군장지지대가 군장지지대가 군장지지대가 군장지지대가 경부척추기립근경부척추기립근경부척추기립근경부척추기립근, , , , 상부 상부 상부 상부

승모근승모근승모근승모근, , , , 복직근의 복직근의 복직근의 복직근의 근활성도에 근활성도에 근활성도에 근활성도에

미치는 미치는 미치는 미치는 영향영향영향영향

연세대학교 연세대학교 연세대학교 연세대학교 보건환경대학원보건환경대학원보건환경대학원보건환경대학원

인간공학치료학과인간공학치료학과인간공학치료학과인간공학치료학과

김 김 김 김 문 문 문 문 환환환환

군장지지대가 군장지지대가 군장지지대가 군장지지대가 경부척추기립근경부척추기립근경부척추기립근경부척추기립근, , , , 상부 상부 상부 상부

승모근승모근승모근승모근, , , , 복직근의 복직근의 복직근의 복직근의 근활성도에 근활성도에 근활성도에 근활성도에

미치는 미치는 미치는 미치는 영향영향영향영향

지도 지도 지도 지도 권 권 권 권 오 오 오 오 윤 윤 윤 윤 교수교수교수교수

이 이 이 이 논문을 논문을 논문을 논문을 석사 석사 석사 석사 학위논문으로 학위논문으로 학위논문으로 학위논문으로 제출함제출함제출함제출함

2007200720072007년 년 년 년 6666월 월 월 월 일일일일

연세대학교 연세대학교 연세대학교 연세대학교 보건환경대학원보건환경대학원보건환경대학원보건환경대학원

인간공학치료학전공인간공학치료학전공인간공학치료학전공인간공학치료학전공

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심사위원심사위원심사위원심사위원 인인인인

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2007년 월 일

감사의 감사의 감사의 감사의 글글글글

제가 인간공학을 알고 2년 반이라는 대학원 생활과 그것을 마무리하는 논문까

지 여러 곳에서 많은 도움을 주신 주위 여러분께 감사드립니다.

KEMA를 통해 새로운 학문을 보여 주시고, 연구년이지만 끝까지 논문지도를

맡아 주신 저의 스승님 권오윤 교수님께 깊은 감사를 드립니다. 온화한 인상에 물

리치료에 관한 최고의 학문의 깊이를 보여주시는 이충휘 교수님, 저를 믿어주시고

끝까지 논문을 지도해주신 전혜선 교수님, 항상 웃음으로 대해주시는 정민예 교수

님께 감사드립니다.

대학원 과정 동안 온화한 인상으로 아낌없는 지원과 격려를 해주신 박영식 실

장님, 항상 이성적인 카리스마로 부족한 후배를 끝까지 지도해주시고 사랑해주신

저의 우상 원종혁 선생님, 바쁜 시간에도 논문 교정에 힘써주신 김용욱 선생님,

병원생활에서 대학원생활까지 곁에서 친형처럼 조언을 아끼지 않은 원겸형과 희

원형 그리고 사랑하는 나의 후배 종훈이, 원준이, 수정이, 소연이, 유미에게 감사

한 마음 전합니다.

먼저 개념있는 사람이 되라, 후배를 사랑하라 말씀하신 인간공학의 큰 형님 정

연길 선배님, 항상 저를 걱정하고 응원해 주시는 KEMA팀의 선생님들께 깊은 감

사를 드립니다. 이번 실험에 도움을 준 많은 후배들과, 병원에서나 학교에서 어려

울 때마다 힘이 되어준 96학번 동기들 특히 재섭이, 대성이, 병록이에게 고맙고

미안한 마음이 듭니다. 그리고 실험에 물심양면 도움을 준 원휘와 성민이에게 고

마움을 전합니다. 또한 저에게 학문과 인생에 대하여 많은 의지가 되었던 도영형

에게 감사를 드립니다. 대학원시절 함께 동거동락했던 인순누나, 석호형, 근호, 성

준이, 지윤이에게 수고했다고 말하고 싶고, 이 글을 쓸 수 있도록 도움과 주신 대

학원 선, 후배님들께 고마움을 전합니다. 초등학교 때부터 지금까지 항상 힘이 되

어준 곰같은 친구들 희석이, 택규, 종광, 도훈, 미영이, 혜진이 그리고 지금 멕시코

에서 저를 응원해주는 영원한 지기 대영이와 희웅이에게 끝없이 고마운 마음 전

합니다.

마지막으로 저를 강한 남자로 만들어 주신 아버지, 사람을 사랑할 줄 아는 따

뜻함을 주신 어머니, 항상 힘이 되어 준 형과 형수님, 너무 예쁜 나의 조카 채현

이, 그리고 사랑하는 보용이에게 이 논문을 바칩니다.

2006년 6월

김 문 환 드림

- i -

차 차 차 차 례례례례

그림 차례 ……………………………………………………………………………… ii

표 차례 ………………………………………………………………………………… iii

국문요약………………………………………………………………………………… iv

제1장 서론……………………………………………………………………………… 1

제2장 연구 방법 ……………………………………………………………………… 3

2.1 연구 대상 ……………………………………………………………………… 3

2.2 실험 기기 및 도구 …………………………………………………………… 3

2.2.1 표면근전도 신호 수집 및 분석 시스템 ……………………………… 3

2.2.2 군장 ………………………………………………………………………… 4

2.2.3 요대 ………………………………………………………………………… 5

2.2.4 군장 지지대………………………………………………………………… 5

2.3 실험 방법 ……………………………………………………………………… 6

2.3.1 근전도 전극 부착 ………………………………………………………… 6

2.3.2 실험 설계…………………………………………………………………… 7

2.3.3 근전도 신호의 정량화 …………………………………………………… 8

2.4 분석 방법 ……………………………………………………………………… 8

제3장 결과……………………………………………………………………………… 9

3.1 좌우측 근활성도의 비교……………………………………………………… 9

3.2 군장지지대 사용 유무에 따른 근활성도의 비교 ………………………… 10

제4장 고찰……………………………………………………………………………… 11

제5장 결론……………………………………………………………………………… 15

참고문헌………………………………………………………………………………… 16

영문요약………………………………………………………………………………… 20

- ii -

그림 그림 그림 그림 차례차례차례차례

그림 1. MP100WSW………………………………………………………………… 4

그림 2. Bagnoli EMG System …………………………………………………… 4

그림 3. 군장…………………………………………………………………………… 4

그림 4. 요대…………………………………………………………………………… 5

그림 5. 군장 지지대 ………………………………………………………………… 5

그림 6. 요대와 군장 지지대………………………………………………………… 5

그림 7. 경부척추기립근과 상부승모근 …………………………………………… 6

그림 8. 복직근………………………………………………………………………… 6

그림 9. 정상정렬로 선 자세………………………………………………………… 7

그림 10. 좌우측 근활성도의 비교 ………………………………………………… 9

그림 11. 군장지지대 사용 유무에 따른 근활성도의 비교……………………… 10

- iii -

표 표 표 표 차례차례차례차례

표 1. 연구 대상자의 일반적 특성 ………………………………………………… 3

표 2. 근전도 전극의 근육별 부착 위치…………………………………………… 6

표 3. 좌우측 근활성도의 비교……………………………………………………… 9

표 4. 군장지지대 사용 유무에 따른 근활성도의 비교 ………………………… 10

핵심되는 말 : 군장지지대, 경부척추기립근, 상부승모근, 복직근.

- iv -

국문요약국문요약국문요약국문요약

군장지지대가 군장지지대가 군장지지대가 군장지지대가 경부척추기립근경부척추기립근경부척추기립근경부척추기립근, , , , 상부승모근상부승모근상부승모근상부승모근, , , , 복직근의 복직근의 복직근의 복직근의

근활성도에 근활성도에 근활성도에 근활성도에 미치는 미치는 미치는 미치는 영향영향영향영향

본 연구는 군장 착용 시 요대에 부착한 군장지지대가 경부척추기립근, 상부승

모근, 복직근의 근활성도에 미치는 영향을 알아보는 것이었다. 연구 대상자는 건

강한 성인 남자 17명이었으며, 대상자들에게 24 kg의 군장을 메고 기립자세로 서

있도록 한 후, 요대에 부착하는 군장지지대를 착용하였을 때와 제거하였을 때의

경부척추기립근과 상부승모근, 복직근의 근활성도를 측정하였다.

각 근육의 근활성도는 표면 근전도 시스템을 이용하여 측정하였으며, 수집된

근전도 신호들은 각 근육마다 측정된 최대등척성 수축을 할 때의 근전도 신호량

을 이용하여 % MVIC로 정량화하였다. 경부척추기립근과 상부승모근 그리고 복직

근으로부터 측정된 군장지지대의 사용유무에 따른 근활성도의 차이는 짝비교 t-

검정(paired t-test)을 이용하여 비교하였다.

군장지지대를 착용하였을 때나 제거했을 때 모두에 있어서 좌우측 간의 경부

척추기립근과 상부승모근 그리고 복직근의 근활성도에는 유의한 차이가 없었다

(p>0.05). 그러나 군장지지대를 착용하였을 때의 경부척추기립근과 상부승모근의

근전도 신호량은 군장지지대를 제거했을 때에 비해 유의하게 감소하였고

(p<0.05), 복직근에서는 군장지지대 유무에 따른 유의한 차이가 없었다(p>0.05).

따라서 군장지지대를 사용하는 것이 경부척추기립근과 상부승모근의 근활성도

가 유의하게 감소되었으므로 군장지지대가 군장의 무게로 인해 어깨에 부과되는

부하를 감소시켜 주었음을 의미한다. 앞으로는 군장지지대를 실제의 군 훈련이나

행군 시에 군장에 착용시켜 세 가지 근육의 근활성도의 변화나 경부 및 어깨의

근골격계 통증에 어떠한 효과가 있는지 알아보는 연구가 필요할 것이다.

- 1 -

제제제제1111장 장 장 장 서론서론서론서론

배낭(backpack)은 학생이나 등산인, 군인 등의 여러 계층에서 짐을 운반하기

위하여 사용하는 형태 중의 하나이다. 이 중 군인과 등산인은 학생과 비교하여 장

시간 무거운 배낭을 운반한다(Attwells et al. 2006). 일반적으로 등산인은 8 kg

에서 35 kg 정도의 짐을 운반하고(Lobb. 2004), 군인이 착용하는 군장은 약 24

kg이며, 완전 군장 시 40 kg 이상을 운반한다(Attwells et al. 2006). 따라서 무

거운 군장을 운반하는 군인들에게 군장 착용과 관련된 근골격계 손상이 자주 발

생한다(Kaufman et al. 2000).

군인은 무거운 군장을 메고 행군과 훈련 그리고 전투를 반복해야 한다

(Attwells et al. 2006). Reynolds 등(1999)은 20 km 행군을 완주한 군인의

50%에서 요통과 관련된 문제가 발생하였고, 특히 무거운 군장을 운반하는 것이

요통을 일으키는 주요한 위험요소라고 보고하였다. 무거운 군장은 체간의 각도를

변화시키고, 이는 허리 부위에 스트레스를 주기 때문이다(Harman et al. 1992).

장거리 보행을 하거나, 혹은 그보다 짧은 거리를 이동한다 하더라도 무거운

군장을 메는 것은 요통 외에도 많은 문제점들을 일으킬 수 있다. 상체에서는 배낭

과 관련된 손상으로 보고된 배낭 마비(rucksack palsy)가 나타날 수 있는데, 이

것은 배낭의 어깨끈이 상부신경총(brachial plexus)인 C5와 C6의 신경근(nerve

root)을 견인(traction)하여 발생하게 된다. 주요 증상으로는 손저림, 부분마비,

근육경련, 전완의 굴곡근이나 신전근 혹은 어깨 부위의 통증 등이 있다(Bessen

et al. 1987). 일부의 경우에서 군장의 부하는 장흉신경(long thoracic nerve)의

포착(entrapment)을 일으키고, 이는 전거근(serratus anterior)의 약화로 이어져

익상견갑(winging scapular)을 초래하기도 한다(Wilson. 1987). 이러한 신경포

착 증후군과 지속적인 군장 착용으로 인한 어깨의 통증은 부정확한 사격 및 수류

탄 투척거리 감소를 일으킨다(Bessen et al. 1987; Wilson. 1987). 군장으로

야기되는 또 다른 문제점으로는 목과 어깨의 통증, 비정상적인 신체정렬 그리고

요통 등이 있다. 그리고 군장 착용 하에 실시하는 행군에서는 족부의 통증과 물

- 2 -

집, 부종, 무릎과 고관절의 통증, 그리고 과도한 체중 부하로 인한 스트레스성 골

절 등이 발생할 수 있다(Reynolds et al. 1999).

배낭 및 군장을 자주 사용함으로써 발생하는 여러 가지 근골격계 문제를 최소

화하기 위하여 그 동안 여러 연구들이 수행되었다(Datta, and Ramanathan.

1971; Holewijn. 1990; Lloyd, and Cooke. 2000). Datta와 Ramanathan

(1971)은 배낭의 착용방법에 따른 산소 소비량을 측정한 결과, 앞뒤배낭

(doublepack)이 배낭을 메는 방법들 중에서 생리학적으로 가장 효과적인 방법이

었으며, 뒤로 메는 배낭(backpack)은 앞뒤배낭 메기와 비교하였을 때 약 9% 이

상의 산소 소비량이 증가한다고 보고하였다. 또한 앞뒤배낭은 전두면(frontal

plane)과 시상면(sagittal plane) 상에서 양쪽이 대칭적이고 부하(load)의 중심

지점이 신체의 중심점과 가깝게 있기 때문에 근육의 부담을 최소화시킨다

(Motmanns et al. 2006). 그러나 이러한 장점이 있는 반면에 앞뒤배낭은 보호

마스크를 착용하고, 화력 무기를 사용해야 하는 군인의 임무수행에 있어서 신체의

움직임과 전방의 시야를 제한하게 되며, 그것을 착용하거나 벗는데 불편함을 주는

단점이 있다(Knapik et al. 1996). 또한 고온 환경에서 앞뒤배낭으로 인하여 신

체의 열이 체외로 방출되지 못하기 때문에 열에 대한 스트레스가 증가한다

(Johnson et al. 1995).

이러한 단점을 극복하기 위해 사용하는 군장의 프레임(frame)이나 허리벨트는

군장의 무게를 분산시키는 장점이 있다 (Knapik et al. 1996). 또한 군장의 프레임이나 허리벨트는 군인이 임무를 수행할 때 상체의 움직임을 향상시킬 수 있으

며, 불규칙한 지면에서는 군장이 보다 안정적으로 유지될 수 있도록 도와준다

(Knapik et al. 1996).

이와 같이 무거운 군장을 메는 것으로 인하여 발생할 수 있는 문제점들을 해

결하기 위하여 군장의 무게가 신체에 주는 부하를 줄이려는 여러 가지 시도가 있

었지만, 요대에 군장무게를 받쳐줄 수 있는 군장지지대를 착용했을 때 어떤 효과

가 있는지에 대한 연구는 없었다. 따라서 본 연구에서는 요대에 군장지지대를 부

착하여 사용하였을 때, 경부척추기립근, 상부승모근 그리고 복직근의 근활성도에

어떤 영향을 미치는지 알아보았다.

- 3 -

제제제제2222장 장 장 장 연구 연구 연구 연구 방법방법방법방법

2.1 2.1 2.1 2.1 연구 연구 연구 연구 대상 대상 대상 대상

연구 대상자들은 연구에 앞서 본 실험의 절차에 대하여 충분히 숙지하였으며,

실험 참여에 자발적으로 동의하였다. 본 연구는 실험에서 요구되는 동작을 충분히

수행할 만한 근력과 지구력 그리고 관절 가동범위를 가진 건강한 성인 남자 17명

을 대상으로 실시하였으며, 연구 대상자의 평균 나이는 24.4세, 평균 신장은

173.5 cm, 평균 몸무게는 67.9 kg이었다(표 1). 지난 6개월 동안 목과 어깨 그

리고 허리부위에 근골격계 통증을 경험하거나 신경학적 증상이 있는 자, 그리고

선천적인 기형이 있거나 외과적 질환이 있는 자는 대상에서 제외하였다.

2.2 2.2 2.2 2.2 실험 실험 실험 실험 기기 기기 기기 기기 및 및 및 및 도구도구도구도구

2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 표면근전도 표면근전도 표면근전도 표면근전도 신호 신호 신호 신호 수집 수집 수집 수집 및 및 및 및 분석 분석 분석 분석 시스템시스템시스템시스템

표면 근전도 자료 수집을 위해 MP100WSW(그림 1)와 최대 8개의 근전도 신

호를 처리할 수 있는 Bagnoli EMG System(그림 2)을 사용하였다. 표면근전도

의 전극은 DE-3.1 이중 차등(double differential) 전극과 접지전극(ground

electrode)을 사용하였다. 이중 차등 전극에는 폭 1 mm, 길이 10 mm의 순은

표 1. 연구 대상자의 일반적 특성 (N=17)

일반적 특성 평균 ± 표준편차 범위

나이(세) 24.4±2.7 20 ~ 28

키(cm) 173.5±3.4 169 ~ 181

몸무게(kg) 67.9±4.8 60 ~ 75

- 4 -

막대 3개가 10 mm 간격으로 배치되어 있으며, 하나는 기준전극(reference

electrode)으로 하여 이중 차등 앰프에 연결하였다. 또한 6개 채널의 표면근전도

아날로그 신호는 MP100에서 디지털 신호로 전환되었고, 개인용 컴퓨터에서

Acqknowledge 3.8.1 소프트웨어를 이용하여 처리하였다.

근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1000 Hz로 설정하였고, 주파수

대역폭(bandwidth)은 Bagnoli EMG System의 측정 주파수 대역 필터인

20~450 Hz로 하였고, 60 Hz 노치 필터(notch filter)를 사용하였다. 군장과 요

대를 착용하고 서있는 자세에서 각 근육별 근전도 신호를 수집한 후 RMS(root

mean square)처리하여 아스키(ASCII)형태로 전환하여 분석하였다.

2.2.2 2.2.2 2.2.2 2.2.2 군장군장군장군장

대상자가 착용한 군장과 군장 내용물은 현재 군인들이 실제로 사용하는 것으

로 총 무게는 24 kg이었다(그림 3).

그림 1. MP100WSW 그림 2. Bagnoli EMG System

그림 3. 군장

- 5 -

2.2.3 2.2.3 2.2.3 2.2.3 요대 요대 요대 요대

요대는 군인이 단독군장이나 완전군장 시 착용하는 것으로 실제 상황에서는

탄입대 등이 추가로 착용되어지나 본 실험에서는 배제하였다. 요대는 허리의 크기

에 맞게 조절할 수 있으며, 무게는 0.5 kg이었다(그림 4).

2.2.4 2.2.4 2.2.4 2.2.4 군장지지대군장지지대군장지지대군장지지대

요대의 뒷부분 중앙부와 군장의 허리받침 중앙부를 연결하는 장치로 약 80도

의 온도에서 변형이 가능한 열가소성 플라스틱(thermoplastic)으로 제작하였다

(그림 5)(그림 6).

그림 4. 요대

그림 5. 군장지지대 그림 6. 요대와 군장지지대

- 6 -

2.3 2.3 2.3 2.3 실험방법실험방법실험방법실험방법

2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 근전도 근전도 근전도 근전도 전극 전극 전극 전극 부착부착부착부착

본 실험에서 근전도 전극은 경부척추기립근(cervical erector spinae)과 상부

승모근(trapezius upper fiber), 복직근(rectus abdominis)의 좌우 양측에 부착

하였다. 먼저 기존의 연구를 참조하여 각 근육의 전극 부착 부위를 유성펜으로 작

게 표시하였다(Cram et al. 1998)(표 2). 그리고 표시된 부위를 기준으로 하여

맨손근력검사(manual muscle testing)의 최대 근수축시 뚜렷이 보이는 근복

(muscle belly)에 근전도 전극 부착부위를 최종적으로 표시하였다. 전극의 부착

부위를 미리 사포로 4~5회 문질러 피부 각질층을 제거하고, 소독용 알코올로 닦

아서 표면 근전도 신호에 대한 피부의 저항을 최소화하였다. 그 후 표면전극에 소

량의 전해질 겔(electrolyte gel)을 발라서 피부에 부착하였고(그림 7)(그림 8),

접지전극은 오른쪽 손목에 부착하였다.

표 2. 근전도 전극의 근육별 부착 위치

근육 전극의 부착위치

경부척추기립근 4번 경추 외측으로 2 cm

상부승모근 견봉과 7번 경추의 중간

복직근 배꼽 외측으로 2 cm

그림 7. 경부척추기립근과 상부승모근 그림 8. 복직근

- 7 -

2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 실험설계실험설계실험설계실험설계

본 실험의 대상자는 천장으로부터 내려오는 선이 대상자의 귓불, 어깨의 중간,

고관절의 약간 뒤쪽, 슬관절의 약간 앞쪽, 족관절의 복사뼈 약간 앞쪽으로 지나가

는 정상정렬로 서도록 하였으며(Kendall et al. 2005), 그림 9와 같이 천장에 선

을 달고 군장과 요대를 착용한 상태에서 군장 지지대의 착용하였을 때와 벗었을

때 각각 경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의 근전도 신호량을 측정하였다.

군장지지대를 사용하지 않았을 때 대상자는 요대를 착용하고, 군장을 편하게

멜 수 있도록 어깨끈을 조절한 뒤 기립자세에서 정상정렬을 1분간 유지하도록 하

였다. 정상정렬로 서 있는 1분 동안 근전도 신호를 수집하였고, 그 중에서 마지막

10초 동안 수집된 근전도 신호를 자료처리 하였다.

군장지지대를 사용했을 때에는 동일한 군장과 요대를 사용하였고 군장지지대

로 군장의 무게를 받친 상태에서 정상정렬을 1분간 유지하도록 하였고, 그 동안

근전도 신호를 수집하여 그 중에서 마지막 10초 동안 수집된 근전도 신호를 자료

처리 하였다. 측정 전, 정상정렬에서 각 근육의 근전도 신호가 정상적으로 나타나

는지를 확인한 후 본 실험을 실시하였다. 실험의 순서는 무작위로 실시하였고, 측

정은 각 조건에서 3회씩 반복하였으며, 연속적인 측정으로 인해 발생할 수 있는

근피로를 최소화하기 위하여 각 측정 사이마다 5분씩의 휴식 시간을 주었다.

그림 9. 정상정렬로 선 상태

- 8 -

2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 근전도 근전도 근전도 근전도 신호의 신호의 신호의 신호의 정량화정량화정량화정량화

실험 시 경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의 근전도 신호를 정량화하기 위

해 맨손근력검사 자세에서 각 근육을 5초 동안 최대등척성수축(maximal

voluntary isometric contraction: MVIC)시 발생되는 근활성도를 측정하였다.

측정된 자료값은 RMS 처리 한 후, 처음과 마지막 1초를 제외한 3초 동안의 평균

근전도 신호량을 100% MVIC로 사용하였다.

2.4 2.4 2.4 2.4 분석 분석 분석 분석 방법방법방법방법

좌우측 근육들의 근활성도 비교와 군장지지대 유무에 따른 각 근육들의 근활

성도를 비교하기 위해 짝비교 t-검정(paired t-test)을 사용하였다. 통계학적 유

의수준 α=0.05로 하였으며 자료의 통계처리를 위해 상용 통계프로그램인 윈도

용 SPSS(Statistical Package for the Social Sciences) 12.0 프로그램을 사용

하였다.

- 9 -

제제제제3333장 장 장 장 결과결과결과결과

3.1 3.1 3.1 3.1 좌우측 좌우측 좌우측 좌우측 근활성도의 근활성도의 근활성도의 근활성도의 비교비교비교비교

군장지지대 유무에 따른 좌우측 경부척추기립근, 상부승모근 그리고 복직근의

근활성도는 유의한 차이가 없었다(p>0.05)(표 3)(그림 10).

CE: 경부척추기립근, UT: 상부승모근, RA: 복직근

A : 군장지지대를 착용하지 않았을 때

B : 군장지지대를 착용하였을 때

그림 10. 좌우측 근활성도의 비교

표 3. 좌우측의 근활성도 (단위: % MVIC)

조건 근육좌 우

t-값 자유도 p평균값±표준편차 평균값±표준편차

군장지

지대

미착용

경부척추기립근 20.36±12.11 21.12±13.80 0.500 16 0.624

상부승모근 14.14±11.42 11.81±9.24 -2.075 16 0.054

복직근 24.82±17.20 25.61±15.61 0.191 16 0.851

군장지

지대

착용

경부척추기립근 12.25±7.70 11.53±6.53 -0.783 16 0.445

상부승모근 1.50±0.77 1.72±0.94 1.094 16 0.290

복직근 23.06±18.46 20.84±12.24 -0.681 16 0.506

- 10 -

3.2 3.2 3.2 3.2 군장지지대 군장지지대 군장지지대 군장지지대 사용 사용 사용 사용 유무에 유무에 유무에 유무에 따른 따른 따른 따른 근활성도의 근활성도의 근활성도의 근활성도의 비교비교비교비교

군장지지대 사용 유무에 따른 근육들의 근전도 신호량은 경부척추기립근과 상

부승모근이 군장지지대를 사용하지 않았을 때에 비해 유의하게 감소하였으나

(p<0.05), 복직근에서는 유의한 차이가 없었다(p>0.05)(표 4)(그림 11).

표 4. 군장지지대 사용 유무에 따른 근활성도의 비교 (단위: % MVIC)

근육미사용 사용

t-값 자유도 p평균값±표준편차 평균값±표준편차

좌

경부척추기립근 20.36±12.11 12.25±7.70 4.418 16 0.003*

상부승모근 14.14±11.42 1.50±0.77 3.559 16 0.000*

복직근 24.82±17.20 23.06±18.46 4.647 16 0.361

우

경부척추기립근 21.12±13.80 11.53±6.53 4.649 16 0.001*

상부승모근 11.81±9.24 1.72±0.94 1.210 16 0.000*

복직근 25.61±15.61 20.84±12.24 0.940 16 0.244

*

p<0.05

LCE: 왼쪽 척추기립근, LUT: 왼쪽 상부승모근

LRA: 왼쪽 복직근, RCE: 오른쪽 척추기립근

RUT: 오른쪽 상부승모근, RRA: 오른쪽 복직근

그림 11. 군장지지대 사용 유무에 따른 근활성도의 비교

- 11 -

제제제제4444장 장 장 장 고찰 고찰 고찰 고찰

본 실험은 군장을 멜 때, 군장지지대를 사용하는 것이 경부척추기립근과 상부

승모근, 복직근의 근활성도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 실시하였

다. Motmanns 등(2006)은 배낭의 착용방법에 따른 체간 근육의 근활성도를 측

정하였는데, 앞으로 메는 배낭(frontpack)의 경우, 배낭을 메지 않았을 때에 비해

복직근의 근활성도에는 유의한 차이가 없었지만, 요부척추기립근에서는 배낭을 메

지 않았을 때보다 2배 이상 증가하였다고 보고하였다. 또한 뒤로 메는 배낭

(backpack)에서는 복직근의 근활성도가 배낭을 메지 않았을 때보다 2배 이상 증

가하였으며, 배낭의 무게가 30~40 kg을 초과하지 않는 범위 내에서는 요부척추

기립근의 근활성도가 배낭을 메지 않았을 때보다 오히려 감소한 결과를 보였다.

그리고 Bobet와 Norman(1984)은 뒤로 메는 배낭을 착용했을 때 요부척추기립

근은 근육 활동을 하고 있지만, 전체 에너지 소비와 비교해 볼 때 요부척추기립근

의 에너지 소비는 극히 일부분이라고 설명하고 있다.

이와 같이 배낭의 착용 방식에 따라 상체에서는 굴곡 혹은 신전 모멘트가 발

생하고, 또한 이를 상쇄(counterbalance)시키기 위한 움직임이 일어난다. 따라서

군장을 뒤로 메는 방법으로 착용하였을 때, 상체에서는 신전 모멘트가 발생하고,

이를 상쇄하기 위해 굴곡이 일어나게 되어 결국 체간은 앞으로 기울어지게 된다

(Filiaire et al. 2001). 그러므로 군장을 착용했을 때, 요부척추기립근은 근활성

도가 낮은 반면 복직근의 근활성도는 크게 증가하게 된다. 그리고 군장의 무게가

증가할수록 체간의 굴곡은 증가하고, 경부에서는 신전이 증가한다고 보고되었다

(Attwells et al. 2006). 본 실험에서도 요부척추기립근의 근활성도를 측정하려

했으나 군장을 착용할 경우 군장과 근전도 전극의 마찰로 인해 측정에 어려움이

있어 대상 근육에서 제외하였고, 경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의 근활성도

만을 측정하였다.

군장으로 인하여 체간과 하지의 자세가 변화하는데, 경부, 흉부, 요부 혹은 고

관절 등에서 대상자마다 다른 자세변화가 일어난다. 이러한 자세변화를 동일하게

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통제하기 위하여 천장에 달아놓은 선이 귓불, 어깨의 중간, 고관절의 약간 뒤쪽,

슬관절의 약간 앞쪽, 족관절의 복사뼈 약간 앞쪽으로 지나는 것을 정상정렬로 정

하고(Kendall et al. 2005), 실험하는 동안 대상자가 동일한 자세를 유지하도록

하였다.

좌우측 근활성도의 비교에서 군장지지대의 사용유무에 따른 양측의 경부척추

기립근과 상부승모근 그리고 복직근의 근활성도에는 유의한 차이가 없었다

(p>0.05). 이는 군장의 내용물이 좌우측으로 고루 분포되어 군장의 어깨 끈을 통

해 양쪽 어깨에 군장의 무게가 균일하게 전달되었고, 군장지지대를 사용했을 시

군장지지대가 어느 한쪽으로 치우지지 않고 체간 정중앙에 위치하였기 때문에 나

타난 결과라고 생각된다.

군장지지대의 사용 유무에 따른 경부척추기립근과 상부승모근 그리고 복직근

의 근활성도를 비교한 결과, 군장지지대를 사용했을 때의 경부척추기립근과 상부

승모근의 근활성도는 유의하게 감소되었지만(p<0.05), 복직근의 근활성도에는 유

의한 차이가 없었다(p>0.05). Filiaire 등(2001)은 군장의 무게가 증가할수록 체

간의 전방굴곡이 증가한다고 설명하였으며, Chansirinukor 등(2001)은 자기 체

중의 약 15% 정도 무게의 배낭을 착용할 경우, 배낭을 메지 않고 선 자세에 비해

머리가 전방으로 이동하고 어깨의 거상이 증가한다고 보고하고 있다. 이것은 군장

의 부하로 인하여 체간에는 전방굴곡이 일어나고, 경부에서는 바로 서기 위한 상

쇄작용과 함께 체간을 안정시키기 위하여 경부를 신전시킴으로 인해 머리가 전방

으로 이동하게 된 것이다(Attwells et al. 2006). 머리의 전방 이동은 경부척추기

립근과 상부승모근이 작용했을 때 나타나는 움직임이며, 어깨의 거상은 주로 상부

승모근이 작용했을 때 어깨에서 일어나는 움직임이다(Germain. 1993). 그러나

본 연구에서는 신체정렬이 변하는 것을 통제하였기 때문에 머리의 전방 이동과

어깨의 거상 그리고 체간의 전방굴곡이 증가하는 것을 육안으로 확인 할 수 없었

다. 그러나 군장지지대를 사용했을 때 경부척추기립근과 상부승모근의 근활성도가

감소한 것으로 볼 때, 상부승모근으로 부과되는 군장의 부하가 군장지지대를 통해

더 안정적인 골반부위로 분산되어 상부승모근의 근활성도가 감소된 것으로 판단

된다. 또한 상부승모근의 근활성도 감소는 어깨의 거상을 감소시키고, 그에 따른

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경부의 상쇄작용도 감소시켜 경부척추기립근의 근활성도 역시 감소하였다고 추정

된다.

복직근은 외부의 부하가 없을 때에는 체간 안정화에 사용되는 근육이 아니지

만, 군장을 착용하는 것과 같이 체간의 신전 모멘트가 발생하는 상황에서는 이를

상쇄시켜 체간을 굴곡시키는 근육이다(Pascoe et al. 1997; Filiaire et al.

2001). 본 연구에서 복직근은 경부척추기립근이나 상부승모근보다 큰 % MVIC

값을 보였다. 이는 군장의 무게로 인한 체간의 신전모멘트가 체간을 굴곡시켜 보

상해야 하지만, 실험 시 정상정렬을 유지하였기 때문에 복직근에서 등척성 수축이

지속적으로 일어나면서 다른 두 근육보다 큰 % MVIC 값을 보인 것으로 사료된

다. 군장지지대의 사용 유무에 따른 복직근의 근활성도는 유의한 차이를 보이지

않았지만, 군장지지대를 사용했을 때 복직근의 근활성도가 군장지지대를 사용하지

않았을 때에 비해 감소하는 양상을 보였다. 이는 연결받침으로 인하여 군장의 무

게가 요대로 분산되어 체간에서 일어나는 신전모멘트를 다소 감소시켰기 때문인

것으로 생각된다.

군인은 전시 혹은 훈련 시 군장을 착용하고 임무를 수행해야 하지만 군장의

과부하는 군인에게 여러 가지 문제점을 발생시키고 있으며, 특히 완전 군장 착용

하에 실시하는 행군은 218명 중 36%인 78명에서 한 가지 이상의 신체적 통증이

나 손상을 일으킨다(Reynolds et al. 1999). 적당한 스트레스는 조직 손상의 역

치를 높여주어 조직의 안정성을 유지해 주지만 반복적으로 가해지는 스트레스는

오히려 조직 손상의 원인이 된다(Mueller, and Maluf. 2002). 지속적으로 군장

무게가 어깨에 가해지면 어깨 주변의 통증과 조직손상을 야기할 수도 있다

(Bessen et al. 1987). 부적합한 방법으로 34~61 kg의 군장을 메고, 20 km이

상의 거리를 보행한 후 일어나는 사격의 부정확성은 군장으로 인한 상부 체간 근

육군(upper body muscle group)의 피로, 진전(tremor) 혹은 맥박과 호흡의 상

승으로 인한 것이다(Knapik et al. 1993; Tharion, and Moore. 1993).

군인에게 있어 군장은 필수 품목이다. 선행 연구에서 완전 군장을 하고 161

km 행군을 실시하였을 때 손상을 입은 27명의 군인 중 1명에게서 하루의 휴식이

필요한 경부통증을 보고하였다(Reynolds et al. 1999). 일반적으로 나타나는 경

- 14 -

부 통증은 경부에 주어지는 신전모멘트가 증가할수록 목 근육의 스트레스가 증가

하며, 이와 같은 지속적인 경부의 신전모멘트는 목과 머리의 통증, 경부근막통증

과 어깨 통증과 같은 근골격계 문제를 야기한다(Raine, and Twomey 1997). 또

한 군장은 군인에게 많은 근골격계 손상뿐만 아니라 신경학적인 손상도 초래할

수 있다. 프레임이나 허리벨트는 군인에게 주어지는 군장의 무게를 분산시키고 임

무 시 체간에 안정성을 향상시키지만, 직접적으로 상부승모근의 근활성도를 낮추

지는 못한다고 보고되고 있다(Everett et al. 2000). 따라서 군장을 멜 때 군장

지지대를 사용하는 것은 경부척추기립근과 상부승모근의 근활성도를 감소시켜 군

장으로 인해 나타날 수 있는 근골격계 문제를 감소시킬 것으로 생각된다.

그러나 본 연구는 군장 착용 후 실제 보행 상황이 아닌 실험실 내에서 기립자

세를 유지하는 동안에 실시하였고, 자세를 동일하게 통제하여 실제 상황에서 일어

날 수 있는 체간 근육의 근활성도를 비교하기에는 제한점이 있다.

- 15 -

제제제제5555장 장 장 장 결론결론결론결론

본 연구에서는 군장을 착용하고 기립자세에서 군장지지대 사용 유무에 따라

경부척추기립근, 상부승모근 그리고 복직근의 근활성도가 어떻게 변하는지 알아보

았다.

좌우측 근육의 근활성도 비교에서는 경부척추기립근과 상부승모근 그리고 복

직근에서 모두 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 그리고 군장지지대의 사용 시에는

경부척추기립근과 상부승모근에서 근활성도가 군장지지대를 사용하지 않았을 때

에 비해 유의하게 감소하였으며(p<0.05), 복직근에서는 유의한 차이가 없었다

(p>0.05).

이와 같은 결과로 군장지지대의 사용이 경부척추기립근과 상부승모근에 부과

되는 부하를 감소시켜 근활성도가 감소된다는 것을 알 수 있었다.

앞으로 군장지지대 사용이 체간의 근활성도에 미치는 영향뿐만 아니라 에너지

소모, 근골격계 통증 그리고 전투업무에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는 연구가

필요할 것이다.

- 16 -

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ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACT

The The The The Effect Effect Effect Effect of of of of a a a a Military Military Military Military Backpack-Supporting Backpack-Supporting Backpack-Supporting Backpack-Supporting Device Device Device Device on on on on

Activity Activity Activity Activity of of of of the the the the Cervical Cervical Cervical Cervical Erector Erector Erector Erector Spinae, Spinae, Spinae, Spinae, Upper Upper Upper Upper

Trapezius, Trapezius, Trapezius, Trapezius, and and and and Rectus Rectus Rectus Rectus Abdominis Abdominis Abdominis Abdominis MusclesMusclesMusclesMuscles

Kim Moon-Hwan

Dept. of Ergonomic Therapy

The Graduate School of

Health and Environment

Yonsei University

This study examined the effect of a military backpack-supporting

device that is attached to a belt on the activities of the cervical erector

spinae, upper trapezius, and rectus abdominis muscles while wearing a

military backpack. Seventeen healthy males were recruited for this study.

The activity of the cervical erector spinae, upper trapezius, and rectus

abdominis muscles was measured using surface electromyography during

normal alignment standing with and without the military backpack-

supporting device. The muscle activity was normalized using the

maximum voluntary isometric contraction(MVIC). The paired t-test was

used to compare muscle activity between the conditions of with and

without the military backpack-supporting device, and on both sides. The

activity of the cervical erector spinae and upper trapezius muscle on both

sides was significantly decreased with the military backpack-supporting

device, compared to without the device(p<0.05). However, there was no

Key Words : Military backpack supporting device, Cervical erector

spinae, Upper trapezius, Rectus abdominis.

- 21 -

significant difference in the activity of the rectus abdominis muscle

between the two conditions. In addition, there was no significant

difference in the activity of the cervical erector spinae, upper trapezius,

and rectus abdominis muscles between the right and left sides in both

conditions. This study showed that the military backpack-supporting

device significantly decreased the activity of the cervical erector spinae

and upper trapezius muscles. Further studies are needed to determine

whether the device can prevent musculoskeletal pain related to wearing a

military backpack, and to determine the effect of the military backpack-

supporting device on military performance and energy consumption in a

real situation.