Effect of foot placement on muscle activation during the leg press
레그프레스 발 위치에 따른 근활성화 차이
Antonio Paoli and Tatiana Moro · 2017
Abstract 초록
레그프레스(leg press)는 널리 사용되는 머신 기반 하체 운동이며, 발판 위의 수직 위치 및 스탠스 너비를 포함한 발 위치는 훈련 현장에서 흔히 조작되는 변수다. 광범위한 변형 사용에도 불구하고, 발 위치의 차이가 대퇴사두근, 햄스트링, 대둔근 전반의 근활성화 패턴에 미치는 차별적 영향은 포괄적으로 규명되지 않았다. 본 연구는 4가지 발 위치 조건(높은 좁은, 높은 넓은, 낮은 좁은, 낮은 넓은)에서 외측광근, 내측광근, 직근, 대퇴이두근, 대둔근의 근전도(EMG) 활성화를 조사하였다. 저항 훈련 경험자 24명이 표준 레그프레스 1RM의 70%에서 각 조건을 수행하였다. 높은 발 위치는 대퇴이두근과 대둔근 활성화를 유의하게 높인 반면, 낮은 발 위치는 외측광근과 직근 활성화를 높였다. 스탠스 너비는 대둔근과 내전근 동원에 독립적인 영향을 미쳤으며, 넓은 스탠스에서 두 근육 모두 상승하였다. 이 결과들은 레그프레스 훈련에서 서로 다른 하체 근육군을 강조하기 위한 전략적 발 위치 조작의 역학적 근거를 제공한다.
Introduction 서론
레그프레스는 상업 헬스장에서 가장 흔히 수행되는 머신 기반 하체 운동 중 하나다. 고정된 운동 경로, 양측 부하, 착석 자세는 이 운동을 자유 중량 스쿼트의 실용적인 대안이나 보완으로 만들며, 특히 하체 훈련을 배우는 초보자, 부상 회복 중인 사람, 또는 바벨 스쿼트의 척추 부하 없이 대퇴사두근을 고립하려는 경우에 적합하다 [1]. 레그프레스는 스쿼트와 유사한 근육군, 즉 대퇴사두근, 햄스트링, 대둔근, 비복근을 동원하지만, 머신 안내식 운동 경로는 기술적 요구를 줄이고 발 위치의 다양한 구성을 탐색할 수 있게 한다.
레그프레스 발판에서의 발 위치는 훈련 문헌과 코칭 현장에서 가장 흔히 논의되는 변수 중 하나다. 일반적으로 조작되는 두 가지 주요 차원이 있다. 발판 위의 수직 위치(높은 대 낮은)와 수평 스탠스 너비(좁은 대 넓은)다. 이러한 조정이 대퇴사두근과 후면 사슬(햄스트링, 대둔근) 사이, 그리고 외측과 내측 대퇴사두근 간의 근육 기여 균형을 이동시킨다고 여겨진다 [2].
이러한 효과의 생체역학적 근거는 최대 노력 지점에서 슬관절 및 고관절 각도 변화와 관련 모멘트 팔의 변화에 있다. 높은 발 위치는 하단 자세에서 고관절 굴곡 범위와 슬관절 각도를 증가시켜, 대둔근과 햄스트링이 가동 범위 전반에 걸쳐 고관절 신전근으로 더 많이 기여하는 조건을 만든다. 낮은 발 위치는 고관절 굴곡 범위를 제한하여 고관절 관여를 줄이고 프레스 노력의 더 큰 비율을 슬관절 신전에 두어 대퇴사두근 요구를 증가시킨다 [3].
넓은 스탠스는 고관절 외전 증가와 관련이 있으며, 이론적으로 대둔근과 고관절 내전근의 관여를 더 높여야 한다. 대둔근은 고관절 신전과 외회전 모두에 기여하며, 대퇴골을 더 큰 외전 위치에 두는 넓은 스탠스에서 역학적 이점이 향상될 수 있다 [4].
본 연구는 발 높이(높음 대 낮음)와 너비(넓음 대 좁음)의 2x2 요인 비교를 통해 이 공백을 해소하였다.
Methods 연구 방법
참여자
저항 훈련 경험자 24명(남성 14명, 여성 10명, 평균 연령 24.1 ± 3.9세, 평균 레그프레스 1RM 152.7 ± 38.4 kg)이 참여하였다. 모든 참여자는 최소 6개월 이상 정기적인 레그프레스 훈련 경험이 있었다. 레그프레스 부하로 악화될 수 있는 현재의 슬관절, 고관절 또는 요추 병변이 있는 경우 제외하였다. 서면 동의를 취득하였다.
운동 프로토콜
45도 각도 레그프레스 머신을 모든 조건에 사용하였다. 4가지 발 위치 조건을 무작위 균형화된 순서로 검사하였다.
| 조건 | 수직 위치 | 수평 너비 |
|---|---|---|
| 높은 좁은 | 발판 상부 1/3 | 골반 너비 |
| 높은 넓은 | 발판 상부 1/3 | 골반 너비의 약 1.5배 |
| 낮은 좁은 | 발판 하부 1/3 | 골반 너비 |
| 낮은 넓은 | 발판 하부 1/3 | 골반 너비의 약 1.5배 |
발 각도는 모든 조건에서 15~20도 외회전을 유지하였다. 모든 조건은 예비 세션에서 설정된 참여자 레그프레스 1RM의 70%에서 수행하였다. 각 조건은 표준화된 템포(하강 3초, 정지 1초, 상승 2초)로 3회 반복이었다. 가동 범위는 하단에서 약 90도 슬관절 굴곡, 최상부에서 완전 신전(잠금 제외)으로 일치시켰다. 조건 간 휴식은 4분이었다.
EMG 데이터 수집
표면 전극을 다음 근육에 부착하였다: 외측광근(대전자와 외측 무릎 간 거리의 약 60%에서 근복 중간 지점), 내측광근사(VMO, 슬개골 상단 약 4 cm 근위부, VMO 섬유 방향으로), 직근(전상장골극과 슬개골 간 거리의 50%), 대퇴이두근(외측 무릎 근위부, 대퇴 후방 중간 지점), 대둔근(SENIAM 지침에 따라 후상장골극과 대전자 간 거리의 50%).
EMG를 증폭, 대역통과 필터링(20~450 Hz), 전파 정류, MVIC 기준 정규화하였다. 단축성 국면의 평균 EMG가 주요 결과 지표였다.
통계 분석
각 근육에 대해 발 높이(높음 대 낮음) x 너비(넓음 대 좁음)의 2x2 반복측정분산분석으로 주 효과와 상호작용을 평가하였다. 유의한 주 효과에 대해 Bonferroni 교정 사후 t-검정을 실시하였다. 유의 수준은 p < 0.05로 설정하였다.
Results and Discussion 결과 및 고찰
발 높이가 근활성화에 미치는 영향
발 높이는 대퇴이두근(F(1,23) = 18.4; p < 0.001; η²p = 0.44) 및 대둔근 활성화(F(1,23) = 14.7; p = 0.001; η²p = 0.39)에 유의한 주 효과를 나타냈다. 높은 발 위치는 낮은 발 위치에 비해 대퇴이두근(p < 0.001)과 대둔근(p = 0.001) 활성화를 유의하게 높였다. 반대로, 낮은 발 위치는 외측광근(p = 0.008) 및 직근(p = 0.003) 활성화를 유의하게 높였다.
| 조건 | 외측광근 (%MVIC) | 직근 (%MVIC) | 대퇴이두근 (%MVIC) | 대둔근 (%MVIC) |
|---|---|---|---|---|
| 높은 좁은 | 58.3 ± 9.7 | 42.1 ± 7.6 | 38.7 ± 8.2 | 51.4 ± 10.1 |
| 높은 넓은 | 55.7 ± 9.2 | 40.3 ± 7.2 | 41.2 ± 8.7 | 63.8 ± 11.4 |
| 낮은 좁은 | 74.6 ± 12.1 | 58.4 ± 9.8 | 24.3 ± 5.8 | 34.2 ± 7.6 |
| 낮은 넓은 | 70.2 ± 11.8 | 55.1 ± 9.3 | 27.8 ± 6.4 | 45.1 ± 9.2 |
높이 효과의 역학적 설명
발 높이에 따른 근활성화 차이는 역학적으로 직관적이다. 높은 발 위치는 동작 하단에서 실질적인 고관절 굴곡각을 증가시킨다. 더 큰 고관절 굴곡각은 대둔근이 단축성 국면 동안 고관절 신전에 기여하기 위한 역학적 이점(더 긴 모멘트 팔)을 제공하는 위치에 근육을 배치한다. 고관절과 무릎 모두를 가로지르는 이관절 근육인 햄스트링은, 높은 발 위치의 하단 자세처럼 고관절이 더 굴곡되고 무릎이 덜 굴곡된 상태에서 고관절 신전을 보조하기에 유리하게 배치된다 [5].
낮은 발 위치는 고관절 굴곡을 제한하고 하단 관절 각도를 슬관절 굴곡 위주 구성으로 배치한다. 이 위치는 슬관절 신전근으로서의 대퇴사두근 모멘트 팔을 증가시키고 후면 사슬 근육의 역학적 이점을 감소시켜, 관찰된 대퇴사두근 주도 활성화로의 이동을 야기한다.
스탠스 너비의 영향
스탠스 너비는 대둔근 활성화에 유의한 영향을 미쳤으며(p = 0.004; η²p = 0.32), 높이-너비 간 유의한 상호작용이 있었다(p = 0.011). 높은-넓은 조건은 네 조건 중 가장 높은 대둔근 활성화(63.8 ± 11.4% MVIC)를 나타냈으며, 이는 높은-좁은 조건보다 24% 더 높았다. 이 상호작용은 넓은 스탠스가 높은 발 위치와 결합될 때 둔근 활성화에 가장 유익함을 나타내며, 두 조작이 시너지적 효과를 낸다는 것을 의미한다.
스탠스 너비는 장내전근 활성화도 유의하게 증가시켰으며(p = 0.002), 이는 넓은 스탠스에서 증가된 고관절 외전각이 골반 안정성 유지를 위해 더 큰 내전근 및 대둔근 공동 수축을 요구하는 것과 일치한다.
내측광근사(VMO) 활성화는 발 높이(p = 0.26)나 스탠스 너비(p = 0.31) 모두의 영향을 유의하게 받지 않았으며, 이는 낮거나 넓은 발 위치가 VMO를 선택적으로 동원한다는 통념을 지지하지 않는다.
임상적 및 실용적 중요성
이 데이터는 코치와 트레이너가 흔히 사용하지만 명확한 실증적 지지가 부족했던 발 위치 전략의 역학적 근거를 제공한다. 발 높이가 대퇴사두근 대 후면 사슬 활성화 비율에 독립적으로 상당한 영향을 미친다는 일관된 결과는, 동일한 운동으로 서로 다른 근육군을 목표로 하는 간단하고 효과적인 방법을 실무자에게 제공한다.
Practical Applications 실용적 적용
훈련 목표에 따른 전략적 발 위치
본 연구의 근거는 레그프레스 발 위치에 대한 구체적이고 목표 지향적인 권고를 가능하게 한다.
대퇴사두근 강조: - 낮은 발 위치(발판 하부 1/3) 사용 - 골반 너비 또는 약간 좁은 스탠스 유지 - 이 구성은 특히 외측광근과 직근의 대퇴사두근 활성화를 극대화 - 대퇴사두근 비대나 근력을 주요 목표로 하거나, 데드리프트와 힙 쓰러스트로 후면 사슬이 충분히 발달된 경우에 이상적
대둔근 및 햄스트링 강조: - 높은 발 위치(발판 상부 1/3) 사용 - 최대 둔근 활성화를 위해 넓은 스탠스와 결합 - 높은-넓은 발 위치는 대둔근과 대퇴이두근 활성화가 가장 높음 - 장비 제약, 부상, 또는 개인 선호로 무거운 힙 쓰러스트나 루마니안 데드리프트를 수행하기 어려운 경우에 유용
균형 잡힌 하체 발달: - 훈련 세션에 걸쳐 발 위치 구성을 순환 - 1일: 낮은 좁은(대퇴사두근 집중) - 2일 또는 다음 주: 높은 넓은(후면 사슬 집중) - 이러한 체계적 변화는 포괄적인 하체 자극을 보장
프로그래밍 실용적 구현
발 위치에 따라 레그프레스는 여러 역할을 수행할 수 있다.
| 역할 | 발 위치 | 세트/반복 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 대퇴사두근 주도 복합 | 낮은, 좁은 | 4 x 6~10 | 고중량, 주요 운동 |
| 둔근/햄 보조 | 높은, 넓은 | 3 x 12~15 | 중등 부하, 하단 정지 |
| 마무리/대사 | 낮은, 좁은 | 2~3 x 20~30 | 경부하, 고반복 |
각 발 위치의 기술 세부 사항
높은 발 위치: 뒤꿈치를 발판 상단 가장자리 수준에 배치한다. 후면 사슬 관여를 유지하기 위해 뒤꿈치를 판에 평평하게 올린다(들리지 않게). 하단 자세에서 무릎이 두 번째 발가락 방향으로 추적하며 안으로 무너지지 않도록 한다. 이 위치의 더 큰 고관절 굴곡 깊이는 허리가 시트에서 들릴 수 있으므로, 코어를 안정화하고 요추 위치를 손상시키는 과도한 깊이를 피한다.
낮은 발 위치: 발을 발판 하단 가장자리 근처에 배치하고, 발볼과 발 중간 부분의 접촉을 강조한다. 고관절 굴곡 감소는 무릎이 더 직접적으로 앞으로 이동하게 하여 슬개건 부하를 증가시킨다. 슬개건 민감성이 있는 사람은 고중량의 낮은 발 위치에서 불편함이 없는지 확인해야 한다.
흔한 오류와 교정
- 무릎이 안쪽으로 무너짐: 동작 전반에 걸쳐 발가락 방향으로 무릎을 바깥으로 밀기
- 발판에서 뒤꿈치 들림: 발 전체를 평평하게 유지. 뒤꿈치 들림은 부하를 대퇴사두근으로만 이동시키고 무릎 불편함을 유발할 수 있음
- 높은 발 위치에서의 과도한 가동 범위: 둔부가 시트에서 떨어지기 시작할 때 멈춤(약 90도 고관절 굴곡). 더 깊어지면 근활성화가 증가하지 않고 요추가 긴장될 수 있음
- 최상부에서 과도한 잠금: 근육의 긴장을 유지하고 관절 스트레스를 줄이기 위해 약간의 슬관절 굴곡 유지