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멸병의 맨몸운동

모든 팔굽혀펴기 효과 종류에 대한 생체역학 본문

동작/FBE

모든 팔굽혀펴기 효과 종류에 대한 생체역학

멸병 2012.10.10 19:23

1. 팔굽혀펴기 Push ups 소개


 푸시업, 푸쉬업, 팔굽혀펴기는 모든 사람들이 사용 할 수 있는 최고의 운동 입니다. 대부분 사람들은 팔굽혀펴기 하면 가슴과 삼두근 발달만 연상합니다. 하지만 팔굽혀펴기는 등 전체 상부와 하부 스트랭스, 어깨의 고유수용성감각 뿐만 아니라 상체를 안정감있게 유지시키는 데 탁월한 운동 입니다.


 

1) 날개뼈 Scapula

날개뼈, 견갑골그림1. 날개뼈, 견갑골


우선 팔굽혀펴기시에 사용하는 날개뼈에 대해서 간략히 알아 보겠습니다. 팔굽혀펴기를 할때 날개뼈는 우리가 완전한 가동범위를 사용할 수 있게 해줍니다. 미는 운동에서 날개뼈는 후인 하강이 될 수 있는 안정적인 환경이 필요 합니다. 하지만 벤치에 누워서 벤치 프레스나 덤벨 프레스를 할 경우 이것이 가능하지가 않습니다. 따라서 벤치프레스만 단독으로 수행 할경우 날개뼈 건강에 좋지 않기 때문에 팔굽혀펴기도 반드시 운동에 포함시키는 것이 건강에 좋습니다.


 2) 전거근 Serratus anterior 

전거근 Serratus Anterior그림2. 전거근 Serratus Anterior

올바른 팔굽혀펴기를 할때 우리가 얻을 수 있는 가장 좋은 부분이 가슴근육과 같은 큰 근육 뿐만 아니라 바로 팔굽혀펴기 상단자세(그림4)에서 전거근을 활성화 시키는 것 입니다. 전거근 발달이 부족할 경우 극단적으로 날개뼈가 등 뒤로 튀어나올 수 있습니다. (그림3) 팔굽혀펴기 상단에서 몸을 가능한 한 땅에서 가장 멀리 밀어 낼때 전거근 활성화가 최대한 이루어 집니다. (그림4) 주의할 점은 팔을 완전히 펴지 않으면 전거근 최대 활성화는 이루어 지지 않습니다. 그리고 팔을 완전히 펴는 분들도 있지만 등을 느슨하게 할 경우에도 전거근 최대 활성화는 이루어 지지 않습니다. 또한 등 하부나 상체를 축 처지게 하면 안 됩니다. 






날개뼈 익상그림3. 날개뼈 익상  전거근을 활성화 시키는 팔굽혀펴기상단자세그림4. 전거근을 활성화 시키는 팔굽혀펴기 상단자세





3) 상체 안정성 Torso stability

사이드 브릿지그림5. 사이드 브릿지

팔굽혀펴기의 또 다른 강점은 바로 상체 안정성 입니다. 우리 몸에서 가장 안정성이 필요한 곳은 바로 등 하부 입니다. McGill에 따르면 등 하부 유연성과 등 하부 통증에는 음의 상관관계가 있는것으로 나타났습니다. 즉 우리가 흉추를 더 사용 할 수록 등 하부 통증이 덜 해질 수 있습니다. Jeffrey McBride의 연구에 따른 팔굽혀펴기에서 사이드 브릿지(그림5) 보다 더 높은 사근(oblique muscle) 활성화가 나타난다고 밝혔습니다. 팔굽혀펴기는 가슴, 어깨, 상부 등 뿐만 아니라 다른 운동 처럼 상체 안정화와 코어 근육계 활성화에 뛰어납니다. 그렇다면 팔굽혀펴기가 코어에 좋다고 해도 그냥 코어 운동을 더 많이 하면 되지 않느냐고 물으실 수 있습니다. 여기서 전하고자 하는 뜻은 바로 팔굽혀펴기를 이용하면 코어 운동만큼 효과 적이면서도 윗몸일으키기와 같은 동작보다 등 하부 건강에 더 안전하다는 뜻 입니다. 




4) 어깨 Shoulder

 

공을 이용한 팔굽혀펴기그림6. 공을 이용한 팔굽혀펴기팔이 따로 흔들리는 지지대를 이용한 팔굽혀펴기그림7. 팔이 따로 흔들리는 지지대를 이용한 팔굽혀펴기


 팔굽혀펴기는 상체 안정화 발달 뿐만 아니라 견갑대의 고유수용성감각 발달에 도움이 되는 훌륭한 닫힌사슬운동 입니다. 공이나 기계체조 링과 같이 불안정한 표면을 사용하는 팔굽혀펴기의 경우 어깨의 발달을 급격하게 올릴 수 있습니다. 단 이러한 도구를 처음부터 사용 할 수 는 없고 고급자가 됐을때 사용 할 수 있습니다.


5) 그외 팔굽혀펴기의 특징

 오랫동안 많은 분야에서 팔굽혀펴기를 상체 근 지구력을 측정하는데 사용해 왔습니다. 다양한 방법의 팔굽혀펴기는 체력측정으로 흔히 사용 하고 있고 수많은 사람들에게 널리 입증을 받았습니다. 게다가 한 연구에 따르면 팔굽혀펴기능력과 자기 체중 만큼 벤치프레스 수행 반복 횟수 사이에는 아주 높은 연관성이 있다는 것을 밝혔습니다. 해당연구링크 그러므로 팔굽혀펴기는 프리웨이트의 대안으로서 효과적이면서도 비용이 들지 않는 훌륭한 운동 입니다. (여기서 우월성을 논하는것이 아닙니다.)


 신체 단련을 위해서 우리는 실제로 팔굽혀펴기를 통해 상체 스트랭스, 파워 그리고 근 지구력 향상 시키고 있습니다. 여러 스포츠에서 스트랭스와 컨디셔닝 전문가들도 선수들에게 훈련에 팔굽혀펴기를 시키고 있습니다. 이러한 스포츠에는 야구, 권투 그리고 무술이 있고 미군 기본 훈련 프로그램에서도 팔굽혀펴기는 걸이와 함께 주요한 역할을 담당 합니다. 


 팔굽혀펴기는 개인에 따라서 몸무게로 인한 하중 제한이 있지만, 목표 근육에 저항을 더 적게 주거나 혹은 더 많게 주어서 근육 활성도를 바꿔 여러가지 종류의 팔굽혀펴기를 수행할 수 있습니다. 이렇게 종류가 여러가지가 되기 위해서는 손과 발의 위치를 바꿔서 사용하게 되는데 이때 근육과 관절에 들어가는 부하에 차이가 생기게 됩니다. 또한 불안정한 표면을 이용하는 공이라든지 기계체조 링 혹은 선반을 이용해서 높이에 차이를 둬서 팔굽혀펴기를 변형 시킬 수 있습니다. 


 이처럼 다양한 종류의 팔굽혀펴기가 있지만 개개인의 필요나 목적에 따라서 이해하고 수행 하는것이 부족한 현실 입니다. 따라서 이 글의 목적은 두가지로 나뉩니다. 첫번째는 팔굽혀펴기의 생물학적 측면에 대한 연구 조사. 둘째는 운동 목적에 따른 타당한 추천 응용법을 제시하는 것 입니다. 



2. 팔굽혀펴기 생체역학


 일반 팔굽혀펴기를 할때 우리는 무릎 관절, 엉덩이 관절, 골반, 척추를 단단히 세우고 머리부터 발끝까지 직선을 이룬 상태에서 어깨와 팔꿈치를 구부리고 몸을 낮춘다음 다시 펴면서 몸을 들어 올립니다. 표1은 표준 팔굽혀펴기 운동에 대한 문헌에서 발견한 생체역학 자료 입니다.

table1

표1. 일반 팔굽혀펴기에 적용되는 생체역학 자료

상대적 하중

상단자세에서 몸무게의 69%

하단자세에서 몸무게의 75%

요추 4,5번에 걸리는 압축 하중

1,838 N

주동근 활성 평균 최대수의적수축

*최대수의적수축(maximum voluntary contraction) : 본인이 의식하여 낼 수 있는 가장 큰 힘

대흉근 61%

상완 삼두근 66%

전면삼각근 42%

상체 안정화 근육과 협력근 활성 최대수의적수축

광배근 11%

이두근 4%

후면 삼각근 17%

상부 승모근 45%

중앙 승모근 18%

하부 승모근 27%

전거근 56%

코어 근육 활성 최대수의적수축

요근 24%

외복사근 29%

내복사근 10%

복횡근 9%

대퇴직근 10%

척추기립근 3%







무릎 팔굽혀펴기그림8. 무릎 팔굽혀펴기


  팔굽혀펴기는 여러가지 다른 근육 패턴을 동원하기 위해서 수많은 종류로 수행 할 수 있습니다. 무릎을 구부리고 할 경우 (그림8) 지레가 짧아 지기 때문에 상단 자세에서 몸무게의 54% 부하가 걸리고 하단 자세에서 몸무게의 62% 부하가 걸리게 되어 주동근과 코어에 걸리는 부하를 상당량 낮추게 됩니다. 일반 팔굽혀펴기에 제한이 있는 분들이 사용 하실 수 있습니다.


1) 손 위치에 따른 팔굽혀펴기


 손을 좁게 두면 팔꿈치는 몸과 가까이 붙기 때문에 가슴근육은 생체역학상 불리한 위치에 있게 되어 삼두근에 더 큰 힘이 필요하게 됩니다. 이렇게 팔굽혀펴기에 변화를 주는 가장 흔하면서도 유명한 방법은 바로 손 위치를 바꾸는 것 입니다. 손의 위치에 따른 팔굽혀펴기에는 수많은 방법이 있지만 가장 흔한 방법은 크게 넓게 두는 법(어깨넓이의 150%), 일반(어깨 넓이), 좁게 두는 법(어깨넓이의 50%)이 있습니다. 넓게 손을 둘 경우 다른 방법보다 가슴 근육 즉 대흉근을 더 많이 활성화 시키고, 좁게 손을 둘 경우 상완 삼두근을 크게 활성화 시킨다는 것은 흔히 알려진 사실 입니다.



흉골 부분 대흉근그림9. 흉골 부분 대흉근 대흉근



 반면 근전도 검사(EMG)에서 팔굽혀펴기중 근육 동원 패턴을 분석했는데 손을 좁게 둘 경우 넓게 둘 때보다 삼두근을 더 활성화 시킬 뿐만 아니라 흉골 부분 대흉근도(그림9) 아주 크게 활성화 시키는것으로 나타났습니다.



손보다 상체가 앞으로 간 팔굽혀펴기손보다 상체가 앞으로 간 팔굽혀펴기


 또한 손보다 상체를 더 앞으로 내밀고 팔굽혀펴기를 할경우 대흉근 활성화가 더 증가했고 삼두근 활성화는 감소했습니다. 반대로 손보다 상체가 더 뒤로 가면 대흉근 활성화는 감소했고 삼두근 활성화는 증가 했습니다. 해당연구링크.


2) 발 위치에 따른 팔굽혀펴기

 발 위치에 따라서도 근육 동원을 달리 할 수 있습니다. 최근 Ebben외 4명이 발 위치에 따른 여러가지 팔굽혀펴기의 수직지면반력(peak vertical ground reaction force)을 조사 했습니다. 이 실험에서는  일반 팔굽혀펴기와 30.5cm, 61.0cm 선반에 손과 발을 둔 팔굽혀펴기를 사용 했습니다. 실험에서는 발을 높이 올려둔 팔굽혀펴기 모두에서 일반 팔굽혀펴기보다 더 큰 힘이 측정됐습니다. 하중이 작게 들어가는 동작부터 큰 동작까지 나열해보면 손을 61.0cm 선반에 올렸을때 몸무게의 41%를 사용했으며 땅에서 무릎을 꿇고 팔굽혀펴기를 했을때 (49%) 30.5cm 높이의 선반에 손을 올려 두고 했을때 (55%) 일반 팔굽혀펴기 (64%) 30.5cm 선반에 발을 올려 두고 했을때 (70%) 61.0cm 선반에 발을 올려 두고 했을떄 (74%)로 나타났습니다. 




 


 


 


1. 61.0cm 선반에 손

몸무게의 41% 

2. 무릎 

49% 

3. 30.5cm 선반에 손

 55% 


4. 일반

64% 

 

5. 30.5cm선반에 발

70%

 

6. 61.0cm선반에 발

 74%

     


3) 불안정한 표면을 사용한 팔굽혀펴기


또다른 팔굽혀펴기에 변화를 주는 방법은 바로 불안정한 표면을 사용 하는 것 입니다. 



보수볼을 사용한 팔굽혀펴기그림10. 보수볼을 사용한 팔굽혀펴기


 BOSU ball을 사용했을때 균형을 잡기위해 날개뼈를 잡아주는 근육인 승모근 상중하부의 활성화가 증가 됐지만 전거근의 활성화는 오히려 약해지는것으로 나타났습니다. 해당 연구 링크. 흥미로운것은 Lehman외 연구원들의 연구 결과에 따르면 발을 손보다 높이 두고 팔굽혀펴기를 하면 손에 불안정한 공을 두고 했을때 보다 견흉안정화 근육을 더 활성화 시키는 것으로 나타났습니다. 해당 연구 링크. 견갑골 안정화 관점에서 볼때 보수볼과 같은 도구를 손으로 두고 발은 땅에 둔 팔굽혀펴기를 하는것 보다는 차라리 발을 높은곳에 두고 손을 땅에 두고 하는것이 날개뼈를 안정화 시키는데 더 좋은 운동으로 볼 수 있습니다.


스위스 볼그림11. 스위스 볼

 반면 Lehman외 연구원들은 공 위에서 하는 팔굽혀펴기가 삼두근을 엄청나게 활성화 시킨다는 것을 발견 했습니다.  해당 연구 링크. 스위스 볼을 사용한 팔굽혀펴기는 또한 똑같은 각도에서 벤치를 이용해서 실시 했을때와 비교하여 대흉근, 복직근, 외복사근 활성화도 더 증가 했습니다. 반면 손 대신 양 발에 공을 두고 팔굽혀펴기를 실시 했을시 똑같은 각도에서 벤치에 두고 했을때와 근육 활성화에서 차이가 없었습니다. 


 Marshall과 Murphy는 일반팔굽혀펴기나  팔굽혀펴기를 할때 발을 위에 올려두고 하는 것보다 스위스 볼위에서 팔굽혀펴기를 실시 했을때 삼두근과 복근 EMG 활성화가 엄청나게 증가 하는것을 발견 했습니다. 해당 연구 링크. 이결과로 보아 해당 근육 활성화를 더 증가시키려면 불안정한 공이 주 지지대 역할을 해야만이 효과가 있는것을 알 수 있습니다. 따라서 발 보다는 손에 스위스 볼이나 보수 볼을 두고 사용하는것이 근육 활성화 관점에서 봤을때 더 효과적이라는 결론을 낼수 있습니다.


 또한 우리는 팔굽혀펴기를 할때 손 위치 변경이 용이한 도구를 사용 할 수 있습니다. Beach 외 연구원들은 링을 사용한 팔굽혀펴기에서 일반 팔굽혀펴기보다 코어 활성화가 더  상승 한다는것을 밝혔습니다.  해당 연구 링크


  


퍼펙트 팔굽혀펴기그림12. 퍼펙트 팔굽혀펴기


 손위치가 용이한 도구에는 또한 퍼펙트 팔굽혀펴기가 있습니다. (그림12)  Youdas외 연구원들은 근전도검사 EMG를 사용하여 퍼펙트 팔굽혀펴기와 일반 팔굽혀펴기를 비교 했습니다. 넓게,보통,좁게 손을 둔 3가지 방식으로 측정했고 근육은 삼두근, 대흉근, 전거근, 그리고 전면 삼각근을 측정했습니다. 결과는 일반 팔굽혀펴기와 근 활성화에서 아무런 차이도 발견하지 못했기 때문에 이러한 도구는 살 필요가 없다는 것이 결론 입니다.


4) 팔굽혀펴기 속도

 마지막으로 팔굽혀펴기 속도에 따라서 변화를 줄 수 있습니다. 한 연구에서 폭발적인 팔굽혀펴기를 연구 했고 이 실험에서는 충격력(impact force), 최대힘(peak force), 근력증가율(rate of force development)을 비교했습니다. 해당 연구 링크.



무릎을 꿇고 서있는 자세그림13. 무릎을 꿇고 서있는 자세




점프 팔굽혀펴기




대항행동 팔굽혀펴기


Garcia-Masso 외 연구원들은 팔굽혀펴기 종류에 세가지를 사용 했습니다.


떨어지는팔굽혀펴기(무릎을 꿇고 서있는 자세(그림13)에서 시작해서 무릎을 꿇고 바로 떨어지는 폭발적인 팔굽혀펴기) 

점프 팔굽혀펴기(일반 적인 팔굽혀펴기에서 위로 올라갈때 손이 지면에서 잠시 동안 떨어지는 폭발적인 팔굽혀펴기)

대항행동 팔굽혀펴기(팔굽혀펴기를 빠르게 실시하여 빠르게 내려가고 올라갈때 관성의 반대 방향으로 큰힘을 줘야하는 폭발적인 팔굽혀펴기 여기서는 손이 지면에서 떨어지지 않습니다.) 


 가장 빠른 속도로 수행 할 수 있었던 대항행동 팔굽혀펴기에서 가장 큰 최대힘과 근력증가율을 발견했습니다. 또한 오직 이 팔굽혀펴기에서만 충격력이 없는것으로 나타났습니다. 따라서 대항행동 팔굽혀펴기는 상체 파워 최대화 측면에서 안전하면서도 효과적인 운동 이라고할 수 있습니다. 

 

 일반, 느린 네거티브, 한 손에 메디신 볼, 손을 엇갈리게 두기, 양손에 공 하나씩 따로두고, 양손에 공하나 두기, 빠른 대항행동, 한팔, 교차 플라이오메트릭 팔굽혀펴기 중에서 박수 팔굽혀펴기가 가장 크게 대흉근과 삼두근을 활성화 시켰습니다.  해당 연구 링크하지만 폭발적인 팔굽혀펴기는 등 건강에 문제가 있는 분들은 사용 할 수 없습니다. 같은 연구에서 메디신 볼을 사용하여 플라이오메트릭 팔굽혀펴기를 했을경우 요추에 가해지는 압축하중이 6,224 N을 유발하는것으로 나타났습니다. 따라서 등 건강에 문제가 있는 분들은 속도를 빠르게하는 팔굽혀펴기 운동을 실시해서는 안 됩니다.



벽 팔굽혀펴기벽 팔굽혀펴기



 팔굽혀펴기를 더 쉽게 혹은 더 어렵게 만들 수 있는 또 다른 방법이 있습니다. 상체 스트랭스에 제한이 있는 분들은 벽 팔굽혀펴기나 무릎 팔굽혀펴기를 수행할 수 있는 반면 한 팔 한 다리를 사용할 경우 난이도를 높일 수가 있습니다. 이 뿐만 아니라 무게 조끼, 고무 밴드, 쇠사슬 또는 불안정한 표면인 공이나 기계체조 링을 사용 할 수 있습니다. 


3. 결론

 팔굽혀펴기는 근 지구력 뿐만 아니라 스트렝스를 키우는데 훌륭한 운동입니다. 운동을 하는 분들은 반드시 팔굽혀펴기 단계에 대한 이해가 충분히 있어야 만이 목표 근육에 대한 집중을 최대화 할 수 있을 뿐 만 아니라 잘못된 이해로 인해 부상에 노출될 위험도 없앨 수 있습니다. 

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