부상 예방을 위한 햄스트링과 대퇴사두근의 근 활성화 패턴 연구

서론

축구는 전 세계적으로 가장 인기 있는 스포츠 중 하나이며, 선수들은 높은 수준의 피지컬 퍼포먼스를 요구받습니다. 하지만 높은 운동 강도와 빈번한 접촉으로 인해 부상이 흔하게 발생합니다. 특히 햄스트링(넙다리뒤근; hamstring)과 대퇴사두근(넙다리네갈래근; quadricep femoris)의 근육 불균형은 부상의 주요 원인 중 하나로 알려져 있습니다. 2020년 Applied Sciences(impact factor: 2.5) 저널에 소개된 Torres 등의 연구에서는 축구 선수들의 부상을 예방하고 효과적인 재활 프로그램을 개발하기 위해 대표적인 하지 근력 운동 중 불가리안 스쿼트(bulgarian squat), 런지(lunge), 스쿼트(squat) 수행 시 대퇴사두근과 햄스트링의 근활성도를 분석하였습니다.

연구 방법

19명의 엘리트 청소년 축구 선수를 대상으로 표면 근전도(sEMG)를 활용하여 하지 근육의 활성 패턴을 측정하였습니다. 측정 대상 근육은 대퇴직근(넙다리곧은근; rectus femoris), 내측광근(안쪽넓은근; vastus medialis), 외측광근(바깥쪽넓은근; vastus lateralis), 반건양근(반힘줄근; semitendinosus), 그리고 대퇴이두근(넙다리두갈래근; biceps femoris)입니다. 각 선수는 불가리안 스쿼트, 런지, 일반 스쿼트를 수행하였으며, 각 운동의 동작 단계(등척성, 구심성, 원심성)에 따른 근육 활성도를 비교 분석하였습니다.

연구 결과

1. 양측 하지 간 근활성도의 차이

Torres 등의 연구에서는 지배측 다리와 비지배측 다리 간의 유의미한 근활성도 차이가 나타나지 않았습니다(F1, 13 = 619; p = 0.82; η2 = 0.045). 이는 엘리트 축구 선수들이 양측 하지의 균형 잡힌 훈련을 수행하기 때문으로 해석될 수 있습니다.

2. 동일 근육군 내 근활성도 차이

세 가지 운동 모두에서 대퇴사두근과 햄스트링 내 개별 근육의 활성 패턴에 유의한 차이가 있었습니다.

• 대퇴사두근: 내측광근(vastus medialis)의 활성도가 가장 높았으며, 그다음이 외측광근(vastus lateralis), 마지막으로 대퇴직근(rectus femoris)이었습니다.
• 햄스트링: 반힘줄근(semitendinosus)의 활성도가 대퇴이두근(biceps femoris)보다 높게 나타났습니다. 이는 반힘줄근이 보다 안정적인 지지 역할을 하기 때문으로 해석됩니다.

3. 운동 동작 단계별 근활성도 차이

• 대퇴사두근: 등척성(isometric) 단계에서 가장 높은 활성도를 보였으며, 구심성(concentric)과 원심성(eccentric) 단계 순으로 활성도가 감소하였습니다.
• 햄스트링: 구심성(concentric) 단계에서 가장 높은 활성도를 보였으며, 등척성과 원심성 단계에서 상대적으로 낮은 활성도를 기록하였습니다.

4. 운동별 근활성도 비교

• 불가리안 스쿼트는 일반 스쿼트보다 햄스트링의 근활성도가 높게 나타났습니다. 이는 한쪽 다리로 지지하는 불안정한 환경에서 햄스트링이 보조적인 안정화 역할을 수행하기 때문입니다.
• 런지는 스쿼트와 불가리안 스쿼트의 중간 정도의 근활성도를 보였으며, 다관절 움직임을 포함하여 실전 경기와 유사한 패턴을 나타냈습니다.

논의

1. 부상 예방을 위한 하지 근육 균형의 중요성

본 연구 결과는 대퇴사두근과 햄스트링의 균형 잡힌 발달이 부상 예방에 중요한 요소임을 시사합니다. 특히 햄스트링과 대퇴사두근의 비율이 낮을 경우 전방십자인대(ACL) 부상의 위험이 증가할 수 있으며, 햄스트링의 균형 잡힌 발달이 필수적입니다.

2. 운동 단계별 근활성도 활용

구심성(concentric) 단계에서 높은 근활성도를 보인 햄스트링의 특성을 활용하여 근력 강화 훈련 시 보다 효과적인 운동 프로그램을 설계할 수 있습니다. 또한, 등척성(isometric) 단계에서 대퇴사두근의 높은 활성도를 고려하여, 부상 후 재활 단계에서 등척성 운동을 활용하는 것이 바람직합니다.

3. 개별 운동의 적용 방식

불가리안 스쿼트는 햄스트링을 효과적으로 활성화시키는 운동으로, 대퇴이두근의 긴장을 줄이고 균형 잡힌 근육 협응을 유도할 수 있습니다. 반면, 스쿼트와 런지는 대퇴사두근의 발달에 효과적이며, 근지구력을 향상시키는 데 적합합니다. 따라서 선수들의 개별적인 컨디션에 따라 적절한 운동을 선택하는 것이 필요합니다.

실전 적용 및 훈련 프로그램 개발

1. 부상 예방 및 재활 훈련

이번 연구 결과를 토대로, 축구 선수들의 부상 예방과 재활 훈련을 위한 맞춤형 프로그램을 개발할 수 있습니다.

1. 대퇴사두근 및 햄스트링 균형 강화
   • 내측광근(안쪽넓은근)과 반건양근(반힘줄근)의 활성도를 높이는 운동(예: 싱글 레그 스쿼트, 슬레드 드래그)을 포함하여하지 근육 간의 균형을 맞춥니다.
   • 햄스트링의 협응력을 강화하기 위해 이중 레그 및 싱글 레그 브릿지 운동을 활용할 수 있습니다.
2. 운동 단계별 근활성 최적화
   • 등척성 근활성을 높이기 위해 월싯(Wall Sit) 및 등척성 런지를 활용하여 대퇴사두근의 안정성을 증대시킵니다.
   • 햄스트링의 동심성 수축 강화를 위해 노르딕 햄스트링 컬(Nordic Hamstring Curl)을 포함합니다.
   • 신장성 근력을 키우기 위해 슬로우 템포 런지 및 내리막 걷기 운동을 추가합니다.
3. 불가리안 스쿼트 활용
   • 본 연구에서 불가리안 스쿼트가 햄스트링 활성도를 크게 증가시키는 것으로 나타난 만큼, 선수들의 훈련 루틴에 필수적으로 포함할 것을 권장합니다.
   • 초기 단계에서는 보조 장비를 활용한 스태빌리티 서포트 불가리안 스쿼트를 수행하고, 점진적으로 난이도를 높입니다.

2. 경기 시즌별 훈련 계획

경기 시즌에 따라 부상의 위험을 줄이고, 경기력을 극대화하기 위해 아래와 같은 훈련 주기를 설정할 수 있습니다.

• 프리시즌: 근력 및 협응력 향상을 위한 고강도 근력 운동(스쿼트, 불가리안 스쿼트, 런지) 수행
• 시즌 중: 경기 피로를 고려하여 중강도 운동 및 등척성 운동(월싯, 등척성 런지) 포함
• 오프시즌: 부상 회복 및 근육 불균형을 교정하기 위한 햄스트링 강화 운동(노르딕 햄스트링 컬, 힙 쓰러스트) 집중 수행

결론

본 연구는 엘리트 청소년 축구 선수들을 대상으로 하지 근육의 근활성 패턴을 분석하였으며, 이를 통해 부상 예방과 재활 프로그램 설계에 활용할 수 있는 기초 자료를 제공하였습니다. 연구 결과, 대퇴사두근과 햄스트링의 개별 근육 간 활성도 차이가 존재하며, 특정 운동 단계에서 각 근육의 활성도가 다르게 나타남을 확인하였습니다.

따라서 축구 선수들은 대퇴사두근과 햄스트링의 균형 잡힌 발달을 목표로 개별 맞춤형 훈련을 수행하는 것이 중요합니다. 향후 연구에서는 다양한 수준의 선수들을 포함하여 보다 광범위한 데이터를 수집하고, 실전 경기 중의 근활성도 패턴을 분석하는 것이 필요합니다. 이를 통해 보다 정교한 부상 예방 및 재활 프로그램이 개발될 것으로 기대됩니다.

참고 문헌

Torres, G., Chorro, D., Navandar, A., Rueda, J., Fernández, L., & Navarro, E. (2020). Assessment of hamstring: quadriceps coactivation without the use of maximum voluntary isometric contraction. Applied Sciences, 10(5), 1615.