The Effects of an Aquatic Exercise Program on Physical Fitness, Body Composition, and Gait Characteristics in Women

서론

연구방법

연구결과

1. 연구대상자의 일반적 및 질병 관련 특성

본 연구대상자의 일반적 특성과 질병 관련 특성은 Table 1과 같다. 대상자는 총 16명으로 모두 여성이었으며, 모두 기혼 또는 사별 상태였고, 교육 수준은 초등학교 졸업이 가장 많았다. 대상자들의 31.25%는 골관절염을 앓고 있었고, 골관절염과 함께 만성질환을 갖고 있는 대상자는 25%였으며, 만성질환을 앓고 있다와 질병이 없다고 대답한 사람은 각각 12.5%였다. 치료방법으로는 치료하지 않는다(37.5%)가 가장 많았고, 정기적인 병원치료 31.25%, 물리치료나 운동이 18.75%로 나타났다.

Table 1.

Characteristics of Subjects (N=16)

2. 가설검증

1) 가설 1

‘수중운동 프로그램에 참여 전후 대상자의 체력은 차이가 있을 것이다’는 수중운동 프로그램 후 기능적 팔뻗기(FRT)가 운동 전 29.2cm에서 운동 후 29.8cm으로 증가하였지만 통계적으로 유의한 차이가 없었다(t=-.22, p=.828). 그러나 무릎폄근의 근력을 도수로 검사한 MMT는 수중운동 전 16.44 lb에서 운동 후 33.2lb로 유의하게 근력증가를 보였고(t= -7.62, p=.001), 체전굴로 알아본 몸통의 유연성도 운동 전 13.58cm에서 운동 후 15.97cm로 유의한 증가를 보였다(t=-2.74, p=.015)(Table 2). 따라서 가설 1은 부분적으로 지지되었다.

Table 2.

Comparisons of Balance, Muscle Strength, and Flexibility between Pretest and Posttest (N=16)

2) 가설 2

‘수중운동 프로그램에 참여 전후 대상자의 체구성은 차이가 있을 것이다’는 수중운동 전과 후 체중의 변화는 60.22kg에서 59.66kg로 통계적으로 유의하게 감소하였고(t=2.49, p=.025), 체지방량도 운동 전 20.04kg에서 운동 후 19.01 kg으로 유의한 감소가 나타났다(t=2.40, p=.020). 체질량지수(BMI)도 수중운동 프로그램 전과 비교하여 운동 후에 통계적으로 유의한 감소를 보였으며(t=2.90, p=.007). 그러나 골격근량은 수중운동 프로그램 전 21.54kg에서 수중운동 프로그램후 21.81kg로 증가하였으나 통계적으로 유의하지 않았다(t=-1.27, p=.224).(Table 3). 따라서 가설 2는 부분적으로 지지되었다.

Table 3.

Comparisons of Body Composition between Pretest and Posttest (N=16)

3) 가설 3

‘수중운동 프로그램에 참여 전후 대상자의 보행특성은 차이가 있을 것이다’는 수중운동 전과 후의 몸통각과 체간각으로 확인하였다. 몸통각은 양쪽의 ASIS와 jugular notch와 수직으로 만나는 선의 각도를 나타낸 것으로 인체가 보행 시 좌우로 흔들리는 정도를 확인할 수 있고, 골반각은 양쪽의 ASIS의 기울기의 변화를 나타낸 것으로 보행 시 골반의 상하 변화를 확인할 수 있다. 몸통각의 차이는 수중운동 전 11.16°에서 운동 중재 후 2.65°로 통계적으로 유의한 감소가 나타났고(t=4.54, p=.001), 골반각의 차이는 수중운동 전 11.18°에서 수중운동 후 9.83°로 통계적인 차이가 없었다(t=1.40, p= .181)(Table 4). 따라서 가설 3은 부분적으로 지지되었다.

Table 4.

Comparisons of 2D Gait Analysis between Pretest and Posttest (N=16)

논의

본 연구는 도시주변부 거주 여성에게 수중운동 프로그램은 적용한 후 체력, 체구성과 보행특성의 변화를 확인하고자 실시하였다. 여성 대상자 20명과 남성 대상자 1명, 총 21명이 8주간 연구에 참여하였으나 여성대상자 4명은 최종 자료수집이 안 되었으며 남성 대상자는 한명이었으므로 제외하고 분석하였다. 따라서 최종 분석 대상자는 여성 대상자 16명이었으며 탈락한 4명의 대상자 모두 8주간 수중운동 프로그램을 수행하였으나 측정시기에 한 명의 대상자는 교통사고로 입원하게 되었으며 나머지 세 명의 대상자는 개인사정으로 참석하지 못하였다. 본 연구의 최종 마무리가 끝난 후에도 대부분의 대상자가 수중운동 프로그램을 규칙적으로 진행하고 있으며 최종 분석에서 제외된 4명의 대상자도 운동 프로그램에 참여하고 있는 것으로 확인되었다.

본 연구결과 체력 중 동적균형감은 통계적으로 유의한 차이가 없었으나 근력과 유연성은 통계적으로 유의한 증가를 보였다. 선행연구를 보면, Kim (1994)은 수중운동 프로그램이 수중에서 전신 관절 유연성, 근육강화 운동, 자기효능감을 증진시킨다고 하였고 Park (1999)은 수중운동이 관절 가동범위 증진, 근력 및 근지구력을 향상시키는데 효과적이라고 하였는데, 본 연구의 결과도 수중운동 전과 후의 체력 중 무릎폄근의 근력과 몸통의 유연성이 향상되어 기존의 연구결과와 같은 결과를 보였다. 그러나 Daisuke 등(2011)은 수중운동의 빈도에 따라 근력과 유연성, 균형의 변화에 다른 영향을 미친다고 하면서 주 1회의 수중운동은 근력이 주 2회 적용한 것과 유사하게 증가하였지만 유연성과 균형은 유의한 증가가 나타나지 않았다고 하였다. 그러나 본 연구결과 8주간 주 2회의 수중운동 프로그램 참여는 동적 균형감을 증진시키지 못하였다. 따라서 이러한 연구결과는 측정도구의 문제인지, 대상자의 균형감이 이미 좋아서인지 확인하기 위해 대조군을 둔 연구설계를 통하여 균형감의 변화를 규명하는 연구가 필요하다고 생각한다.

본 연구결과 체구성인 체중, 체지방, 체질량지수(BMI), 골격근량의 변화를 보면 수중운동 프로그램에 참여 전후 대상자의 체중, 체지방량과 체질량지수(BMI)는 통계적으로 유의한 감소가 나타났다. 이는 수중운동이 신체조성에 미치는 선행연구에서 보고된 결과와 유사한 것으로 나타났다. 즉 Han (2002)은 8주간 65세 여성노인을 대상으로 수중운동 후 체지방량과 체지방률, 비만도가 감소하였다고 하였으며, Park (2004)은 폐경기 전 여성과 폐경기 후 여성을 대상으로 수중운동을 수행한 결과 체중과 체지방율의 유의한 차를 입증하였고, Hyun (2007)도 16주간의 수중운동 후 체중과 체지방량이 감소하였다고 보고 하였다.

그러나 본 연구에서 골격근량은 수중운동 프로그램 전후를 비교한 결과 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. Bates와 Hanson (1996)의 연구에서 수중운동 후 근섬유의 수가 증가하고 근섬유당 모세혈관이 농도가 증가하며, 단백질량도 증가하여 근 부피가 증가하므로 근력이 증가한다고 하였는데 본 연구에서도 통계적으로 유의하지 않았지만 근육량이 증가하는 양상을 보였고 이에 운동의 기간이 길어진다면 근력강화의 기능적 측면 뿐 아니라 근육량 증가와 같은 해부학적 변화가 나타날 것으로 생각된다. 이러한 본 연구의 결과는 골격근량의 증가는 있었으나 통계적으로 유의한 결과를 나타내지 않으면서 근력은 유의한 증가를 보인 다른 연구들과 유사한 결과를 나타내었다(Lim, 2009; Song, Kim, Yoo, Kim, & Kim, 2011). Lim (2009)의 연구에서 12주간 수중운동을 노년기 여성에게 시행한 결과 신체 구성요인 중 근육량은 본 연구결과와 동일하게 증가하였으나 통계적으로 유의하지 않았으며 근력은 통계적으로 유의하게 증가하여 본 연구결과와 유사한 결과를 보였다. 또한 체지방량은 감소하여 본 연구의 결과와도 일치하며 이는 지방이 근육으로 대치된 결과라고 생각된다. 이와 동일한 결과로 Song 등(2011)의 연구에서도 12주간 수중운동후 InBody로 측정된 체지방율은 유의하게 감소한 반면 골격근량은 증가하는 경향을 나타내기는 하였으나 통계적으로 유의한 차이가 없었으며 하지 근력은 본 연구결과와 동일하게 유의하게 증가하였다. Lim (2009)의 연구와 Song 등(2011)의 연구 역시 단일군 사전, 사후 설계로 본 연구와 동일한 연구설계로 진행되어 매우 흡사하다. 즉 본 연구결과에서 보여지듯이 지방의 감소, 그에 따른 지방에서 근육으로의 대치, 근력의 증가는 본 연구의 대상자가 50대 이상의 여성이며 평균연령이 63세임을 고려할 때 근육량의 감소를 막고 근력을 유지하고 증진시키는 운동으로서 수중운동이 효과가 있음을 생각해 볼 수 있다. 이와같은 연구결과들을 미루어 볼 때 폐경기 이후, 노년기 및 노년기로 이행되는 시기의 여성은 근육량의 증가보다는 근육량의 감소를 막고 그로 인한 근력의 유지나 증가에 운동의 일반적 목적을 두는 것이 더 타당하다고 생각된다. 또한 본 연구에서는 운동기간은 8주간 주 2회로 시행하였으나 수중운동의 강도가 수영이나 다른 수중체조 등과 비교해 볼 때 강하지 않음을 고려하여 지속적으로 이루어진다면 근육량의 증가 가능성이 있을 것으로 생각된다. 따라서 대조군을 두고 수중운동 프로그램을 주 2회 이상, 8주나 16주 등 빈도와 지속시간을 증가시킨 후 대조군과의 비교를 통해 근육량과 근력에 미치는 효과를 명백하게 규명하기 위한 연구수행이 필요하다고 생각한다.

본 연구에서 수중운동 프로그램에 참여 전후 대상자의 보행특성은 몸통각과 체간각으로 확인하였다. 보행 특성의 변화에 대한 선행연구는 대부분 속도나 한 걸음 길이에 대한 것들로 정상 성인에 비해 노화에 따라 보행속도와 한 걸음 길이가 감소한다고 한다는 것은 이미 많은 연구결과들을 통해 알고 있다(Ostrosky, VanSwearingen, Burdett, & Gee, 1994). 이에 본 연구에서는 보행속도와 한 걸음 길이가 아닌 보행하는 동안 인체 중심의 변화를 통해 균형과 안정성을 알아보고자 양쪽 하지로 체중이 실리는 동안 골반각과 체간각의 최대값과 최소값을 구하여 그 차이의 변화를 확인하였다. 몸통각은 양쪽의 전상장골극(ASIS)과 경절흔(jugular notch)과 수직으로 만나는 선의 각도를 나타낸 것으로 인체가 보행 시 좌우로 흔들리는 정도를 확인할 수 있고, 골반각은 양쪽의 ASIS의 기울기의 변화를 나타낸 것으로 보행 시 골반의 상하 변화를 확인할 수 있다. 본 연구에서 몸통각은 수중운동 프로그램 참여 전에 비해 참여 후 통계적으로 유의한 감소가 나타났고, 골반각의 차이는 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 서있는 동안에 균형을 잡는 것은 기저면(Base Of Support, BOS)안에 인체의 중심(Center of Mass, COM)을 안정적으로 두는 것으로, 걷는 동안에는 계속적으로 기저면을 바꾸면서 움직일 때, 인체 중심을 조절하며 유지하는 것을 의미한다(Patla, 2003). Chien, Lu와 Liu (2013)는 힐의 높이에 따른 인체 중심의 변화에 대한 연구에서 일반 성인 여성의 맨발로 보행 시 좌우 이동 각도는 2.7˚이며 굽의 높이가 높아질수록 각도가 감소한다고 하였고, 3D운동 분석기를 통해 보행을 분석한 결과(Eva, Maria, Yvonne, Stefan, & Elena, 2007) 정상군의 좌우의 변위가 19.0 mm라고 하여 수중 운동 후 변화한 체간각의 값과 유사하다. Chien 등(2013)은 인체는 하이힐 등으로 기저면이 좁아져 불안할수록 인체중심의 전후, 좌우의 각도를 감소시켜 균형을 잡는 동안 보수적인 전략을 사용해 몸의 안정성을 최대한으로 하여 넘어지지 않도록 한다고 하였는데, 이는 반대로 생각하면 수중운동 전 대상자들에게 정상보다 과도한 좌우의 이동이 나타난 것은 불안정한 자세에 대한 보상으로 기저면을 넓혀 인체 중심의 좌우 변위가 커진 것이라고 설명할 수 있다. 수중운동 프로그램 참여 후 인체 중심의 좌우 변위가 정상 성인의 평균치로 감소된 것(2.49˚)은 보행 시 기저면 안에서 체중심을 보다 안정적으로 유지할 수 있는 능력이 생겼다고 생각할 수 있고 이는 동적 균형능력이 증가하였다고 볼 수 있다. 본 연구결과 체력부분에서 기능적 팔뻗기 검사(Functional Reach Test, FRT)로 측정한 동적균형감은 유의한 차이가 없었는데 보행분석을 한 결과 동적균형의 증가가 있는 것으로 보아 동적균형감을 측정하는 도구의 민감성도 다시 확인할 필요가 있다고 생각한다.

Bates와 Hanson (1996)은 물속에서는 천천히 움직이는 것이 가능하고, 미리 준비하고 기대하는 상황이 아니라 돌발적인 상황에서 반응을 유도할 수 있고, 고유수용기능을 사용하도록 훈련함과 더불어 신체 정렬에 대한 훈련이 가능하다고 하였다. 즉 물속에서 움직임은 고유 수용기를 자극하고, 신체 정렬에 대한 훈련이 가능하여 균형훈련에 도움이 된다고 하였다. 깊은 물속에서는 뛰는 동작들이 물속에서 걷거나 땅에서 걷는 것보다 큰볼기근, 중간볼기근, 척추세움근, 배곧은근, 배바깥빗근, 긴모음근의 근육 활성도가 높게 나왔다고 한 연구결과(Koichi, Daisuke, Hitoshi, & Takeo, 2009)에서 이는 고관절의 움직임과 몸의 경사도가 유의미하게 증가하였기 때문이며 이것은 지상과 다른 물속에서의 불안정한 떠있는 상태 때문이라고 하였다. 물속은 인체가 움직이는 동안 지상과 다른 환경을 제공하고 그 결과 체중이나 체지방의 감소를 목적으로 하거나 체간의 안정성과 균형, 그리고 유연성과 근력을 향상시키는데 수중운동 프로그램은 효과적인 방법이 될 수 있다고 생각한다.

결론

본 연구는 도시주변부에 거주하는 여성을 대상으로 2013년 7월부터 8월까지 8주간 주 2회, 매 회당 2시간동안 대한근관절건강학회의 수중운동 프로그램을 시행한 후 체력, 체구성과 보행특성에 미치는 효과를 확인하기 위한 단일군 전후 실험연구이다. 본 연구결과 근력과 유연성이 유의하게 증가하였으며 체중과 체지방, BMI 역시 유의하게 감소하였다. 또한 보행특성 중 몸통각이 유의하게 변화되어 보행능력이 향상되고 보행의 안정감이 향상되었다. 이러한 결과는 실무와 교육과 연구에서 다음의 의의를 가지는 것으로 생각된다.

실무에서는 본 연구를 토대로 하여 급속한 노인인구 증가 및 근골격계 만성질환의 유병율을 고려해 볼 때 이들의 일상생활을 원활하게 수행하기 위한 근력증진과 보행능력의 안정성을 향상시킬 수 있는 지역사회에 적용가능한 운동 프로그램으로서 수중운동 프로그램의 가치를 재발견 할 수 있었다. 또한 교육적 측면에서 연구를 통해 검증된 결과들이 축적되어 과학적 근거에 기반한 교육이 이루어지는 근거를 추가적으로 제시할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 그동안 측정된바 없었던 방법을 시도하여 다양한 측정방법에 의한 과학적 결과물의 얻을 수 있게 되어 후속 연구를 위한 새로운 아이디어를 제시하고자 하였다.

이상의 연구결과를 토대로 하여 다음과 같이 제언하고자 한다.

이 연구에서 적당한 대조군을 찾기가 어려워서 단일군을 대상으로 수중운동 프로그램의 효과를 알아보았으나 수중운동 프로그램이 체력, 체구성, 보행특성에 미치는 정확한 효과를 규명하기 위하여 대조군을 설정한 후 효과를 재검증하는 연구가 필요하며 단기적인 효과뿐 아니라 장기적인 효과와 대상자의 삶의 질에 영향을 미치는 중요한 요소인 심리, 정서적인 효과를 비교해 볼 필요가 있다고 생각한다. 이와 더불어 대조군이 없는 단일군 전후설계 연구의 특성상 본 연구의 결과를 일반화 하는데 제한점이 있으므로 연구대상자수를 충분히 확보하고 대조군을 둔 연구설계로 수중운동 프로그램의 효과를 재 검증해 볼 필요가 있다.

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