1. 서 론
2. 연구 방법
2.1. 연구 대상자
2.2. 측정 방법
2.3. 자료처리 방법
3. 연구결과
3.1. 등척성 근력
3.2. 활쏘기 굳히기(maximal holding phase) 시의 %MVC의 변화
3.3. 활쏘기 굳히기(maximal holding phase) 시의 근산소포화도(SmO2)의 변화
3.4. 각 변인 간의 상관관계
4. 논 의
5. 결 론
1. 서 론
한국의 전통 활쏘기인 국궁은 역사적으로 무예와 예법을 함께 포함하는 전통 신체문화로 발전해 왔으며, 최근에는 생활스포츠와 대학생 동아리 활동을 중심으로 참여 인구가 확대되고 있다. 그러나 경기 현장에서의 참여와 관심 증가에도 불구하고, 전통 활쏘기 동작을 스포츠과학적으로 규명한 연구는 매우 제한적이다. 특히 전통 활쏘기 국궁은 서양식 리커브 양궁(western recurve archery)과 달리, 장거리 발시, 고유한 만작 자세, 깍지 사용, 줌손과 깍지손의 역할 분화 등 독특한 기술적 특성을 지니므로, 전통 활쏘기 동작에서 나타나는 근피로 반응을 별도로 분석할 필요가 있다.
우선 양궁과 관련된 선행 연구들에서는 EMG를 이용하여 발시(release) 전후의 근활성 변화를 분석(Nishizono, Nakagawa, Suda, & Saito, 1984), 손가락 굴곡근과 신전근의 EMG 패턴 분석(Martin, Siler, & Hoffman, 1990), 발시(release) 직전의 깍지손(draw hand, 주동손 dominant hand) 변위와 기술 수준(Leroyer, Van Hoecke, & Helal, 1993), 줌팔(bow arm, 비주동팔 non-dominant arm)의 근수축 전략(Ertan, Kentel, Tumer, & Korkusuz, 2003; Ertan, 2009)에 대한 연구들을 보고하고 있으나, 굳히기(maximal holding phase, final push-pull) 국면에서 발생하는 근피로의 생리적 기전까지 충분히 설명하지는 못하였다. 특히 전통 활쏘기는 양궁과 달리 조준기(sight)나 안정기(stabilizer), 크리커(clicker) 등과 같은 기계적 장치를 빌리지 않고 오로지 활과 화살만으로 조준을 하는 것인 만큼 활 시위를 발시까지 최대한 당겨서 정지한 상태로 조준하는 최대 굳히기 국면(maximal holding phase)이 매우 중요하며, 어깨를 중심으로 한 다양한 근육이 지속적이며 등척성으로 수축하여야 한다.
또한 양측 팔은 서로 다른 기능적 역할을 수행하지만, 동시에 높은 정적 근수축과 정밀한 자세 제어를 요구받는다. 전통 활쏘기에서는 활을 당기는 팔(draw arm)을 손가락에 깍지를 끼는 팔이라는 의미로 깍지팔이라 하고, 활을 잡고 미는 팔(bow arm)을 줌통을 쥐는 팔이라는 의미로 줌팔이라 한다. 깍지팔(draw arm)은 시위를 당긴 상태를 유지하고, 줌팔(bow arm)은 활을 표적 방향으로 지지하면서 활의 반발력과 전방 안정화 요구에 대응한다. 이때 뒤어깨세모근(posterior deltoid, PD), 위팔세갈래근(triceps brachii, TB), 중간등세모근(middle trapezius, MT)은 각각 어깨 수평 안정화, 팔꿉관절 신전 유지, 견갑골 후인 및 안정화에 관여하는 주요 작용근으로 활쏘기 수행 및 발시 안정성에 중요한 역할을 한다고 보고되었다(Suwarganda, Razali, Wilson, & Pharmy, 2012; Kim et al., 2021).
한편, 근피로는 운동 수행 중 근육의 힘 또는 파워 생성 능력이 일시적으로 감소하는 현상이며, 그 원인은 수행 과제의 특성에 따라 달라진다(Enoka & Duchateau, 2008). 지속적 등척성 수축에서는 동일한 힘을 유지하기 위해 추가적인 운동단위 동원과 신경구동 증가가 필요하며(De Luca, 1997; Gandevia, 2001), 근섬유 전도속도 감소와 대사산물 축적은 EMG 주파수 스펙트럼을 저주파 방향으로 이동시켜 평균 주파수(mean frequency)의 감소를 유발한다(Masuda, Masuda, Sadoyama, Inaki, & Katsuta, 1999; Merletti & Parker, 2004). 따라서 표면 근전도(surface electromyography, sEMG)는 활쏘기 굳히기 국면(holding phase)에서 나타나는 신경근 피로를 정량적으로 평가하는 데 유용한 방법이다.
한편, 근활성도만으로는 근피로의 대사적 특성을 충분히 설명하기 어렵다. 근적외선분광법(near-infrared spectroscopy, NIRS)은 비침습적으로 국소 근육의 산소화 헤모글로빈(oxy-haemoglobin, HbO2), 탈산소화 헤모글로빈(deoxy-hemoglobin, dHb)을 이용하여 근산소포화도(muscle oxygen saturation, SmO2)를 측정할 수 있는 방법으로, 운동 중 산소 공급과 산소 소비의 균형을 평가하는 데 널리 사용되고 있다(Ferrari, Muthalib, & Quaresima, 2011; Barstow, 2019). 근육의 지속적인 등척성 수축에서는 근내 압력 증가로 혈류가 제한되고 산소 추출이 증가하여 SmO2가 감소하는데, 이는 국소 혈역학적 피로의 중요한 지표로 해석된다(Pereira, Gomes, & Bhambhani, 2007; Bhambhani, 2004). 최근 클라이밍, 저항성 운동, 등척성 수축 연구에서는 EMG와 NIRS를 동시에 사용하여 근활성 증가와 산소포화도 감소가 피로 진행 과정에서 상호보완적 정보를 제공함을 보고하고 있다(Fryer et al., 2016; Scano et al., 2020). 활쏘기와 같이 정적 자세 유지와 정밀한 발시가 요구되는 운동에서도 EMG와 NIRS를 동시에 적용하면 신경근적 피로와 혈역학적 피로를 통합적으로 해석할 수 있다.
최근 Naderza, Niespodziński와 Studnicki (2024)은 훈련된 양궁선수에서 누적 발시가 어깨세모근(deltoid muscle), 등세모근(trapezius muscle), 가시아래근(infraspinatus muscle) 등의 EMG 지표를 변화시키며, 반복 발시에 따른 근피로가 주요 근육의 활성 패턴에 영향을 줄 수 있음을 보고하였다. 그러나 이 연구 역시 누적 발시 후 EMG 변화에 초점을 두었을 뿐 굳히기 국면(holding phase)에서 근산소포화도 변화를 동시에 분석하지는 않았다. 즉, 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximul holding phase)에서 시간이 경과함에 따라 신경근 반응과 혈역학적 반응이 어떻게 동시에 변화하는지, 그리고 깍지팔(draw arm)과 줌팔(bow arm)의 기능적 차이에 따라 근피로 양상이 어떻게 달라지는지는 아직 명확히 규명되지 않았다. 특히 한국 전통 활쏘기 연구에서는 이러한 EMG와 NIRS를 이용한 활쏘기 동작의 근피로 특성을 규명한 연구는 보고되지 않았다. 따라서 전통 활쏘기인 국궁 수행 중 어떤 근육에서 신경근 피로와 혈역학적 피로가 더 크게 발생하는지, 그리고 지사(持射)라고 불리는 활쏘기 굳히기 시간(holding time)이 증가할 때 신경근적 피로와 혈역학적 피로가 어떤 방향으로 변화하는지를 규명하는 것은 활쏘기 능력 향상 및 피로 관리, 부상 예방, 과학적 훈련 프로그램 개발 등에 중요한 근거가 될 수 있다.
이에 본 연구는 숙련된 국궁 경험자를 대상으로 활쏘기 최대 굳히기 국면에서 양측 팔의 뒤어깨세모근(PD), 위팔세갈래근(TB), 중간등세모근(MT)의 근활성도(%MVC, MNF)와 근산소포화도(SmO2)를 동시에 측정하여, 국궁 활쏘기 동작에서 나타나는 근피로 특성을 규명하고자 하였다. 구체적으로 첫째, 만작(full draw)에서 발시(release)까지의 굳히기(maximal holding phase) 국면에서 %MVC, MNF, SmO2가 시간 경과에 따라 어떻게 변화하는지 분석하고, 둘째, 깍지팔(draw arm)과 줌팔(bow arm) 사이의 근육별 피로 반응 차이를 검토하며, 셋째, 발시(release) 시점의 %MVC, MNF, SmO2 간 상관관계를 통해 신경근적 피로와 혈역학적 피로의 관련성을 평가하고자 하였다.
2. 연구 방법
2.1. 연구 대상자
본 연구는 평균 연령 약 42.0 ± 18.4세의 숙련된 국궁 경험자 남 23명, 여 5명의 총 28명을 대상으로 실시하였다. 이들 중 4명이 왼손잡이였으며, 좌우 차이 통일을 위하여 왼손잡이의 왼손을 깍지팔(draw arm, 주동팔 dominant arm), 왼손잡이의 오른손을 줌팔(bow arm, 비주동팔 non-dominant arm)로 설정하여 평가하였다. 연구 대상자는 심혈관계 및 근골격계 질환 병력이 있는 경우 연구에서 제외하였으며, 연구 참여자들은 실험에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 실험 전 48시간 동안 심한 고강도 운동과 술·카페인 섭취를 제한하였다. 실험 당일에는 신장, 체중, 체질량지수(BMI), 골격근량 등의 체성분 분석은 Inbody 3.0(Biospace, Korea)을 이용하여 측정하였다. 연구 목적과 절차에 대한 충분한 설명을 듣고 자발적으로 서면 동의서를 작성한 후 연구에 참여하였다. 본 연구는 D대학교 기관 생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB)의 승인(승인번호: DDWU2602-03-IRB01)을 받아 수행되었다. 본 연구에 참여한 대상자의 일반적 특성은 Table 1과 같다.
Table 1
The physical characteristics of participants
2.2. 측정 방법
2.2.1 사용 장비 및 실험 절차
활쏘기 측정은 안전장치가 완비된 D대학교 운동생리학실험실에서 실시되었으며, 실제 측정에 앞서 전신 준비운동과 함께 빈 활 당기기 연습을 충분히 실시하였다. 활과 화살은 각 대상자의 장비를 사용하였으며 화살 끝에는 이중 고무 박두를 장착하여 안전하게 진행되었다. 3중으로 제작된 실험용 솔포 과녁(방탄 특수 제작)은 사대로부터 5 m 거리와 과녁 중앙이 지면으로부터 2.5미터에 설치하여, 실제 활터 사대에서 발시하는 앙사 자세가 나오도록 하였다. 활쏘기 수행 순서는 무작위로 결정하였고, 가능한 실제 경기 자세와 동일하게 수행하도록 하였다. 활쏘기 동작은 피험자가 활을 당겨서 만작(full drawing)한 후 최대한 버틸 수 있을 때까지 유지한 후 최종 발시(최대 지사, maximal holding & shooting)할 때까지 측정하였다. 좌·우측 동일한 부위 변화를 평가하기 위하여 동일 동작을 2회 진행하였으며, 측정 사이의 휴식 시간을 60분씩 두었다. 깍지팔(draw arm, DA)과 줌팔(bow arm, BA)의 동일 근육의 차이를 비교하기 위하여, 좌·우측 동일한 부위에 근전도(Electromyography, EMG) 전극과 근적외선분광법(Near-Infrared Spectroscopy, NIRS) 센서를 교차로 부착하여 2회 반복 실시하였다. 활쏘기 동작에서의 EMG와 NIRS 분석은 활쏘기 동작을 안정 시 기준선(rest)과 만작(full drawing), 발시(release)로 나누어 분석하였고, 그 후 다시 만작에서 발시까지를 굳히기 국면(maximal holding phase)으로 하고 4분할(4 equal quartiles; Q1~Q4)로 나누어 각각의 국면에서의 EMG와 NIRS 값을 분석하였다.
2.2.2 등척성 최대 근력 측정
등척성 최대 근력(Isometric maximum strength) 측정은 장력측정기 CRANE-1(FJ-K1001, CAS, ROK)을 이용하여 참여자의 어깨 수평외전근력(Shoulder horizontal abduction strength) 및 팔꿉 폄(Elbow extension) 동작에서 0.05 kg 단위로 측정하였으며, 모든 측정은 2회 반복 후 평균값을 사용하였다. 배근력(Back Muscle Strength, BMS)과 악력(Grip Strength)은 각각 전용의 배근력기(TKK-5402, Takei, Japan)과 악력기(TKK-5401, Takei, Japan)를 사용하여 0.1 kg 단위로 측정하였다.
2.2.3 활쏘기 굳히기(maximal holding phase) 시의 근활성 분석
활쏘기 굳히기 국면(maximal holding phase)의 근활성(Muscle activity) 분석을 위하여 무선 방식의 근전도 측정 장치(Delsys wireless EMG, USA)를 이용하여 근전도(Electromyography, EMG)를 평가하였다. 측정 근육 부위는 국궁 활쏘기 동작 시 근활성 분석을 연구한 Kim 등(2021)의 연구 결과, 주요하게 사용되는 깍지팔(Draw arm)과 줌팔(Bow arm) 뒤어깨세모근(posterior deltoid, PD), 위팔세갈래근(triceps brachii, TB), 중간등세모근(middle trapezius, MT)으로 하였으며, 각 근육의 힘살(belly)에 EMG 전극을 부착하였다(Figure 1). 전극의 탈락을 방지하기 위해 kinesio tape를 무선 전극 위에 부착하였다. 근전도 측정을 위한 Sampling rate는 1,800Hz로 설정하여 Band pass filtering을 하였다. 측정된 근전도 신호는 RMS(root mean square) 처리하여 정량화하였으며, 사전에 측정한 각 근육의 최대수의적수축(maximum voluntary contraction, MVC)을 기준값으로 표준화(%MVC)하였다(Yu & Kim, 2025). 사용된 식은 다음과 같다.
수집된 근전도로부터 주파수 영역 분석을 통해 평균 주파수(Mean Frequency, MNF)를 산출하였다. 데이터 분석은 MR3 3.8 프로그램(Noraxon Inc, USA)을 사용하였다.
2.2.4 활쏘기 굳히기(maximal holding phase) 시의 근산소포화도(SmO2) 분석
활쏘기 굳히기 국면(maximal holding phase)의 근산소포화도(Muscle Oxygen Saturation, SmO2) 측정을 위하여 근적외선분광법(Near-Infrared Spectroscopy, NIRS)을 이용한 휴대용 무선 근적외선분광기(REPACE, OBELAB, Korea)를 이용하여 측정하였다. NIRS는 비침습적인 방법으로 근육의 국소 혈류 및 산소화 수준을 측정할 수 있으며(Ferrari et al., 2011), 근육의 산소화(oxy-haemoglobin, HbO2) 및 탈산소화 헤모글로빈(deoxy-haemoglobin, dHb)의 변화를 정량적으로 파악할 수 있다(Pereira et al., 2007). NIRS의 센서 부착은 EMG 측정과 동일한 근육의 반대편에서 측정하였으며(Figure 1), NIRS의 Sampling rate는 5Hz로 설정하여 기준치 전·후 2샘플까지 평균처리하여 정량화하였다. 분석 변수는 근육 내 산소 공급과 소비의 균형을 반영하는 지표인 근산소포화도(SmO2) 이며, 산소포화도 계산에 사용된 식은 다음과 같다(Barstow, 2019).
2.3. 자료처리 방법
본 연구는 비확률적(nonprobability) 판단 표집(judgement sampling)방법으로 연구대상을 전통활쏘기 숙련자로 선정하였다. 자료처리는 SPSS for window(ver. 26.0)를 이용하였으며, 전체 대상자 및 남·여의 평균과 표준편차를 산출하였다. 깍지팔(Draw arm)과 줌팔(Bow arm)의 변화 차이 분석을 위하여 2근육 × 3(4)시기 반복측정 이원분산분석(repeated two-way ANOVA)을 실시하였으며, ANOVA 검사에서 상호 간에 유의한 차이가 있을 경우, 시기 간의 일원분산분석(one-way ANOVA)에 의한 다중비교를 통해 사후검사를 실시하였다. 각 변인 간의 상관관계 평가를 위하여 Pearson's correlation coefficient를 분석하였다. 모든 통계치의 유의수준은 5%(p < .05) 미만으로 설정하였다.
3. 연구결과
3.1. 등척성 근력
실험에 앞서서 연구 대상자의 배근력(Back muscle strength) 및 좌우 악력(grip strength), 어깨 수평외전(Shoulder horizontal abduction strength) 및 팔꿉 폄 근력(Elbow extension strength)을 평가한 결과는 Table 2와 같다. 모든 근력에서 남성이 여성에 비해 약 1.38~1.93배로 유의하게 높은 것으로 나타났다(p < .001).
Table 2
Comparison of Isometric Muscle Strength Between Males and Females
3.2. 활쏘기 굳히기(maximal holding phase) 시의 %MVC의 변화
Table 3 및 Figure 2는 활쏘기 굳히기 국면(maximal holding phase)의 %최대수의적수축(%MVC)의 변화를 나타냈다. 실제 최대 활쏘기 시의 %MVC는 만작(full draw) 시 약 60~70%까지 증가하여, 발시(release) 시까지 우상향 증가가 지속되는 경향을 나타냈다(Figure 2(A)). 깍지팔(DA)과 줌팔(BA)에 간에 변화를 검토한 결과, 뒤어깨세모근(PD)과 중간등세모근(MT), 위팔세갈래근(TB) 모든 근육에서 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 양측 팔 간의 상호작용 효과가 나타났으며(p < .01~p < .001), 사후 검정 결과 깍지팔(DA)에 비하여 줌팔(BA)의 근활성(%MVC)이 유의하게 높아지는 것으로 나타났다(p < .001). 뒤어깨세모근(PD)의 경우 만작(full draw) 시에 이미 줌팔(BA)이 깍지팔(DA)에 비해 약 1.56배 증가하고 있었으며, 줌팔(BA)은 발시(release) 시에 만작(full draw) 시에 비해 약 1.35배 더 크게 증가하였다(p < .001). 특히 위팔세갈래근(TB)은 만작(full draw) 시에 이미 줌팔(BA)은 깍지팔(DA)에 비해 3.63배 증가하고 있었으며, 발시(release) 시에 만작(full draw) 시에 비해 약 1.26배 더 크게 증가하였다(p < .001).
Table 3
Neuromuscular responses(%MVC) of skeletal muscle at Full draw, and Release during the maximal holding phase
| Muscle | During Archery Shooting | source | F | p | ||
| Full Draw | Release | |||||
| PD | DA (%) | 73.5 ± 28.4 | 82.3 ± 34.2* | A | 44.839 | .000 |
| T | 52.377 | .000 | ||||
| BA (%) | 114.3 ± 40.0 | 154.6 ± 61.7*** | ||||
| A×T | 12.641 | .001 | ||||
| MT | DA (%) | 71.4 ± 23.2 | 81.5 ± 27.3** | A | 1.379 | .251 |
| T | 37.629 | .000 | ||||
| BA (%) | 68.0 ± 23.6 | 94.2 ± 35.6*** | ||||
| A×T | 10.336 | .003 | ||||
| TB | DA (%) | 20.5 ± 16.3 | 25.2 ± 13.6 | A | 162.243 | .000 |
| T | 28.977 | .000 | ||||
| BA (%) | 74.4 ± 26.7 | 93.8 ± 32.4*** | ||||
| A×T | 9.394 | .005 | ||||
Figure 2
Comparison of muscle activity (%MVC) between draw (dominant) and bow (non-dominant) arm in each three muscles. (A) Changes in %MVC during actual archery shooting phase, (B) %MVC changing of posterior deltoid muscle (PD), (C) middle trapezius muscle (MT), (D) triceps brachii muscle (TB) during maximal holding phase. MVC, Maximum Voluntary Contraction; DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; p-values are significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA; ***p < .001 vs Full Draw significant difference by independent t-test.
Table 4 및 Figure 3은 굳히기 국면(maximal holding phase)의 %MVC의 변화를 4분할(Time-normalized quartiles)로 나누어 나타냈다. 실제 최대 활쏘기 시의 %MVC는 4개 국면이 진행될수록 우상향 증가가 지속되는 경향을 나타냈다(Figure 3(A)). 모든 근육에서 양측 팔 간의 상호작용 효과가 나타났으며(p < .01~p < .001), 사후 검정 결과 깍지팔(DA)에 비하여 줌팔(bow arm)의 %MVC가 모든 국면에서 Q1에 비교하여 유의하게 높아지는 것으로 나타났다(p < .001). 깍지팔(DA)의 뒤어깨세모근(PD)은 Q3부터 유의하게 증가하여 Q4에서 Q1에 비교하여 약 1.10배 증가한 반면, 줌팔(BA)의 뒤어깨세모근(PD)은 Q1에 비교하여 Q2 약 1.14배, Q3 약 1.19배 증가, Q4 약 1.24배 증가하여 더 크게 활성화되었다(p < .05~p < .001). 중간등세모근(MT)과 위팔세갈래근(TB)에 있어서도 깍지팔(DA)에 비교하여 줌팔(BA)이 국면이 증가할수록 더 크게 활성화되었다(p < .05~p < .001).
Table 4
Time-normalized quartile-based changes in Neuromuscular responses (%MVC) during maximal holding phase
| Muscle | Time-normalized quartilesa | source | F | p | ||||
| Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | |||||
| PD | DA (%) | 73.1 ± 26.8 | 74.0 ± 27.2 | 77.1 ± 27.6*,## | 80.2 ± 31.7*,##,$ | A | 44.939 | .000 |
| BA (%) | 121.8 ± 41.6 | 138.5 ± 55.6*** | 144.7 ± 55.3***,## | 151.2 ± 59.2***,##,$ | T | 32.344 | .000 | |
| A×T | 9.201 | .001 | ||||||
| MT | DA (%) | 72.1 ± 24.1 | 74.0 ± 24.8 | 78.1 ± 27.8**,## | 80.6 ± 28.2***,### | A | .686 | .415 |
| BA (%) | 69.5 ± 24.0 | 77.0 ± 27.5*** | 81.3 ± 29.0***,### | 90.0 ± 32.2***,###,$$$ | T | 35.974 | .000 | |
| A×T | 7.529 | .002 | ||||||
| TB | DA (%) | 18.8 ± 10.3 | 20.6 ± 10.9* | 22.8 ± 12.5***,### | 24.8 ± 13.0***,###,$$$ | A | 179.416 | .000 |
| BA (%) | 75.6 ± 26.4 | 80.7 ± 27.5*** | 87.6 ± 30.3***,### | 91.7 ± 32.2***,###,$ | T | 34.956 | .000 | |
| A×T | 7.488 | .004 | ||||||
Values are Mean ± SD. a: The holding phase was divided into four equal quartiles (Q1~Q4), each representing 25% of the total holding duration. Q1, 1st Quartile (0~25%); Q2, 2nd Quartile (25.1~50%); Q3, 3rd Quartile (50.1~75%); Q4, 4th Quartile (75.1~100%); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); A, Arm; T, trial; A×T, Arm & trial interaction. p-values are significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA;
Figure 3
Time-normalized quartile-based changes in muscle activity (%MVC) during the maximal holding phase. Values are Mean ± SD. Q1, 1st Quartile (0~25%); Q2, 2nd Quartile (25.1~50%); Q3, 3rd Quartile (50.1~75%); Q4, 4th Quartile (75.1~100%); DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; p-values are significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA; *p < .05, ***p < .001 vs Q1, ##p < .01, ###p < .001 vs Q2, $p < .05 $$$p < .001 vs Q3 significant difference vs Rest by one-way ANOVA.
Table 5 및 Figure 4는 활쏘기 굳히기(holding) 시의 평균 주파수(Mean Frequency, MNF)의 변화를 나타냈다. 실제 최대 활쏘기 시의 평균 주파수(MNF)는 만작(full draw) 시 약 72~94%까지 감소하여, 발시(release) 시까지 우하향 감소가 지속되는 경향을 나타냈다(Figure 4(A)). 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 간의 변화를 검토한 결과, 뒤어깨세모근(PD)과 중간등세모근(MT), 위팔세갈래근(TB) 모든 근육에서 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 양측 팔 간의 상호작용 효과가 나타나지 않았으나(NS), 모든 근육의 양측 팔 모두 평균 주파수(MNF)가 만작(full draw)에 비교하여 유의하게 낮아지는 것으로 나타났다(p < .001).
Table 5
Mean Frequency (MNF) of skeletal muscle at Full draw and Release during the maximal holding phase
| Muscle | During Archery Shooting | source | F | p | ||
| Full Draw | Release | |||||
| PD | DA (Hz) | 84.0 ± 15.9 | 63.2 ± 14.7*** | A | 13.220 | .001 |
| T | 151.321 | .000 | ||||
| BA (Hz) | 72.3 ± 11.4 | 52.8 ± 11.9*** | ||||
| A×T | .282 | .600 | ||||
| MT | DA (Hz) | 91.9 ± 16.4 | 69.0 ± 15.5*** | A | 9.536 | .005 |
| T | 144.659 | .000 | ||||
| BA (Hz) | 82.4 ± 15.4 | 60.3 ± 9.7*** | ||||
| A×T | .036 | .851 | ||||
| TB | DA (Hz) | 84.2 ± 19.6 | 61.4 ± 17.0*** | A | 5.874 | .023 |
| T | 202.911 | .000 | ||||
| BA (Hz) | 94.3 ± 21.1 | 72.0 ± 20.9*** | ||||
| A×T | .002 | .961 | ||||
Figure 4
Comparison of mean frequency (MNF) between draw (dominant) and bow (non-dominant) arm in each three muscles. (A) Changes in MNF during actual archery shooting phase, (B) MNF changing of posterior deltoid muscle (PD), (C) middle trapezius muscle (MT), (D) triceps brachii muscle (TB) during maximal holding phase. MNF, mean frequency; DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; NS is non-significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA; ***p < .001 vs Full Draw significant difference by independent t-test.
Table 6 및 Figure 5는 활쏘기 굳히기(holding) 시의 평균 주파수(MNF)의 변화를 4분할(Time-normalized quartiles)로 나누어 나타냈다. 실제 최대 활쏘기 시의 평균 주파수(MNF)는 4개 국면이 진행될수록 우하향 감소가 지속되는 경향을 나타냈다(Figure 5(A)). 모든 근육에서 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 양측 팔 간의 상호작용 효과가 나타나지 않았으나(NS), 양측 팔 모두 평균 주파수(MNF)가 모든 국면에서 Q1에 비교하여 국면이 진행될수록 유의하게 낮아지는 것으로 나타났다(p < .001).
Table 6
Time-normalized quartile-based changes in mean frequency (MNF) during maximal holding phase
| Muscle | Time-normalized quartilesa | source | F | p | ||||
| Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | |||||
| PD | DA (Hz) | 80.4 ± 15.6 | 73.7 ± 15.2x | 68.4 ± 15.8x,y | 64.7 ± 15.0x,y,z | A | 9.837 | .004 |
| T | 147.772 | .000 | ||||||
| BA (Hz) | 70.2 ± 11.6 | 63.5 ± 11.3x | 58.5 ± 11.3x,y | 54.9 ± 11.0x,y,z | ||||
| A×T | .058 | .893 | ||||||
| MT | DA (Hz) | 89.4 ± 16.9 | 81.7 ± 17.0x | 75.8 ± 16.8x,y | 70.9 ± 15.9x,y,z | A | 12.843 | .001 |
| T | 116.704 | .000 | ||||||
| BA (Hz) | 78.7 ± 15.3 | 69.9 ± 13.0x | 64.6 ± 11.8x,y | 60.5 ± 10.1x,y,z | ||||
| A×T | .473 | .644 | ||||||
| TB | DA (Hz) | 78.2 ± 18.2 | 71.2 ± 18.0x | 66.8 ± 17.6x,y | 63.1 ± 17.0x,y,z | A | 11.543 | .002 |
| T | 183.797 | .000 | ||||||
| BA (Hz) | 93.8 ± 20.7 | 86.4 ± 21.6x | 79.2 ± 20.4x,y | 73.6 ± 20.3*,y,z | ||||
| A×T | 3.557 | .051 | ||||||
Values are Mean ± SD. a: The holding phase was divided into four equal quartiles (Q1~Q4), each representing 25% of the total holding duration. Q1, 1st Quartile (0~25%); Q2, 2nd Quartile (25.1~50%); Q3, 3rd Quartile (50.1~75%); Q4, 4th Quartile (75.1~100%); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); A, Arm; T, trial; A×T, Arm & trial interaction; p-values are significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA;
Figure 5
Time-normalized quartile-based changes in mean frequency (MNF) during the maximal holding phase. Values are Mean ± SD. Q1, 1st Quartile (0~25%); Q2, 2nd Quartile (25.1~50%); Q3, 3rd Quartile (50.1~75%); Q4, 4th Quartile (75.1~100%); DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; NS is non-significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA; *p < .05, ***p < .001 vs Q1, ##p < .01, ###p < .001 vs Q2, $p < .05 $$$p < .001 vs Q3 significant difference vs Rest by one-way ANOVA.
3.3. 활쏘기 굳히기(maximal holding phase) 시의 근산소포화도(SmO2)의 변화
Table 7 및 Figure 6은 활쏘기 굳히기(holding) 시의 근산소포화도(SmO2)의 변화를 나타냈다. 실제 최대 활쏘기 시의 SmO2는 만작(full draw) 시에는 크게 변화하지 않지만, 발시(release) 시까지 유의하게 감소하는 경향을 나타냈다(Figure 6(A)). 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 간의 변화를 검토한 결과, 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)에 있어서는 깍지팔(DA)에 비하여 줌팔(BA)이 유의하게 산소포화도가 낮아지는 것으로 나타났으나(p < .05~p < .001), 중간등세모근(MT)에 있어서는 양측 팔 간의 상호작용 효과가 나타나지 않았다(NS).
Table 7
Muscle oxygen saturation (SmO2) of skeletal muscle at Rest, Full draw, and Release during the maximal holding phase
| Muscle | During Archery Shooting | source | F | p | |||
| Rest | Full Draw | Release | |||||
| PD | DA | 64.6 ± 10.0 | 60.9 ± 11.7* | 42.2 ± 15.1***,### | A | 1.450 | .239 |
| T | 69.840 | .000 | |||||
| BA | 64.4 ± 11.6 | 61.8 ± 13.6 | 35.7 ± 19.6***,### | ||||
| A×T | 4.923 | .011 | |||||
| MT | DA | 62.0 ± 7.4 | 62.0 ± 12.4 | 53.6 ± 11.7**,# | A | 2.249 | .154 |
| T | 14.069 | .000 | |||||
| BA | 58.7 ± 8.8 | 59.4 ± 8.5 | 52.1 ± 17.5*,# | ||||
| A×T | 0.062 | .089 | |||||
| TB | DA | 58.8 ± 7.3 | 62.5 ± 6.6 | 49.6 ± 13.9**,## | A | 11.981 | .002 |
| T | 29.960 | .000 | |||||
| BA | 61.4 ± 9.3 | 59.2 ± 10.1 | 34.8 ± 16.1***,### | ||||
| A×T | 14.388 | .000 | |||||
Figure 6
Comparison of muscle oxygen saturation (SmO2) between draw (dominant) and bow (non-dominant) arm in each three muscles. (A) Changes in SmO2 during actual archery shooting phase, (B) SmO2 changing of posterior deltoid muscle (PD), (C) middle trapezius muscle (MT), (D) triceps brachii muscle (TB) during maximal holding phase. SmO2, muscle oxygen saturation; DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; p-values are significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA; *p < .05, **p < .01, ***p < .001 vs Rest, #p < .05, ##p < .01, ###p < .001 vs Full Draw significant difference by one-way ANOVA.
Table 8 및 Figure 7은 활쏘기 굳히기(holding) 시의 근산소포화도(SmO2)의 변화를 4분할(Time-normalized quartiles)로 나누어 나타냈다. 실제 최대 활쏘기 시의 SmO2는 4개 국면이 진행될수록 우하향 감소가 지속되는 경향을 나타냈다(Figure 7(A)). 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)에 있어서는 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 양측 팔 간의 상호작용 효과가 나타났으며(p < .01~p < .01), 사후 검정 결과 깍지팔(DA)에 비하여 줌팔(bow arm)의 SmO2가 모든 국면에서 Q1에 비교하여 유의하게 낮아지는 것으로 나타났다(p < .001). 특히, 중간등세모근(MT)은 국면이 진행될수록 약간 감소하는 경향을 나타냈으나, 양측 팔 간의 유의한 상호작용은 없었으나(NS), 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB) 줌팔(BA)의 SmO2는 깍지팔(DA)에 비교하여 국면이 진행될수록 더 크게 감소되는 상호작용 효과가 나타났다(p < .05~p < .001).
Table 8
Time-normalized quartile-based changes in Muscle oxygen saturation (SmO2) during maximal holding phase
| Muscle | Time-normalized quartilesa | source | F | p | ||||
| Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | |||||
| PD | DA (%) | 52.2 ± 11.9 | 41.4 ± 14.4*** | 39.1 ± 14.1***,# | 40.1 ± 14.4*** | A | 2.361 | .138 |
| T | 48.434 | .000 | ||||||
| BA (%) | 51.9 ± 14.9 | 37.0 ± 17.9*** | 33.6 ± 19.1***,### | 34.9 ± 19.8***,# | ||||
| A×T | 5.362 | .011 | ||||||
| MT | DA (%) | 57.0 ± 15.2 | 52.2 ± 19.4** | 50.1 ± 17.3** | 49.4 ± 15.8** | A | 0.109 | .745 |
| T | 15.684 | .000 | ||||||
| BA (%) | 56.4 ± 11.3 | 53.3 ± 14.6* | 52.2 ± 15.0* | 51.5 ± 16.0* | ||||
| A×T | 0.382 | .636 | ||||||
| TB | DA (%) | 60.0 ± 6.4 | 56.0 ± 9.0** | 51.5 ± 12.2**,## | 48.7 ± 14.5**,##,$ | A | 42.510 | .000 |
| T | 29.878 | .000 | ||||||
| BA (%) | 47.9 ± 11.5 | 33.6 ± 17.6*** | 30.1 ± 19.1***,### | 29.9 ± 18.2***,### | ||||
| A×T | 6.444 | .007 | ||||||
Values are Mean ± SD. a: The holding phase was divided into four equal quartiles (Q1~Q4), each representing 25% of the total holding duration. Q1, 1st Quartile (0~25%); Q2, 2nd Quartile (25.1~50%); Q3, 3rd Quartile (50.1~75%); Q4, 4th Quartile (75.1~100%); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); A, Arm; T, trial; A×T, Arm & trial interaction; p-values are significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA;
Figure 7
Time-normalized quartile-based changes in muscle oxygen saturation (SmO2) during the maximal holding phase. Values are Mean ± SD. Q1, 1st Quartile (0~25%); Q2, 2nd Quartile (25.1~50%); Q3, 3rd Quartile (50.1~75%); Q4, 4th Quartile (75.1~100%); DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle; p-values are significant interaction between DA and BA by two-way repeated ANOVA; NS is non-significant interaction between DA and BA; *p < .05, ***p < .001 vs Q1, ##p < .01, ###p < .001 vs Q2, $p < .05 vs Q3 significant difference vs Rest by one-way ANOVA.
3.4. 각 변인 간의 상관관계
Table 9에는 최대 명중률(maximum number of hits) 및 활 장력(bow draw strength), 신체조성(body composition), 굳히기 시간(maximum holding time)과 각 근력(each muscle strength) 간의 상관관계를 나타냈다. 최대 명중률(MNH) 및 활 장력(BDS), 골격근량(SMM), 깍지팔 근육량(DAMM), 줌팔 근육량(BAMM) 각 근력(each muscle strength) 간에 있어서는 양측 악력 및 배근력, 양측 수평당김 근력, 양측 팔꿉 폄 근력의 모든 근력과 정적 상관관계가 나타난 반면(p < .05~p < .01), 굳히기 시간(maximum holding time)과 모든 근력 간에는 상관관계과 나타나지 않았다(NS). Figure 8에는 각각의 근육에서의 굳히기 시간(maximum holding time)과 발시(release) 시의 평균 주파수(Mean Frequency, MNF) 간의 상관관계를 검토하였다. 그 결과, 모든 근육에서 두 변인 간의 부적 상관관계가 나타났다(p < .05~p < .01). Figure 9에는 양측 모든 근육에서의 발시(release) 시의 근산소포화도(SmO2)와 %최대수의적수축(%MVC), 평균 주파수(MNF) 간의 상관관계를 검토하였다. 그 결과, SmO2와 %MVC에서는 부적 상관관계가(p < .01), SmO2와 MNF에서는 정적 상관관계가 나타났으며(p < .01), %MVC와 MNF에서는 부적 상관관계가 나타났다(p < .01).
Table 9
Pearson’s correlation coefficients between maximum number of hitting, body composition, bow draw strength maximum holding time, and each muscle strength variables
| Variables | DA_HS (kg) | BA_HS (kg) | BS (kg) | DA_SHPS (kg) | BA_SHPS (kg) | DA_EFS (kg) | BA_EFS (kg) |
| MNH (hit) | .531** | .505* | .563** | .494* | .488* | .476* | .531** |
| BDS (lbs) | .515** | .510** | .630** | .442** | .564** | .553** | .654** |
| SMM (kg) | .846** | .872** | .720** | .847** | .850** | .869** | .834** |
| DAMM (kg) | .863** | .900** | .687** | .881** | .806** | .796** | .746** |
| BAMM (kg) | .862** | .904** | .672** | .877** | .833** | .813** | .761** |
| MHT (sec) | .091 | .159 | .182 | .171 | .230 | .141 | .111 |
Figure 8
The relationship between maximum holding time and mean frequency at release phase in each muscles of both arms. (a) DA, Draw arm (dominant arm); BA, Bow arm (non-dominant arm); PD, posterior deltoid muscle; TB, triceps brachii muscle; MT, middle trapezius muscle;); MNF, Mean Frequency; p-values are significant interaction between maximum holding time and MNF by Pearson’s correlation analysis.
Figure 9
The relationship between SmO2 and %MVC, MNF at release phase in all muscles of both arms. (A) SmO2vs %MVC; (B) SmO2vs %MVC; (C) %MVC vs MNF; SmO2, Oxygen Saturation; MVC, maximum voluntary contraction; MNF, Mean Frequency; p-values are significant interaction between maximum holding time and MNF by Pearson’s correlation analysis.
4. 논 의
본 연구는 숙련된 국궁 경험자 남녀 28명을 대상으로 활쏘기 동작 중, 양측 뒤어깨세모근(posterior deltoid, PD), 중간등세모근(middle trapezius, MT), 위팔세갈래근(triceps brachii, TB)의 신경근 반응(Neuromuscular responses)인 근활성도(Muscle activity)와 혈역학적 반응(Hemodynamic responses)인 근산소포화도(SmO2)를 동시에 측정하여, 정적인 조준(aimming) 과정인 굳히기 국면(maximal holding phase)에서 나타나는 근피로 특성을 규명하였다.
그 결과, 실제 최대 활쏘기 시 최대수의적수축비율(% MVC)은 만작(full draw) 시 약 60~70%까지 증가하여, 발시(release) 시까지 우상향으로 증가했으며, 모든 근육에서 깍지팔(draw arm)에 비하여 줌팔(bow arm)이 유의하게 높아지는 것으로 나타났으며(p < .001), 특히 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)의 만작(full draw) 시 줌팔(BA)의 %MVC가 깍지팔(DA)보다 더 높았으며, 발시(release) 시에는 만작(full draw)에 비해 더 크게 증가하였다(p < .001). 또한, 실제 최대 활쏘기 시의 %MVC의 변화를 4분할(Time-normalized quartiles)로 나누어 볼 때도 줌팔(BA)의 모든 근육에서의 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB), 중간등세모근(MT)의 %MVC는 깍지팔(DA)에 비하여 국면이 진행될수록 유의하게 우상향 증가하는 것이 밝혀졌다(p < .05~p < .001). 본 연구에서 관찰된 %MVC의 증가는 활쏘기의 만작(holding) 및 발시(release) 동작이 단순한 자세 유지가 아니라, 지속적인 등척성 수축과 정밀한 신경근 조절을 요구하는 고부하 운동이며, 피로가 진행될수록 동일한 힘을 유지하기 위해 추가적인 운동단위 동원과 신경구동이 증가되었음을 시사한다. 즉, 굳히기 국면(maximal holding phase) 동안 근육의 효율이 저하됨에 따라 동일한 활 당김 및 자세 유지 요구를 충족하기 위해 더 높은 상대적 운동단위 동원과 신경구동이 필요해졌기 때문으로 해석된다.
또한, 활쏘기에서는 줌팔(bow arm)이 표적 방향으로 활을 지지하고, 발시(release) 순간 활줌손(bow hand)의 불필요한 쥐기(gripping)를 피하고 활과 화살의 전방 움직임을 방해하지 않으면서도 안정된 자세를 유지해야 한다(Ertan, 2009). 본 연구에서 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB) %MVC가 크게 증가한 것은 이러한 관점에서 볼 때, 발시 순간 줌팔(bow arm) 어깨의 기계적 안정성을 유지하고, 활의 반발력 및 전방 가속에 대응하기 위한 보상적 근활성 증가로 해석할 수 있다. 실제 Naderza 등(2024)은 훈련된 양궁 선수이기는 하지만, 50발 이상 누적 발시에서 어깨세모근(deltoid muscle), 등세모근(trapezius muscle), 가시아래근(infraspinatus muscle) 등의 EMG RMS가 증가 양상이 나타난다고 보고하였다. 즉, 본 연구에서의 굳히기 국면(maximal holding phase)이 길어질수록 피로 누적에 따른 보상적 신경근 동원 증가를 반영하는 것으로 볼 수 있다.
이처럼 본 연구에서 나타난 굳히기 국면(maximal holding phase) 및 발시(release) 시점의 %MVC 증가는 근피로가 누적될수록 활쏘기 동작을 유지하기 위해 더 높은 신경근 동원이 필요하다는 것을 의미한다. 특히 줌팔(bow arm) 어깨의 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)이 활의 지지, 팔꿉관절 신전 유지, 발시 순간의 안정화에 크게 기여한다는 점을 보여주며, 이는 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)이 활쏘기 능력을 향상시키기 위한 트레이닝의 중요한 표적 근육으로 고려할 필요가 있다는 것을 의미한다.
한편, 활쏘기 시의 평균 주파수(Mean Frequency, MNF)는 만작(full draw) 시에서 약 72~94%까지 감소하여, 발시(release) 시까지 우하향으로 감소하는 경향을 나타냈으나, 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 양측 팔 간의 상호작용 효과는 나타나지 않았다(NS). 또한, 최대 활쏘기 시의 MNF의 변화를 4분할(Time-normalized quartiles)로 나누어 볼 때도 국면이 진행될수록 우하향 감소가 지속되는 경향이 나타났다(p < .001). 앞서 %MVC는 깍지팔(DA)과 줌팔(BA)에 따라 서로 다른 증가 양상을 보였으나, MNF는 시간 경과에 따라 우하향 감소하는 경향을 보였다. 이는 %MVC와 MNF가 서로 다른 생리학적 의미를 반영하기 때문이라고 판단된다. %MVC와 달리 MNF는 근활성도의 크기보다는 근섬유 전도속도, 운동단위 발화 특성, 대사적 피로 누적에 더 민감한 주파수 영역 지표이다(De Luca, 1997; Merletti & Parker, 2004). 일반적으로 지속적 또는 반복적 등척성 수축에서는 근육 내 H+, Pi, K+ 등 대사산물 축적과 근섬유막 전도속도 감소가 발생하며, 그 결과 EMG 주파수 스펙트럼이 저주파 영역으로 이동한다(De Luca, 1997). 따라서 본 연구에서 MNF가 만작(full draw) 시 약 72-94%까지 감소하고, Q1에서 Q4로 갈수록 MNF가 유의하게 감소한 결과는 양측 팔 모두에서 최대 굳히기 국면(maximal holding phase) 시간이 진행될수록 국소 근피로가 증가했음을 의미한다(Masuda et al., 1999).
그러나 MNF에서 깍지팔(DA)과 줌팔(BA) 간 상호작용 효과가 나타나지 않은 것은, 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximal holding phase) 동안 양측 팔이 서로 다른 역할을 수행하더라도 지속적인 등척성 긴장과 자세 유지라는 공통된 피로 자극을 받았기 때문으로 볼 수 있다. 즉, 깍지팔(DA)은 시위를 당긴 상태를 유지하고, 줌팔(BA)은 활을 표적 방향으로 지지하지만, 두 팔 모두 높은 정적 수축을 지속해야 하므로 근섬유 전도속도 저하와 주파수 감소라는 피로 반응은 비교적 유사하게 나타났을 가능성이 있다.
본 연구에서 %MVC는 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)에서 크게 증가하였으나, MNF는 근육 및 팔 간 차이보다 시간 경과에 따른 감소가 더 뚜렷하였다. 이는 근피로가 진행될 때 근활성도 진폭 지표와 주파수 지표가 반드시 동일한 양상으로 변화하지 않을 수 있음을 보여준다. EMG amplitude는 피로 보상을 위한 추가 운동단위 동원이나 발화율 촉진에 의해 증가할 수 있는 반면, MNF는 근섬유 수준의 전기생리학적 피로를 반영하여 감소한다(Gandevia, 2001; Enoka & Duchateau, 2008). 따라서 본 연구의 결과는 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximal holding phase)에서 근육은 더 큰 신경근 동원을 통해 자세와 장력을 유지하려 하지만, 동시에 근섬유 수준에서는 피로가 누적되어 주파수 성분이 감소하는 이중적 반응을 나타낸 것으로 해석할 수 있다. 결과적으로, %MVC 증가는 활쏘기 수행 중 기능적·역학적 요구에 따른 보상적 근활성 증가를 반영하고, MNF 감소는 시간 경과에 따른 국소 근피로 누적을 반영한다. 따라서 두 지표는 상반된 결과가 아니라, 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximal holding phase)에서 발생하는 근피로의 서로 다른 측면을 설명하는 상호보완적 지표로 이해할 수 있다.
본 연구에서 근산소포화도(SmO2)는 만작(full draw) 시에는 큰 변화가 없었으나 발시(release) 시점까지 유의하게 감소하였으며, quartile 분석에서도 Q1에서 Q4로 진행될수록 지속적으로 감소하였다(p < .05~p < .001). 이는 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximal holding phase)이 단순한 자세 유지가 아니라 국소 근육의 산소 공급과 소비의 불균형이 점차 증가하는 혈역학적 피로(Hemodynamic fatigue) 과정을 포함하고 있음을 의미하며, 이는 지속적 등척성 수축 시 SmO2 감소가 산소 추출 증가, 혈류 제한 및 대사적 요구 증가를 반영하는 것으로 판단된다(McManus, Collison, & Cooper, 2018). 특히 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)에서는 깍지팔(DA)보다 줌팔(BA)에서 SmO2가 더 크게 감소하였는데, 이는 줌팔(BA)이 굳히기 (maximal holding) 시의 활의 반발력에 대응하여 어깨 안정화와 팔꿉관절 신전 유지에 지속적으로 관여하기 위해(Hamaoka, McCully, Quaresima, Yamamoto, & Chance, 2007), 산소 소비 증가와 국소 혈류 제한이 동시에 발생하기 때문에 일어났을 것이라 생각된다(Kim et al., 2021). 특히 위팔세갈래근(TB)는 줌팔(BA)의 기계적 고정과 안정성 유지에 직접적으로 관여하므로 발시(release)에 가까워질수록 높은 정적 부하를 받아 더 큰 산소포화도 감소를 나타낸 것으로 판단된다(De Blasi, Cope, Elwell, Safoue, & Ferrari, 1993). 반면, 중간등세모근(MT)에서는 양측 팔 간 유의한 상호작용이 나타나지 않았다(NS). 이는 중간등세모근(MT)이 해부학적 구조상 뒤어깨세모근(PD) 및 위팔세갈래근(TB)과 달리 위팔의 지탱을 담당하기보다 어깨뼈 안정화 기능을 수행하는 근육으로(Cools et al., 2014), 국소 혈류 제한이나 산소 요구 증가가 상대적으로 낮았을 가능성이 있다.
한편, 본 연구에서 만작(full draw)에서 발시(release) 시점으로 갈수록 %MVC는 증가한 반면, SmO2는 지속적으로 감소하였으며, 이는 동일한 근피로 과정을 서로 다른 측면에서 설명하는 상호보완적 지표로 해석할 수 있다(Enoka & Duchateau, 2008). 특히 줌팔(BA)의 위팔세갈래근(TB)에서 %MVC 증가와 SmO2 감소가 동시에 나타난 것은, 해당 근육이 활쏘기 동안 더 높은 신경근 동원을 통해 안정성을 유지하는 동시에 산소 공급은 충분히 이루어지지 못하여 피로가 누적되었음을 의미한다(Hunter, Duchateau, & Enoka, 2004; Ferrari et al., 2011).
실제로 본 연구에서는 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximal holding phase) 동안 나타나는 신경근 피로와 혈역학적 피로의 관련성을 규명하기 위하여 발시(release) 시점의 SmO2, %MVC 및 MNF 간의 상관관계를 분석하였다. 그 결과, SmO2와 %MVC 사이에는 유의한 부적 상관관계가 나타났으며, SmO2와 MNF 사이에는 유의한 정적 상관관계가 나타났다. 반면, %MVC와 MNF 사이에는 유의한 부적 상관관계가 나타났다. 이러한 결과는 근피로가 진행될수록 동일한 활 장력과 자세를 유지하기 위하여 더 많은 운동단위가 동원되어 %MVC는 증가하는 반면, 산소 소비 증가와 혈류 제한으로 인해 SmO2는 감소한다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구에서 나타난 SmO2와 %MVC의 부적 상관관계와 SmO2와 MNF의 정적 상관관계는 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximal holding phase)에서 발생하는 신경근 피로와 혈역학적 피로가 서로 밀접하게 연관되어 있음을 시사한다. 이러한 점은 최근의 NIRS와 EMG를 동시에 측정한 연구들에서도 근피로가 증가할수록 근활성도는 증가하고 근산소포화도와 평균주파수는 감소하는 유사한 결과가 보고되고 있어 본 연구 결과를 뒷받침한다(Fryer et al., 2016; Scano et al., 2020).
본 연구에서는 최대 명중률(MNH), 활 장력(BDS), 골격근량(SMM), 깍지팔 근육량(DAMM), 줌팔 근육량(BAMM)과 각종 근력 변인 간의 관계를 분석한 결과, 양측 악력, 배근력, 양측 어깨 수평외전 근력 및 팔꿉 폄 근력 모두에서 유의한 정적 상관관계가 나타났다. 이러한 결과는 활쏘기 수행능력이 단순히 특정 상지 근육의 능력에 의해 결정되는 것이 아니라 전신 근력과 근육량에 의해 영향을 받으며, 특히 배근력과 어깨 및 팔꿉관절 관련 근력은 활의 장력을 안정적으로 유지하고 발시 시 정확한 자세를 유지하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. 반면 최대 굳히기 시간(maximum holding time)은 대부분의 근력 변인과 유의한 상관관계를 나타내지 않았다. 이는 활쏘기 굳히기(holding) 수행능력이 단순한 최대 근력보다는 국소 근지구력, 신경근 협응능력 및 혈역학적 적응에 더 크게 영향을 받기 때문으로 해석된다. 실제로 등척성 수축 수행능력은 최대 근력보다 국소 대사 능력과 피로 저항성에 의해 더 크게 결정된다고 보고되고 있다(Enoka & Duchateau, 2008).
또한, 각 근육의 최대 굳히기 시간(maximum holding time)과 발시(release) 시점의 MNF의 관계를 분석한 결과, 모든 근육에서 유의한 부적 상관관계가 나타났다. 즉, 굳히기 시간(holding time)이 길수록 발시(release) 시점의 MNF가 더 낮게 나타난 것은 장시간의 지속적 등척성 수축 과정에서 근피로가 더욱 크게 누적되었음을 의미한다.
본 연구는 활쏘기 최대 굳히기 국면(maximal holding phase)에서의 근피로 특성을 규명한 것으로, 실제 경기 상황에서 반복적인 발시에 따라 나타나는 근피로 누적 과정 및 회복 양상은 반영하지 못하였다. 따라서 향후에는 이를 고려한 반복 발시에 대한 연구가 필요하며, 이를 통해 선수들의 훈련 강도 조절과 회복 전략 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
5. 결 론
본 연구는 숙련된 국궁 경험자를 대상으로 활쏘기 최대 굳히기 동작(maximal holding phase) 시 나타나는 근활성도(muscle activity)와 근산소포화도(SmO2)의 변화를 분석하여 근피로 특성을 규명하고자 하였다. 그 결과, 굳히기 시간(holding time)이 증가할수록 %MVC는 증가하고 MNF와 SmO2는 감소하여 신경근 피로와 혈역학적 피로가 동시에 진행되는 이중적 피로 반응이 확인되었다. 특히 줌팔(bow arm)의 뒤어깨세모근(PD)과 위팔세갈래근(TB)에서 더 큰 산소포화도 감소가 나타나 활 지지와 안정화 과정에서 높은 어깨관절에 국소적 피로가 발생하는 것으로 나타났다. 또한, SmO2, %MVC 및 MNF 간의 유의한 상관관계는 활쏘기 시 신경근 동원 증가와 국소 산소 공급 감소가 밀접하게 연관되어 있음을 보여주었다. 따라서 활쏘기 최대 굳히기 동작의 근피로는 신경근적 요인과 혈역학적 요인이 복합적으로 작용한 결과이며, 특히 줌팔 어깨 근육의 피로 관리가 활쏘기 능력 향상에 중요한 요소임을 시사한다.
