Effect of adding single-joint exercises to a multi-joint exercise resistance-training program on strength and hypertrophy in untrained subjects

초록

본 연구는 다관절(MJ, multi-joint) 저항 훈련 프로그램에 단관절(SJ, single-joint) 고립 운동을 추가하는 것이 미숙련 개인의 근력 및 근비대 측면에서 추가적인 이점을 제공하는지 여부를 조사하였다. 40명의 젊은 남성이 다관절 운동 단독군(MJ) 또는 다관절 및 단관절 병용군(MJ+SJ)에 무작위로 배정되었다. 두 군 모두 10주 동안 주 3회 훈련하였다. 초음파를 통해 팔꿈치 굴곡근 및 신전근의 근육 단면적(CSA, cross-sectional area)을 평가하였으며, 랫 풀다운 및 트라이셉스 푸시다운에서 1회 최대 반복 중량(1RM) 검사를 통해 최대 동적 근력을 평가하였다. 결과적으로 두 군 모두 훈련 기간 동안 근육 단면적 및 1RM 근력에서 유의미한 증가를 보였다. 중요하게도, 근비대 또는 근력 결과 중 어느 것에서도 군 간에 통계적으로 유의미한 차이가 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 미숙련 개인에게 있어 다관절 운동만으로도 추가적인 고립 운동으로 달성한 것과 동등한 팔 근육 성장 및 근력 증가를 유도하기에 충분한 기계적·대사적 자극을 제공한다는 것을 시사한다. 실제적 함의는 초보자와 함께 작업하는 프로그램 설계자 및 코치들이 보조적 단관절 운동을 추가할 필요 없이 시간 효율적인 복합 동작 기반 프로토콜을 사용하여 비교할 만한 결과를 달성할 수 있다는 것이다 [1].

서론

저항 훈련 프로그램은 일반적으로 두 가지 기본 운동 범주를 중심으로 설계된다: 여러 근육군과 관절을 동시에 동원하는 다관절(MJ, multi-joint) 복합 동작, 그리고 제한된 협력근 관여로 특정 근육을 표적으로 하는 단관절(SJ, single-joint) 고립 동작. MJ 운동의 전형적인 예로는 벤치프레스, 스쿼트, 바벨 로우가 있으며, SJ 동작에는 바이셉 컬, 트라이셉스 익스텐션, 레그 익스텐션이 포함된다. 실제로 일반 체력 향상, 보디빌딩, 운동 수행 능력을 목적으로 하는 저항 훈련 프로그램의 대부분은 두 범주를 모두 포함한다.

SJ 운동을 포함하는 지배적인 근거는 MJ 동작이 복합 리프트 중 보조 역할을 하는 팔꿈치 굴곡근 및 신전근과 같은 소근육에 충분한 직접적 자극을 제공하지 못한다는 가정이다. 예를 들어, 랫 풀다운은 이두근을 고립 상태에서 충분히 자극하지 못하고 팔 근육을 완전히 발달시키기 위해서는 전용 컬 운동이 필요하다는 것이 일반적으로 믿어지고 있다. 그러나 이 가정의 경험적 근거는 통제된 실험 환경에서 엄밀하게 검증된 바가 없다 [1].

실제적 관점에서 이 문제는 프로그램 설계에 의미 있는 함의를 지닌다. SJ 운동의 추가는 세션 볼륨, 시간, 잠재적 피로 축적을 증가시킨다. 시간이 제한된 집단(여가 체육관 이용자, 노인, 재활 환경의 개인)에게 있어 고립 운동이 복합 동작 이상의 측정 가능한 이점을 제공하는지 이해하는 것은 근거 기반 프로그래밍에 필수적이다. 마찬가지로, 훈련 효율을 극대화하고자 하는 체력 및 컨디셔닝 코치에게는 SJ 동작 포함의 비용-편익 비율이 입증 가능한 생리적 결과에 의해 정당화되어야 한다 [2].

본 연구는 표준화된 10주 프로그램에서 미숙련 남성을 대상으로 MJ 단독 훈련과 MJ+SJ 병용 프로토콜을 직접 비교하고 근비대 및 근력 결과를 측정함으로써 이 공백을 해소하는 것을 목표로 하였다.

방법

참가자

미숙련 젊은 남성 40명(연령: 22.7 ± 4.7세; 체중: 73.7 ± 9.2 kg)을 모집하여 두 실험군 중 하나에 무작위로 배정하였다. 참가자는 이전 6개월 동안 구조적 저항 훈련 경험이 없는 것을 기준으로 미숙련으로 분류되었다. 제외 기준에는 근골격 손상, 심혈관 금기사항, 그리고 단백질 대사에 영향을 미치는 것으로 알려진 에르고제닉 보충제 사용이 포함되었다.

훈련 프로토콜

두 군 모두 자격을 갖춘 체력 코치의 감독하에 10주 동안 비연속적인 날에 주 3회 훈련하였다. 다관절(MJ)군은 팔꿈치 굴곡근과 신전근을 협력근으로 부하하도록 선정된 상체 복합 운동인 랫 풀다운과 벤치프레스만을 수행하였다. 병용군(MJ+SJ)은 동일한 복합 동작에 더하여 전용 고립 운동으로 바벨 컬과 트라이셉스 풀리 익스텐션을 수행하였다.

모든 세션은 최대 노력까지 8~12회 반복 세트를 사용하여 노력을 동일하게 하였으며, 처방된 반복 범위를 유지하기 위해 부하를 점진적으로 조정하였다. 세트 간 휴식 시간은 90초로 표준화하였다. 총 훈련 볼륨(세트 × 반복 × 부하)을 기록하여 프로토콜 준수를 확인하였다 [1].

결과 지표

팔꿈치 굴곡근(이두근)과 신전근(삼두근)의 근육 단면적(CSA)은 각 근육의 중앙부에서 B-모드 초음파 영상을 사용하여 정량화하였다. 영상은 중재 전 및 후 시점에서 촬영하였다. 최대 동적 근력은 표준화된 조건하에서 랫 풀다운 및 트라이셉스 푸시다운에서 1회 최대 반복 중량(1RM) 프로토콜을 사용하여 평가하였다. 모든 평가자는 군 배정에 대해 눈가림되었다.

통계 분석

군 내 및 군 간 차이는 이원 반복 측정 분산분석(ANOVA)을 사용하여 평가하였다. 실제적 유의성의 척도를 제공하기 위해 효과 크기(Cohen's d)를 산출하였다. 통계적 유의성은 p < 0.05로 설정하였다.

결과

두 훈련군 모두 기저치 대비 근육 단면적 및 최대 근력에서 통계적으로 유의미한 개선을 보였다. 그러나 모든 1차 결과 변수에서 군 간의 유의미한 차이는 검출되지 않았다.

근육 단면적

팔꿈치 굴곡근 단면적은 MJ군에서 약 6.0%, MJ+SJ군에서 약 5.5% 증가하였으며, 이 차이는 통계적 유의성에 도달하지 않았다(p > 0.05). 마찬가지로, 팔꿈치 신전근 단면적은 MJ군에서 약 5.8%, MJ+SJ군에서 약 6.2% 증가하였으나, 이 역시 군 간에 유의미한 차이가 없었다. 군 간 비교에서의 효과 크기는 작았으며(Cohen's d < 0.3), 근비대 결과에서 무시할 수 있는 수준의 실제적 차이를 나타냈다 [1].

근력

랫 풀다운 1RM은 두 군 모두에서 유의미하게 향상되었으며, MJ군은 10주 동안 약 16.4 kg, MJ+SJ군은 약 17.1 kg의 증가를 보였다. 트라이셉스 푸시다운 1RM 역시 두 조건 모두에서 향상되었다. 통계적으로 유의미한 상호작용 효과는 검출되지 않았으며, 이는 고립 운동의 추가가 다관절 프로토콜 단독을 넘어서는 측정 가능한 근력 이점을 제공하지 않음을 확인한다 [1].

준수 및 볼륨

두 군 모두 훈련 준수율이 95%를 초과하였다. 총 볼륨을 분석하였을 때, MJ+SJ군은 추가된 운동으로 인해 세션당 자연적으로 더 많은 훈련 볼륨을 축적하였다. 이러한 볼륨 차이에도 불구하고 결과는 비교할 만한 수준으로 유지되었으며, 이는 고립 운동으로 인한 추가 볼륨이 이 집단에서 점진적인 적응 이점에 기여하지 않음을 시사한다.

이러한 결과는 적어도 10주의 훈련 기간 동안, 이전에 미훈련된 개인에게 있어 복합 당기기 및 밀기 동작 중 팔꿈치 굴곡근 및 신전근에 가해지는 근육 요구가 의미 있는 근비대 및 근력 발달을 유도하기에 충분함을 나타낸다.

고찰

본 연구의 주요 결과(다관절 저항 훈련 프로그램에 단관절 고립 운동을 추가하는 것이 미숙련 개인의 근비대 또는 근력에서 통계적으로나 실제적으로 의미 있는 추가적 이점을 제공하지 않는다는 것)는 근거 기반 프로그램 설계에 중요한 함의를 지닌다.

기전적 고려사항

결과는 랫 풀다운 및 벤치프레스와 같은 복합 운동이 전용 고립 운동으로 달성되는 것과 비교할 만한 적응을 생성하기에 충분한 기계적 장력(mechanical tension)과 대사적 스트레스를 협력근에 발생시킨다는 것을 시사한다. 예를 들어, 팔꿈치 굴곡근은 랫 풀다운 수행 중에 대단히 동원되며, 이는 당기기 동작 중 높은 이두근 활성화를 보여주는 EMG 연구에서 입증된다 [2]. 미훈련 근육이 일관된 기계적 자극에 강력하게 반응하는 높은 민감성은 복합 동작을 통한 간접적 부하도 이 집단에서 근최대 적응 반응을 유도하기에 충분한 이유를 설명한다.

집단 특이성

이러한 결과를 적절한 집단 맥락 내에서 해석하는 것이 필수적이다. 참가자들은 사실상 어떠한 구조적 저항 훈련 자극에도 강력하게 반응하는 것으로 알려진 집단인 미훈련자였으며, 이 현상은 "초보자 효과(beginner effect)"라고 불린다. 더 높은 기저 근육 발달 수준을 가진 훈련된 개인에게는 복합 동작이 제공하는 적응 자극이 특정 근육군의 성장을 계속 유도하기에 불충분할 수 있으며, 더 경험 많은 리프터들이 일반적으로 사용하는 표적화된 고립 운동이 필요할 수 있다 [3].

실제적 함의 및 한계점

실제적 관점에서, 이러한 결과는 MJ 단독 훈련이 초보자 집단에게 효율적이고 효과적인 접근법임을 검증한다. 시간 제약이 있는 초보 고객과 함께 일하는 코치 및 임상의는 의미 있는 적응 결과를 희생하지 않으면서 자신 있게 복합 동작을 우선시할 수 있다. 10주의 연구 기간은 한계점을 나타내며, 장기적 연구에서는 참가자들이 훈련 경험을 축적하고 더 고급 발달 단계에 접근함에 따라 다른 반응이 감지될 수 있다.

향후 연구는 중급 및 고급 훈련자에서 이러한 관계를 검토하고, 특정 해부학적 부위(예: 이두근의 장두)가 연장된 훈련 기간에 걸쳐 고립 대 복합 부하에 다르게 반응하는지를 탐색해야 한다 [1].