건강한 성인 남성의 백 스쿼트 수행 중 바 위치와 무릎 굴곡각도에 따른 근육 활성도, 시계열 근전도 및 수직 지면반발력 비교 : Effects of Barbell Position and Knee Flexion Angle on Muscle Activation, Time-Series Electromyography, and Vertical Ground Reaction Force During the Back Squat in Healthy Adult Men

국문 초록 (Abstract)

건강한 성인 남성의 백 스쿼트 수행 중 바 위치와 무릎 굴곡각도에 따른 근육 활성도, 시계열 근전도 및 수직 지면반발력 비교 스쿼트 운동은 스포츠 수행력 향상, 하지 근력 증진 및 근골격계 재활을 위해 널리 활용되는 대표적인 저항운동이다. 또한 바벨 위치와 무릎 굴곡각 도에 따라 체간 및 하지 근육의 근활성도와 기계적 부하 특성이 달라지는 것으로 보고되고 있다. 그러나 스쿼트 수행 시 두 요인을 동시에 고려한 연 구는 부족하다. 특히 근활성도와 수직 지면반발력(vertical ground reaction force, vGRF)을 편심·동심 국면별 및 시계열 관점에서 분석한 연구는 제한 적이다. 이에 본 연구는 건강한 성인 남성을 대상으로 백 스쿼트 수행 시 바벨 위치와 무릎 굴곡각도가 체간 및 하지 근육의 근활성도와 vGRF에 미 치는 영향을 국면별 및 시계열 분석을 통해 규명하고자 하였다. 본 연구에는 최소 2년 이상의 백 스쿼트 경험이 있는 건강한 성인 남성 32명이 참여하였다. 대상자는 무릎 굴곡각도 50°, 90°, 130°에서 1회 최대반 복강도(one-repetition maximum, 1RM)의 80% 부하로 하이바 백 스쿼트 (high-bar back squat, HBBS)와 로우바 백 스쿼트(low-bar back squat, LBBS)를 무작위 순서로 수행하였다. 표면근전도(surface electromyography, sEMG)를 사용하여 대퇴직근, 내측광근, 외측광근, 대둔근, 대퇴이두근, 반건 양근, 복직근, 척주기립근 8개 근육의 근활성도를 측정하였고, 힘판(force plate)을 이용하여 vGRF를 측정하였다. sEMG는 편심·동심 국면별 평균 근 활성도와 동작 주기 0–100%에 대한 시간 정규화 파형을 산출하였으며, vGRF는 편심·동심 국면별 평균값을 산출하였다. 이러한 변수를 이용하여 바벨 위치와 무릎 굴곡각도에 따른 차이를 분석하였다. 편심 및 동심 국면에서 바벨 위치와 무릎 굴곡각도에 따라 대부분의 체 간 및 하지 근육의 근활성도에 유의한 차이가 나타났다(p < 0.05). 무릎 굴 곡각도가 증가할수록 대퇴사두근과 척주기립근의 근활성도와 vGRF가 증가 하였으며, HBBS에서는 대퇴사두근의 근활성도가, LBBS에서는 복직근, 슬 괵근, 척주기립근의 근활성도와 동심 국면 vGRF가 더 높게 나타났다(p < 0.05). 시계열 근전도 분석에서는 LBBS에서 슬괵근은 동작 주기 후반부에 서, 척주기립근은 동작 주기 초반부에서 HBBS보다 높은 활성 구간이 관찰 되었다(p < 0.05). HBBS는 대퇴사두근 활성 증가를 특징으로 하는 무릎 지배형 전략을 보였다. 반면 LBBS는 슬괵근과 척주기립근 등 후방사슬 근육을 중심으로 하는 고관절 지배형 전략을 보였으며, 시계열 분석에서 슬괵근은 동작 주기 후반부, 척주기립근은 동작 주기 초반부에서 HBBS보다 높은 근활성 구간 이 확인되었다. 또한 동심 국면에서 vGRF은 모든 무릎 굴곡각도에서 LBBS가 HBBS보다 높게 나타났으며, 이러한 결과는 훈련 및 재활 목적에 따라 바벨 위치와 무릎 굴곡각도를 선택적으로 적용하는 데 생체역학적 근거를 제공한다. 주요 단어 : 백 스쿼트, 바벨 위치, 무릎 굴곡각도, 근전도, 수직 지면반발력

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• 1. Background of the study 1
• 2. Literature review 5
• 3. Purpose of the study 13
• 4. Hypotheses 14
• Ⅱ. Methods 15
• 1. Ethics 16
• 2. Participants 17
• 3. Sample size 18
• 4. Experimental methods 19
• 5. Statistical analysis 40
• Ⅲ. Result 42
• 1. Participants characteristics 42
• 2. Comparison of mean muscle activation by muscle and phase 45
• 1) Rectus abdominis 45
• 2) Rectus femoris 47
• 3) Vastus medialis 49
• 4) Vastus lateralis 51
• 5) Biceps femoris 57
• 6) Semitendinosus 59
• 3. Time-series EMG comparison by muscle 69
• 1) Vastus medialis 69
• 2) Rectus femoris 71
• 3) Vastus lateralis 74
• 4) Biceps femoris 76
• 5) Semitendinosus 78
• 6) Erector spinae 81
• 4. Comparison of vertical ground reaction force by phase 86
• Ⅳ Discussion 92
• Ⅴ Conclusion and Implication 105
• Reference 107
• ABSTRACT 118
• List of Table
• Table 1. Attachment of electromyography electrodes 33
• Table 2. General Characteristics of the study subjects 41
• Table 3. Comparison of muscle activity across knee flexion angles in the eccentric phase 50
• Table 4. Comparison of muscle activity across knee flexion angles in the concentric phase 51
• Table 5. Comparison of muscle activity between bar positions in the eccentric phase 52
• Table 6. Comparison of muscle activity between bar positions in the concentric phase 53
• Table 7. Comparison of muscle activity across knee flexion angles in the eccentric phase 62
• Table 8.Comparison of muscle activity across knee flexion angles in the concentric phase 63
• Table 9. Comparison of muscle activity between bar positions in the eccentric phase 64
• Table 10. Comparison of muscle activity between bar positions in the concentric phase 65
• Table 11. Mean(± SD) of normalized vGRF in the eccentric phase 84
• Table 12. Results of general linear model analysis for normalized vGRF in the eccentric phase 85
• Table 13. Mean(± SD) of normalized vGRF in the concentric phase 87
• Table 14. Results of general linear model analysis for normalized vGRF in the concentric phase 88