운동이 외적인 흔들림이 증가되기 때문에 정위(normal position) 자세 능력을 강화시킴으로써 감각운동기능을 재빨리 수정할 수 있게 되고[2], 이러한 자세 조절은 체성감각(somatosensory) 정보에 의존하고, 자세 전략(postural strategy)에 상당한 도움을 준다고 하였다[8]. 그리고 불안정 지지면에서의 운동은 근신경(neuromusclar) 전달 시스템을 더욱 자극하여 주동근(agonistic muscle)과 협력근(synergistic muscle)을 동시에 수축(co-contraction)시키고, 근력과 안정성 및 균형능력 향상의 효과를 극대화시킬 수 있다고 하였다[9]. 김용훈, 김병조, 박두진의 연구 사례에 의하면, 이들은 불안정 지지면에서의 스쿼트 운동은 안정 지지면에서의 운동보다 대퇴직근(rectus femoris), 외측광근(vastus lateralis) 및 내측광근(vastus medialis)의 근활성도를 더 높일 수 있다고 보고하였다[10].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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