Dose-response relationship between weekly resistance training volume and increases in muscle mass

Abstract

저항 훈련 볼륨(volume)과 골격근 비대(skeletal muscle hypertrophy) 간의 관계는 오랫동안 스포츠과학의 핵심 연구 주제였다. Schoenfeld와 Krieger(2017)는 363명의 피험자를 포함한 15개 연구 데이터를 통합 분석하여, 주간 세트 수(weekly set volume)와 근육 횡단면적(muscle cross-sectional area) 증가 사이의 용량-반응 관계(dose-response relationship)를 정량화하였다. 분석 결과, 훈련 경험 수준과 무관하게 주간 세트 수가 많을수록 유의하게 더 큰 근비대 효과가 나타나는 명확한 용량-반응 관계가 확인되었다. 특히 근육군당 주 10세트 이상을 수행하는 프로그램은 저볼륨 프로토콜 대비 통계적으로 유의한 수준의 추가적인 근비대를 유도하였다. 나아가 10세트를 초과하는 볼륨에서도 근비대 효과가 지속적으로 증가하는 양상이 관찰되어, 실질적인 상한선이 기존의 추정보다 훨씬 높을 수 있음이 시사되었다. 이러한 결과는 적당한 볼륨으로도 최대 근성장을 달성할 수 있다는 기존의 권고를 재고하게 하며, 체계적인 점진적 볼륨 증가 전략이 장기적 근비대의 핵심 동인임을 강력하게 지지한다.

Introduction

골격근 비대(skeletal muscle hypertrophy)는 저항 훈련에 대한 핵심 적응 반응으로, 운동 수행 능력 향상, 체성분 개선, 그리고 전 생애에 걸친 대사 건강 증진의 토대가 된다 [1]. 근비대를 결정하는 핵심 훈련 변수 중 하나로 훈련 볼륨(training volume), 즉 주당 근육군별 총 세트 수가 오래전부터 주목받아 왔다 [2]. 그러나 볼륨의 중요성에 대한 광범위한 공감대에도 불구하고, 볼륨과 근비대 사이의 정확한 정량적 관계는 이 메타분석 이전까지 충분히 규명되지 않은 채로 남아 있었다.

주요 전문기관의 초기 저항 훈련 지침들은 흔히 비교적 낮은 볼륨을 권장하였으며, 일부는 훈련 미경험자를 대상으로 의미 있는 근비대를 달성하기 위한 최소 기준으로 운동당 1-3세트만으로도 충분하다고 제안하기도 하였다 [3]. 이러한 권고는 실용적이었지만, 이후의 종단 연구들과 메타분석들은 특히 저항 훈련 경험자에서 높은 볼륨이 추가적인 근비대 혜택을 제공할 수 있다는 가능성을 시사하였다 [4, 5]. 그러나 공식적인 용량-반응 분석의 부재로 인해 임상가들은 점진적 볼륨 부하 구조화에 관한 명확한 지침을 갖지 못하였다.

약리학에서 친숙한 용량-반응 개념, 즉 약물 용량 증가가 최대 용량까지 점진적으로 더 큰 생물학적 반응을 유도한다는 모델은 훈련 볼륨의 효과를 이해하는 데 설득력 있는 틀을 제공한다. 이 모델을 저항 훈련에 적용하면, 주간 세트 수의 단계적 증가가 어느 최대 유효 용량까지는 점진적으로 더 큰 근비대 적응을 유도해야 하며, 그 이상에서는 불충분한 회복으로 인해 효과가 감소하거나 오히려 해가 될 수 있음을 예측할 수 있다.

Schoenfeld와 Krieger(2017)는 주간 세트 수를 주요 독립 변수로 조작한 통제 연구들의 데이터를 통합하여 이 용량-반응 관계를 공식적으로 검증하고자 하였다. 볼륨 범주(주당 5세트 미만, 5-9세트, 10세트 이상)에 걸친 정량적 효과 크기를 도출하는 것이 목표였으며, 이는 근비대 중심 프로그램에서 볼륨 처방을 위한 최초의 견고한 메타분석적 근거를 제시하였다는 점에서 근거 기반 저항 훈련 역사의 이정표적 기여로 평가받는다.

Evidence Review

문헌 탐색 및 포함 기준

Schoenfeld와 Krieger는 PubMed, Medline, SPORTDiscus, Cochrane Central Register of Controlled Trials에 대한 체계적 문헌 탐색을 수행하였다. 포함 기준은 다음과 같았다: (1) 간접 대리지표가 아닌 초음파, 자기공명영상(MRI), 컴퓨터 단층촬영(CT) 등 근비대의 직접 측정 방법 사용; (2) 강도, 휴식 시간, 운동 선택 등 다른 변수를 통제하면서 주간 세트 수를 차별화하는 집단 비교; (3) 최소 4주 이상의 중재 기간; (4) 명백한 신체적 장애가 없는 피험자. 15개 연구가 이 기준을 충족하였으며, 총 363명의 피험자가 포함되었다.

볼륨 분류

연구들은 주당 근육군별 세트 수에 따라 세 가지 볼륨 범주로 분류되었다:

이 분류 체계는 각 범주에 충분한 연구 수를 확보하면서 의미 있는 훈련 용량 범위에 걸친 비교를 가능하게 하였다.

효과 크기 분석

연구들 간의 표본 크기 차이를 보정하기 위해 Hedges' g를 사용하여 효과 크기를 산출하였다. 분석 결과, 명확한 단계적 패턴이 확인되었다: 저볼륨 훈련이 가장 작은 근비대 효과를 나타내고, 중간볼륨이 중간 수준의 효과를, 고볼륨(주당 10세트 이상)이 가장 큰 효과를 나타내었다. 중요한 점은, 고볼륨 범주가 저볼륨 범주보다 통계적으로 유의하게(p < 0.05) 더 큰 근비대 효과를 보였으며, 고볼륨 군이 저볼륨 군에 비해 약 40% 더 큰 근비대 이득을 나타냈다는 것이다 [6].

이질성 및 조절 변수

연구들 간의 유의한 이질성이 관찰되었으며(I² > 50%), 이는 추가적인 조절 변수들이 결과에 영향을 미쳤음을 시사한다. 훈련 경험이 잠재적인 조절 변수 중 하나로 부상하였다: 미훈련 개인은 모든 볼륨 범주에서 근비대 반응을 나타낸 반면, 훈련된 피험자는 지속적인 적응을 이끌어내기 위해 더 높은 볼륨이 필요한 것으로 보였다. 근육군 특이성도 관찰되어, 일부 근육들이 고볼륨 훈련에 더 반응적인 것으로 나타났으나, 근육군 수준에서의 명확한 결론을 내리기에는 가용 데이터가 불충분하였다 [7].

포함 연구들의 제한점

몇 가지 방법론적 제한점이 결과 해석을 제약하였다. 포함된 대부분의 연구가 8-12주의 중재 기간을 가져, 장기적(12개월 이상) 근비대에 대한 볼륨 요건을 반영하지 못할 수 있다. 포함된 연구들의 볼륨 상한선이 주당 20세트를 거의 초과하지 않아, 진정한 천장 효과에 관한 질문은 해결되지 않은 채로 남아있다. 식이 단백질 섭취량이 연구들 간에 일관되게 통제되지 않아, 볼륨 관련 근비대 차이를 약화시킬 수 있는 혼란 변수가 존재하였다 [8].

Discussion

용량-반응 관계의 확인

이 메타분석의 핵심 결과, 즉 주간 저항 훈련 볼륨과 근육 비대 사이에 의미 있는 용량-반응 관계가 존재한다는 사실은 프로그램 설계에 중요한 시사점을 제공한다. 데이터는 더 많은 생산적 운동이 더 많은 근성장을 유도한다는 직관적인 개념을 지지하면서도, 기존에 임상가들의 경험칙으로만 존재하던 정량적 경계를 제시한다는 점에서 한 걸음 더 나아간다. 고볼륨(주당 10세트 이상) 프로토콜이 저볼륨 접근법보다 통계적으로 유의한 이점을 보인다는 사실은, 보디빌딩과 체형 경기 전통에서 특징적으로 나타나는 고볼륨 프로그래밍에 공식적인 정당성을 부여한다 [9].

볼륨은 수확 체감을 보이는가?

데이터의 미묘한 해석에 따르면, 근비대 이득은 주당 10세트 이상에 이르는 볼륨 범주 전반에 걸쳐 계속 증가하지만, 이 관계가 무한히 선형적으로 유지될 가능성은 낮다. 기본적인 생리학적 추론과 과훈련의 원칙은 추가 세트가 회복 비용이 동화 이익을 초과하는 지점 이상에서는 더 이상 유익하지 않은 최고점이 존재함을 시사한다. 포함된 연구들의 볼륨 범위를 고려할 때 이 메타분석은 그 최고점을 정확히 특정할 수 없었다. 그러나 이후 연구들은 주당 10-20세트 범위가 대부분의 훈련된 개인에게 실용적인 작업 범위를 나타내며, 일부 고급 운동선수들은 적절히 주기화된 조건에서 이보다 더 높은 볼륨을 감내하고 혜택을 받을 수 있다고 제안하였다 [10].

기전적 고찰

볼륨-근비대 관계의 기저에는 여러 메커니즘이 자리한다. 더 많은 주간 볼륨은 근섬유에 대한 총 기계적 장력(mechanical tension)을 증가시키는데, 이는 근원섬유 단백질 축적의 주요 동인이다 [11]. 고볼륨 훈련은 또한 젖산 축적, pH 감소, 세포 팽창으로 특징지어지는 더 큰 대사적 스트레스(metabolic stress)를 누적시키며, 이는 mTORC1 활성화를 포함한 동화 신호 전달 경로를 통해 근비대에 기여할 수 있다 [12]. 나아가 반복적인 고볼륨 노출은 운동 후 근단백질 합성(muscle protein synthesis, MPS) 상승의 크기와 지속 시간을 증가시켜, 저볼륨 세션이 달성하는 것 이상으로 동화 창을 연장시킬 수 있다.

훈련 경험에 대한 시사점

볼륨 요건을 조절하는 훈련 경험의 역할은 특별히 강조할 필요가 있다. 초보 훈련자들은 적응을 위한 자극이 절대적이 아닌 상대적이기 때문에 적당한 볼륨으로도 의미 있는 근비대를 달성할 수 있다. 어떤 저항 훈련 자극에도 익숙하지 않은 근육들은 최소한의 기계적 부하에도 강력하게 반응한다. 훈련 경험이 쌓이면서 근육들은 습관적인 훈련 용량에 적응하여 계속 성장하기 위해 자극의 점진적 증가를 필요로 하게 되는데, 이는 이 메타분석이 직접적으로 지지하는 원칙이자 과부하의 원칙(overload principle)과 일치하는 개념이다 [13].

실용적 제약과의 조화

고볼륨 훈련은 시간이 많이 소요되며 상당한 회복 부담을 부과한다. 실무자들은 추가 세트의 한계적 근비대 혜택을 그것이 수반하는 물류적, 회복적 비용과 비교하여 평가해야 한다. 회복 능력이 발달함에 따라 수주 및 수개월에 걸쳐 점진적으로 볼륨을 증가시키는 방식은 용량-반응 원칙 및 지속 가능한 훈련의 실용적 현실 모두와 부합한다 [14].

Practical Recommendations

볼륨 기준선 설정

이 메타분석의 결과는 근비대를 극대화하려는 개인에게 다음과 같은 볼륨 지침을 지지한다:

• 초보자 (훈련 경력 6개월 미만): 주당 근육군별 5-9세트로 시작한다. 미훈련 개인에서는 이 정도의 중간 볼륨으로도 충분히 강력한 근비대가 가능하다.
• 중급자 (훈련 경력 6-24개월): 저볼륨에 대한 적응이 정체되면 주당 근육군별 10-15세트로 진행한다.
• 고급자 (훈련 경력 2년 이상): 전용 근비대 단계에서 주당 근육군별 15-20세트 이상을 고려하되, 회복 지표에 세심한 주의를 기울여야 한다.

이 범위는 고정된 처방이 아닌 출발점을 나타낸다. 회복 능력, 수면의 질, 영양 상태, 훈련 강도의 개인차에 따라 각 개인에게 최적인 볼륨이 달라진다.

점진적 볼륨 과부하 실행

볼륨은 급격하게가 아닌 체계적으로 증가시켜야 한다. 합리적인 접근법은 2-4주마다 근육군별 1-2세트를 추가하여 근골격계와 신경계가 추가 요구를 부과하기 전에 적응할 수 있도록 하는 것이다. 이 점진적 진행은 용량-반응 원칙을 반영한다: 볼륨의 각 단계적 증가가 이전 용량 대비 측정 가능한 추가 이득을 산출해야 한다.

세션에 걸친 볼륨 분배

훈련 빈도에 관한 연구는 총 주간 볼륨이 한두 번의 운동에 집중되기보다 여러 세션에 걸쳐 분산될 때 더 효과적으로 전달된다고 시사한다 [15]. 대퇴사두근에 대한 15세트를 세 번의 주간 세션에 걸쳐 분산하면(세션당 5세트), 한 번의 세션에서 15세트 전부를 수행하는 것보다 우수한 근비대를 유발할 가능성이 높다. 이는 주 전반에 걸친 반복적인 MPS 자극이 더 유리한 누적 동화 환경을 조성하기 때문이다.

회복 모니터링 및 볼륨 조정

고훈련 볼륨은 회복이 적절할 때만 유익하다. 주간 볼륨이 회복 능력을 초과할 수 있다는 실용적 지표들은 다음과 같다:

• 72시간 이상 지속되는 관절 압통 또는 근육통
• 연속 주에 걸쳐 감소하는 수행 능력
• 수면 장애 또는 안정시 심박수 증가
• 동기 저하 또는 동일 부하에서 증가된 주관적 운동 강도

이러한 징후가 나타나면, 점진적 부하를 재개하기 전에 1-2주 동안 볼륨을 30-40% 감소시키는 디로딩(deloading) 기간을 갖는 것이 권장된다.

볼륨 효과의 전제 조건으로서의 단백질 섭취

고볼륨 훈련의 근비대 혜택은 적절한 식이 단백질 섭취를 전제로 한다. 체중 킬로그램당 1.6-2.2g의 단백질을 매일 섭취하면 고볼륨 훈련이 부과하는 상승된 근단백질 합성 수요를 충족하기에 충분한 아미노산 가용성을 보장한다 [16]. 적절한 단백질 없이는 추가적인 훈련 볼륨이 비례적으로 더 적은 근비대 혜택을 산출할 수 있다.