근육이 자라는 원리와 VBT
이전 글에서 근육의 해부학적 구조와 근육이 수축하여 무게를 들어 올리는 원리에 대해 다룬 바 있지만, 여전히 풀리지 않은 의문이 남아 있습니다. 근육은 실제로 어떻게 성장하며, 어떻게 적응하여 우리를 더 강하게 만드는 것일까요? 그리고 근육 성장과 VBT는 어떻게 상호작용할까요?
이를 설명하기 위해, 근력을 키우는 데는 신경 적응과 근육 비대라는 두 가지 기본적인 방법이 있습니다.
신경 적응과 근육 성장
훈련 프로그램 초기 단계에서 근력 향상의 대부분은 신경 적응에 기인한다. 또한 고속 훈련에서 나타나는 변화의 상당 부분도 신경 적응에 기인한다[5]. 신경 적응은 저속 및 고속 운동 시 발생하는 힘의 증가 일부에도 영향을 미친다[4].
운동신경세포에서 근육으로 신호를 전달하는 기능을 담당하는 단위를 운동단위라고 합니다. 각 근육에는 연결된 모든 근섬유에 신호를 보낼 수 있는 여러 개의 운동단위가 있습니다. 이 신호는 근육에 수축하라는 지시를 내립니다. 동원되는 운동단위가 많을수록 근육 수축은 더 강력해집니다 [4].
훈련되지 않은 근육은 근육의 모든 운동 단위를 활성화할 수 없습니다 [2-3]. 바로 여기서 훈련의 중요성이 드러나는데, 훈련을 통해 뇌는 더 많은 운동 뉴런을 의도적으로 활성화하는 방법을 배우게 됩니다. 그 결과 더 많은 운동 단위가 동원되고, 근육 수축이 더욱 강력해집니다 [1-3]. 또한 훈련을 통해 운동 신경세포들은 더 빠른 속도로 동시에 발화하도록 학습하게 됩니다[1, 3]. 각 운동 신경세포와 그에 따른 운동 단위가 동기화되어 발화할 때, 근육은 더 강력한 수축을 일으킬 수 있습니다.
근육군마다 수축 빈도와 근육 동원 방식에 의존하는 정도가 다릅니다. 연구 결과에 따르면 손의 근육과 같은 작은 근육군은 힘을 더 발휘하기 위해 거의 전적으로 수축 빈도를 높이는 방식에 의존하는 것으로 나타났습니다. 반면 이두근이나 대퇴사두근과 같은 큰 근육은 힘을 증가시키기 위해 근육 동원 방식을 활용하는 반면, 수축 빈도는 매우 높은 부하가 가해질 때까지 일정하게 유지됩니다 [2].
전통적인 백분율 기반 프로그램에서 이러한 신경 적응은 1RM의 약 15~40%에 해당하는 가벼운 부하에서 나타나는 초기 적응 현상입니다. 근육 성장과 VBT는 1.3m/s를 초과하는 속도와 관련이 있습니다.
‘크기 원리’와 근육
연구 결과에 따르면, 빠른 속도의 움직임은 운동 단위가 크기 원리를 따르지 않게 만들 수 있는 것으로 밝혀지기 시작했다[2]. 크기 원리는 더 큰 운동 단위보다 작은 운동 단위가 먼저 동원된다는 것을 의미한다. 그러나 일반적으로 작은 운동 단위는 더 느리고 약한 수축을 일으킨다. 크기 원리를 따르지 않게 됨으로써 근육은 강력하고 빠른 큰 운동 단위로 바로 이동할 수 있게 되며, 이로 인해 강력한 움직임이 더 빠르게 발생한다.
‘크기 원리’에 따르면, 신경 적응은 높은 부하를 동반한 저속 운동에서도 발생하며, 이는 뇌가 모든 운동 단위를 활성화하는 방법을 익히게 하는 가장 확실한 방법이다[4]. 부하가 1RM의 40~60% 수준으로 증가하고 속도가 약 0.75~1.3m/s로 감소함에 따라, 신경 적응은 운동 단위가 더 효과적으로 수축하도록 계속해서 훈련시킨다. 이러한 더 효과적인 단계에서 근육 비대가 발생한다.
일반적인 PBT(파워-벨로시티 트레이닝)에서는 이 구간에서 파워가 발휘되는데, VBT(속도-파워 트레이닝)에서는 이 구간이 “속도-파워”와 “파워-속도”로 세분화됩니다. 신경계 적응과 근비대의 결합은 힘-속도 곡선 전체를 우측으로 이동시키는 데 기여하며, 그 결과 균형 잡힌 파워 생산 능력이 향상됩니다.
근육 성장과 비대
비대는 미오신 필라멘트가 더 두꺼워지고 그 수가 늘어남으로써 근육 세포가 물리적으로 성장하는 현상입니다. 필라멘트의 크기와 수가 증가하면 힘과 파워가 향상됩니다 [3]. 비대는 일반적으로 운동 선수의 1RM에 가까운 높은 부하를 얹고 느린 속도에서 발생한다 [2, 4, 5]. 이것이 바로 전통적인 백분율 기반 훈련에서 흔히 “비대”라고 알려진 특성이 “가속 근력” 또는 0.5~0.75 m/s의 속도 범위에서 훈련되는 이유이다. Perch 같은 VBT 프로그램은 이러한 속도 범위를 쉽게 찾을 수 있게 Perch .
신체가 익숙한 수준보다 더 무거운 중량을 들어 올릴 때, 근육 섬유 내의 근막과 근섬유가 손상된다 [5]. 이후 24~48시간 동안 손상된 근섬유가 회복되며, 근비대가 일어날 수 있다. 손상된 근섬유를 회복시키기 위해서는 단백질 합성 속도가 단백질 소모 속도보다 빨라야 한다 [1, 5]. 그렇지 않을 경우, 근육은 성장하기보다는 파괴될 수 있다. 이것이 바로 운동 후 휴식과 식단이 중요한 이유이며, 각 훈련 세션이 선수 개개인의 스트레스와 피로를 고려해야 하는 이유이기도 하다 [5].
근섬유의 수와 두께가 증가하면 비대가 일어나지만, 이것이 반드시 근육이나 사지의 크기가 커진다는 것을 의미하지는 않습니다. 연구에 따르면 사지 둘레가 증가하기 전에 미오신 필라멘트의 밀도가 최대 50%까지 증가할 수 있는 것으로 나타났습니다. 최근 한 연구에서 훈련 후 사지 둘레는 증가하지 않았으나, 밀도와 단위 면적당 힘의 증가, 그리고 앞서 언급한 신경적 적응 효과로 인해 근력이 40% 향상되었습니다 [3].
근비대는 신경 적응보다 훨씬 더 오랜 시간이 걸려 나타납니다. 그렇기 때문에 훈련 프로그램 초기 단계에서 나타나는 근력 향상 대부분은 속도와 부하와 무관하게, 운동 단위 동원량이나 발화 빈도의 증가에 기인한다고 볼 수 있습니다[1]. 일단 근비대가 일어나면, 힘 생성 능력 향상의 대부분을 담당하게 됩니다. 또한 힘 생산을 극대화하기 위해 부하와 속도를 동시에 증가시키는 훈련 방식을 통해 근비대를 촉진하게 됩니다.
결론
근육이 다양한 부하와 속도에 물리적으로 어떻게 적응하는지에 대해서는 아직 알려지지 않은 점이 많다. 기존 연구에 따르면, 빠른 속도의 운동과 더 느리고 무거운 부하를 동반한 운동을 병행할 때 근력과 파워가 가장 크게 향상될 수 있다고 한다 [6].
운동 프로그램에 저속 및 고속 최대 강도 저항 훈련을 모두 포함하면, 근육 섬유가 느린 제1형 산화성 섬유에서 더 강력하고 빠른 제2형 근육 섬유로 전환되는 데 도움이 될 수 있다 [3, 6]. 이러한 조합은 운동선수가 근육 수축 속도를 높이고 근육 섬유의 강도를 향상시키는 데 기여하며, 궁극적으로 파워를 증진시키고 힘-속도 곡선을 우측으로 이동시킨다 [3, 6].
훈련 과정 전반에 걸쳐 이를 측정하면 이러한 근력과 파워 목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다. 속도가 빠를수록, 결과적으로 부하가 가벼워질수록 근력 향상은 대부분 신경계 적응에 기인합니다. 1RM에 가까워질수록 대부분의 향상은 비대화, 즉 근육 성장에 기인합니다. 중간 속도 구간에서는 신경 적응과 근육 비대가 복합적으로 작용합니다. 근육 성장과 VBT는 뗄 수 없는 관계입니다. VBT를 통해 비대로 이어지는 신경 적응을 추적할 수 있으며, Perch 코치와 선수가 적절한 속도로 훈련 프로그램을 구성하여 신경학적 및 비대적 수준에서 근력 발달이 이루어지도록 Perch .
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출처
- 앤드루스 MAW. 운동은 어떻게 근육을 강화하는가? 사이언티픽 아메리칸. https://www.scientificamerican.com/article/how-does-exercise-make-yo. 2003년 10월 27일 발행. 2021년 5월 19일 확인.
- Behm DG, Sale DG. 저항 운동의 속도 특이성. Sports Medicine. 1993;15(6):374-388. doi:10.2165/00007256-199315060-00003
- Jones DA, Rutherford OM, Parker DF. 근력 훈련에 따른 골격근의 생리학적 변화. Quarterly Journal of Experimental Physiology. 1989;74(3):233-256. doi:10.1113/expphysiol.1989.sp003268
- Kawamori N, Haff GG. 근력 발달을 위한 최적의 훈련 부하. Journal of Strength and Conditioning Research. 2004;18(3):675-684. doi:10.1519/00124278-200408000-00051
- Leyva J. 근육은 어떻게 자라는가? 근육 성장의 과학. BuiltLean. https://www.builtlean.com/muscles-grow/. 2020년 12월 31일 게시. 2021년 5월 19일 확인.
- Wilson JM, Loenneke JP, Jo E, Wilson GJ, Zourdos MC, Kim J-S. 지구력, 근력 및 파워 훈련이 근섬유 유형 변화에 미치는 영향. Journal of Strength and Conditioning Research. 2012;26(6):1724-1729. doi:10.1519/jsc.0b013e318234eb6f
- Baechle, T., Earle, R., & 미국 근력 및 컨디셔닝 협회 (U.S.). (2008). 근력 훈련 및 컨디셔닝의 기초 (제3판). 일리노이주 샴페인: Human Kinetics.