Acute Effects of Stretching Applied During Sports Games on Agility and Dynamic Balance Ability
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Abstract
OBJECTIVES
The purpose of this study is to investigate the acute effects of stretching performed during rest periods of exercise on performance.
METHODS
26 participants were selected from the volleyball team at S University in Chungbuk Province. All participants were fully informed about the purpose and content of the study, experimental procedures, protection of human rights, and the safety of the study before voluntarily agreeing to participate.
RESULTS
Participants were divided into two groups: one performing static stretching (ASSG) and the other performing dynamic stretching (ADSG). The effects of stretching were evaluated in terms of agility and multidirectional dynamic balance ability. The mean and standard deviation of each variable were calculated, and statistical analyses were conducted using a paired t-test to examine within-group differences based on stretching type and a two-way repeated measures ANOVA for between-group differences. Furthermore, in multidirectional dynamic balance ability, significant differences were found in treatment time, between groups, and across treatment times between groups. Post-treatment comparisons showed improvements in the right anterior (Rt Ant), left anterior (Lt Ant), left posteromedial (Lt PM), and left posterolateral (Lt PL) regions following dynamic stretching.
CONCLUSIONS
Therefore, it can be concluded that dynamic stretching is highly effective in enhancing agility and multidirectional balance ability when performed during rest periods of exercise. These findings suggest that dynamic stretching can serve as a beneficial training tool for use during exercise rest periods.
서론
현대 스포츠 과학에서는 스트레칭이 운동 수행 능력을 향상시키고 부상을 예방하는 필수적인 요소로 여겨지고 있다. 스트레칭은 다양한 스포츠 종목에서 선수들이 경기 준비 및 훈련 과정에서 가장 일반적으로 활용하는 기법 중 하나로, 특히 근육 긴장을 완화하고 관절의 유연성을 향상시키는 방법으로 널리 인식되고 있다[1]. 예를 들어, 영국 프리미어 리그 축구팀이 정적 스트레칭을 활용한 유연성 훈련에 전체 훈련 시간의 약 40%를 투자하고 있다는 연구는 스트레칭의 중요성을 강조한다. 또한, 정적 및 동적 스트레칭이 관절 가동 범위(Range of Motion, ROM)를 증가시키고 부상 예방에 효과적이라는 점은 다수의 학술 연구를 통해 입증되었다[2]. 그럼에도 불구하고, 스트레칭의 효과와 관련한 학계의 논의는 여전히 활발히 진행 중이다. 일부 연구에서는 고유수용성 신경근 촉진법(Proprioceptive Neuromuscular Facilitation, PNF)이 정적 또는 동적 스트레칭과 동일한 효과를 가지지 못한다고 주장한다[3]. 이는 PNF가 보조자에 의해 가해지는 힘과 부하의 통제가 어렵고, 상대적으로 높은 강도를 요구하기 때문이다[4]. 따라서 스트레칭 기법 간의 차별적인 효과와 메커니즘에 대한 체계적인 비교 연구가 필요하다. 스트레칭의 효과를 평가하기 위해서는 내부 근육의 구조적 특성과 외부 자극 조건의 상호작용을 심층적으로 분석할 필요가 있다. 근섬유 길이, 배열 각도, 두께와 같은 구조적 특성은 근육의 수축력 및 탄성력에 중요한 영향을 미친다[5]. 특히 근육-건 복합체는 탄성 에너지를 저장하고 이를 활용함으로써 운동 수행 능력을 극대화하는 데 기여한다. 건 조직은 골-건 접합부 및 근-건 접합부로 구분되며, 이러한 구조적 특성이 정적 및 동적 수축에서 어떻게 변형되고 적응하는지 이해하는 것은 스트레칭 효과를 규명하는 데 필수적이다[6,7]. 스트레칭과 관련하여 관절의 운동범위가 증가하거나 운동수행능력이 높아지기 위해서는 근육의 기계학적 특성 즉, 구조의 변화도 동반되어야 한다[8]. 일반적으로 근육의 구조적 특성은 근섬유 다발의 길이, 배열각도 그리고 근육의 두께로 정의할 수 있으며[9-12], 골격근의 기능을 평가하고 분석하는데 있어서 구조적 특성인 근섬유 다발의 길이나 배열각, 근육 두께와 같은 형태를 파악하고 비교하는 것은 중요한 의미를 갖는다는 것을 알 수 있다[13]. 구조적 측면에서 또 하나 간과할 수 없는 부분은 근건 복합체의 특성이다. [14]는 건막은 최대신장량이 약 8%, [15]는 약 9~10% 정도 늘어난다고 보고하였다. 건조직은 근육과 직렬로 연결되어 탄성 특성을 가진 비활성화 조직으로 근육과 상호작용을 하며 탄성 에너지의 저장과 이용에 관여하므로[16], 근육과 연결된 건조직의 구조형태학적, 재료역학적 특성 및 근육과의 상호작용도 분석 시 고려해야 한다. 또한 스트레칭을 통한 운동수행능력의 향상지표로 간과할 수 없는 체력항목은 민첩성이다. [17]의 연구에 의하면 민첩성은 단순히 유연성뿐만 아니라 근육의 반응속도, 신경근 효율, 힘-길이관계 등에 의해 영향을 받고, 탄성스트레칭과 PNF스트레칭은 신경학적 적응과 근육-힘줄 복합체의 기능적 개선을 통해 민첩성을 증진시킨다는 결과를 보였다. 민첩성은 방향 전환 능력과 신경계의 전달 속도에 의해 크게 좌우되며 배구와 같은 스포츠에서는 빠르게 변화하는 상황에 대응해야 하고, 이러한 민첩성은 선수의 경기력에 직접적인 영향을 미친다[18]. 운동 경기 중 휴식 시간에 유연성과 민첩성이 감소하는 현상에 대한 직접적인 연구는 현재 제한적이다. 그러나 일반적인 스포츠 과학 연구에 따르면, 활동 후 갑작스러운 휴식은 근육의 온도와 신경 활성도를 감소시켜 유연성과 민첩성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 보고되고 있다. 이러한 현상을 완화하기 위해, 휴식 시간 동안 가벼운 스트레칭이나 저강도 활동을 유지하여 근육의 긴장도를 일정하게 유지하는 것이 권장되기도 한다[19]. 그러나 기존 연구는 스트레칭의 일반적 효과와 대부분 민첩성의 특정 측면, 예를 들어 등속성 근력, 점프 능력, 또는 직선 방향에서의 빠르기에 초점을 맞추어왔습니다. 스포츠 현장에서의 민첩성은 일방향뿐만 아니라 다방향 이동 능력과도 밀접하게 연관되어 있고 배구와 축구, 농구와 같은 스포츠는 좌우 및 다방향 민첩성을 필요로 하며, 이는 신경계와 근육계 간의 정교한 협응을 요구한다. 민첩성을 정적으로 또는 동적으로 발달시키는 스트레칭 기법의 효과를 비교하고 분석하는 연구는 학문적 및 실용적 가치가 높다고 판단된다. 따라서 본 연구의 목적은 운동 중 휴식 시간에 적용하는 정적 및 동적 스트레칭이 정적 및 동적 스트레칭이 민첩성(agility)과 동적균형능력(dynamic balance ability)에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
연구방법
1. 연구대상
본 연구는 정형외과적 병력이 없는 건강한 충북 S 대학교 배구 운동부 학생 중 연구의 내용과 목적, 실험절차, 피험자의 인권보호, 연구의 안전성 등에 대한 충분한 설명을 들은 후 자발적으로 참여를 희망하는 26명을 대상으로 하였다. 연구 대상은 실험 참여에 건강상 문제가 없는 선수들로 하였으며, 대상자들의 일반적 특성은 <Table 1>과 같다.
General characteristics of the subject
2. 실험절차
운동부 학생들을 무작위로 두 그룹으로 나누어 [20]의 연구에 사용된 프로토콜을 재인용하여 각각 정적 스트레칭과 동적 스트레칭을 적용하였다. 각 그룹은 스트레칭 동작을 정확하게 수행하기 위해 3회의 사전 스트레칭 교육을 실시하였다. 평가는 기초평가(baseline assessment)를 실시하고, 일주일 뒤 실전 운동 후 스트레칭 프로토콜을 적용하고 사후평가를 반복 측정하였다. 전반적인 실험 절차는 아래의 <Table 2>와 같다.
Experimental design
3. 스트레칭 중재
배구선수의 운동 중 스트레칭 적용법은 [20]의 연구 프로토콜을 재인용했고, 스트레칭은 동작 당 30초간 유지하도록 하였으며, 스트레칭의 강도는 각 개인이 불편하지 않거나 통증을 느끼지 않을 정도의 강도로 양쪽 모두 수행하도록 하였다. 각 스트레칭의 구성과 운동방법은 <Table 3>과 같다.
Stretching program for volleyball players
4. 측정도구 및 방법
1) 민첩성 평가
민첩성 측정은 [21]의 연구에서 사용된 Illinois agility test를 modify하여 적용한 [22]의 Illinois agility test를 실시하였다. 4개의 콘으로 길이 10m, 폭 5m의 직사각형 코스를 만들고, 4개의 콘을 직사각형 코스 중앙에 3.3m 간격을 두고 설치한다. 엎드리거나 일어선 상태에서 시작하여 정해진 코스에 따라 터치하거나 턴을 실시한다. 검사자는 스톱워치를 사용하여 시간을 측정하였다.
2) 동적균형능력 평가
동적균형능력 평가는 Y-balance 도구를 사용하였고, Y-balance test는 하지의 근력, 유연성, 고유수용성감각을 측정하기 위해 보편적으로 사용되는 star excursion balance test의 반복성을 높이기 위해 고안된 측정방법으로 각 하지의 anterior, posteromedial, posterolateral의 세 방향으로 중앙에서 다리를 뻗은 지점까지의 거리를 cm 단위로 기록하였으며 각 방향으로 3번씩 반복 측정하여 평균값을 기록하였다. 지지하고 있는 발이 지면에서 떨어지거나, 다리를 뻗은 후 다시 시작자세로 돌아오지 못할 경우, 균형을 잡기 위해 뻗은 다리로 바닥을 지지한 경우에는 실패한 것으로 하여 재측정하였고[23], 상지는 자유로운 움직임을 허용하였다.
5. 자료 분석법
본 연구에서 측정된 결과의 자료처리는 SPSS 21.0 통계프로그램을 이용하여 처리하였다. 각 변인의 결과에 대한 평균과 표준편차를 산출하고 측정 변수들의 정규성 검정으로 샤피로-윌크 검정(Shapiro-wilk test)를 실시 하였다. 정규 분포를 이루지 않아 비모수 검정으로 집단 내 전후 차이 검증은 윌콕슨 검정(Wilcoxon test)을 실시하였고, 집단 간 차이 검증은 만-휘트니U 검정(Mann-whitney U test)를 실시하였다. 또한 스트레칭 유형에 따른 집단 내 차이 paired t-test, 집단과 시기 사이의 차이는 two-way repeated ANOVA를 실시하였고, 모든 통계적 유의 수준은 α = 0.05로 설정하였다.
결과
1. 민첩성
배구 경기 중 휴식시간에 적용한 스트레칭에 대한 민첩성 측정결과는 <Figure 1>과 <Table 4>에 잘 나타나있다. 경기 중 휴식시간에 적용한 스트레칭의 효과 중 민첩성의 집단 내 비교에서 ASSG의 처치 전 테스트(p=0.182), 처치 후 테스트(p=0.005)로 정적 스트레칭을 적용한 시점에서 유의성이 높은 것으로 나타났다. 또한 ADSG그룹의 처치 전 테스트(P=0.033)와 동적스트레칭을 적용한 이후인 처치 후 테스트(p=0.001) 모두에서 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 즉, 동적스트레칭의 적용은 운동 전후를 가리지 않고 통계적 유의함을 드러낸 것으로 나타났다. 또한 집단간 비교에서는 ASSG와 ADSG그룹에서 Evaluation 1(p=0.503), 2(p=0.320), 3(p=0.152)시점에서의 테스트에서는 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 그러나 Evaluation 4(p=0.014) 시점의 ASSG와 ADSG그룹간에는 통계적으로 유의한 것으로 나타났다.
Agility test
Comparison within groups and between groups of agility
2. 동적균형능력
본 연구의 운동 경기 중 정적, 동적 스트레칭 적용에 따른 동적균형능력의 평가는 Y-balance를 활용하여 측정하였고 그 내용은 아래의 <Table 5>에 잘 나타나 있다. 운동 중 적용한 동적균형능력 평가에서 집단 내 차이는 ASSG에서는 Rt Ant: Right Leg Anterior, Rt PM: Right Leg Posteromedial, Rt PL: Right Leg Posterolateral, Lt Ant: Left Leg Anterior, Lt PM: Left Leg Posteromedial, Lt PL: Left Leg Posterolateral의 그 어느 방향에서도 통계적 유의성(p= 0.584, 0.524, 0.398, 0.443, 0.278, 0.180)이 나타나지 않았다. 그러나 ADSG에서는 Rt Ant: Right Leg Anterior방향과 Lt Ant: Left Leg Anterior방향에서 통계적으로 유의(p=0.006*, 0.004*)한 결과가 나타났다.
Between-group comparison of the Y-balance test
또한 동적균형능력에 대한 집단 간 차이는 아래의 <Table 6>에 나타나 있다. 집단 간 변수로 사용한 변인은 시간(Time), 시기에 따른 그룹별 차이(Time·Group), 그룹별 차이(Group)로 구분하였으며, 통계적으로 유의한 차이를 나타낸 변인은 Rt PL: Right Leg Posterolateral 방향의 적용시간에 따른 값만 통계적으로 유의(p=0.210)한 값을 나타내지 않았고, Rt Ant: Right Leg Anterior방향의 값은 p=0.025*, Lt Ant: Left Leg Anterior방향 p=0.024*, Lt PM: Left Leg Posteromedial방향 p=0.002*, Lt PL: Left Leg Posterolateral방향 p=0.0031*로 통계적으로 유의한 값을 나타냈다. 그리고 적용시기에 따른 그룹간 차이와 그룹간(ASSG, ADSG)에는 모든 방향의 동적 균형능력력에서 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타났다.
Within-group comparison of the Y-balance test
논의
본 연구는 배구 경기 중 휴식시간에 스트레칭을 유형별로 적용했을 때 이후 경기능력에 영향을 줄 수 있는지 알아 보기 위함이었다. 피험자를 두 군으로 나누어 각각 정적 스트레칭과 동적 스트레칭을 적용하였다. (a) 정적 스트레칭과 동적 스트레칭을 적용했을 때의 비교, (b) 정적 스트레칭을 적용했을 때와 적용하지 않았을 때의 차이, (c) 동적 스트레칭을 적용했을 때와 적용하지 않았을 때의 차이에 따른 경기 후반까지 민첩성과 동적균형능력에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 민첩성은 Illinois agility test, 동적균형능력은 Y-balance test로 평가하였다. 스트레칭의 효과성에 대해서는 아직도 의견이 분분한 실정이다. 민첩성은 어떤 종류의 스트레칭을 적용하더라도 스트레칭을 하지 않았을 때보다는 좋은 결과를 보였으나 통계적으로 유의한 결과는 아니었으며, 스트레칭 종류에 따른 차이 역시 유의한 결과를 보이지 않았다. [24,25]의 연구결과와 일치한다. 이는 [26]의 연구에서 static stretching을 적용했을 때 민첩성 변화에 유의한 결과를 나타낸 것과 정적 스트레칭과 동적 스트레칭을 적용했을 때의 차이가 유의하게 나타난 기존의 연구들 [27-29]와는 다른 결과를 나타냈다. 그러나 여자축구선수를 대상으로 한 [30]의 연구에서는 dynamic stretching을 적용했을 때 dynamic balance가 유의하게 증가하는 것으로 나타났고 [31]의 연구결과에 의하면 조깅운동 중 적용한 동적스트레칭과 정적스트레칭이 민첩성 및 동적균형능력에 통계적으로 유의하다는 연구결과가 있었고, 이는 본 연구와 유사한 결과를 보이고 있었다. 또한 방향 전환과 균형 활동이 요구되는 경기나 훈련 전에 동적 스트레칭을 사용하는 것이 좋을 것이라는 임상적 조언도 같이 제시되었다. 연구 결과에서 민첩성 부분은 ASSG은 운동처치 적용 후 민첩성이 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났고, ADSG그룹은 운동처치 전 후 모두에서 통계적으로 유의한 결과를 보였다. 이는 정적스트레칭이나 동적스트레칭 모두가 운동 뉴런의 활동을 증가시켜 민첩성과 반응 속도에 긍정적인 영향을 미치 때문이고, 이는 근육-건(tendon) 복합체와 골지건기관(Golgi tendon organs), 근육 방추(muscle spindle)로부터 더 효율적인 감각 신호를 CNS로 전달하여 균형 유지와 빠른 방향 전환에 필요한 신경 반응을 최적화시켜 민첩성을 향상시키기 때문이다[31]. [32]의 연구에서는 정적 스트레칭이 통계적 유의성을 보인 이유는 근육 온도를 상승시켜 근육 점성(viscosity)을 감소시키고, 근육 신장성(stiffness)을 유지하여 빠른 움직임과 균형 유지에 필요한 효율성을 제공하고, 정적 스트레칭(SS)은 근육-건 복합체의 강성을 감소시켜 균형 유지와 민첩성 활동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 반면, 동적스트레칭(DS)는 근육 강성을 유지하면서 동시에 반응 시간과 조정력을 강화하기 때문이다[33].
또한 동적균형능력에는 어떠한 영향을 미쳤는지 Y-balance test를 실시하였다. 결과 통계적으로 유의한 결과를 보인 동적스트레칭 방향은 Rt Ant: Right Leg Anterior방향의 값은 p=0.025*, Lt Ant: Left Leg Anterior방향 p=0.024*, Lt PM: Left Leg Posteromedial 방향 p=0.0021*, Lt PL: Left Leg Posterolateral방향 p=0.031*로 통계적으로 유의한 값을 나타냈다. 이러한 결과는 정적스트레칭이 근육-건 복합체(Muscle-Tendon Unit, MTU)의 강성을 감소시키고, [34]의 연구에 의하면 고유수용성 감각(proprioception)을 저하시켜 균형 유지에 필요한 신경근 피드백(neuromuscular feedback)과 빠른 신경 반응성을 억제하여 동적 균형 능력을 감소시킨다고 보고하였다. 또한 [35]는 근방추(muscle spindle)의 민감도를 낮추고, 척수 반사(spinal reflex)의 효율성을 저하시킴으로써 불안정한 환경에서의 균형 조정력(balance coordination)을 약화시킨다고 보고하고 있다. 그러나 [36]은 운동 중에 적용된 정적스트레칭은 근육의 긴장을 완화하여, 운동 중 균형 유지의 에너지 소모를 줄이는 데 도움을 줄 수 있으나 운동수행능력에는 그리 큰 도움이 되지 않는다고 보고하고 있다. [37]은 DS가 민첩성과 스프린트 성능을 향상시키는 이유를 PAP(Post-Activation Potentiation) 효과로 설명하였는데, 이는 근육 흥분성과 운동 뉴런 효율성을 증대시키며, 이는 민첩성과 같은 고속 움직임을 요구하는 활동에서 중요한 이점이 있는데 이를 포스트 활성화 강화(PAP)때문이라고 보고하고 있다.
따라서 본 연구에서 보인 결과들을 종합해보면 정적 스트레칭의 운동 중 적용은 근력, 균형, 민첩성에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 운동 중에는 근육 이완 및 회복 효과를 제공할 수도 있으나 권장하지는 않는다. 그러나 동적스트레칭의 적용은 근육에 적정 수준의 자극을 제공하여, 피로를 늦추고 운동 중 지속적인 성과를 유지할 수 있게 하고 [38] 몸 전체의 관절 운동 범위(active range of motion)를 넓히며, 고유수용성 감각(proprioception)을 개선하여 동적균형 유지에 필요한 빠르고 정확한 신경-근육 반응을 가능하게 하며, 신경생리학적으로 근육 활성화와 중추신경계 자극을 통해 민첩성과 균형을 향상시키며, 운동역학적으로 근육 온도 상승과 효율적인 움직임 패턴을 제공하여 스포츠 활동에 적합한 상태를 만들어 준다고 볼 수 있다 .
결론
운동 전이나 후에 실시하는 스트레칭의 효과는 많은 연구에서 다루어졌다. 따라서 운동 중에 실시하는 스트레칭의 효과는 어떠할 것인가에 중점을 두고 실험하였고 다음의 결론을 내렸다.
운동 중 휴식시간에 실시한 스트레칭의 효과 중 민첩성(Agility)에 요인은 ASSG와ADSG 모두에서 효과적인 것으로 타나났고, 운동 중 휴식시간에 실시 한 스트레칭의 효과는 동적스트레칭을 적용한 그룹에서만 효과를 나타냈다. 동적균형능력 요인에서는 우측 전방부(Rt Ant: Right Leg Anterior )와 좌측 전방부(Lt Ant: Right Leg Anterior )에서 동적스트레칭을 적용한 그룹에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 다방향 동적 균형능력부분의 처치시간, 처치 시간별 그룹간 차이, 그룹간 차이에 관한 비교에서는 스트레칭 처치 후 우측 전방 (Rt Ant: Right Leg Anterior), 좌측전방(Lt Ant: Right Leg Anterior), 좌측후내측(Lt PM: Left Leg Posteromedial), 좌측후측방(Lt PL: Left Leg Posterolateral) 에서 효과적인 것으로 나타났으며, 이는 추후 좀 더 세분화된 처치간격과 타겟근육을 자극할 수 있는 스트레칭의 정확성을 기해 연구한다면 운동 중 경기력을 유지할 수 있는 좋은 수단으로 작용할 수 있을 것으로 판단된다.