Development of Equations to Predict One-repetition Maximum Using Submaximal ~6-12 Repetition Strength Tests in Male College Students in Their Twenties
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Abstract
OBJECTIVES
The accurate evaluation of exercise intensity is a crucial factor in sports and health-related fields, playing key roles in training prescriptions, rehabilitation program design, and performance enhancement. One-repetition maximum (1RM) is a well-recognized representative indicator for quantifying strength. However, its direct measurement carries certain limitations, including considerable time and energy demands, as well as a high risk of injury. Therefore, this study aimed to collect ~6-12RM submaximal strength data for the bench-press, squat, and deadlift exercises, among Korean male college students in their twenties, and use these data to develop reliable and field-applicable predictive equations for estimating 1RM.
METHODS
Thirty-five male college students participated in this study, conducted in May 2025. Body composition, 1RM, and ~6-12RM submaximal strength were measured using standardized procedures recommended by the American College of Sports Medicine. Warm-up exercises were performed prior to each test, both to enhance the accuracy of the measurements and minimize the risk of injury. Linear regression analysis was used to develop the predictive equations, with statistical significance set at p < 0.05.
RESULTS
All of the developed regression equations to predict 1RM from ~6-12RM submaximal strength for the three lift exercises were statistically significant (p < 0.05), with coefficients of determination (R2) ranging between 0.594-0.915. These results indicate that predictive accuracy varied depending on the exercise type and repetition range.
CONCLUSIONS
The predictive equations developed in this study facilitate the safe and efficient estimation of 1RM without the need for real-world maximal load testing. They are expected to prove valuable in various settings, such as training facilities, rehabilitation programs, physical fitness assessments, and athletic performance planning.
서론
현대 스포츠 및 건강관리 분야에서는 과학적이고 개인화된 운동처방이 점차 강조되고 있다. 운동처방을 위한 기본적인 구성은 준비운동, 심폐지구력 및 근력운동, 정리운동으로 운동 프로그램 순서가 구성된다[1]. 심폐지구력 운동은 순환계의 기능을 향상시키는 것을 주된 목표로 하며, 대표적으로 유산소성 운동의 형태로 적용된다. 이는 운동자각도(Rate of Perceived Exertion, RPE), 최대심박수(Maximum Heart Rate, HRmax), 최대산소섭취량(Maximal Oxygen Uptake, VO2max) 등을 기반으로 하여 운동강도를 설정하며, 건강 증진과 질환 예방은 물론 트레이닝 효과의 극대화를 위한 중요한 역할을 한다[2]. 반면, 무산소성 운동인 근력운동에서는 근력 수준과 운동 강도의 정량적 평가가 핵심이다. 이때 가장 널리 쓰이는 지표가 1회 반복 가능한 최대중량(One Repetition Maximum, 1RM)이다[3].
대표적인 근력 운동인 웨이트 트레이닝은 바벨, 덤벨, 머신 기구 등을 활용하여 근육에 저항을 부여하는 형태의 운동으로, 근육 비대, 근력·근지구력 향상, 체지방 감소, 기초 대사량 증가 등을 목표로 한다[4-6]. 또한 근감소증과 골다공증 예방, 혈류 및 혈관 기능 개선, 당 대사 향상 등 다양한 건강 증진 효과가 이미 과학적으로 입증되었다[7-9]. 최대 근력은 근육이 최대로 발휘할 수 있는 가장 큰 힘을 의미하며, 근력이란 일정한 저항을 얼마나 강하게 또는 얼마나 무겁게 이겨낼 수 있는지를 나타내는 건강관련 체력 요소 중 하나이다[2]. 이에 일반적으로 단일 최대 수축, 즉 1RM을 기준으로 근력 평가가 진행되며, 일상생활 기능 향상, 스포츠 수행능력, 부상 예방 등과 깊은 관련이 있다[2-3]. 1RM은 개인이 한 번에 들어올릴 수 있는 최대 무게로, 트레이닝 강도 설정, 운동처방 기초자료, 재활 목표 설정 등에서 폭넓게 활용된다[1-3]. 그러나 실제 측정 시 여성, 고령자, 또는 부상 위험군에게는 높은 부하와 그로 인한 신체적·심리적 부담이 단점으로 작용한다. 특히 노인층에서는 근골격계 질환이나 만성질환의 특성상 충분한 사전 평가와 맞춤 접근이 필요하다. 이러한 제한점을 극복하기 위해, 중·고강도 하위 반복 범위(6~12RM)를 이용하여 1RM을 간접 추정하는 방법이 널리 활용되고 있다[10-13]. 기존 연구에서는 제한된 반복 횟수(RM) 데이터를 기반으로 1RM을 예측하는 추정식을 제시해 왔다. 그러나 이들 추정 공식은 레그프레스, 레그익스텐션, 레그컬과 같은 여러 단일 종목에 대하여 조사가 이루어지고 있으나[12-14], 3대 근력 운동인 벤치프레스, 스쿼트, 데드리프트는 상대적으로 그 연구가 부족한 실정이다. 최근 국내 연구에서도 반복 횟수별 1RM 예측 정확도의 차이와, 종목별 회귀모형 개발 필요성을 강조하고 있다. 특히 벤치프레스, 스쿼트, 데드리프트는 대표적인 복합관절 운동으로, 전신 근육을 활용하는 고강도 운동이기에 이들 종목에 대한 정확한 1RM 추정식 개발은 선수 훈련, 재활, 체력평가 등 여러 분야에서 높은 활용 가치를 지닌다[10-14]. 그럼에도 불구하고 현재까지의 연구는 단일 종목 중심, 또는 7~10RM 한정 구간만을 기반으로 한 경우가 많아, 신뢰도와 타당도가 낮은 한계를 보인다[15]. 또한 20대 남성을 대상으로 한 실제적이고 종목별 세분화된 예측식 개발 사례는 부족하다.
더 나아가, 기존 선행 연구의 문제점은 7-10RM 또는 11-15RM의 범주화 된 구간에 대한 하나의 단일 회귀식을 개발하였기에 범주화된 회귀식보다는 6·7·8·9·10·11·12회 반복수행 RM을 기준으로 하여 각각의 1RM 추정하기 위한 단독적인 회귀식 개발이 필요하다. 이에 본 연구는 국내 20대 남성 대학생을 대상으로, 벤치프레스·스쿼트·데드 리프트 3대 근력 운동에 대하여 6-12RM 각각의 RM에 대한 1RM 추정 회귀식을 개발하고, 이를 기반으로 현장 적용 가능한 과학적 자료를 제공하고자 한다.
연구방법
1. 연구대상
본 연구는 충북 충주시에 위치하는 K대학교 남자 대학생 총 35명을 대상으로 하였다. 피험자의 신체적 특성과 1RM 측정 능력은 <Table 1>과 같다. 본 연구에서 1RM 기준 운동 동작으로 제시한 벤치프레스, 스쿼트, 데드리프트 운동은 다관절을 활용한 운동 동작으로 운동 동작의 숙련도가 높은 1RM을 나타낼 수 있는 외재요인이 발생할 수 있기에, 외재요인을 최소화하기 위하여, 모든 연구대상은 사전 운동동작의 교육을 실시하였고, 동작 수행능력이 확보한 후 본 연구를 수행하였다.
Participant characteristics and measured one-repetition maximum (1RM) values for bench-press, squat, and deadlift exercises. (n = 35)
2. 측정 도구 및 방법
1) 신체조성
(1) 신체조성 측정
신체조성은 체성분 분석기(Inbody770, Biospace, Seoul, Korea)를 사용하여 측정하였다. Inbody770은 8전극 생체전기 임피던스 분석법(Bioelectrical Impedance Analysis, BIA)을 기반으로 하며, 1kHz에서 1024kHz에 이르는 9가지 주파수 대역을 활용하여 신체의 전기적 특성을 정밀하게 평가한다. 본 장비는 왼팔, 오른팔, 몸통, 왼다리, 오른다리 등 총 5개 부위를 각각 독립적으로 측정하여, 총 72가지 전기 임피던스 데이터를 산출한다. 이를 통해 체수분, 단백질, 무기질, 체지방 등 주요 체성분 변인을 정량적으로 분석할 수 있다. 측정은 인바디사의 표준화된 지침에 따라 진행되었다. 연구 참여자는 측정 전 최소 8시간 이상 공복 상태를 유지하였고, 측정 당일에는 격렬한 신체활동을 하지 않도록 안내하였다. 또한, 신체 전류 흐름에 영향을 줄 수 있는 양말이나 금속 액세서리(시계, 반지, 귀걸이 등)는 모두 제거한 후 측정을 실시하였다[16].
(2) 1RM 근력 측정 방법
본 연구에서는 1RM 측정은 American College of Sports Medicine(ACSM)에서 제시한 표준 절차를 준수하여 실시하였다[1]. 측정 전 모든 피험자는 가벼운 스트레칭과 준비운동을 통해 근육과 관절을 활성화하였으며, 이를 통해 최대하 근력 측정을 보다 정확히 수행할 수 있도록 하였다. 측정 과정에서는 2-4분 간의 충분한 휴식을 부여하였으며, 최대 4회 시도 이내에서 1RM을 결정하도록 하였다. 또한 1RM은 최대 4회 이내의 반복 시도에서 완성될 수 있도록 제한하였다. 초기 부하 설정은 피험자가 스스로 감당 가능한 범위 내에서 시작하였으며, 일반적으로 최대 근력의 80% 수준에서 정하는 것이 권장된다. 이에 따라 준비운동 직후 점진적으로 부하를 증가시키는 방식으로 측정을 진행하였다. 모든 반복 측정은 속도와 가동범위를 일정하게 유지하도록 표준화하여 수행되었으며, 피험자가 한 번의 반복 수행을 끝까지 완수하지 못할 때 측정을 종료하였다. 최종적으로 성공적으로 수행한 가장 무거운 중량을 1RM으로 기록하였다.
(3) 6~12RM 근력 측정 방법
6~12RM 측정은 사전에 예측된 1RM의 25~35% 중량을 활용한 준비운동을 통해 근육을 활성화한 후 실시하였다. 본 측정에서는 1RM에서 2.5~10kg씩 점진적으로 중량을 감소시키면서, 피험자가 더 이상 들어 올릴 수 없는 지점까지 반복 수행하도록 하였다. 이를 통하여 각각의 횟수(6~12회)와 해당 중량을 각각 기록하여 최대하 근력을 산출하였다. 1RM 측정 및 6~12RM 측정 각각의 사이에는 근육의 피로 누적을 방지하고 측정의 신뢰도를 확보하기 위하여 최소 1시간 이상의 휴식 시간을 부여하였다. 또한, 최대하 RM의 측정시에는 각각의 RM 측정마다 5분 이상의 충분한 휴식이 주어졌다. 즉, 1RM을 찾은 이후 최대하 RM 측정을 시작하기전에 최소 한시간의 휴식시간이 부여되었으며, 각각의 6,7,8,9,10,11,12RM의 최대하 측정시에는 각각 5분 이상의 휴식시간이 주어졌다. 3가지의 운동종목은 각각 모두 48시간의 휴식 후에 실시하였다. 구체적인 예로 월요일 스쿼트, 수요일 벤치프레스, 금요일 데드리프트의 순서로 진행하였다. 이 기간 동안 피험자에게는 근 피로를 유발할 수 있는 격렬한 스포츠 활동이나 육체적 노동을 자제하도록 안내하였으며, 안정된 상태에서 측정을 진행할 수 있도록 환경을 통제하였다.
3. 자료 분석
모든 자료 분석은 SPSS Version 18.0(IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 이용하여 분석하였다. 모든 측정 변수는 평균과 표준편차로 제시하였으며, 모든 통계적 유의 수준은 p < 0.05으로 하였다. 벤치프레스, 스쿼트, 데드리프트 3대 종목에 대한 측정된 모든 자료는 1RM을 종속 변수로 하고, 6RM, 7RM, 8RM, 9RM, 10RM, 11RM, 12RM을 각각의 독립변수로 하여 단순회귀분석을 실시하였다. 중심 극한정의(central limit theorem)에 의하면, 피험자의 숫자가 30명을 넘으면 연구의 결과는 정규분포를 따르게 되고, 이에 대한 결과의 신뢰도를 가질 수 있게 된다[17]. 본 연구의 피험자는 35명으로 구성되어, 결과에 대한 신뢰성을 확보할 수 있었다.
결과
1. 6RM~12RM 벤치프레스 최대하 근력을 통한 1RM 벤치프레스 최대 근력 추정
벤치프레스의 6~12RM 최대하 근력과 1RM 간의 회귀분석 결과, 모든 구간에서 통계적으로 유의한 상관관계가 나타났다(p < 0.001). 특히 6RM을 통한 추정식의 설명력(R2 = 91.5%)이 가장 높았으며, 7RM(R2 = 88.6%)과 8RM(R2 = 85.1%)에서도 높은 수준의 설명력을 보였다. 반면, 반복 횟수가 증가할수록 설명력은 점차 감소하여 12RM에서는 R2 = 68.8%로 상대적으로 낮게 나타났다. 각 RM별 회귀식은 <Table 2>에 제시하였다.
Regression formula developed to estimate 1RM bench-press strength from ~6-12RM submaximal strength measurements. (n = 35)
2. 6RM~12RM 스쿼트 최대하 근력을 통한 1RM 스쿼트 최대 근력 추정
스쿼트의 6~12RM 최대하 근력과 1RM 간의 회귀분석 결과, 모든 구간에서 유의한 상관관계가 확인되었다(p < 0.001). 6RM을 활용한 추정식의 설명력(R2 = 80.9%)이 가장 높았으며, 7RM(R2 = 77.7%)과 8RM(R2 = 73.4%)에서도 비교적 높은 수준을 보였다. 그러나 반복 횟수가 증가할수록 설명력은 점차 감소하여 12RM에서는 R2 = 59.4%로 낮게 나타났다. 각 RM별 회귀식은 <Table 3>에 제시하였다.
Regression formula developed to estimate 1RM squat strength from ~6-12RM submaximal strength measurements. (n = 35)
3. 6RM~12RM 데드리프트 최대하 근력을 통한 1RM 데드리프트 최대 근력 추정
데드리프트의 6~12RM 최대하 근력과 1RM 간 회귀분석 결과, 모든 구간에서 통계적으로 유의한 상관관계가 나타났다(p < 0.001). 6RM을 활용한 추정식에서 설명력(R2 = 85.3%)이 가장 높았으며, 7RM(R2 = 76.9%)과 8RM(R2 = 71.9%)에서도 비교적 높은 수준을 보였다. 그러나 반복 횟수가 증가할수록 설명력은 점차 감소하여 12RM에서는 R2 = 58.1%로 가장 낮게 나타났다. 각 RM별 회귀식은 <Table 4>에 제시하였다.
Regression formula developed to estimate 1RM deadlift strength from ~6-12RM submaximal strength measurements. (n = 35)
논의
본 연구는 국내 20대 남성 대학생을 대상으로 벤치프레스, 스쿼트, 데드리프트 3대 대표 근력 운동을 6RM에서부터 12RM까지 각각의 RM에 대하여 개별적인 추정식을 개발하고, 이를 기반으로 신뢰도 높고 실제 현장에 적용 가능한 1RM 추정식을 제시하고자 진행된 연구이다. Currier et al.[5]은 건강한 성인을 대상으로 근력 및 근비대 향상을 위한 저항 트레이닝 처방을 메타 분석하여 가장 효과적인 훈련 전략을 규명하고자 하였는데, 주요 결과 모든 저항 훈련은 유의미한 근력 및 근비대 효과를 제공한다고 보고하였다. Lemmer et al.[6]는 건강한 남녀, 젊은 성인과 고령자를 대상으로 저항 훈련이 나이와 상관없이 휴식 시 대사율을 향상시킬 수 있음을 나타냈다. 또한 노인을 대상으로 고강도 근력 훈련을 실시한 결과, 건강, 질병 및 신체 수행 능력 측면에서 고강도 훈련 방식이 노인에게 근력과 기능 향상, 낙상 예방, 건강한 신체 유지에 더욱 우수한 효과를 제공한다고 보고하였다[7-8]. Saeed et al.[9]은 골다공증 또는 골감소증을 진단받은 사람들과 골다공증 위험이 있는 사람들을 대상으로 운동 부하(운동 강도, 유형, 빈도)가 골밀도(bone mineral density)와 삶의 질에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하였으며, 적절한 운동 처방과 운동 유형의 선택이 중요한 역할을 한다고 시사하였다.
여러 선행 연구들에 따르면 기존의 추정식은 대부분 특정 한 종목에 국한되어 있어 다양한 운동 종목에 대한 적용에 제약이 있으며, 평가 대상(성별, 연령, 기술 숙련도 등)에 따른 연구의 한계점을 보고하고 있다. Kang et al.[12]은 여대생 웨이트 트레이닝 초보자를 대상으로 벤치프레스와 스쿼트 인지 강도와 실측 강도의 차이를 통해 1RM 추정 연구를 진행하였으며, 향후 더 많은 동작을 대상으로 다양한 변인을 이용한 추정 모형 산출의 필요성을 설명하였다. Lee et al.[11]은 7~10RM 방식에 의한 남녀 대학생 초보자와 숙련자의 1RM 간접 추정식을 비교한 연구에서 7~10RM 방식은 초보자와 숙련자 모두에게 1RM을 추정하는 데 유용한 방법이라고 주장하였다. 또한, Jimenez et al.[18]은 여성을 대상으로 연구를 진행하여 최대 근력 측정 시 평가 대상자에 따라 부상의 위험성이 제기되며, 추정 회귀식의 설명력이 달라짐을 보고하였다. 아울러 반복 횟수(RM)에 따른 1RM 예측 정확도의 차이나 종목별 회귀 모형 개발의 필요성을 강조하고, 기존 예측 공식들의 신뢰성에 대한 의문을 제기하였다. 본 연구의 전반적인 결과는 3대 대표 근력 운동 모두에서 6RM이 가장 높은 설명력(R2) 값을 보였다. 반면, 7~12RM과 같은 횟수가 많은 경우에는 설명력(R2) 값이 일정한 패턴으로 감소하는 경향이 나타냈다. 이는 Dohoney et al.[19]의 연구에서도 다중 회귀 분석을 통해 상완근 및 하지근의 4~6RM 또는 7~10RM 테스트로부터 1RM 근력을 예측하는 식을 산출하여, 4~6RM 예측식이 7~10RM 예측식보다 1RM 근력을 더 정확하게 예측한다고 주장한 결과와 일치한다. 이러한 결과를 바탕으로, 본 연구에서는 최대하 근력 측정(6~12RM)을 통해 1RM을 추정할 때, 12RM과 같이 반복 횟수가 많은 경우보다 6RM과 같은 낮은 RM에서 설명력(R2)이 더 높으므로, 낮은 횟수의 RM을 활용하여 1RM을 추정하는 것이 더 정확할 것으로 판단된다.
본 연구의 한계점은 다음과 같다. 첫째, 본 연구 대상자는 충청도 소재 한 대학교의 대학생으로 한정되어 있어 그 결과를 일반화하는 데 한계가 있다. 둘째, 20대 대학생만을 조사한 결과이기 때문에, 전체 연령층을 대상으로 진행되는 대규모 연구가 필요하다. 셋째, 참여 피험자의 인원(n = 35)이 적어 표본 규모가 제한적이다. 넷째, 총 3가지의 운동종목으로 구성되었기에 48시간의 각각의 운동종목에 대하여 휴식시간을 제공하였다. 하지만, 동일한 운동종목에 대하여서는 동일 날짜에 1RM과 6,7,8,9,10,11,12RM이 측정되었기에, 측정결과의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있었다. 추후 휴식시간이 보다 잘 고려된 후행 연구가 필요할 것이다. 다섯째, 여학생이 포함되지 않아 성별에 따른 집단 간의 1RM 차이를 제시하지 못하였다. 여학생만을 대상으로 진행되는 RM의 후행연구가 필요할 것이다. 또한, 1RM은 최대 근력을 측정하는 운동이므로 피검사자의 하루 컨디션이나 측정 환경에 따른 변동성을 반영하지 못 할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 본 연구는 6~12RM 범위의 최대하 근력 측정을 기반으로 1RM 추정식을 개발하는 데 초점을 맞춘 선행 연구로서 의의가 있다. 향후 연구에는 이러한 제한점을 보완하기 위해 다양한 지역과 대학, 연령층을 포함한 표본을 확보하고 충분한 표본 규모를 확보하여 통계적 신뢰도를 향상시킬 필요가 있으며, RM 측정 시 반복 측정을 실시하여 피검사자의 컨디션과 환경 변동성을 최소화하고 기술 숙련도를 고려한 사전 운동 프로그램을 통해 동작 수행의 일관성을 확보하도록 해야 한다. 아울러 7~12RM과 같이 반복 횟수가 많아질수록 발생하는 설명력(R2)의 감소를 예방하기 위해, 2~5RM과 같이 낮은 RM을 바탕으로 진행되는 구체적인 회귀식 개발이 필요할 것으로 사료된다.
결론 및 제언
본 연구에서는 국내 20대 남성 대학생을 대상으로 벤치프레스, 스쿼트, 데드리프트의 6~12RM 측정을 통해 1RM을 추정할 수 있는 개별 회귀식을 개발하였다. 분석 결과, 모든 회귀식은 통계적으로 유의하였으며, 특히 6RM에서 가장 높은 설명력을 보여 저반복 구간의 최대하 근력이 1RM 추정에 보다 적합함을 확인하였다. 이러한 결과는 실제 현장에서 1RM 측정에 따른 피로와 부상 위험을 최소화하면서도 신뢰도 높은 최대 근력 추정이 가능하다는 점에서 의의가 있다. 향후 연구에서는 표본의 다양화, 여성을 포함한 집단 비교, 더 낮은 RM 구간(2~5RM)을 활용한 회귀식 개발 등을 통해 추정의 신뢰성과 적용 가능성을 더욱 확립할 필요가 있다.
Notes
The authors declare no conflict of interest.