Comparative Analysis of the Body Muscle Activity According to the Prop and Different Foot Stability during Pilates Bridge Motion

ISSN 2288-1069 (Online)

http://dx.doi.org/10.12925/jkocs.2021.38.3.720

필라테스 브릿지 동작 시 소도구와 발의 불안정성 차이에 따른 신체 근육의 근활성도 비교 분석

김유신^*✝

중원대학교 스포츠지도학과, 부교수

(2021년 3월 17일 접수: 2021년 6월 21일 수정: 2021년 6월 22일 채택)

Comparative Analysis of the Body Muscle Activity According to the Prop and Different Foot Stability during Pilates Bridge Motion

You-Sin Kim

^*✝

Department of Sports Coaching, College of Humanities and Social Science, Jungwon University, Goesan-gun, Chungbuk, 28024, Republic of Korea

(Received March 17, 2021; Revised June 21, 2021; Accepted June 22, 2021)

요 약 : 본 연구의 목적은 필라테스 브릿지 동작 시 소도구의 적용과 발의 불안정성 차이에 따른 신체

근육의 근전도를 비교·분석하는데 있었다. 본 연구의 대상자는 20대 남성 18명을 대상으로 실시하였고(연 령, 22.3±2.1세; 신장, 173.89±4.51cm; 체중, 72.61±4.13kg; 신체질량지수, 24.03±1.31kg/m²), 필라테 스 브릿지는 소도구 적용(도구 없음, 링, 짐볼)과 발의 불안정성(기본 바닥, 폼롤러, 보수볼) 차이에 따른 9 가지 동작을 수행하였으며, 표면전극 부착 부위는 신체 우측의 상복직근, 하복직근, 외복사근, 장내전근, 대 퇴직근, 외측광근, 전경골근, 및 대퇴이두근으로 설정하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 필라테스 브릿 지 동작 시 짐볼의 적용이 신체 근육의 근활성도에 효과적인 소도구로 검증되었고, 보수볼의 적용이 신체 근육의 근활성도에 가장 높은 발의 불안정성으로 검증되었다. 이상의 결과를 종합해보면, 필라테스 브릿지 동작 시 짐볼과 보수볼의 적용이 신체 근육의 근활성도에 지대한 영향력을 미친 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 결과는 신체 근력 강화를 위한 효율적인 필라테스 브릿지 운동을 제시할 수 있을 것으로 기대된 다.

주제어 : 필라테스, 브릿지 동작, 소도구, 발의 불안정성, 근전도

Abstract : The aim of this study was to examine the comparative analysis of body muscle EMGs

according to the prop and different foot stability during Pilates bridge motion. Eighteen adult males(age, 22.3±2.1 years; height, 173.89±4.51 cm; body mass, 72.61±4.13 kg; and BMI, 24.03±1.31 kg/m²) participated in this study as subjects. The Pilates bridge was composed of a total of 9 motions, according to the props (NP, no prop; RG, ring; GB, gym ball) and different foot



✝

Corresponding author

(E-mail: [email protected])

stability (BS, basic surface; FR, form roller; BOSU, both sides up). We measured the right’s muscle activities of the upper rectus abdominis, lower abdominal stabilizers, external oblique, adductor longus, rectus femoris, vastus lateralis, tibialis anterior, and biceps femoris. The research findings were as follows. During Pilates bridge motion, the use of GB was found to be more effective in activating the body muscle. And during Pilates bridge motion, the use of BOSU was found to be most high in activating the body muscle as well. To summarize the research findings, the use of GB and BOSU during Pilates bridge motion were discovered to enormous affect muscle activities. Therefore, the results of this study are expected to be able to present efficient Pilates bridge exercises for strengthening physical strength.

Keywords : Pilates, Bridge motion, Prop, Foot stability, EMG

1. 서 론

최근 전 세계적으로 코로나바이러스 감염증 -19(COVID-19)의 유행으로 인해 코로나 19 확 진자가 급증하면서 대한민국 정부는 지역사회의 바이러스 감염 차단을 위하여 재택근무, 외출 자 제 및 행사 참가 자제 등의 사회적 거리두기 (social distancing)와 생활 속 거리두기(daily life distancing) 권고 수칙을 발표하였다. 이에 많은 사람들이 거리두기 생활을 실천하고 있지만, 코로 나 19의 장기화로 인하여 정신적인 불안감과 우 울증 등을 호소하는 사람들이 발생하게 되었고, 신체적 활동에도 많은 제한을 받게 되어 신체 불 균형의 초래도 염려스러운 현실이 되어가고 있다.

일반적으로 대부분의 사람들은 신체 불균형 및 비만 방지를 위해 유산소성 운동을 위한 야외에 서 걷기나 달리기 등의 운동을 실시하고, 근력 향상의 운동을 위해 헬스클럽 및 체육시설에서 웨이트 트레이닝(weight training) 등을 실시하는 것이 보편적이지만, 요즘의 사회적 분위기는 코로 나 19 바이러스의 영향으로 홈 트레이닝(home training) 방법을 많이 활용하고 있다. 홈 트레이 닝이란 SNS(social network service)와 유튜브 (YouTube) 등에서 얻어진 정보를 참고하여 간단 한 운동 환경을 집 안에 조성하여 실시하는 방법 이다[1]. 이러한 홈 트레이닝 방법 중 간단히 매 트를 펼쳐 놓고 실시할 수 있는 운동방법이 많이 활용되고 있는데, 주로 가벼운 스트레칭 (stretching), 요가(yoga), 필라테스(pilates), 플랭 크(plank) 등의 운동이 대표적인 방법이다. 이 중 에서도 특히 매트 필라테스(mat pilates) 운동은 누구나 손쉽게 접할 수 있다는 장점과 코어(core)

및 신체 근육을 단련시키기 위해 다수의 사람들 이 이용하고 있으며[2], 체간의 안정성 향상과 요 부의 통증 완화를 위해 사용되어지는 운동방법 중 하나이다[3,4].

대표적인 매트 필라테스 운동방법은 34가지 동 작으로 소개되고 있고[5], 링(ring), 공(ball), 밴드 (band) 등과 같은 적절한 소도구를 활용하여 운 동을 실시할 수 있다. 최근 발표된 필라테스 운 동과 관련된 국내의 연구들을 살펴보면, 필라테스 운동이 복부의 근활성도에 미치는 영향에 관한 연구[6,7], 필라테스 운동의 숙련도 차이에 따른 근활성도에 관한 연구[5,8], 기구 및 매트 필라테 스 운동의 효과성에 관한 비교 연구[9] 등과 같 은 일반적인 필라테스 운동과 관련된 사례들이 주를 이루고 있지만, 실제 여러 소도구들을 활용 하고 특정 필라테스 자세에 지지면의 변형을 주 었을 때, 신체의 근활성도에는 어떤 차이가 발생 되는지에 관한 연구한 사례는 소수에 불과하다.

따라서 본 연구에서는 대표적인 필라테스 운동 중 브릿지(bridge) 동작 수행 시, 소도구 적용 (NP, no prop; RG, ring; GB, gym ball)과 발 의 불안정성(BS, basic surface; FR, form roller;

BOSU, both sides up) 차이에 따른 상복직근 (URA, upper rectus abdominis), 하복직근(LAS, lower abdominal stabilizers), 외복사근(EO, external oblique), 장내전근(AL, adductor longus), 대퇴직근(RF, rectus femoris), 외측광근 (VL, vastus lateralis), 전경골근(TA, tibialis anterior), 및 대퇴이두근(BF, biceps femoris)의 근활성도에 어떠한 차이가 발생하는지를 과학적 으로 규명하여 필라테스 브릿지 운동 시, 근육별 근 기능 향상을 위한 최적의 소도구들과 발의 지

Device Model Company

EMG analysis

TeleMyo^™ Desktop Direct Transmission system Noraxon USA Inc., USA Model 542 DTS EMG sensor Noraxon USA Inc., USA T246H surface electrode Bio-Protech Inc., Korea NT550P5C Lab-top Computer Samsung Electronics Inc., Korea

Pilates instrument

Stellany Soft Ball Mini Core Body Inc., Korea

Pilates Ring Gomunara Inc., Korea

Pilates Mat Eco yogi Inc., Korea

Form roller Melkin Sports Inc., Korea BOSU(both sides up) Body-X Inc., Korea Table 2. Illustration of EMG analysis device

지상태를 제시함으로써 효율적인 필라테스 브릿 지 운동 프로그램의 기초적인 자료를 제시하는데 그 목적이 있다.

2. 연구방법

2.1. 연구 대상

본 연구의 대상자는 정형외과적으로 병력이 없 고 필라테스 브릿지 동작이 가능한 신체 건강한 20대 남성 18명을 대상으로 선정하였다. 연구대 상자는 본 연구의 내용과 목적을 숙지하고 실험 절차 및 실험의 안정성 등에 대한 설명을 충분히 청취한 후, 자발적으로 참여한 연구대상자만을 선 정하였고, 실험 참여에 대한 동의서에 동의를 얻 은 후 본 실험을 진행하였다. 구체적인 연구대상 자의 특성은 아래 <Table 1>과 같다.

Variables

Age (years)

22.33±2.14

Height (cm)

173.89±4.51

Body mass (kg)

72.61±4.13

Body mass index (kg/m

²

)

24.03±1.31 Data presented as mean ± standard deviations(SDs)

Table 1. Characteristics of subjects

2.2. 근전도 실험장비

본 연구에서 필라테스 브릿지 동작의 근활성도 분석을 위하여 사용된 실험장비는 아래 <Table 2>와 같다.

2.3. 측정항목

본 연구에서 필라테스 브릿지 동작 시 각각의 운동에 대한 근활성도를 측정하기 위하여 아래와 같은 9가지 측정항목을 선정하였다<Table 3>.

2.4. 근전도 측정방법

본 연구에 참여한 연구대상자들은 각각의 필라 테스 브릿지 동작을 실시하기 전에 약 3분간 준 비운동을 실시하였고, 실험 중의 근피로(muscle fatigue)를 최소화하기 위해 1개의 필라테스 브릿 지 동작을 실시한 후 1분씩 휴식시간을 제공하였 으며, 실험 시 체화(muscle memory)를 최소화시 키기 위해 단순 무작위 표본추출법(simple random sampling)을 적용시켜 실시하였다. 각 조건에서의 필라테스 브릿지 동작은 10초 동안 등척성 수축(isometric contraction) 상태로 진행 하였고, 6회 반복 측정하여 신체 우측의 상복직 근(URA), 하복직근(LAS), 외복사근(EO), 장내전 근(AL), 대퇴직근(RF), 외측광근(VL), 전경골근 (TA), 및 대퇴이두근(BF)[10]의 근육들로부터 얻 어진 근전도 신호는 최초 3초와 마지막 3초를 제 외한 4초 동안 수집된 근육의 평균 근전도 신호 값을 사용하였다. 그리고 각 동작에 대한 정확한 신호 값을 취득하기 위해 캠코더(SONY Inc., Japan)를 사용하여 동조화(synchronization)하였 고, 근전도 신호의 주파수 대역은 60Hz, 표본 추 출률(sampling rate)은 1,024Hz로 설정하였으며, 200ms RMS(root mean square) 평활화 (smoothing) 과정으로 처리하였다.

Variables NP RG GB

BS

FR

BOSU

NP, no prop; RG, ring; GB, gym ball; BS, basic surface; FR, form roller; BOSU, both sides up Table 3. Definition of 9 types of pilates bridge motion

2.5. 통계 분석

본 연구의 통계처리를 위해 SPSS 24.0 프로그 램(IBM Inc., USA)을 사용하여 평균과 표준편차 (mean±SDs)를 산출하였고, 필라테스 브릿지 동 작 시 소도구 적용(NP, RG, GB)과 발의 불안정 성(BS, FR, BOSU) 차이에 따른 근활성도 차이를 규명하기 위하여 이원반복측정분산분석(two-way Repeated Measure ANOVA)을 실시하였으며, 사후검증(post-hoc)을 위하여 Bonferroni 방법을 사용하였다. 그리고 통계적 유의수준은

p

<.05로 설정하였다.

3. 결과 및 고찰

필라테스 브릿지 동작 시 소도구 적용(NP, RG, GB)과 발의 불안정성(BS, FR, BOSU) 차이 에 따른 근활성도를 비교한 결과는 <Table 4>와 같다. 상복직근(URA)은 소도구 적용의 주효과 [

F

(2, 642)=6.694,

p

=.001]와 발의 불안정성 차이 의 주효과[

F

(2, 321)=4.296,

p

=.014]에서 모두 통 계적으로 유의한 차이가 나타났고, 상호작용효과 [

F

(_{4, 642})=.148,

p

=.964]에서는 통계적으로 유의

한 차이가 나타나지 않았다. 하복직근(LAS)은 소 도구 적용의 주효과[

F

(_{2, 642})=1.868,

p

=.155]에서 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 발 의 불안정성 차이의 주효과[

F

(2, 321)=10.523,

p

= .000]에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타났으 며, 상호작용효과[

F

(4, 642)=1.181,

p

=.318]에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 외복 사근(EO)은 소도구 적용의 주효과[

F

(_{2, 642})=.820,

p

=.441]에서 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 발의 불안정성 차이의 주효과[

F

(_2,

321)=11.129,

p

=.000]에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며, 상호작용효과[

F

(4, 642)=1.331,

p

=.257]에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타나 지 않았다. 장내전근(AL)은 소도구 적용의 주효 과[

F

(2, 642)=250.433,

p

=.000]와 발의 불안정성 차이의 주효과[

F

(_{2, 321})=15.298,

p

=.000] 및 상호 작용효과[

F

(_{4, 642})=9.556,

p

=.000]에서 모두 통계 적으로 유의한 차이가 나타났다. 대퇴직근(RF)은 소도구 적용의 주효과[

F

(_{2, 642})=72.509,

p

=.000]

와 발의 불안정성 차이의 주효과[

F

(2, 321)=22.534,

p

=.000] 및 상호작용효과[

F

(4, 642)=14.167,

p

=.

000]에서 모두 통계적으로 유의한 차이가 나타났 다. 외측광근(VL)은 소도구 적용의 주효과[

F

(2,

Variables Muscle NP RG GB F -values

Prop Stability Interaction BS

URA

2.44±1.21 2.57±1.42 2.63±1.42

6.694

**

A,B<C

4.296

*

E<D,F .148

FR

2.11±0.80 2.21±0.78 2.30±1.09

BOSU

2.53±1.37 2.61±1.47 2.77±1.67

BS

LAS

0.32±0.14 0.33±0.15 0.33±0.12

1.868 10.523

***

E<D,F 1.181

FR

0.28±0.07 0.28±0.06 0.28±0.09

BOSU

0.32±0.10 0.33±0.10 0.34±0.10

BS

EO

7.12±3.10 7.15±3.24 7.11±3.33

.820 11.129

***

E<D,F 1.331

FR

6.16±1.69 6.15±1.52 6.27±3.61

BOSU

7.45±2.65 7.94±3.57 8.14±3.89

BS

AL

14.62±4.86 27.36±10.32 33.49±12.25

250.433

***

A<B<C

15.298

***

E<D,F 9.556

***

FR

13.77±4.76 22.84±6.88 28.254±17.06

BOSU

15.56±5.35 33.86±9.13 36.83±23.86

BS

RF

4.79±1.53 5.34±1.51 6.76±2.92

72.509

***

A<B<C

22.534

***

E<D<F 14.167

***

FR

4.76±1.08 5.00±1.29 5.38±1.38

BOSU

5.32±1.09 6.95±2.83 7.08±2.80

BS

VL

8.14±2.55 8.80±3.04 10.15±4.12

36.319

***

A<B,C

20.404

***

D<E,F 7.055

***

FR

10.89±4.60 12.55±6.42 11.20±5.44

BOSU

11.18±5.51 13.10±5.90 13.70±5.69

BS

TA

27.03±36.88 25.79±30.65 20.80±25.50

1.316 1.125 7.529

***

FR

23.02±25.10 19.59±18.76 18.16±19.45

BOSU

21.42±21.34 24.38±25.75 27.54±28.02

BS

BF

25.83±20.73 45.22±23.54 52.82±28.47

105.010

***

A<B,C

35.492

***

D<E<F 11.354

***

FR

55.12±27.42 61.24±28.14 74.58±36.00

BOSU

61.96±45.84 78.94±35.46 82.13±43.31

Data presented as mean ± standard deviations(SDs); NP, no prop; RG, ring; GB, gym ball; BS, basic surface; FR, form roller; BOSU, both sides up; URA, upper rectus abdominis; LAS, lower abdominal stabilizers; EO, external oblique; AL, adductor longus; RF, rectus femoris; VL, vastus lateralis; TA, tibialis anterior; BF, biceps femoris;

***

p<.001;

**

p<.01;

*

p<.05; A, NP; B, RG; C, GB; D, BS; E, FR; F, BOSU.

Table 4. Mean of the average muscle activities during 9 types of pilates bridge motion (unit: ㎶)

642)=36.319,

p

=.000]와 발의 불안정성 차이의 주 효과[

F

(_{2, 321})=20.404,

p

=.000] 및 상호작용효과 [

F

(4, 642)=7.055,

p

=.000]에서 모두 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 전경골근(TA)은 소도구 적용의 주효과[

F

(2, 642)=1.316,

p

=.269]와 발의 불안정성 차이의 주효과[

F

(2, 321)=1.125,

p

=.326]

에서 모두 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았고, 상호작용효과[

F

(_{4, 642})=7.592,

p

=.000]에 서는 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 대퇴이 두근(BF)은 소도구 적용의 주효과[

F

(_{2, 642})=

105.010,

p

=.000]와 발의 불안정성 차이의 주효 과[

F

(2, 321)=35.492,

p

=.000] 및 상호작용효과

[

F

(_{4, 642})=11.354,

p

=.000]에서 모두 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.

필라테스 브릿지 동작은 전통적으로 맨바닥 위 의 지지면에서 실행되었으나, 최근에는 운동의 효 과를 증진시키기 위해서 폼롤러 등의 도구를 사 용하여 발의 불안정성을 적용시키거나 자세를 변 화시키는 연구 사례를 볼 수 있는데[11], 이러한 이유는 발의 불안정성이 근육의 안정성 및 균형 능력에 영향을 주고 신체의 근활성도를 증가시키 는 연구 사례가 과학적으로 검증되었기 때문이다 [12]. 본 연구에서의 신체 복부 부위인 상복직근, 하복직근, 외복사근의 근활성도 추이를 살펴보면,

상복직근에서는 소도구인 GB의 적용이 NP와 RG에 비해 높은 결과를 나타내었고 발의 불안정 성 측면에서는 FR과 BOSU의 적용이 BS에 비해 높은 결과를 나타내었다는 점이다. 또한 하복직근 과 외복사근에서는 소도구의 적용이 통계적으로 는 차이가 나타나지 않았지만, 불안정성 측면에서 는 FR 및 BOSU의 적용이 BS에 비해 높은 결과 를 나타내었다는 점이었다. 하지만 상복직근, 하 복직근 및 외복사근의 활성도는 GB의 적용과 BOSU의 적용 시 가장 높은 수치를 보였다는 것 을 확인할 수 있었다. 그리고 신체 대퇴의 전면 부와 후면부인 장내전근, 대퇴직근, 외측광근, 대 퇴이두근의 근활성도 추이를 살펴보면, 4개의 모 든 근육에서 소도구인 GB의 적용과 발의 불안정 성 측면의 BOSU의 적용이 통계적으로 가장 높 은 수치를 나타내었다는 것을 알 수 있었다. 마 지막으로 신체 하퇴 부위인 전경골근의 근활성도 추이는 소도구 적용과 발의 불안정성 차이가 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 본 연구의 과학적 근거를 제시하기 위하여 필라테스 운동 시 소도구 활용과 발의 불안정성과 관련된 선행 연구를 살펴본 결과, 소도구의 사용은 동작이나 저항성에 변형을 부여함으로써 필라테스 운동의 효과를 향상시키는 것으로 보고되었고, 특히 대퇴 부의 RG의 사용은 신체를 더욱 안정화시켜 심부 근의 동원을 증가시킨다고 하였다[13]. 그리고 FR 적용의 필라테스 운동은 일반적인 매트 위에 서 실시하는 운동 동작에 비하여 지지면이 더욱 불안정하기 때문에 더 많은 근육의 사용으로 인 한 근력 향상과 균형감각과 운동 능력을 관장하 는 고유수용기의 기능증가 및 유연성과 협응력을 향상시키는데 더욱 효과가 있다고 하였고[14,15], 불안정 지지면의 필라테스 운동은 신체의 안정성 을 유지시키기 위해 자세 정렬능력을 향상시킬 수 있다고 보고되고 있다[16]. 비록 선행연구 중 GB의 적용과 BOSU의 적용으로 인한 지지면 불 안정성과 관련된 선행연구 사례가 전무하여 명확 한 과학적 근거를 제시하기 어렵지만, 본 연구결 과에 의하면 모든 근육군에서 GB의 적용과 BOSU의 적용이 가장 높은 근활성도의 경향치를 나타내었는데, 이는 GB를 이용한 운동이 RG 및 NP의 운동상태 보다 더욱 신체의 심부근을 동원 시켰을 것이라 유추할 수 있고, BOSU를 활용한 운동이 FR 및 BS에서의 운동상태 보다 더욱 불 안정한 지지면을 형성했을 것이라 유추할 수 있 으며, 이러한 결과는 소도구의 낙하방지와 흔들리

는 신체의 무게중심을 좀 더 제어하려는 노력으 로 인해 신체의 근육을 더욱 활성화시켜 신체 정 렬에 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단된다.

4. 결 론

본 연구는 필라테스 브릿지 동작 시 소도구 적 용(NP, RG, GB)과 발의 불안정성(BS, FR, BOSU) 차이에 따른 각 근육별 근활성도를 비교 하였으며, 실험을 통해 다음과 같은 결론을 얻었 다.

1) 필라테스 브릿지 동작 시 GB의 적용이 신 체 근육의 근활성도에 가장 높은 경향치를 나타내어 효과적인 소도구로 검증되었다.

2) 필라테스 브릿지 동작 시 BOSU의 적용이 신체 근육의 근활성도에 가장 높은 경향치 를 나타내어 가장 높은 발의 불안정성으로 검증되었다.

3) 이상의 결과를 종합해보면, 필라테스 브릿지 동작 시 짐볼과 보수볼의 적용이 신체 근육 의 근활성도에 지대한 영향력을 미치는 것 으로 나타났다.

따라서 본 연구의 결과는 신체 근력 강화를 위 한 효율적인 필라테스 브릿지 운동을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

감사의 글

“이 논문은 중원대학교 교내학술연구비 지원에 의한 것임(과제관리번호: 2019-048)”

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