The Validity of Using Velocity to Estimate Intensity in Three Back-Squat Training Protocols
세 가지 백스쿼트 훈련 프로토콜에서 속도를 이용한 강도 추정의 타당성
Harry G. Banyard, Ken Nosaka, Kimitake Sato and G. Gregory Haff · 2017
Abstract 초록
본 연구는 세 가지 서로 다른 백 스쿼트 훈련 프로토콜에서 평균 동심성 속도(mean concentric velocity)를 사용하여 상대적 훈련 강도(1회 최대 반복의 퍼센트, %1RM)를 추정하는 타당성을 평가하였다. 훈련된 남성 운동선수들은 세 가지 조건(표준 점증 부하 프로토콜, 피로 프로토콜, 무작위 부하 프로토콜)에서 1RM의 40%부터 100%까지의 부하로 최대 노력 반복을 완료하였다. 각 부하에서 선형 위치 변환기(linear position transducer)를 사용하여 평균 동심성 속도를 측정하였다. 결과는 모든 프로토콜에서 상대 부하와 평균 동심성 속도 간의 강한 역의 관계를 나타내어, 훈련 강도의 대리 지표로서 속도 사용을 지지하였다. 개별 부하-속도 프로파일(load-velocity profile)은 높은 재현성을 보였으나, 집단 평균 속도-강도 표보다 개인화된 프로파일링의 중요성을 강조하는 주목할 만한 개인 간 가변성이 관찰되었다. 이러한 발견들은 고정된 퍼센트 기반 프로그래밍을 차선으로 만드는 날 대 날 신경근(neuromuscular) 준비 상태의 변동을 수용하는 실용적이고 객관적인 방법으로서 속도 기반 훈련(velocity-based training, VBT)을 검증한다[1].
Introduction 서론
훈련 강도의 정확한 처방은 저항 훈련 적응의 최적화에 근본적이다. 현대 근력 및 컨디셔닝 실천에서 지배적인 패러다임은 운동선수의 1회 최대 반복(1RM)(적절한 기법으로 완전한 동작 범위에서 단 한 번 들어올릴 수 있는 최대 부하)에 상대적으로 강도를 규정한다. "1RM의 80%로 4세트 3회" 같은 처방은 과학 및 실무 문헌에서 보편적이다. 그러나 퍼센트 기반 프로그래밍은 중요한 한계를 지닌다: 1RM은 고정된 정적 값이 아니다. 이는 피로 상태, 수면의 질, 영양 상태, 심리적 각성이라는 요인들(통제하기 어렵고 단일 주기적 1RM 평가에서 잘 포착되지 않는)의 함수로서 세션 대 세션마다 상당히 변동한다[1].
강도 처방에 대한 근본적으로 다른 접근법이 상당한 주목을 받았다: 속도 기반 훈련(velocity-based training, VBT). 이 접근법의 기본 원리는 상대 부하(%1RM으로 표현)와 그 부하를 들어올릴 수 있는 최대 속도(부하-속도 관계(load-velocity relationship))사이의 잘 확립된 역의 관계를 활용한다. 상대 부하가 증가함에 따라 동심성 속도는 예측 가능하고 거의 선형적인 방식으로 감소한다. 1RM에서는, 정의에 의해 속도가 최솟값에 접근하며, 이는 종종 '최소 속도 기준값(minimum velocity threshold, MVT)'이라 불리며, 개인 특성에 따라 백 스쿼트에서 일반적으로 약 0.15-0.30 m/s에서 관찰된다[2].
개별 운동선수에 대해 부하와 속도 간의 충분히 안정적인 관계가 확립될 수 있다면, 준비 세트 동안의 속도 측정이 이론적으로 특정 훈련 일의 현재 1RM을 추정하는 데 사용될 수 있어, 실제 신경근 준비 상태를 반영하도록 훈련 부하를 실시간으로 조정할 수 있다. 이 접근법은 전통적인 퍼센트 기반 방법보다 부하 처방을 더 반응적이고 정밀하며 개인화할 수 있는 잠재력을 지닌다[3].
본 연구는 이 부하-속도 관계가 피로 상태를 포함한 다양한 검사 조건에서 유효하고 일관되게 유지되는지를 검토하여, VBT 강도 처방의 실용적 타당성에 대한 직접적인 경험적 검증을 제공하였다.
The Load-Velocity Relationship 부하-속도 관계
기초 원리
저항 운동에서의 부하-속도 관계는 분리된 근육 표본에 대해 A.V. Hill이 처음으로 기술한 힘-속도 관계(force-velocity relationship)에 기반한다: 수축하는 근육에 가해지는 힘(부하)이 증가할수록 단축(shortening) 속도가 감소한다[1]. 이 원리가 백 스쿼트와 같은 복합 다관절 운동에 적용될 때, 외부 부하와 평균 동심성 속도 사이의 관계는 강력하게 역의 관계를 유지하지만, 근육 구조, 사지 역학, 그리고 운동선수의 숙련도와 같은 추가적 요인의 영향을 받는다.
경험적 연구들은 스쿼트에서의 부하-속도 관계가 훈련에 일반적으로 사용되는 강도 범위(1RM의 40-100%)에 걸쳐 선형 또는 약간 곡선형 모델로 적절히 기술될 수 있음을 지속적으로 입증하였다. 훈련된 운동선수의 1RM 40%에서 평균 동심성 속도는 일반적으로 약 0.80-1.00 m/s 범위에 있으며, 1RM에서 점진적으로 약 0.15-0.30 m/s까지 감소한다[2].
개별 부하-속도 프로파일
본 연구와 관련 연구들의 중요한 발견은 부하-속도 관계에서 상당한 개인 간 가변성의 존재이다. 관계의 방향(더 높은 부하 = 더 낮은 속도)은 보편적이지만, 특정 %1RM에 해당하는 구체적인 속도는 개인 간에 의미 있게 차이가 있다. 이 가변성은 신체 비율, 근섬유 유형 조성, 훈련 이력, 그리고 기술적 숙련도의 차이에 기인한다. 결과적으로, 집단 평균 속도-강도 표(예를 들어 0.50 m/s의 속도가 모든 운동선수에게 75%1RM에 해당한다고 가정하는)는 특정 개인에게 부하 처방에서 받아들이기 어려운 오류를 초래할 수 있다[1].
이 발견은 각 운동선수에 대한 개인화된 부하-속도 프로파일 구성을 강력히 지지한다. 익숙화 또는 평가 세션 동안 3~5개의 최대하(submaximal) 부하에 걸쳐 속도를 측정함으로써, 그 개인 고유의 회귀 방정식을 도출할 수 있어, 이후 훈련 세션에서 더 정확한 속도-부하 변환이 가능해진다.
프로토콜 민감성
본 연구에서 평가된 세 가지 프로토콜(점증, 피로, 무작위 부하)에 걸쳐 부하-속도 관계는 합리적인 안정성을 나타냈지만, 피로 조건에서 어떤 절대 부하에서도 속도가 약간 감소하였다, 이는 감소된 운동 단위(motor unit) 동원 능력의 예상된 결과이다. 이 발견은 실용적 의미를 갖는다: 운동선수가 자신의 확립된 프로파일이 예측하는 것보다 체계적으로 낮은 속도를 나타낸다면, 이는 불충분한 회복을 신호할 수 있으며 부하 감소를 정당화한다[3].
Practical Applications of VBT VBT의 실용적 적용
일일 1RM 추정
VBT의 가장 직접적인 실용적 적용은 진력을 다하는 최대 노력 검사를 수행하지 않고 각 훈련 일에 운동선수의 현재 1RM을 추정하는 것이다. 알려진 최대하 부하에서 표준화된 준비 세트 동안 평균 동심성 속도를 측정하고 운동선수의 개별 부하-속도 프로파일을 참조함으로써, 코치는 그 날의 1RM을 예측하고 훈련 부하를 그에 맞게 설정할 수 있다. 이는 실제 1RM 평가가 피로로 인해 금기시되는 대회 준비 단계, 중부하 훈련 블록, 또는 계획된 고용량 부하 기간에 특히 유용하다[1].
피로 지표로서의 속도 손실
이차적 적용은 세트 내 속도 손실을 축적된 신경근 피로의 객관적 지표로 모니터링하는 것을 포함한다. 세트 내에서 반복이 누적됨에 따라 평균 동심성 속도는 점진적으로 감소한다. 이 속도 손실의 크기는 해당 세트에서 발생한 신경근 피로와 대사적 혼란의 정도와 상관관계가 있다. 연구에 따르면 근력 집중 훈련에서는 약 20-25%의 속도 손실 기준값, 비대 집중 훈련에서는 30-40%가 세트를 종료해야 하는 적절한 종점을 나타낸다[2].
이 접근법('속도 기반 세트 종료(velocity-based set termination)'라 불리는)은 고정된 횟수를 처방하는 것에 대한 기전적 대안을 제공한다. 노력 수준에 무관하게 미리 정해진 3회를 수행하는 대신, 운동선수는 속도가 지정된 퍼센트만큼 감소할 때까지 반복을 수행하여, 해당 날의 신경근 상태에 기반하여 볼륨을 자동으로 조정한다. 피로 상태에서 세트를 시작하는 운동선수는 처방된 속도 손실을 더 빠르게 축적하여 자연스럽게 반복 횟수와 총 볼륨을 감소시킨다, 이는 전통적인 퍼센트 기반 프로그래밍에는 없는 내장된 조절 기전이다.
기술 요구 사항
VBT의 실용적 구현은 바벨 속도를 실시간으로 측정할 수 있는 장치를 필요로 한다. 케이블을 통해 바벨에 부착되는 선형 위치 변환기(linear position transducer, LPT)는 높은 정확도의 속도 측정을 제공하며 연구 표준으로 간주된다[3]. 최근 가속도계 데이터를 사용하는 관성 측정 장치(inertial measurement units, IMUs)와 스마트폰 기반 애플리케이션이 더 저렴한 대안으로 등장하였지만, LPT에 대한 이들의 정확도는 사례별로 평가가 필요하다. 이러한 도구들의 접근성 향상은 엘리트 스포츠 환경을 넘어 더 넓은 범위의 훈련 환경에서 VBT를 실현 가능하게 만들었다.
Conclusions 결론
본 연구는 여러 검사 프로토콜에 걸쳐 백 스쿼트에서 상대적 훈련 강도를 추정하기 위한 평균 동심성 속도 사용의 타당성을 지지한다. 부하-속도 관계는 실용적인 강도 처방 도구로서 기능하기에 충분한 안정성과 일관성을 나타냈으며, 특히 집단 평균 참조값보다 개인화된 부하-속도 프로파일이 사용될 때 더욱 그러하였다.
자료는 VBT가 고정된 퍼센트로는 수용할 수 없는 날 대 날 신경근 준비 상태의 가변성을 포착함으로써 전통적인 %1RM 프로그래밍에 비해 의미 있는 이점을 제공함을 확인한다. 피로 또는 최적이 아닌 회복으로 인해 실제 1RM이 억제된 운동선수들은 속도 목표가 사용될 때 자연스럽게 적절히 감소된 절대 부하에서 훈련하게 되어, 고정된 퍼센트 기반 프로그래밍에 대한 경직된 준수로 발생할 수 있는 과도한 피로의 축적을 방지한다[1].
제한점
본 연구는 백 스쿼트 동작에 제한되었으며, 이 부하-속도 관계를 다른 운동으로 일반화하는 데 주의가 필요하다. 벤치 프레스(bench press)와 오버헤드 프레스(overhead press)와 같은 상체 동작은 뚜렷한 속도 프로파일과 최소 속도 기준값을 나타낸다[2]. 또한 운동선수 표본은 훈련된 인구에서 선발되었으며, 이 발견들의 초보자 또는 고령 인구에 대한 적용 가능성은 별도의 연구가 필요하다.
향후 연구 방향
향후 연구는 VBT 기반 프로그램과 전통적인 퍼센트 기반 접근법의 장기적 훈련 결과를, 특히 근력 발달, 비대, 그리고 훈련 준비 상태 지표와 관련하여 비교해야 한다. 더 저렴한 측정 솔루션의 개발과 검증은 더 넓은 훈련 환경과 자원 여건에 걸쳐 VBT 방법론의 접근성을 높이는 데 필수적이다[3].
요약하자면, 속도 기반 훈련은 저항 훈련에서 강도 조절을 위한 과학적으로 지지되고 실용적으로 구현 가능한 프레임워크를 나타내며, 실무자들에게 정적인 퍼센트 기반 처방에 대한 역동적이고 반응적인 대안을 제공한다.