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The Effects of Sex and Foot External Rotation on Lower Extremity Joint Angles and Pelvic Movement During Overhead Deep Squat

Abstract

Objective: The purpose of this study was to analyze the effects of sex and foot external rotation on lower extremity joint angles and pelvic movement during overhead deep squat (OHDS).

Method: Forty-one resistance-trained adults (21 males, 20 females) performed overhead deep squats (OHDS) using two foot positions: Closed Foot Position (CFP, parallel) and Opened Foot Position (OFP, 15° external rotation). Kinematic data were collected using an 8-camera Vicon motion capture system (250 Hz), and maximal joint angles were analyzed using two-way mixed-design ANOVA with Bonferroni adjustment (t α_(adj.) = .025). All statistical analyses were carried out using SPSS 27 (Armonk, NY, USA).

Results: During the OHDS, foot external rotation significantly increased both knee and hip flexion angles in male and female participants, contributing to greater squat depth. Female participants showed significantly higher maximal knee abduction angles compared to males across both conditions; however, OFP effectively reduced this knee abduction and excessive pelvic anterior tilt. In males, OFP notably decreased ankle inversion. Across both sexes, OFP led to significantly greater hip abduction and external rotation angles.

Conclusion: Foot external rotation strategy effectively improves OHDS performance and reduces injury risk factors, particularly in females. The OFP condition decreased dynamic knee valgus and excessive pelvic tilt in women, suggesting its potential as an injury prevention strategy for individualized training protocols. These results suggest that modifying foot positioning—when applied with consideration of sex-specific biomechanical differences—could optimize OHDS performance while concurrently improving joint alignment and reducing injury susceptibility, making it a valuable strategy for coaches, clinicians, and athletes in resistance training programs.



Keywords



Overhead squat Foot external rotation Lower extremity joints Stability Mobility



INTRODUCTION

오버헤드 딥 스쿼트(Overhead Deep Squat, OHDS)는 머리 위로 중량을 완전히 들어올린 상태에서 발목, 무릎, 고관절의 굴신 운동을 통해 스쿼트 동작을 수행하는 대표적인 폐쇄 사슬(Closed Kinetic Chain: CKC) 운동 중 하나이다(Adelsberger & Tröster, 2014; Waller, Piper & Miller, 2009). 오버헤드 딥 스쿼트는 현재 저항성 트레이닝, 근골격계 재활 치료 등 다양한 스포츠 분야에서 신체의 기능을 평가할 수 있는 방법으로 이용되고 있다(Bishop, Villiere & Turner, 2016; Kraemer, 2004). 오버헤드 딥 스쿼트는 다른 스쿼트 동작과 다르게 수직 상방에 중량이 위치해 있기 때문에 동작 수행 시 신체 무게중심선이 기저면 중심과 근거리에 위치할 수 있도록 유지할 수 있는 운동 수행 능력을 요구한다(Bishop, Edwards & Turner, 2016). 하지 관절들의 굴곡 운동을 통해 수행하는 오버헤드 딥 스쿼트 하강국면에서 신체 균형을 유지하기 위해서는 일반적인 스쿼트와 다르게 상체의 전방 기울어짐을 최소화하여 척추가 수직축에 가깝게 정렬될 수 있는 직립된 토르소 자세(upright torso posture)를 유지해야 신체 안정성을 원활하게 확보할 수 있다(Schick et al., 2010). 또한, 오버헤드 딥 스쿼트 동작의 상체 직립 자세는 골반 움직임과 함께 하지 관절들의 가동성에도 영향을 미친다(McMillian, Rynders & Trudeau, 2016; Waller et al., 2009).

이에 많은 연구에서 오버헤드 딥 스쿼트는 하지 관절 가동성과 상체의 안정성을 평가하는 도구로서 이용되어 왔다(Clifton, Grooms & Onate, 2015; Heredia, Lockie, Lynn & Pamukoff, 2021). 특히, 오버헤드 딥 스쿼트는 젊은 성인들의 경우 무릎 외전 등 비정상적 움직임 패턴을 식별하여 전방십자인대 손상 위험 예측 연구들과(Bell et al., 2012; Post, Olson, Trigsted, Hetzel & Bell, 2017), 고령자들을 대상으로 하지 근력 및 신체 균형 능력 평가 연구에도 활용되어온 유용한 방법 중 하나이다(Khou, Saki & Tahayori, 2024). 오버헤드 딥 스쿼트는 7가지 기능적 움직임 평가(Functional Movement Screen: FMS) 동작 중 첫 번째 평가 방법으로, 하지 관절의 가동성을 평가하기 위한 매우 중요한 테스트 동작으로 여겨지며, 0-3점 척도를 기준으로 평가하고 있다(Clifton et al., 2015). 오버헤드 딥 스쿼트 동작 평가는 통증, 보상 동작, 제한적 움직임, 이상적 움직임의 단계로 평가하며, 이는 신체의 관절 상해를 조기에 발견하는데 효과적이다. 더불어, National Academy of Sports Medicine (NASM)에서는 오버헤드 스쿼트를 통해 과활성 근육군과 저활성 근육군을 확인하고 근육 불균형을 판단하는데 이용하고 있다(Aspe & Swinton, 2014; Khou et al., 2024).

부하를 이용한 오버헤드 딥 스쿼트 시 무릎 관절의 외전(Knee joint abduction)과 고관절의 내회전의 복합적 움직임에 의해 동적 무릎 외전 증후군(Dynamic Knee abduction Syndrome)이 발생하게 되며, 이는 비접촉성 전방십자인대(Anterior Cruciate Ligament: ACL) 상해를 발생시키는 중요한 원인으로 인식되고 있다(Coyne, Newell, Hoozemans, Morrison & Brown, 2024). Rabin과 Kozol (2017)의 연구에 따르면, 오버헤드 딥 스쿼트 하강 시 무릎 외전각이 10° 이상 증가하면 ACL에 가해지는 전단력이 40% 이상 증가하며, 이는 수평면에서의 대퇴골 내회전과 골반 전방 경사를 동반하면 ACL 상해 위험성을 증가시킨다고 보고되었다. 이와 같이 하지 관절의 각도와 골반의 움직임은 관절의 비접촉성 상해 위험성을 평가할 수 있는 중요한 요인들이다(Bautista, Durke, Cotter, Escobar & Schick, 2020; Dinis, Vaz, Silva, Marta & Pezarat-Correia, 2021; Murray, Cipriani, O'RAND & Reed-Jones, 2013). 특히, 성별은 근력과 Q-angle (Quadriceps Angle) 등 해부학적 요인들의 차이로 인해 운동 수행 시 하지 관절 상해 위험성과 관련한 연구들에 가장 많이 이용된 주제들 중 하나이다(Bell et al., 2012; Dinis et al., 2021; Dooley, Carr, Carson & Russell, 2019). McKean, Dunn과 Burkett (2010)의 연구에 따르면, 여성은 남성보다 넓은 골반 폭으로 인해 더 큰 Q-angle을 가지며, 이로 인해 스쿼트 운동 시 남성에 비해 상대적으로 큰 무릎 관절의 외전각이 나타난 것으로 보고하였다. 그리고 Heredia 등 (2021)은 스쿼트 하강 시 여성들의 고관절 내회전 각도가 남성보다 크게 발생하는 경향을 확인하였으며, 이는 고관절 외회전근의 근력 차이에 의한 결과로 판단하였다.

스쿼트 운동 시 양 발의 위치는 기저면의 크기를 결정하는 중요한 요소이며 신체 안정성과 밀접한 관련성을 가지고 있다(Lorenzetti et al., 2018). 스쿼트 수행 시 발의 외회전은 지면 반력 중심(Center of Pressure)의 이동과 하지 관절의 모멘트 그리고 하지 관절 및 골반의 움직임 패턴에 영향을 미친다(Lally, Begalle & Selkow, 2017). 또한 스쿼트 시 발의 외회전은 대퇴 외회전 각도를 증가시켜 무릎 관절에 집중되는 외전 모멘트를 감소시킬 수 있는 신체 움직임에 영향을 주는 것으로 보고되었다(Boyden, Kingman & Dyson, 2000). 하지만 Noda와 Verscheure (2009)는 발의 과도한 외회전은 스쿼트 동작 시 발목관절의 과도한 외번(Eversion) 운동을 동반하므로, 오히려 무릎 관절 부하를 급격하게 상승시키는 요인 중 하나로 판단하였다. 이처럼 부하를 이용한 스쿼트 운동 시 발의 외회전은 하지 관절의 운동과 상해에 많은 영향을 미치는 요소로 판단된다. 그럼에도 불구하고 오버헤드 딥 스쿼트 시 발의 외회전이 하지 관절의 가동성과 상체의 직립 자세 유지에 영향을 주는 골반의 움직임에 대한 연구는 미흡한 실정이다.

따라서 본 연구의 목적은 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 하지 관절들과 골반의 3차원 움직임에 영향을 미치는 대표적인 요인들인 성별과 양 발의 외회전에 따른 운동학적 분석을 수행하는데 있다. 이에 본 연구에서는 다음과 같은 가설을 설정하였다. 1) 성별과 발의 외회전 조건에 따라 오버헤드 스쿼트 시 발목, 무릎, 고관절의 운동학적 요인들은 차이가 있을 것이다. 2) 성별과 발의 외회전 조건에 따라 오버헤드 스쿼트 시 골반의 전후방, 좌우측, 내외측 기울기 각도에 차이가 있을 것이다. 본 연구를 통해 산출된 결과는 생물학적 요인인 성별과 발의 외회전을 고려한 최적의 오버헤드 딥 스쿼트 수행 전략 및 하지 관절 상해 예방을 위해 기여될 수 있기를 기대한다.

METHOD

1. 연구참여자

본 연구는 최근 12개월 내에 근골격계 부상 이력과 신체 좌우 불균형이 없는 성인 남성 21명과 여성 20명, 총 41명이 참여하였다(Table 1). 본 연구참여자는 오버헤드 딥 스쿼트를 안정적으로 수행이 가능한 인원을 선정하였다. 그리고 본 실험에는 1) 저항성 트레이닝을 주 3회 이상, 최소 1년 이상 지속한 숙련자, 2) 주동다리가 오른쪽인 인원, 3) 오버헤드 딥 스쿼트 시 양 팔을 귀의 위치에 유지하면서 최대 깊이까지 스쿼트를 수행한 인원, 이 3가지 조건 기준에 부합하는 인원들만 참여하였다.

Group

Mean ± SD

Age (yr)

Weight (kg)

Height (cm)

BMI (kg/m2)

Male (n: 21)

24.38±2.69

75.43±7.93

177.14±4.63

24.02±2.22

Female (n: 20)

22.70±1.87

56.11±5.58

162.35±4.76

21.29±1.95

Note. Abbreviation. BMI (body mass index)

Table 1. Physical characteristic of participants

본 연구의 프로토콜은 헬싱키 선언(2004년 도쿄 개정판)의 조항을 준수하였으며, 모든 연구참여자는 연구 목적과 절차에 대해 설명을 들은 뒤, 서면으로 동의한 인원에 한해서 본 연구에 참여하였다.

2. 실험 방법 및 절차

본 연구는 연구대상자에게 실험 목적 및 절차를 설명한 뒤, 참여에 동의한 인원에 한해서 실험을 진행하였다. 연구참여자는 스판덱스(spandex) 소재의 실험복으로 갈아 입은 뒤, 실험 중에 발생될 수 있는 근골격계 손상을 예방하기 위해 약 10분간 충분한 스트레칭을 수행했으며, 연구참여자가 본 실험에서 일관된 오버헤드 딥 스쿼트를 수행할 수 있도록 오버헤드 딥 스쿼트의 지도 및 예비 동작을 통해 준비 운동을 실시하였다. 준비된 연구참여자는 Vicon사에서 제공하는 Plug-In-Gait Model (full body model)을 기반으로 신체 주요 관절 및 분절에 47개의 15 mm 반사마커(reflective marker)를 부착하였고(Vicon Motion Systems, 2022), 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 사용될 스틱(stick, length: 1,300 mm, mass: 1 kg)의 좌 · 우 끝 지점에 반사마커를 추가 부착하였다. Plug-In-Gait Model은 오버헤드 딥 스쿼트 시 골반과 하지 관절의 전체적인 신체 운동에 대한 정량적 분석에 널리 활용되고 있는 방법이지만 수직축을 중심으로 회전하는 발의 움직임을 보다 정밀하게 분석하는데 제한점을 가지고 있다.

이 후, Active Wand (Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK)를 이용하여 캘리브레이션(calibration)을 실시했으며, X축은 좌우(medial-lateral, ML) 방향, Y축은 전후(anterior-posterior, AP) 방향, Z축은 수직(vertical, VT) 방향으로 전역좌표계(global reference)를 설정하였(Figure 1). 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 신체 주요 관절 및 분절에 부착된 반사마커의 위치 데이터는 8대의 적외선 모션 캡쳐 카메라(MX-T10S, Vicon, USA)를 이용하여 수집하였다(sampling rate: 250 Hz).

Figure 1. Overhead deep squat (left) and global & local reference frame (right).

연구참여자는 해부학적 자세로 Static Trial을 촬영한 뒤, 오버헤드 딥 스쿼트 동작인 Dynamic Trial를 촬영하였다. 오버헤드 딥 스쿼트는 Functional Movement Screen (FMS)에서 제시한 오버헤드 딥 스쿼트 평가 기준을 참고하여 수행하였다(Clifton et al., 2015). 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 양 발은 골반 너비를 기준으로 약 100-120% 벌리고, 양 손은 스틱을 어깨 너비 보다 약간 넓게 잡아 준비 자세를 취하였다. 이후 양 팔을 모두 펴고, 스틱을 머리 위로 유지한 상태에서 최대한 깊게 스쿼트를 수행하였다(Figure 1). 본 연구는 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 올림픽 바(olympic bar)를 이용할 경우 중량 부하로 인해 성별과 발의 외회전 조건에 따른 하지 관절 및 골반의 운동학적 특성 변화를 확인하는데 어려움이 있을 것으로 판단하였다. 이 때문에 중량 부하가 없는 가벼운 소재의 스틱을 이용하여 오버헤드 딥 스쿼트를 수행하였다. 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 발의 외회전은 양 발을 11자 형태로 평행하게 유지하는 CFP (closed foot position) 조건과 양 발을 약 15° 바깥벌림시키는 OFP (open foot position) 조건으로 구분하여 수행하였다. OFP 조건은 저항성 트레이닝 현장에서 스쿼트 수행 시 양 발의 바깥벌림 각도를 약 15°에서 30° 범위를 권장하기에, 이를 참고하여 OFP 조건을 약 15°로 설정하였다. 오버헤드 딥 스쿼트는 조건별 총 5회 수행했으며, 근 피로도를 고려하여 조건 간에 10분 이상의 충분한 휴식시간을 제공하였다. 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 CFP와 OFP 조건의 진행 순서는 연구참여자의 학습효과 등을 통제하기 위해 무작위 순서로 진행하였다.

3. 자료처리

오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 CFP와 OFP 조건별 연구참여자의 신체에 부착된 반사마커의 위치 데이터는 Vicon Nexus 2.15 (Vicon, Denver, USA)를 이용하여 수집한 뒤, C3D 파일을 생성하였다. 생성된 C3D 파일은 Visual 3D (C-Motion, USA)를 사용하여 데이터 처리 및 분석을 실시하였다. 신체에 부착된 반사마커의 위치 데이터는 자료 수집 과정에서 발생된 잡음(noise)를 제거하기 위해 6 Hz로 버터워스 2차 저역통과 필터(butterworth second-order low pass filter)를 사용하여 필터링(filtering)하였다.

오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 성별과 발의 외회전에 따른 하지 관절의 운동학적 특성을 비교하기 위해 3개의 이벤트와 분석 구간을 정의하였다. Start 이벤트는 동작의 시작 지점, MKF (maximum knee flexion) 이벤트는 무릎 관절이 최대로 굽힌된 지점, Finish 이벤트는 동작이 끝나는 시점으로 정의하였다. 본 연구의 분석 구간 Start 이벤트부터 Finish 이벤트까지 전체 구간으로 설정하였다.

오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 하지 관절의 운동학적 변인으로 하지 관절과 골반의 방향별 최대 각도를 산출하였다. 이를 위해 좌우축은 x축, 전후축은 y축, 수직축은 z축으로 지역좌표계를 설정한 뒤, Cardan Orientation 방법을 통해 발목, 무릎, 엉덩 관절과 골반의 방향별 최대 상대 각도를 계산하였다. 하지 및 골반의 방향별 상대 각도는 <Table 2>와 같이 정의하였다.

Joints

ML axis

AP axis

VT axis

Ankle

+: Dorsi flexion

-: Plantar flexion

+: Inversion

-: Eversion

+: Internal rotation

-: External rotation

Knee

-: Flexion

+: Extension

+: Adduction

-: Abduction

Hip

+: Flexion

-: Extension

Pelvis

-: Anterior tilt

+: Posterior tilt

+: Right tilt

-: Left tilt

+: Right rotation

-: Left rotation

Note. Abbreviation. ML (Medial-lateral), AP (Anterior-posterior), VT (Vertical)

Table 2. Definition of relative angle in each direction of the lower limb joints and pelvis

4. 통계분석

본 연구는 오버헤드 딥 스쿼트 시 성별과 발의 외회전 조건에 따른 하지 관절의 방향별 최대 각도를 비교하기 위해 이원배치 혼합설계 분산분석(2-way mixed ANOAV)을 실시하였다. 사후 검정은 bonferroni adjustment을 적용하여 성별(male vs. female) 및 발의 외회전 조건(CFP vs. OFP) 간 비교를 수행하였으며, 비교 횟수에 따라 α_(adj.) = .025로 설정하였다. 통계분석은 SPSS 27 (Armonk, New York, USA)을 이용하였으며, α = .05로 설정하였다.

RESULTS

본 연구는 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 성별과 발의 외회전에 따른 하지 관절 및 골반의 방향별 최대 각도를 비교 분석하였으며, 발목 관절에 대한 결과는 <Table 3>에 제시하였다. 오버헤드 딥 스쿼트 시 발목 관절의 최대 배측굴곡 각도는 성별 및 발의 외회전에 따른 주효과와 상호작용 효과가 유의하게 나타나지 않았다(p>.05). 반면, 최대 내번 각도는 발의 외회전에 따른 주효과가 유의하게 나타났으며(F=7.615, p<.05), 남성 그룹에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 낮은 내번 각도를 보였다(p<.05). 최대 외회전 각도는 발의 외회전에 따른 주효과가 유의하게 나타났으며(F=39.461, p<.05), 남성 그룹(p<.05)과 여성 그룹(p<.05)에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 유의하게 큰 외회전 각도를 나타냈다.

Variables

Mean ± SD

Main effect

Interaction
effect

Male

Female

Group

Foot
angle

CFP

OFP

CFP

OFP

DF(+) / PF(-)

13.30±5.64

13.72±5.63

12.87±5.08

12.49±4.85

.610

.964

.276

IV(+) / EV(-)

6.26±4.70

5.35±4.47

7.15±6.53

6.93±6.12

.476

.009*

.097

IR(+) / ER(-)

-4.15±8.70

-5.78±9.06

-5.81±10.08

-8.35±10.23

.480

.001*

.181

Note. CFP (Closed Foot Position), OFP (Opened Foot Position), DF (dorsiflexion), PF (plantar flexion), IV (inversion), EV (eversion), IR (internal rotation), ER (external rotation), *,#,p<.05, # = Male vs. Female, = CFP vs. OFP

Table 3. Results of comparison of the peak ankle joint angle in each direction according to gender and foot angle during the overhead deep squat unit: degree

오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 성별과 발의 외회전에 따른 무릎 관절의 방향별 최대 각도를 비교한 결과는 <Table 4>에 제시하였다. 무릎 관절의 최대 굴곡 각도는 발의 외회전에 따른 주효과(F=47.730, p<.05)와 상호작용 효과(F=6.466, p<.05)가 유의하게 나타났으며, 남성 그룹(p<.05)과 여성 그룹(p<.05)에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 높은 굴곡 각도를 보였다. 무릎 관절의 최대 외전 각도는 성별(F=25.274, p<.05)과 발의 외회전(F=28.999, p<.05)에 따른 주효과 및 상호작용 효과가 유의하게 나타났으며(F=6.738, p<.05), 무릎 관절의 최대 외전 각도에 대한 그룹 간 비교한 결과, CFP 조건(p<.05)과 OFP 조건(p<.05)에서 여성 그룹이 남성 그룹보다 높은 최대 외전 각도가 나타났다. 발의 외회전 조건 간 비교에서는 여성 그룹에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 낮은 외전 각도를 보였다(p<.05). 무릎 관절의 최대 내회전 각도는 성별 및 발의 외회전에 따른 주효과와 상호작용 효과가 나타나지 않았다(p>.05).

Variables

Mean ± SD

Main effect

Interaction
effect

Male

Female

Group

Foot
angle

CFP

OFP

CFP

OFP

Flex(-) / Ext(+)

-114.27±9.53

-121.99±9.05

-114.06±10.64

-117.63±9.17

.434

.001*

.015*

Add(+) / Abd(-)

-3.26±3.09#

-2.33±3.37#

-11.21±9.71#,

-8.30±8.22#,

.000*

.001*

.013*

IR(+) / ER(-)

14.41±13.80

15.62±16.64

16.97±12.45

14.91±12.40

.830

.614

.057

Note. CFP (Closed Foot Position), OFP (Opened Foot Position), Flex (flexion), Ext (extension), Add (adduction), Abd (abduction), IR (internal rotation), ER (external rotation), *,#,p<.05, # = Male vs. Female, = CFP vs. OFP

Table 4. Results of comparison of the peak knee joint angle in each direction according to gender and foot angle during the overhead deep squat unit: degree

오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 성별과 발의 외회전에 따른 엉덩 관절의 방향별 최대 각도를 비교한 결과는 <Table 5>에 제시하였다. 오버헤드 딥 스쿼트 시 엉덩 관절의 최대 굴곡 각도는 발의 외회전에 따른 주효과(F=39.152, p<.05) 및 상호작용 효과(F=6.570, p<.05)가 유의하게 나타났다. 엉덩 관절의 최대 굴곡 각도에 대한 그룹 간 비교한 결과, CFP 조건에서 여성 그룹이 남성 그룹보다 높은 최대 굴곡 각도가 나타났다(p<.05). 발의 외회전 조건 간 비교에서는 남성 그룹(p<.05)과 여성 그룹(p<.05)에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 높은 엉덩 관절의 최대 굴곡 각도를 보였다. 엉덩 관절의 최대 외전 각도는 CFP에 따른 주효과가 유의하게 나타났으며(F=197.933, p<.05), 남성 그룹(p<.05)과 여성 그룹(p<.05)에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 높은 최대 외전 각도가 나타났다. 엉덩 관절의 최대 외회전 각도는 발의 외회전에 따른 주효과가 유의하게 나타났으며(F=91.484, p<.05), 남성 그룹(p<.05)과 여성 그룹(p<.05)에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 높은 최대 외회전 각도가 나타났다.

Variables

Mean ± SD

Main effect

Interaction
effect

Male

Female

Group

Foot
angle

CFP

OFP

CFP

OFP

Flex(+) / Ext(-)

87.15±7.23#,

92.37±8.48

95.09±14.44#,

97.28±13.99

.076

.001*

.014

Add(+) / Abd(-)

-16.78±5.28

-28.38±5.54

-16.94±7.95

-27.16±8.96

.798

.001*

.379

IR(+) / ER(-)

-6.81±11.27

-11.85±10.29

-13.12±12.57

-16.73±13.63

.122

.001

.122

Note. CFP (Closed Foot Position), OFP (Opened Foot Position), Flex (flexion), Ext (extension), Add (adduction), Abd (abduction), IR (internal rotation), ER (external rotation), *,#,p<.05, # = Male vs. Female, = CFP vs. OFP

Table 5. Results of comparison of the peak hip joint angle in each direction according to gender and foot angle during the overhead deep squat unit: degree

오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 성별과 발의 외회전에 따른 골반의 방향별 최대 각도를 비교한 결과는 <Table 6>에 제시하였다. 오버헤드 딥 스쿼트 시 골반의 최대 전방 기울임 각도는 발의 외회전에 따른 주효과(F=8.029, p<.05)가 유의하게 나타났다. 골반의 최대 전방 기울기 각도에 대한 그룹 간 비교한 결과, CFP 조건에서 여성 그룹이 남성 그룹보다 높은 최대 전방 기울기 각도가 나타났다(p<.05). 발의 외회전 조건 간 비교에서는 여성 그룹에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 낮은 골반의 최대 전방 기울기 각도를 보였다(p<.05).

Variables

Mean ± SD

Main effect

Interaction
effect

Male

Female

Group

Foot
angle

CFP

OFP

CFP

OFP

AT(-) / PT(+)

-16.97±8.79#

-16.67±8.48

-24.53±13.91#,

-23.31±13.37

.052

.007*

.096

LT(+) / RT(-)

0.11±2.24

0.19±2.44

-0.28±2.97

-0.34±2.24

.546

.950

.697

LR(+) / RR(-)

0.09±3.33

-0.38±2.93

-0.21±2.08

-0.60±2.38

.751

.106

.867

Note. CFP (Closed Foot Position), OFP (Opened Foot Position), AT (anterior tilt), PT (posterior tilt), LT (left tilt), RT (right tilt), LR (left rotation), RR (right rotation), *,#,p<.05, # = Male vs. Female, = CFP vs. OFP

Table 6. Results of comparison of the peak pelvis angle in each direction according to gender and foot angle during the overhead deep squat unit: degree
DISCUSSION

본 연구에서 분석한 오버헤드 딥 스쿼트는 기능적 움직임 평가의 핵심 지표로서 전신 협응 능력, 관절 가동성, 그리고 운동 사슬의 기능적 제한을 진단하는데 활용되거나(Bishop et al., 2016; Clifton et al., 2015), 신체 움직임 제한 요인들을 평가하는 유용한 방법으로 이용되어 왔다(Bishop et al., 2016; Rabin & Kozol, 2017). 오버헤드 스쿼트 관련 선행연구들은 신체 근육의 활성도 또는 관절의 운동역학적 요인들을 분석하여 근육의 불균형성과 관절 상해 위험성을 분석하는데 초점을 두어 왔다(Aspe & Swinton, 2014; Bautista et al., 2020; Coyne et al., 2024; Murray et al., 2013; Salles & Pascoal, 2025). 이에 본 연구에서는 오버헤드 딥 스쿼트 동작 시 성별과 발의 외회전 요인들에 따른 운동학적 요인들을 분석하여 오버헤드 딥 스쿼트는 동작 시 하지 관절과 골반의 운동학적 요인들을 정량적으로 분석하고자 하였다.

Rabin과 Kozol (2017)은 발목 배측굴곡 가동범위가 제한되면 원활한 오버헤드 딥 스쿼트 수행에 부정적인 영향을 준다고 보고하였다. 본 연구에서는 오버헤드 딥 스쿼트 시 성별과 발의 외회전 조건에 따른 발목 관절의 최대 배측굴곡 각도에서 유의한 차이가 나타나지 않아 두 그룹의 대상자들은 최근 12개월 이내의 발목 염좌 및 인체 근골격계 병력이 없었으므로 오버헤드 딥 스쿼트를 수행하는데 충분한 발목 관절 가동성을 보유하고 있었던 것으로 사료된다. 발목의 최대 내번 각도에서는 발의 외회전에 따른 유의한 주효과가 관찰되었으며, 특히 남성 그룹에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 유의하게 낮은 내번 각도를 나타내었다. 이는 발의 외회전 스탠스가 남성의 발목 내번을 감소시켜 지면과 접촉한 상태에서 부하를 이겨내며 신체 균형을 보다 효과적으로 유지하는데 작용하는 거골하 관절의 안정성에 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단된다(Pereira et al., 2021). 발목의 최대 외회전 각도는 발 외회전 조건에서 주효과를 나타내었으며, 남녀 두 그룹에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 유의하게 큰 외회전 각도를 나타내었다. 이는 지지발의 외회전이 발목 관절의 외회전에 작용하여 하지의 정렬 상태에 영향을 미치는 것으로 해석된다(Soriano et al., 2022).

오버헤드 딥 스쿼트 동작 시 무릎 관절의 최대 굴곡 각도 요인은 발 외회전 조건에서 주효과 및 상호작용 효과를 나타내었다. 남녀 그룹 모두에서 OFP 조건이 CFP에 비해 더 큰 무릎 관절 굴곡 각도를 보였으며, 이는 발의 외회전 스탠스가 오버헤드 딥 스쿼트 깊이 확보에 효과적임을 의미한다. 이러한 결과는 McMillian 등 (2016)은 FMS 딥 스쿼트 테스트에서 발 위치 변화가 수행 결과에 영향을 미친다고 보고한 바와 일치하며, Lorenzetti 등 (2018)이 제시한 딥 스쿼트 동작 시 대퇴골의 외회전을 통한 고관절 가동성 확보 메커니즘과도 같은 의미로 해석된다. 본 연구에서 무릎 관절의 최대 외전 각도는 성별과 발 외회전에 따른 주효과와 상호작용 효과를 나타내었다. 여성 그룹이 CFP와 OFP 조건 모두에서 남성보다 높은 무릎 관절의 최대 외전 각도를 보였다. 이에 대해 Bell 등 (2012)과 Dinis 등 (2021)은 오버헤드 딥 스쿼트 시 동적 무릎 외전 수치는 남성에 비해 여성에게서 더 크게 나타나는 것으로 성별에 따른 차이가 있음을 보고하였으며, 이는 본 연구의 결과와 일치한다. 오버헤드 딥 스쿼트 동작에서 나타나는 과도한 동적 무릎 외전은 하지 근육의 과도한 수축과 무릎 관절의 내측 움직임을 동반하며, 이는 전방십자인대(ACL)에 가해지는 부하를 높여 상해 발생 위험을 크게 증가시키는 원인이 된다(Khou et al., 2024; Post et al., 2017). 본 연구를 통해 알게 된 의미 있는 결과는 오버헤드 딥 스쿼트 시 여성 그룹에서 CFP보다 OFP 조건에서 통계적으로 의미 있는 낮은 무릎 관절 외전 각도를 나타내었다는 것이다. 이는 오버헤드 딥 스쿼트 시 발의 외회전 전략이 여성에게 빈번하게 발생하는 과도한 내측 방향 무릎 관절 움직임을 제한시킬 수 있는 방안으로 해석된다.

오버헤드 딥 스쿼트 동작 시 고관절의 최대 굴곡 각도는 발 외회전에 따라 유의한 주효과 및 상호작용 효과를 나타내었으며, 남녀 모든 그룹에서 CFP보다 OFP 조건에서 더 큰 고관절 굴곡 각도를 나타내었다. 고관절의 최대 외전 각도와 최대 외회전 각도 모두 발 외회전에 따른 유의한 주효과를 보였으며, 남녀 모든 그룹에서 OFP 조건이 높은 값을 나타냈다. 이는 OFP가 고관절의 굴곡을 동반한 외전과 외회전 운동을 통해 개방 포장 위치(open-packed position)를 유도하여 보다 원활한 딥 스쿼트 동작을 수행하게 함으로 지지발의 외회전은 고관절 움직임 패턴에 많은 영향을 주는 것으로 판단된다(Bonney, 2014).

딥 스쿼트는 하지 관절들의 굴곡 운동을 통해 신체 중심을 하방으로 최대한 이동시켜야 한다(Dooley et al., 2019). 이때 신체 밸런스를 유지하며 원활한 딥 스쿼트 동작을 수행하기 위해서는 상체와 하체를 연결하는 골반의 움직임이 중요하다. 이에 본 연구에서는 오버헤드 딥 스쿼트 시 골반의 3축에 대한 움직임을 분석하였다. 우선, 골반의 최대 전방 기울임 각도에서 발 외회전에 따른 주효과가 나타났다. CFP 조건에서 여성 그룹이 남성 그룹에 비해 상대적으로 큰 최대 전방 기울임 각도를 보인 것은 여성들에게서 관찰되는 척추-골반 정렬 각도의 차이에 의해 발생한 결과로 해석된다. 더불어, 여성 그룹에서 OFP 조건이 CFP 조건보다 유의하게 낮은 골반의 최대 전방 기울임 각도를 나타내었다. 이는 발의 외회전 전략이 오버헤드 딥 스쿼트 시 여성의 과도한 골반 전방 경사를 완화하여 직립 토르소 자세의 안정성을 확보하는데 영향을 주는 방법임을 알 수 있었다. 그리고 오버헤드 스쿼트 동작 시 코어 신경근 조절과 골반 회전 각도 간 관련성을 가지고 있으므로(Bonney, 2014), 발 외회전 조절이 오버헤드 딥 스쿼트 시 코어 안정성 메커니즘에 긍정적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 성별과 발 외회전이 하지 및 골반의 3차원 운동학적 패턴에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 오버헤드 스쿼트 시 FMS 점수는 개인의 동작 수행에 요구되는 신체적 기능에 의해 결정되고 동시에 하지 관절의 운동학적 요인들에 차이를 나타낸다(Heredia et al., 2021). 그리고 하지 근육들의 수축 정도와 관절들의 가동성에 따라 상해 위험성에 차이가 발생한다(Bell et al., 2012). 본 연구는 여성 그룹에서 OFP 조건이 무릎 외전 및 골반 전방 경사를 유의하게 감소시키는 것으로 나타내었고, 이는 남성에 비해 상대적으로 높은 무릎 관절의 비접촉성 상해 위험성을 감소시키는데 효과적인 전략으로 이용될 수 있을 것으로 기대한다. 더 나아가 개인 맞춤형 트레이닝 및 재활 전략 수립 과정에서 전신 기능성 향상 운동인 오버헤드 딥 스쿼트를 적용하는데 있어서 지지발의 외회전 조절의 중요성을 적용할 수 있을 것이다. 더 나아가 운동에 참여하는 여성들에게 빈번하게 발생하는 동적 무릎 외전과 상해적 요소들을 감소시킬 수 있는 근거 자료로 활용될 수 있기를 기대한다.

다만, 본 연구는 몇 가지 제한점을 가지고 있다. 첫째, 하지 관절과 골반의 운동학적 요인들로만 국한되어 분석하였으므로 오버헤드 딥 스쿼트 시 동작에 동원된 근 활성도나 관절 부하를 예측하는 관절 모멘트 요인들에 대한 분석은 포함하지 못하였다. 둘째, 오브헤드 딥 스쿼트는 상지와 몸통의 직립정렬도 중요한 요인이므로 향후 연구에는 이를 고려한 연구가 수행되어야 할 것으로 생각된다. 셋째, 연구대상자가 근골격계 환자군을 포함하고 있지 않고 건강한 성인으로 제한되어 오버헤드 딥 스쿼트 시 기능적 차이를 명확하게 도출하는데 제한이 있었다. 넷째, 단일 시점의 횡단 연구로서 장기적인 트레이닝 효과는 확인할 수 없었다.

CONCLUSION

본 연구는 오버헤드 딥 스쿼트 수행 시 성별과 발 외회전에 따른 하지 관절들과 골반 분절의 운동학적 요인들에 분석하고자 하였다. 본 연구 결과, 발의 외회전은 성별에 관계없이 무릎과 고관절의 굴곡 각도를 증가시켜 충분한 스쿼트 깊이 확보에 효과적으로 작용하였음을 알 수 있었다. 특히 여성 그룹에서 발의 외회전은 무릎 관절의 과도한 외전과 골반 전방 경사를 유의하게 감소시켜 동적 무릎 외전으로 인해 발생하는 비접촉성 상해 위험을 감소뿐만 아니라 안정성 확보를 위한 직립 토르소 자세 유지에 효과적인 방법으로 판단된다. 남성 그룹에서 발의 외회전은 발목 관절의 외회전 증가와 내번 각도의 감소 그리고 고관절의 굴곡, 외전, 외회전을 움직임을 증가시켜 발목 관절의 안정성 확보와 동시에 고관절의 가동성을 증가시킨 것을 알 수 있었다. 그러므로, 본 연구를 통해 오버헤드 딥 스쿼트 시 발의 외회전은 성별의 특이성으로 인해 발생하는 무릎 관절의 상해의 감소와 전신의 기능적 움직임 목적에 부합하는 운동을 수행할 수 있도록 유도할 수 있는 방법 중 하나로 판단된다.



References


1. Adelsberger, R. & Tröster, G. (2014). Effects of stretching and warm-up routines on stability and balance during weight-lifting: A pilot investigation. BMC Research Notes, 7(1), 938.
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