공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련 프로그램이 리듬체조 선수의 운동역학적 균형, 자세 , 근력 및 민첩성에 미치는 효과

Abstract

본 연구의 목적은 리듬체조 선수들의 복근 운동을 위해 마루 위에서 윗몸 일으키기에 중점을 둔 운동(control group)과 공기가 들어간 기구를 사용한 코어 안정성·운동성(core stability and mobility) 운동(experimental group)이 자세, 정적·동적 균형(balance), 근력, 그리고 민첩성에 미치는 효과의 차이를 분석하고, 이러한 자세, 근력, 민첩성과 균형과의 관계를 규명하는데 있다. 연구의 대상은 리듬체조 국가대표 후보선수 10명을 코어 안정성·운동성 훈련집단으로, 국가대표 선수 9명을 비교집단으로 하였다. 리듬체조 선수의 균형능력을 향상시키기 위한 독립변인은 지면과 운동의 종류이다. 지면은 딱딱한 지면인 마루와 무르면서 탄성이 있는 공기압을 이용한 기구의 두 가지로 구분하였다. 공기압을 이용한 운동기구는 훈련 기간에 따라 점진적으로 운동의 강도와 지면의 높이, 압력의 차이를 두기 위해 짐볼과 에어 돔의 두 가지를 사용하였다. 균형을 위한 운동은 복근운동과 복합적인 코어 안정성· 운동성으로 구분하여 주 6회, 60분씩, 8주간 실시하였다. 종속변인은 자세(측면, 후면), 정적·동적 균형 시 인체중심 이동, 지면반력, 발바닥 부위별 족압, 근력, 민첩성으로 하였다. 측면자세는 복사뼈(malleolus)를 중심으로 시상면(sagittal plane)과 관상면(coronal plane)을 연결한 수직선을 그어 귀불, 어깨, 무릎의 거리(cm)를 구하였고, 몸 전체의 기울기와 허리 만곡의 정도를 측정하였다. 후면자세는 시상면과 관상면을 연결한 수평선에서의 귀불, 어깨, 견갑골, 무릎, 종아리, 발목의 좌우 기울임(°) 자세의 균형 정도를 파악하였다. 정적 균형과 동적 균형을 측정하기 위해 A난이도(0.10점)부터 J난이도(1.00점) 중에서 선수들이 작품 연기를 할 때 많이 실시하고 있는 균형 기술을 수행하는 동안 동작분석을 통하여 인체중심(COM:center of mass)위치 변화, 지면반력 측정을 통하여 좌우(x), 전후(y), 수직(z) 방향의 힘과 압력중심 이동곡선, 족압 측정을 통하여 발바닥 구역별 최대힘(maximum force), 압력정점크기(peak pressure)을 분석하였고, 리듬체조 특성을 고려한 균형 검사(MFT)를 실시하였다. 근력은 복근력, 배근력, 발가락 배굴력과 저굴력, 엄지발가락 배굴력, 민첩성을 측정하였다. 자료처리는 훈련 전후 측정치를 Window용 SPSS 12.0 통계 프로그램을 활용하여 대응 표본T-검정(paired t-test)을, 운동 프로그램에 따른 집단 간 처치 전후의 각 요인별 변화에 대한 통계 분석을 위하여 반복측정 독립 표본 T-검정(independent t-test)을 실시하였으며, 각 변인들간의 상관성 분석을 위해서 상관관계(pearson’s correlation coefficient)를 분석하였다. 유의 수준은 p<.05로 설정하여 검정하였다. 결과 및 결론은 다음과 같다. A. 자세 1. 훈련 전 훈련집단과 비교집단 간 자세에 통계적으로 유의한 차이가 없어 두 집단이 동일한 수준에서 출발했음을 알 수 있다. 2. 훈련 후 집단 간에 측면자세에서는 등과 엉덩이의 거리, 후면자세에서는 발목의 기울기에서 유의한 차이가 있었다. 3. 코어 안정성·운동성 훈련 후 훈련 집단을 보면, 측면자세의 몸 기울기, 귀불, 어깨, 등과 엉덩이 거리가 감소하였으며, 후면자세에서는 견갑골의 기울기, 발목의 기울기가 줄어 들어 바른 자세로의 정렬이 나타났다. 4. 비교집단은 훈련 후 측면자세의 몸 기울기에서만 감소가 나타났다. 공기압을 이용한 코어 운동성·안정성 프로그램 훈련은 다섯 발가락을 모두 사용하게 하여 족압의 분포를 균등하게 하였고, 발목 전략 훈련을 통해 발목 안정성에 효과적임은 물론 복근뿐만 아니라 엉덩이, 척추를 포함하는 코어 근육과 미세한 조절근까지 훈련이 되어 자세정렬에 긍정적인 효과를 나타내었다(Shumway-Cook & Woollacott,2001), 이러한 결과는 코어 근육과 자세와의 관계를 밝힌 Basmajian & De Luca (1985)의 견해를 뒷 바침 하는 것이다. B. 정적균형(균형 기술 C난이도) 시 운동학적, 운동역학적 변인 1. 훈련 전 집단 간 정적 균형능력에 차이가 없어 두 집단이 비슷한 수준에서 출발하였다고 말 할 수 있다. 2. 훈련 후 집단 간에 족압에서 전체 최대힘과 제4,5중족지골관절의 최대힘에서 유의한 차이가 나타났다. 3. 코어 안정성·운동성 훈련집단에서 훈련 후 인체중심은 좌우 방향의 움직임이 감소하였고, 수직 방향의 움직임이 일직선에 가깝게 나타났으며 균형유지 시간도 증가하였다. 지면반력 좌우 방향의 범위, 전후 방향의 최대값, 압력중심변화의 x,y방향의 궤적에서 감소가 나타나 균형이 안정적이게 되었다. 족압은 제2,3지절관절에서 최대힘, 최대압력 정점 크기의 감소, 제4,5중족지골관절에서 최대힘의 감소, 제1중족지골관절에서 최대힘과 최대압력 정점의 크기의 증가가 나타났으며 통계적으로 유의하였다. 4. 비교집단은 훈련 후에 좌우 지면반력의 최소값이 음의 방향으로 더 증가하였고, 발바닥 전체 최대힘과 압력정점의 크기가 증가하였다. 제1지절관절에서는 압력정점의 크기가 증가하였고, 제4,5중족지골관절에서는 최대힘이 감소하였다. 코어 안정성·운동성 훈련 후 균형 기술 C난이도(정적균형) 수행 시 지면반력 좌우, 전후 방향의 움직임 감소와 수직방향의 힘이 곡선의 형태에서 일직선으로 곧게 나타난 것은 균형을 유지하는데 필요한 근육들이 코어 안정성·운동성 훈련으로 강화되어 나타난 결과이다. 리듬체조 선수들에게 있어서 균형(balance)은 득점과 직접적인 연관이 있으므로 균형유지에 중요한 근육이 강화되었다는 것은 경기결과에 긍정적인 효과를 미친다고 할 수 있다. 또한 족압 측정 결과, 제2,3지절관절과 제4,5중족지절관절의 사용이 증가되어 공기압을 이용한 도구 위에서의 코어 안정성 훈련이 균형 기술 수행 시 발가락 움직임을 고르게 분산 시켰다고 할 수 있으며, 제1중족지골관절에서 힘의 감소는 반복적인 훈련으로 생길 수 있는 발 변형이나 통증을 예방할 수 있을 것이다. 이것은 맨발로 돔 위에서의 훈련이 다섯 발가락 모두의 훈련이 되어 엄지발가락으로 쏠리던 힘이 분산되어 엄지발가락에서의 힘은 감소되고 반면 다른 발가락의 힘은 증가된 것이라고 볼 수 있다. 반면 딱딱한 마루 위에서의 훈련 후에 발바닥 전체 힘의 증가가 나타난 비교집단은 균형 기술 C난이도 수행 시 위 방향으로 잡아 당기기 보다 내리 누르는 힘이 증가한 것이라고 할 수 있다. 이것은 코어 근육을 사용하기 보다 다리의 근육을 사용하여 기술 동작을 취한 결과일 것이다. 이에 대한 근육의 활동을 측정하는 것은 추후 연구과제로 한다. 제1지절관절의 압력 증가는 엄지발가락의 모지 외반증을 초래할 가능성이 높다고 할 수 있다. 그러므로 공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련이 딱딱한 마루바닥에서의 훈련보다 발가락에 힘을 분산시키는데 효과적임은 물론, 내리 누르는 힘에 대한 반동을 주어 편심성 수축(eccentric contraction)에 효과적이라고 할 수 있다. C. 동적균형(1)(피봇 기술 B난이도)시 운동학적, 운동역학적 변인 1. 훈련 전과 후 집단 간 동적 균형(1)능력에 차이가 없어 두 집단니 비슷한 수준에서 출발하였다고 할 수 있다. 2. 코어 안정성·운동성 훈련 전 인체중심이 좌우 방향과 전후 방향에서 인체 중심 이동이 곡선의 형태로 길게 나타났던 것이 훈련 후에는 원의 형태로 짧게 나타날 뿐만 아니라 원의 수가 증가하여 회전 각도가 늘어났다. 또한 지면반력의 좌우 방향의 최소값, 범위, 수직 방향의 최대값, 범위와 압력중심변화의 좌우 방향 범위에서 감소가 나타났으며 유의한 차이를 보였다. 3. 딱&#46391;한 마루 바닥에서의 비교집단은 훈련 후에 지면반력의 좌우 방향 최소값이 오히려 증가하였다. 공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련이 피봇 기술 난이도를 보다 안정적이고 균형 있게 수행 할 수 있게 하여 동적 균형 능력 향상뿐만 아니라 회전의 각도를 증가 시켜 난이도의 점수를 높일 수 있어 리듬체조 기술 향상에 효과적이라고 할 수 있다. 또한 수직 방향의 힘 감소는 내리 누르는 힘의 감소를 의미한다. 피봇 기술 수행 시 내리 누르는 힘(concentric force)보다 위로 들어 올리는 힘(eccentric force)을 발휘하여 피봇 술 B 난이도와 같은 어려운 회전기술을 좌우, 전후 움직임을 최소화하면서 우아한 자태로 수행할 수 있게 된 것이다. 그러므로 공기압을 이용한 기구를 사용한 코어 안정성·운동성 훈련은 코어 근육의 편심성 수축력을 증가시켜 회전과 같은 동적 균형에 효과적이라고 할 수 있다. D. 동적 균형(2)(회전이 있는 수직 점프 후 균형 기술 B난이도) 시 운동학적, 운동역학적 변인 1. 훈련 전 집단 간 동적 균형(2)능력에는 차이가 없어 두 집단이 동일한 수준에서 출발하였다고 할 수 있다. 2. 코어 안정성·운동성 훈련 후 집단 간에 전체 족압의 최대힘에서 유의한 차이가 나타났다. 3. 인체중심의 움직임에 있어서 대상자 간에 개인차이를 보였지만 코어 안정성·운동성 훈련 전과 후를 비교해 보면 전체적으로 좌우, 전후, 수직 방향으로 조금씩 흔들림의 감소가 나타났으며 균형을 유지하는 시간이 증가하는 경향도 나타났다. 또한 지면반력의 좌우 방향 최소값과 범위, 전후 방향 범위, 수직 방향에서 최대값과 범위에서, 압력중심변화의 좌우-전후 방향의 범위와 전후 방향의 범위에서 감소가 나타났으며 유의한 차이를 보였다. 족압에서는 제4,5지절관절과 제4,5중족지골관절의 최대힘의 증가가 나타났다. 4. 마루 바닥에서의 비교집단은 훈련 후에 제1지절관절과 제1중족지골관절의 최대힘이 증가하였고, 압력정점의 크기는 발바닥 전체 압력정점의 크기와 제1지절관절, 제1중족지골관절에서 증가하였다. 인체중심변화가 감소한 것은 코어 능력(core ability)이 향상되었다고 할 수 있으며, 움직임의 범위가 좌우, 전후, 수직 방향 모두 감소 한 것은 자세의 변화에 따라 균형을 유지하는 동적 균형 능력이 향상되었다 할 수 있다. 또한 수직 방향의 힘 감소는 내리누르는 힘(concentric force)보다 위로 끌어 올리는 힘(eccentric force)의 증가를 나타내며, 압력을 감소 시키는 것과 관련이 있다 하겠다. 본 연구에서 처치한 공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련은 수직으로 내리 누르는 힘은 감소시키면서 위로 끌어 올리는 힘(eccentric force)을 증가시켜, 압력을 감소시킬 수 있었던 것으로 생각해 볼 수 있다. 맨바닥에서의 훈련 보다 공기가 들어간 돔 형식의 운동 도구 위에서의 훈련이 외측발가락 움직임을 증가시켰으며 힘을 분산시키는데 효과적이었다고 할 수 있다. 그러므로 모든 균형 기술 수행 시 흔들림이 나타날 때 마다 감점이 되는 리듬체조 선수들에게 있어서 기술적으로 높은 가치를 인정 받기 위해 동적 균형 능력의 향상은 필수적이며, 이를 위해 본 연구에서 처치한 공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련이 리듬체조 기술 향상을 위해 도움이 될 것이다. E. 균형검사 1. 훈련 전 집단 간 차이가 없었지만 코어 안정성·운동성 훈련 후 집단 간에 좌우균형 왼발과 양발에서, 전후 균형 오른발과 왼발에서 차이가 나타났다. 2. 코어 안정성· 운동성 훈련집단에서는 양발의 좌우균형이 향상 되었다. 3. 비교집단은 좌우, 전후의 모든 조건에서 훈련 전후 차이가 없었다. 공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련 프로그램이 마루에서 실시한 훈련 프로그램보다 균형 능력을 향상시키는데 효과적이며 특히 좌우 균형 능력에 효과적이었다. F. 근력과 민첩성 1. 코어 안정성·운동성 훈련 전에는 집단 간 차이가 없었지만 훈련 후 집단 간에 복근과 민첩성에서 차이가 나타났다. 2. 코어 안정성· 운동성 훈련집단에서 훈련 후 복근력, 배근력, 왼쪽 발가락 저굴력이 증가하였고, 민첩성 좋아졌다. 3. 비교집단은 근력과 민첩성 모든 변인에서 훈련 전후 차이가 없었다. 마루바닥에서의 훈련 보다 공기가 들어간 기구를 사용 하는 것이 복근력과 배근 그리고 발가락 저굴력을 증가시키는데 효과적이었다. 발가락 저굴력의 증가는 발가락으로 내리누르는 힘이 증가함을 의미하므로 코어 안정성·운동성 훈련이 발가락 운동에도 영향을 주며 긍정적인 효과가 있었다. 특히 발가락 저굴근(flexor digitorum longus)은 정강뼈 중간 3/5지점의 뒤정강근을 덮는 근막부터 시작하여 외측 4개 발가락 끝마디뼈 바닥의 발바닥면에 부착되므로 공기압을 이용한 훈련 프로그램은 발가락뿐만 아니라 발가락과 연결되어 있는 하지에도 영향을 미친다고 할 수 있다. G. 자세, 지면반력 변인, 족압 변인, 근력, 민첩성 간의 상관관계 1. 균형에 영향을 미치는 변인들로 설정한 자세, 지면 반력, 족압, 근력, 민첩성간에 상관관계가 유의하게 나타나 변인들 간에 서로 관련 있음을 증명하였다. 즉, 발가락 근력, 복근력, 민첩성은 족압의 균등화와 관계가 있었으며, 자세를 교정하는 데에도 관계가 있었다. 또한 힘의 발현과 균형능력과도 관계가 있었다. 그러므로 정적.동적 균형을 유지하고, 바른 자세를 가지는 것은 코어근육은 물론 발가락부터 연결된 근육들의 운동역학적 바른 정렬 체계, 균등한 족압도 기여하며, 또한 힘의 발현 속도와 힘의 크기도 중요한 변수임을 밝혀내었다. 리듬체조는 다른 종목보다 좌우, 전후 대칭적인 우아함이 돋보이는 종목이다. 그러나 본 연구 결과 리듬체조 선수의 좌우, 전후의 자세에서 매우 비대칭하게 나타나 리듬체조 선수의 비대칭을 교정할 수 있는 훈련 프로그램이 시급함을 알 수 있었다. 8주 동안의 공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련 처치 후 측면과 후면에서 바른 정렬의 자세로 변화가 나타났다. 또한 코어 근육의 강화와 민첩성의 향상, 발가락 압력의 분산, 발목관절의 안정화로 리듬체조 기술 난이도에 있어서 정적 동적 균형 능력이 안정적이게 되었다. 이것은 발가락 사용의 증가로 정적·동적 균형능력에서 흔들림의 범위가 감소된 것이다. 그러므로 이러한 연구는 경기력 향상과 선수들의 바른 신체 정렬을 위한 훈련 프로그램 개발에 유용한 자료로 가치가 있다 하겠다. 딱딱한 마루바닥에 비해 공기압이 들어간 운동기구는 무게 중심을 조절하기 위해다방향, 다압력, 다부하, 다속도의 조건을 제공해준다. 또한 무게 중심을 제어하려는 노력이 코어 근육의 근육내, 근육간 협응(inter, intra coordination)에 긍정적인 영향을 주어 근력, 민첩성뿐만 아니라 균형능력도 향상시켰다. 또한 발목 전략 운동뿐만 아니라 발가락 운동에도 효과적이어서 족압을 분산시키는 역할도 하였다. 여기에 운동 프로그램 중 시각, 전정계, 체성감각 등 감각운동과 반사작용을 첨가한 것이 균형능력 향상에 더욱 기여하였다고 평가할 수 있다. 또한 공기압을 이용한 코어 안정성·운동성 훈련은 비대칭의 교정에도 효과적인 것으로 입증되었다. 또한 균형 잡힌 자세를 위해 인체의 기저를 이루는 발가락 근육의 강화와 발가락 힘의 비례적 분산, 발목관절의 안정화도 필요하며, 이러한 요인들의 기여도가 높다는 결론을 이끌어 낸 것은 매우 고무적이라 할 수 있다. 운동 선수의 비대칭은 통증 및 상해와 관련성이 있을 것이다. 이것은 추후 연구과제로 한다;The purpose of this study is to perform a biomechanical analysis of the effects of core stability and mobility training with Aero equipment on the balance and posture in order to develop a core training program for rhythmic gymnasts. Nineteen elite South Korean rhythmic gymnasts were the subjects of this study. The nine members of the South Korean National Rhythmic Gymnastics Team served as the control group, while the ten members of the South Korean Junior National Rhythmic Gymnastics Team served as the experimental group. The control group performed its exercise routine as usual during the eight-week test period. The experimental group, on the other hand, incorporated core mobility and stability exercises with aero equipment into their regimen for 60 minutes six day in a week. Dependent variables for this study consisted of kinetic variables, kinematic variables, physical fitness variables, and posture. A force platform (Kistler, 9178) was used to measure the kinetic variables of reaction force and the path of the center of mass, while foot pressure, the last kinetic variable, was measured via the Pedar system. The Vicon motion-capture system was used to evaluate position and displacement of the body's center of mass during static and dynamic balancing. Within and between-segment coordination via angular velocity graph was used to evaluate gait patterns. Physical fitness variables were measured through a variety of tests. The dynamometer measured ankle dorsi-plantar flexion strength, and thumb dorsiflexion strength as well as muscular strength via the deadlift. Sits ups were used to measure muscular endurance. Agility and core stability were measured through the one-legged side-jumping test. Balance was evaluated via the Modified Balance Test for Rhythmic Gymnasts. Posture was measured in both the coronal and sagittal plane via reference board. In the coronal plane, degree of deviation from the horizontal was measured at the earlobes, shoulders, bottom of scapulae, knees, calves, and ankles. In the sagittal plane, degree of variation from the vertical was measured at the ankles, knees. hips, shoulders, and earlobe. Statistical analysis included the independent t-test between both groups and the paired t-test was used to evaluate the pre- and post-test results within group via SPSS 12.0, with a probability less than or equal to 0.05. The results of this study can be summarized as follows. 1. Posture There were statistically significant differences for core stability training group at the earlobe(t=2.879, p<.05), shoulder(t=3.239, p<.05)between back and hip(t=-2.248, p<.05) in the sagittal plane, at the scapular(t=2.995, p<.05), ankle (t=-4.118, p<.01) in the coronal plane pre- and post- test. 2. Static balance - Balance C value There was a significant difference in lateral range(t=2.028, p<.05), anterior/posterior maximum force(t=2.589, p<.05) and center of pressure X-Y line(t=2.018,p<.05) ground reaction force variables. In addition, the area2 maximum force(t=-3.272, p<.05), peak pressure(t=-2.970, p<.05) and the area4 maximum force(t=3.559, p<.01) decreased. The area6 maximum force(t=-2.772, p<.05) and peak pressure(t=-2.970, p.05) increased. 3. Dynamic balance(1) ? Pivot B value There was a significant difference in lateral minimum force(t=-2.359, p<.05), range(t=2.291, p<.05), vertical maximum force(t=2.693, p<.05) and range(t=2.838, p<.05), center of pressure X-Y line(t=1.332, p<.05) ground reaction force variables. 4. Dynamic balance(2)- Vertical turning jump and Balance B value There was a significant difference in lateral minimum force(t=-5.504, p<.01), range(t=3.278, p<.05), anterior/posterior range(t=2.734, p<.05), vertical maximum force(t=2.740, p<.05), range(t=2.751, p<.05) and center of pressure X-Y line(t=1.012, p<.05), Y line(t=1.121, p<.05) ground reaction force variables. In addition, the area3(t=-2.074, p<.05) and area6 maximum force(t=-2.211, p<.05) increased. 5. Balance test There were statistically significant increases in lateral both legs(t=2.39, p<.05) pre- and post- test. 6. Strength and Agility There were statistically significant increases in abdominal muscles strength(t=2.928, p<.05), back muscle strength(t=2.133, p<.05) and agility(t=4.650, p<.01) pre- and post- test. 7. Correlation between Variables There were statistically significant correlation between posture, balance, pressure, COP, ground reaction force, muscle strength, and agility. The present results show that core stability and mobility training with Aero equipment could lead to greater improvements in static. dynamic balance, muscle strength, agility, and pressure distribution for rhythmic gymnasts compared to the traditional sit-up and ankle strengthening regimen. The improvement of all physical fitness variables showed that aero equipment with bare feet can not only strengthen muscles include toes and ankle muscles, but it can also affect ligaments, tendons, and proprioception. Since core stability exercises with aero equipment utilizing bare feet involve the whole body from fingers to toes and are multidirectional, with varying loads and velocity, users can improve their neural muscular efficiency. Even the textured surface of the aero equipment stimulates the users bare feet and hand. Furthermore, the unstable surface of the aero equipment also works to activate various deep and fine muscles associated with posture and stability from the neck to the tailbone.