글 / 이해동 (연세대학교 체육교육과 교수)

이번 칼럼에서는 운동 수행 능력을 최적화 시키기 위해 인체의 바이오 엔진이라고 할 수 있는 근육의
기능 최적화에 대하여 이 분야의 권위자인 Dr. Walter Herzog (Faculty of Kinesiology, University of
Calgary)가 Sport-Orthopadie-Sport-Traumatologie 25:286-293 (2009)에 게재한 “The biomechanics of
muscle contraction: optimizing sport performance”를 바탕으로 논의해 보고자 한다.

인체의 움직임은 근수축으로 발현된 힘에 의해서 만들어진다. 특히 최대 근파워를 필요로 하는 스포츠
에서는 근육의 수축 특성이 기록을 좌우한다고 해도 과언이 아닐 것이다. 주•도•투가 주를 이루는 육상
경기뿐만 아니라 스피드 스케이팅, 스프린트 사이클, 야구, 축구 등 많은 스포츠 종목에서 근육의 폭발
적인 파워를 필요로 하며, 이는 주동근뿐만 아니라 (1) 협력근들의 효과적인 작용, (2) 최대 근활성화,
그리고 (3) 최적화된 근육의 기계학적 특성이 필요하다.

공학적인 개념에서 근파워(P)는 아래 공식과 같이 나타낼 수 있다.


F 시스템에 작용하는 기계학적인 힘; r 시스템의 전위; v 속도: t 시간

이 공식을 바탕으로 우리는 어떻게 근파워를 최대화 시킬 수 있을까? 이 질문에 대한 당연하고 명확한
답변은 트레이닝을 통해 근력(F)과 수축속도(v)를 극대화 시키면 된다는 것이다. 하지만 완벽하게 훈련된
선수의 경우 더 이상의 근력과 수축 속도의 향상을 기대하기는 힘들다. 이 경우 근육의 기초 수축 특성인
길이와 최대 근력 그리고 수축 속도와 근력(혹은 파워)을 생각해 볼 필요가 있다(그림 1).


                     (그림 1) 근육길이-최대 근력(Force-Length Relationship, FLR; 좌)과 수축 속도
                                    -근력(파워)(Force(Power)-Velocity Relationship, FVR; 우) 관계


근육의 길이와 최대 근력 관계(Force-Length Relationship, FLR): 근육이 발현할 수 있는 최대 등척성
근력은 근육의 길이에 의해서 결정된다. 이 관계는 1966년 Gordon 등에 의해서 밝혀졌는데 근절
(sarcomere)을 구성하는 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트 사이에서 힘을 발현하는 크로스브릿지의
숫자가 최적인 길이(최적 근육길이)에서 최대 근력이 발현되고 이 길이를 중심으로 길이가 짧아지거나
길어지면 근력 발현 잠재력은 감소하게 된다. 이 관계를 바탕으로 운동선수의 운동능력 향상에 대하여
생각해 보면, 최대 근파워를 발현하기 위해서는 주어진 관절의 운동 범위를 고려하여(인체 근육은
관절의 운동범위 제한 때문에FLR 전 영역을 사용하지 못한다.) 최적 근육길이에 가장 가까운 영역에서
동작을 수행한다면 보다 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다.

근육의 수축 속도와 최대 근력 관계(Force-Velocity Relationship, FVR): 앞서 언급한 공식에서와 같이
근파워는 근력과 수축 속도의 곱으로 표현할 수 있다. 따라서 계산된 근파워값을 수축 속도에 대해
나타내면 근수축 속도와 근파워와의 관계를 얻을 수 있다. 일반적으로 최대 근파워를 낼 수 있는 근육의
수축 속도는 최대 근수축 속도의 약 30% 지점이라고 보고되고 있는데 이론적으로 앞서 언급한 최적
근육의 길이에서 최대 근수축 속도의 30% 정도로 수축할 때 근육은 최적 수행 능력을 발휘할 수 있다.

 

                                   (그림 2) 사이클 선수와 육상 선수의 기초 근수축 특성 차이


훈련을 통한 기초 근수축 특성 변화: 사이클 선수와 육상 선수는 운동 수행 자세에 있어서 차이를
보인다. 사이클 선수는 고관절이 상당히 굴곡된 상태에서 운동을 수행하고 육상 선수는 고관절이
신전된 상태에서 운동을 수행한다. 즉 사이클 선수는 상대적으로 짧은 근육 길이에서 근파워를 필요로
하고, 육상 선수는 상대적으로 긴 근육 길이에서 근파워를 필요로 한다. 이러한 점을 운동자세의
해부학적 차이로부터 알 수 있으며, 특히 대퇴사두근의 하나인 대퇴직근(rectus femoris)의 운동범위가
두 종목간에 큰 차이가 난다는 점을 쉽게 알 수 있다. 이와 같은 종목 특성을 반영하듯이 사이클 선수는
짧은 근육 길이, 육상 선수는 긴 근육 길이에서 최대 근파워를 발휘할 수 있는 특성화된 근수축 특성을
가지고 있는 것을 볼 수 있다. 우수한 선수들은 유전적으로 이러한 특성을 타고 난 것인지, 아니면
장기간의 강도 높은 훈련이 이와 같은 특성을 만들어 낸 것인지에 대해서는 현재 명확하지 않다.
하지만 일반인들의 근수축 특성이 크게 차이가 나지 않는 점을 고려해 보면 종목의 특성과 장기간의
고강도 트레이닝이 그림 2에서와 같이 대퇴직근의 기초 근수축 특성까지 변화시키지 않았나 생각해
볼 수 있다. 이 점을 고려하여 선수들에게 최적 바이오 엔진 장착 시키기 위해서 현재 스포츠 과학자와
현장 지도자 간의 긴밀한 협조를 통해 종목의 특성을 반영할 수 있는 특성화된 트레이닝 방법
연구/개발이 활발히 진행되고 있다.

근역학적 측면에서 최적 근파워 발현을 위한 스포츠 과학에 대하여 간략하게 논의해 보았다. 보다 자세한 내용은 이 칼럼의 바탕이 된 Dr. Herzog총설 논문을 참고하기 바란다.

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                                                                                                      글 / 이종각 (전 체육과학연구원장)

근력을 키우기 위한 웨이트 트레이닝은 근육군이나 인체 부위를 바꾸어 가면서 운동을 할 수
있도록 계획을 함으로써 운동과 운동 사이에 회복이 잘 이루어지도록 해야 한다. 예를 들면,
인체의 모든 부위를 운동시킬 경우 다리-팔-복부-등-다리-팔 등과 같은 순서로 인체 부위를
번갈아 가면서 운동을 하되, 특히 주동근과 길항근을 번갈아 가면서 운동하는 방법을 따라야 한다.

경기력 향상을 위한 스포츠 근기능 트레이닝은 기술동작을 모방한
운동을 선택해야 한다.

그래야만 운동기억(motor memory)이 보다 잘 이루어져서 관련 스포츠 동작의 기술을 발달시키는
효과를 거둘 수 있는 것이다. 이것은 해당 종목의 기술발현 패턴과 유사한 근력운동을 수행함으로써
선수는 유사한 운동동작을 반복하게 되고, 그 자체로써 운동기술의 학습효과를 얻게 된다는 것을
의미한다. 또한 기술동작을 모방한 웨이트 트레이닝을 통하여 다른 효과도 얻을 수 있다.

즉, 해당 종목의 스포츠에서 근육군들이 동원되는 패턴에 따라서 근육군들의 연쇄적인 수축작용을
유도할 수 있다는 것
이다. 예를 들어 배구선수가 하프 스쿼트와 토우 레이즈를 함께 실시하면 스파이크나
블로킹 동작과 동일한 동작을 하게 되므로 이 때 동원되는 근육들의 연쇄작용도 동일한 순서로 일어나게
되므로 효과적이라는 것이다.

그러므로 배구선수의 경우에는 소근군이 먼저 동원되는지 아니면 대근군이 먼저 동원되는지에 대해서는
관심을 가질 필요가 없다. 오로지 트레이닝을 하는 선수는 기술동작과 유사한 동작으로 트레이닝을
하는데 집중하여 스파이크와 동일한 근육의 연쇄작용을 유도하도록 노력해야 한다. 이와 같이 대근군이
먼저 트레이닝 되어야 한다는 이론은 보디빌딩과 역도 이외의 다른 종목 선수들의 근력 트레이닝에는
적용하기는 곤란하다.




사전탈진방법(pre-exhaustion method)의 웨이트 트레이닝은 역도 이외의
다른 스포츠 종목의 선수들에게 적용하기는 어렵다.

선수들의 근력 트레이닝에 사전탈진방법이 이용되는 경우가 많다. 그러나 역도선수들의 트레이닝
방법으로 활용되는 이 방법은 소근육군을 먼저 탈진시킨 후 대근육군을 트레이닝 시키면 대근육군이
모든 부하를 감당하게 되므로 대근육군의 발달에 효과가 크다는 주장에서 비롯된 것이다. 그러나
이러한 방법은 앞에서 제시된 바와

같이 대부분의 스포츠 종목의 선수들에게 적용될 수는 없다.
더구나 기술동작의 수행은 주동근 뿐만 아니라 협동작용을 하는 근육군들 즉, 기술수행을 위해 직접적인
보조 작용을 하는 근육들도 참여하게 된다. 주동근이 이러한 근육들과 완벽하게 조화를 이루어 작용을
하여야 최고 수준의 경기력이 발휘될 수 있는 것이다.

따라서 경기력 향상을 위한 웨이트 트레이닝의 운동유형과 방법은 스포츠 종목의 특성과 경기력 결정
요인 등을 고려하여 신중하게 계획
되어야 한다.

 
운동선수의 근력 트레이닝의 순서는 보디빌딩과는 다르다.
 

일반적으로 근력 트레이닝의 순서는 크게 수직적 순서(vertical sequence)와 수평적 순서(horizontal
sequence)로 나눌 수 있다. 수직적 순서는 1일 프로그램에 제시된 운동종목을 순서대로 1세트씩
실시하는 것으로 근육군의 회복에 유리한 장점이 있다. 그러나 수평적 순서는 계획된 한 가지 운동종목의
전체 세트를 모두 실시한 후 다른 종목을 실시하는 것으로 특정 근육군의 국부적 피로가 심한 상태에서
다른 종목의 운동을 실시해야 한다는 단점이 있다.

휴식 인터벌은 파워나 최대근력의 발달을 촉진시키는데 아주 필수적인 것은 아니지만, 만일 수평적
순서를 따른다면 국부적 근피로가 심하여 파워와 최대근력의 발달이 어느 정도 방해를 받게 된다.
이것은 처음 2~3세트 동안에는 파워와 최대근력을 발달시키지만 그 이후의 몇 세트는 세트사이의
불충분한 회복으로 인하여 거의 탈진상태에서 운동을 수행하게 되므로 파워의 향상보다는 근비대의
효과를 가져 온다는 것을 의미 한다 (Bompa, T.O.1999).

 

그러므로 보디빌딩과는 달리 경기력 향상을 위한 스포츠 종목의 웨이트 트레이닝에 유리한 운동의
순서는 수직적 순서이다. 이 방법은 다른 종목의 운동을 순환적으로 실시한 후에 다시 동일 운동종목을
실시하게 되므로 특정 근육군에 보다 긴 휴식시간을 제공할 수 있다. 따라서 특정 근육군의 피로가
어느 정도 회복된 후에 동일 근육군의 운동을 실시하게 되므로 파워나 최대근력의 발달을 도모할 수
있는 것이다.


 

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글 / 이종각(전 체육과학연구원 원장)

 

이제 막 운동을 시작한 초보자라면?

특히, 근기능 훈련과정과 같이 아주 다양한 운동과 동작으로 구성된 트레이닝 프로그램을

계획하고
실천하는
것이 매우 복잡할 것 같지만 사실은 그렇지 않다.
몇가지 트레이닝 원리들의 이해를 통해 쉽게 접근할 수 있는 것이다. 즉, 다양성의 원리,
개별화의 원리, 특이성의 원리, 점증부하의 원리 등이 적용되어
계획되는 것이 일반화되어 있다.

그러나 훈련 성과를 너무 성급하게 기대한 나머지 부하에 대한 해부학적 적응과정을 충분하게
갖지 않거나,처음부터 주동근 발달에 주안점을 두는 경향이 있다.
근기능 발달의 한계가 너무 일찍 나타나거나, 부상을 입게 되는 원인이 바로 여기에 있음을 알아야 한다.

그러므로 어린 선수들은 물론,
근기능 트레이닝의 초보자들도 다음과 같은 기본지침을
반드시 따라야 한다.


제1지침 근력을 발달시키기 전에 관절의 유연성을 먼저 발달시켜라.

대부분의 근력 트레이닝의 운동 종목들, 특히 프리 웨이트를 이용하는 운동들은
무릎, 발목,
고관절 등의
주요 관절들을 전체 운동 범위까지 가동시키기 마련이다.
풀 스쿼트를 할 때 바벨의 중량에 의해 무릎을 강하게 누르면서 굽히게 되는데,
무릎 관절의 유연성이 좋지 않으면 통증이 유발되기도 한다.

특히 아주 낮은 스쿼트 자세에서 발목의 유연성이 부족하면 발바닥 전체가 아닌 발의 앞부분과
발가락에
부하가 실리게 되므로 균형 유지와 안정된 지지자세를 갖기 어렵게 된다.
그러므로 선수들, 특히 어린 선수들이나 초심자들에게 발목과 무릎관절의 유연성을 발달시키는
훈련은
매우 중요한 문제이다. 유연성을 발달시키는 문제는 부상을 예방하는 조치일 뿐만 아니라,
스포츠 종목에 있어서 모든 동작의 운동범위를 결정짓는 요소가 되므로 곧 경기력을 향상시키는
직접적이며
핵심적인 트레이닝인 것이다.

유연성 발달을 위한 운동은 사춘기 이전부터 시작해야 하며, 늦어도 사춘기에는 시작해야 한다.

사춘기가 지나면 유연성의 발달을 기대하기 어렵다. 그러므로 사춘기까지 발달시킨 유연성을
경기력 발달의 후기 단계까지 유지시키기 위한 지속적인 트레이닝이 요구되는 것이다.


제2지침 근력을 발달시키기에 앞서 건과 인대를 먼저 발달시켜라.


근수축에 의한 장력을 지지해주는 건의 강인함이나 관절을 구성하는 뼈를 안정되게 보전 시켜주는
인대의 저항력보다 근력이 빨리 향상된다. 게다가 특이성의 원리를 잘못 이해하거나 목표 달성을 위한
성급함으로 일부 스포츠 지도자들이 해당 스포츠에 특이적인 운동들만 계속 강조하는 경우가 종종 있다.
그 결과 시간이 촉박하지 않은 어린 선수들 조차 인대나 건의 전체적인 발달에 주의를 기울이지 못하는
오류가 생기게 된다.

건과 인대의 발달은 해부학적 적응을 위한 계획된 프로그램을 통해서 이루어진다.
건은 근육과 뼈를 연결한다. 건의 주된 기능은 근육의 수축에 의하여 발생된 장력을 뼈에 전달하여
관절에서 운동이 일어나게 하는 것이다. 기초가 부실한 상태, 즉 건과 인대의 해부학적 적응이
적절하게
이루어지지 않은 상태에서 격렬한 근기능 트레이닝을 하면 건과 인대의 손상을 초래할 수 있다.
건과 인대도 트레이닝이 된다.
트레이닝을 하면 건과 인대가 굵어지고 장력과 파열에 견디는 능력도 발달된다.


제3지침 신체의 중심부에서 사지의 순서로 발달시켜라.

사지가 강할수록 경기력 발휘에 효과적이므로 팔과 다리의 발달에 관심을 집중하게 된다.
그러나 팔과 다리가 모든 경기기술을 발휘하는 주체인 것은 사실이지만 몸통이 사지를 연결하고
있다는
사실을 잊어서는 안된다. 다리와 팔은 몸통이 강해야만 강해질 수 있다.
몸통이 부실하게 발달하면 강한 운동을 하는 팔과 다리를 지탱할 수 없게 된다.

그러므로 근기능 트레이닝 프로그램은 팔과 다리를 중심으로 이루어져서는 안되며,

먼저 신체의 중심부,
즉 복부, 허리, 등쪽의 근육을 강화시키는데 초점을 두어야 한다.
따라서, 어린 선수들을 위한 트레이닝 프로그램은 인체의 중심부에서 시작하여 사지쪽으로 옮겨가도록
계획되어야 한다. 다시 말하면 다리와 팔을 강화시키기 전에 그들을 연결해주고 지지해주는 동체의
근육군들을 발달시키는데 주안점을 두어야 한다.

제4지침 주동근보다 고정근을 먼저 발달시켜라.

주동근은 어떤 기술동작의 수행을 1차적으로 책임지고 있는 근육으로서 고정근들이 더 강해야
효과적으로 작동할 수 있다. 고정근육군들은 신체의 다른 부분이 바람직한 운동을 할 수 있도록
어떤
한 부분의 지체가 움직이지 않게 등척성 수축을 한다.

예를 들면, 팔꿈치의 굴곡 운동을 위해서 어깨를 고정시키는 경우나 팔로 공을 던질 때 복부근이
수축하여
고정시키는 역할을 하는 경우 또는 조정에서 모든 동체근육이 수축하여 고정근 역할을
함으로써,
동체가 다리의 힘을 팔로 전달하여 노젓기의 운동을 가능하게 하는 경우 등이 있다.

여러 관절에 여러 개의 고정근들이 있어서 비록 작지만 주동근의 수축력을 억제함으로써
대단히 중요한 역할을 한다.

                                                                                                                                  ⓒ 스포츠둥지

Comment +19

  • 체육 2009.09.01 12:01 신고

    몰랐던 새로운 운동지식 감사합니다. 또한 바람직한 운동법을 알려주셔서 많은 도움이 되었습니다.
    감사합니다.

  • 아찔 2009.09.01 13:00 신고

    저주받은 관절의 소유자인 저로써는 사춘기 이후 유연성 발달이 어렵다는 말이 슬프긴 하지만 그래도 꾸준히 스트레칭을...좋은 정보 감사합니다.

    • 아찔님, 하루에 10분이라도
      꾸준한 스트레칭은 참 좋다고 생각합니다.
      사춘기가 지났어도,, 꾸준히 한다면
      성과가 있지 않을까요? ^ ^

  • 쥬이 2009.09.01 13:43 신고

    운동에 대한 여러가지 정보 감사합니다.
    앞으로도 잘 부탁드립니다.^^

  • 멋진남 2009.09.01 14:00 신고

    유익한 정보 많이 기대할께요~~~
    질문이 있는데요 건과 인대도 충분히 발달할 수 있다고 하셨는데
    간단하게 할 수 있는 트레이닝은 어떤것이 있는지 궁금합니다.
    현재 무릎이 조금 안좋은데... 간단한 트레이닝법을 가르켜주세요~~~

    • 멋진남님 안녕하세요.
      정확한 답변을 위해 현재 필진 선생님께
      답변을 요청한 상태입니다.
      조금만 기다려 주세요. ^ ^

    • 멋진남님 답변이 늦어 죄송합니다.
      현재 무릎이 안좋으시다면 근력 트레이닝에 앞서 가까운 병원을 들리시어 진료를 받으신 후 치료 조치가가 우선입니다. 그리고 재활운동과정을 충분히 거친 후 근력운동을 시작하시되 반드시 운동처방에 따라 실시하시기 바랍니다. 그러나 현재 건강 및 체력 관리를 위해 운동이 꼭 필요하시다면 수영과 자전거타기 등과 같이 관절에 강한 충격이나 관절운동속도의 변화가 심하
      지 않은 운동을 선택하는 것이 좋습니다.
      질문에 감사드립니다.

    • 스포츠둥지 2009.09.02 15:29 신고

      이번주 금요일에 '무릎손상 및 재활'에 대한 글이 올려질 예정입니다. 지속적인 관심 부탁드립니다.^^
      감사합니다.

  • Di 2009.09.01 21:03 신고

    음 안그래도 웨이트 시작한지 한 6개월만에 손목인대가 늘어나서
    지금 3개월째 아무것도 못하고있는데요

    건과 인대를 발달시키는 트레이닝 방법에는 구체적으로 뭐가있을까요?

    • Di님 손목인대를 다치셨군요.
      정확한 답변을 위해 현재 필진 선생님께
      답변을 요청한 상태 입니다.
      조금만 기다려 주시면 감사하겠습니다. ^^

    • Di님 안녕하세요. 답변이 늦어 죄송합니다.
      건과 인대의 발달을 위한 별도의 간단한 트레이닝방법이란 사실상 없으나, 간단한 것보다는 오히려 다양한 중량운동을 기본적으로 선택하여야 합니다.
      즉,각 관절마다의 운동종목을 모두 선택하여 비교적 다양한 동작으로 가벼운 중량으로 해부학적 적응운동단계의 중량운동 처럼 실시하면 됩니다.
      감사합니다. ^ ^

  • 핑크 2009.09.02 09:36 신고

    좋은 정보 인것 같아요
    본격적으로 운동을 해보진 않았지만
    유익한 정보로 운동의 팁을 알 수 있었네요~ㅋㅋ

  • 진여정 2009.09.02 23:08 신고

    아주 유익한 정보 감사드립니다. 이제는 과학적으로 접근하는 운동이 우리의 몸을 살린다는 것을 다시 한번 알게 되었습니다. 앞으로 더욱 좋은 정보를 주셔서 우리나라 국민의 건강까지 챙겨주세요.

  • 핸군 2009.10.10 08:56 신고

    담아갈게요. ^_^ 좋은정보감사합니다.