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국환 연
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1 군장지지대가경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근활성도에미치는영향 연세대학교보건환경대학원인간공학치료학과김문환

2 군장지지대가경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근활성도에미치는영향 지도권오윤교수 이논문을석사학위논문으로제출함 2007 년 6월일 연세대학교보건환경대학원인간공학치료학전공김문환

3 김문환의석사학위논문을인준함 심사위원 인 심사위원 인 심사위원 인 연세대학교보건환경대학원 2007 년월일

4 감사의글 제가인간공학을알고 2년반이라는대학원생활과그것을마무리하는논문까지여러곳에서많은도움을주신주위여러분께감사드립니다. KEMA를통해새로운학문을보여주시고, 연구년이지만끝까지논문지도를맡아주신저의스승님권오윤교수님께깊은감사를드립니다. 온화한인상에물리치료에관한최고의학문의깊이를보여주시는이충휘교수님, 저를믿어주시고끝까지논문을지도해주신전혜선교수님, 항상웃음으로대해주시는정민예교수님께감사드립니다. 대학원과정동안온화한인상으로아낌없는지원과격려를해주신박영식실장님, 항상이성적인카리스마로부족한후배를끝까지지도해주시고사랑해주신저의우상원종혁선생님, 바쁜시간에도논문교정에힘써주신김용욱선생님, 병원생활에서대학원생활까지곁에서친형처럼조언을아끼지않은원겸형과희원형그리고사랑하는나의후배종훈이, 원준이, 수정이, 소연이, 유미에게감사한마음전합니다. 먼저개념있는사람이되라, 후배를사랑하라말씀하신인간공학의큰형님정연길선배님, 항상저를걱정하고응원해주시는 KEMA팀의선생님들께깊은감사를드립니다. 이번실험에도움을준많은후배들과, 병원에서나학교에서어려울때마다힘이되어준 96학번동기들특히재섭이, 대성이, 병록이에게고맙고미안한마음이듭니다. 그리고실험에물심양면도움을준원휘와성민이에게고마움을전합니다. 또한저에게학문과인생에대하여많은의지가되었던도영형에게감사를드립니다. 대학원시절함께동거동락했던인순누나, 석호형, 근호, 성준이, 지윤이에게수고했다고말하고싶고, 이글을쓸수있도록도움과주신대학원선, 후배님들께고마움을전합니다. 초등학교때부터지금까지항상힘이되어준곰같은친구들희석이, 택규, 종광, 도훈, 미영이, 혜진이그리고지금멕시코에서저를응원해주는영원한지기대영이와희웅이에게끝없이고마운마음전합니다. 마지막으로저를강한남자로만들어주신아버지, 사람을사랑할줄아는따뜻함을주신어머니, 항상힘이되어준형과형수님, 너무예쁜나의조카채현이, 그리고사랑하는보용이에게이논문을바칩니다 년 6 월 김문환드림

5 차 례 그림차례 표차례 국문요약 ii iii iv 제1장서론 1 제2장연구방법 연구대상 실험기기및도구 표면근전도신호수집및분석시스템 군장 요대 군장지지대 실험방법 근전도전극부착 실험설계 근전도신호의정량화 분석방법 8 제3장결과 좌우측근활성도의비교 군장지지대사용유무에따른근활성도의비교 10 제4장고찰 11 제5장결론 15 참고문헌 16 영문요약 20 - i -

6 그림차례 그림 1. MP100WSW 4 그림 2. Bagnoli EMG System 4 그림 3. 군장 4 그림 4. 요대 5 그림 5. 군장지지대 5 그림 6. 요대와군장지지대 5 그림 7. 경부척추기립근과상부승모근 6 그림 8. 복직근 6 그림 9. 정상정렬로선자세 7 그림 10. 좌우측근활성도의비교 9 그림 11. 군장지지대사용유무에따른근활성도의비교 10 - ii -

7 표차례 표 1. 연구대상자의일반적특성 3 표 2. 근전도전극의근육별부착위치 6 표 3. 좌우측근활성도의비교 9 표 4. 군장지지대사용유무에따른근활성도의비교 10 - iii -

8 국문요약 군장지지대가경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근활성도에미치는영향 본연구는군장착용시요대에부착한군장지지대가경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근활성도에미치는영향을알아보는것이었다. 연구대상자는건강한성인남자 17명이었으며, 대상자들에게 24 kg의군장을메고기립자세로서있도록한후, 요대에부착하는군장지지대를착용하였을때와제거하였을때의경부척추기립근과상부승모근, 복직근의근활성도를측정하였다. 각근육의근활성도는표면근전도시스템을이용하여측정하였으며, 수집된근전도신호들은각근육마다측정된최대등척성수축을할때의근전도신호량을이용하여 % MVIC로정량화하였다. 경부척추기립근과상부승모근그리고복직근으로부터측정된군장지지대의사용유무에따른근활성도의차이는짝비교 t- 검정 (paired t-test) 을이용하여비교하였다. 군장지지대를착용하였을때나제거했을때모두에있어서좌우측간의경부척추기립근과상부승모근그리고복직근의근활성도에는유의한차이가없었다 (p>0.05). 그러나군장지지대를착용하였을때의경부척추기립근과상부승모근의근전도신호량은군장지지대를제거했을때에비해유의하게감소하였고 (p<0.05), 복직근에서는군장지지대유무에따른유의한차이가없었다 (p>0.05). 따라서군장지지대를사용하는것이경부척추기립근과상부승모근의근활성도가유의하게감소되었으므로군장지지대가군장의무게로인해어깨에부과되는부하를감소시켜주었음을의미한다. 앞으로는군장지지대를실제의군훈련이나행군시에군장에착용시켜세가지근육의근활성도의변화나경부및어깨의근골격계통증에어떠한효과가있는지알아보는연구가필요할것이다. 핵심되는말 : 군장지지대, 경부척추기립근, 상부승모근, 복직근. - iv -

9 제1장서론 배낭 (backpack) 은학생이나등산인, 군인등의여러계층에서짐을운반하기위하여사용하는형태중의하나이다. 이중군인과등산인은학생과비교하여장시간무거운배낭을운반한다 (Attwells et al. 2006). 일반적으로등산인은 8 kg 에서 35 kg 정도의짐을운반하고 (Lobb. 2004), 군인이착용하는군장은약 24 kg이며, 완전군장시 40 kg 이상을운반한다 (Attwells et al. 2006). 따라서무거운군장을운반하는군인들에게군장착용과관련된근골격계손상이자주발생한다 (Kaufman et al. 2000). 군인은무거운군장을메고행군과훈련그리고전투를반복해야한다 (Attwells et al. 2006). Reynolds 등 (1999) 은 20 km 행군을완주한군인의 50% 에서요통과관련된문제가발생하였고, 특히무거운군장을운반하는것이요통을일으키는주요한위험요소라고보고하였다. 무거운군장은체간의각도를변화시키고, 이는허리부위에스트레스를주기때문이다 (Harman et al. 1992). 장거리보행을하거나, 혹은그보다짧은거리를이동한다하더라도무거운군장을메는것은요통외에도많은문제점들을일으킬수있다. 상체에서는배낭과관련된손상으로보고된배낭마비 (rucksack palsy) 가나타날수있는데, 이것은배낭의어깨끈이상부신경총 (brachial plexus) 인 C5와 C6의신경근 (nerve root) 을견인 (traction) 하여발생하게된다. 주요증상으로는손저림, 부분마비, 근육경련, 전완의굴곡근이나신전근혹은어깨부위의통증등이있다 (Bessen et al. 1987). 일부의경우에서군장의부하는장흉신경 (long thoracic nerve) 의포착 (entrapment) 을일으키고, 이는전거근 (serratus anterior) 의약화로이어져익상견갑 (winging scapular) 을초래하기도한다 (Wilson. 1987). 이러한신경포착증후군과지속적인군장착용으로인한어깨의통증은부정확한사격및수류 탄투척거리감소를일으킨다 (Bessen et al. 1987; Wilson. 1987). 군장으로 야기되는또다른문제점으로는목과어깨의통증, 비정상적인신체정렬그리고 요통등이있다. 그리고군장착용하에실시하는행군에서는족부의통증과물 - 1 -

10 집, 부종, 무릎과고관절의통증, 그리고과도한체중부하로인한스트레스성골절등이발생할수있다 (Reynolds et al. 1999). 배낭및군장을자주사용함으로써발생하는여러가지근골격계문제를최소화하기위하여그동안여러연구들이수행되었다 (Datta, and Ramanathan. 1971; Holewijn. 1990; Lloyd, and Cooke. 2000). Datta와 Ramanathan (1971) 은배낭의착용방법에따른산소소비량을측정한결과, 앞뒤배낭 (doublepack) 이배낭을메는방법들중에서생리학적으로가장효과적인방법이었으며, 뒤로메는배낭 (backpack) 은앞뒤배낭메기와비교하였을때약 9% 이상의산소소비량이증가한다고보고하였다. 또한앞뒤배낭은전두면 (frontal plane) 과시상면 (sagittal plane) 상에서양쪽이대칭적이고부하 (load) 의중심지점이신체의중심점과가깝게있기때문에근육의부담을최소화시킨다 (Motmanns et al. 2006). 그러나이러한장점이있는반면에앞뒤배낭은보호마스크를착용하고, 화력무기를사용해야하는군인의임무수행에있어서신체의움직임과전방의시야를제한하게되며, 그것을착용하거나벗는데불편함을주는단점이있다 (Knapik et al. 1996). 또한고온환경에서앞뒤배낭으로인하여신체의열이체외로방출되지못하기때문에열에대한스트레스가증가한다 (Johnson et al. 1995). 이러한단점을극복하기위해사용하는군장의프레임 (frame) 이나허리벨트는군장의무게를분산시키는장점이있다 (Knapik et al. 1996). 또한군장의프레 임이나허리벨트는 군인이임무를수행할때상체의움직임을향상시킬수있으 며, 불규칙한지면에서는군장이보다안정적으로유지될수있도록도와준다 (Knapik et al. 1996). 이와같이무거운군장을메는것으로인하여발생할수있는문제점들을해결하기위하여군장의무게가신체에주는부하를줄이려는여러가지시도가있었지만, 요대에군장무게를받쳐줄수있는군장지지대를착용했을때어떤효과가있는지에대한연구는없었다. 따라서본연구에서는요대에군장지지대를부착하여사용하였을때, 경부척추기립근, 상부승모근그리고복직근의근활성도에어떤영향을미치는지알아보았다

11 제2장연구방법 2.1 연구대상 연구대상자들은연구에앞서본실험의절차에대하여충분히숙지하였으며, 실험참여에자발적으로동의하였다. 본연구는실험에서요구되는동작을충분히수행할만한근력과지구력그리고관절가동범위를가진건강한성인남자 17명을대상으로실시하였으며, 연구대상자의평균나이는 24.4세, 평균신장은 cm, 평균몸무게는 67.9 kg이었다 ( 표 1). 지난 6개월동안목과어깨그리고허리부위에근골격계통증을경험하거나신경학적증상이있는자, 그리고선천적인기형이있거나외과적질환이있는자는대상에서제외하였다. 표 1. 연구대상자의일반적특성 (N=17) 일반적특성 평균 ± 표준편차 범위 나이 ( 세 ) 24.4± ~ 28 키 (cm) 173.5± ~ 181 몸무게 (kg) 67.9± ~ 실험기기및도구 표면근전도신호수집및분석시스템표면근전도자료수집을위해 MP100WSW( 그림 1) 와최대 8개의근전도신호를처리할수있는 Bagnoli EMG System( 그림 2) 을사용하였다. 표면근전도의전극은 DE-3.1 이중차등 (double differential) 전극과접지전극 (ground electrode) 을사용하였다. 이중차등전극에는폭 1 mm, 길이 10 mm의순은 - 3 -

막대 3개가 10 mm 간격으로배치되어있으며, 하나는기준전극 (reference electrode) 으로하여이중차등앰프에연결하였다.

근전도신호의표본추출률 (sampling rate) 은 1000 Hz로설정하였고, 주파수대역폭 (bandwidth) 은 Bagnoli EMG

군장과요대를착용하고서있는자세에서각근육별근전도신호를수집한후 RMS(root mean square) 처리하여아스키 (ASCII) 형태로전환하여분석하였다.

12 막대 3개가 10 mm 간격으로배치되어있으며, 하나는기준전극 (reference electrode) 으로하여이중차등앰프에연결하였다. 또한 6개채널의표면근전도아날로그신호는 MP100에서디지털신호로전환되었고, 개인용컴퓨터에서 Acqknowledge 소프트웨어를이용하여처리하였다. 근전도신호의표본추출률 (sampling rate) 은 1000 Hz로설정하였고, 주파수대역폭 (bandwidth) 은 Bagnoli EMG System의측정주파수대역필터인 20~450 Hz로하였고, 60 Hz 노치필터 (notch filter) 를사용하였다. 군장과요대를착용하고서있는자세에서각근육별근전도신호를수집한후 RMS(root mean square) 처리하여아스키 (ASCII) 형태로전환하여분석하였다. 그림 1. MP100WSW 그림 2. Bagnoli EMG System 군장대상자가착용한군장과군장내용물은현재군인들이실제로사용하는것으로총무게는 24 kg이었다 ( 그림 3). 그림 3. 군장 - 4 -

13 2.2.3 요대요대는군인이단독군장이나완전군장시착용하는것으로실제상황에서는탄입대등이추가로착용되어지나본실험에서는배제하였다. 요대는허리의크기에맞게조절할수있으며, 무게는 0.5 kg이었다 ( 그림 4). 그림 4. 요대 군장지지대요대의뒷부분중앙부와군장의허리받침중앙부를연결하는장치로약 80도의온도에서변형이가능한열가소성플라스틱 (thermoplastic) 으로제작하였다 ( 그림 5)( 그림 6). 그림 5. 군장지지대 그림 6. 요대와군장지지대 - 5 -

2.3 실험방법 2.3.1 근전도전극부착본실험에서근전도전극은경부척추기립근 (cervical erector spinae) 과상부승모근 (trapezius upper fiber), 복직근 (rectus abdominis) 의좌우양측에부착하였다.

그리고표시된부위를기준으로하여맨손근력검사 (manual muscle testing) 의최대근수축시뚜렷이보이는근복 (muscle belly) 에근전도전극부착부위를최종적으로표시하였다.

14 2.3 실험방법 근전도전극부착본실험에서근전도전극은경부척추기립근 (cervical erector spinae) 과상부승모근 (trapezius upper fiber), 복직근 (rectus abdominis) 의좌우양측에부착하였다. 먼저기존의연구를참조하여각근육의전극부착부위를유성펜으로작게표시하였다 (Cram et al. 1998)( 표 2). 그리고표시된부위를기준으로하여맨손근력검사 (manual muscle testing) 의최대근수축시뚜렷이보이는근복 (muscle belly) 에근전도전극부착부위를최종적으로표시하였다. 전극의부착부위를미리사포로 4~5회문질러피부각질층을제거하고, 소독용알코올로닦아서표면근전도신호에대한피부의저항을최소화하였다. 그후표면전극에소량의전해질겔 (electrolyte gel) 을발라서피부에부착하였고 ( 그림 7)( 그림 8), 접지전극은오른쪽손목에부착하였다. 표 2. 근전도전극의근육별부착위치 근육 전극의부착위치 경부척추기립근 4 번경추외측으로 2 cm 상부승모근견봉과 7 번경추의중간 복직근배꼽외측으로 2 cm 그림 7. 경부척추기립근과상부승모근 그림 8. 복직근 - 6 -

2.3.2 실험설계본실험의대상자는천장으로부터내려오는선이대상자의귓불, 어깨의중간, 고관절의약간뒤쪽, 슬관절의약간앞쪽, 족관절의복사뼈약간앞쪽으로지나가는정상정렬로서도록하였으며 (Kendall et al. 2005), 그림 9와같이천장에선을달고군장과요대를착용한상태에서군장지지대의착용하였을때와벗었을때각각경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근전도신호량을측정하였다.

15 2.3.2 실험설계본실험의대상자는천장으로부터내려오는선이대상자의귓불, 어깨의중간, 고관절의약간뒤쪽, 슬관절의약간앞쪽, 족관절의복사뼈약간앞쪽으로지나가는정상정렬로서도록하였으며 (Kendall et al. 2005), 그림 9와같이천장에선을달고군장과요대를착용한상태에서군장지지대의착용하였을때와벗었을때각각경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근전도신호량을측정하였다. 군장지지대를사용하지않았을때대상자는요대를착용하고, 군장을편하게멜수있도록어깨끈을조절한뒤기립자세에서정상정렬을 1분간유지하도록하였다. 정상정렬로서있는 1분동안근전도신호를수집하였고, 그중에서마지막 10초동안수집된근전도신호를자료처리하였다. 군장지지대를사용했을때에는동일한군장과요대를사용하였고군장지지대로군장의무게를받친상태에서정상정렬을 1분간유지하도록하였고, 그동안근전도신호를수집하여그중에서마지막 10초동안수집된근전도신호를자료처리하였다. 측정전, 정상정렬에서각근육의근전도신호가정상적으로나타나는지를확인한후본실험을실시하였다. 실험의순서는무작위로실시하였고, 측정은각조건에서 3회씩반복하였으며, 연속적인측정으로인해발생할수있는근피로를최소화하기위하여각측정사이마다 5분씩의휴식시간을주었다. 그림 9. 정상정렬로선상태 - 7 -

16 2.3.3 근전도신호의정량화실험시경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근전도신호를정량화하기위해맨손근력검사자세에서각근육을 5초동안최대등척성수축 (maximal voluntary isometric contraction: MVIC) 시발생되는근활성도를측정하였다. 측정된자료값은 RMS 처리한후, 처음과마지막 1초를제외한 3초동안의평균근전도신호량을 100% MVIC로사용하였다. 2.4 분석방법 좌우측근육들의근활성도비교와군장지지대유무에따른각근육들의근활성도를비교하기위해짝비교 t-검정 (paired t-test) 을사용하였다. 통계학적유의수준 α=0.05로하였으며자료의통계처리를위해상용통계프로그램인윈도용 SPSS(Statistical Package for the Social Sciences) 12.0 프로그램을사용하였다

17 제3장결과 3.1 좌우측근활성도의비교 군장지지대유무에따른좌우측경부척추기립근, 상부승모근그리고복직근의근활성도는유의한차이가없었다 (p>0.05)( 표 3)( 그림 10). 표 3. 좌우측의근활성도좌조건근육평균값 ± 표준편차 우 평균값 ± 표준편차 ( 단위 : % MVIC) t- 값자유도 p 군장지지대미착용군장지지대착용 경부척추기립근 20.36± ± 상부승모근 14.14± ± 복직근 24.82± ± 경부척추기립근 12.25± ± 상부승모근 1.50± ± 복직근 23.06± ± CE: 경부척추기립근, UT: 상부승모근, RA: 복직근 A : 군장지지대를착용하지않았을때 B : 군장지지대를착용하였을때그림 10. 좌우측근활성도의비교 - 9 -

18 3.2 군장지지대사용유무에따른근활성도의비교 군장지지대사용유무에따른근육들의근전도신호량은경부척추기립근과상부승모근이군장지지대를사용하지않았을때에비해유의하게감소하였으나 (p<0.05), 복직근에서는유의한차이가없었다 (p>0.05)( 표 4)( 그림 11). 표 4. 군장지지대사용유무에따른근활성도의비교 ( 단위 : % MVIC) 근육 미사용 평균값 ± 표준편차 사용 평균값 ± 표준편차 t- 값자유도 p 경부척추기립근 20.36± ± * 좌 상부승모근 14.14± ± * 복직근 24.82± ± 경부척추기립근 21.12± ± * 우 상부승모근 11.81± ± * 복직근 25.61± ± * p<0.05 LCE: 왼쪽척추기립근, LUT: 왼쪽상부승모근 LRA: 왼쪽복직근, RCE: 오른쪽척추기립근 RUT: 오른쪽상부승모근, RRA: 오른쪽복직근그림 11. 군장지지대사용유무에따른근활성도의비교

19 제4장고찰 본실험은군장을멜때, 군장지지대를사용하는것이경부척추기립근과상부승모근, 복직근의근활성도에어떠한영향을미치는지알아보기위하여실시하였다. Motmanns 등 (2006) 은배낭의착용방법에따른체간근육의근활성도를측정하였는데, 앞으로메는배낭 (frontpack) 의경우, 배낭을메지않았을때에비해복직근의근활성도에는유의한차이가없었지만, 요부척추기립근에서는배낭을메지않았을때보다 2배이상증가하였다고보고하였다. 또한뒤로메는배낭 (backpack) 에서는복직근의근활성도가배낭을메지않았을때보다 2배이상증가하였으며, 배낭의무게가 30~40 kg을초과하지않는범위내에서는요부척추기립근의근활성도가배낭을메지않았을때보다오히려감소한결과를보였다. 그리고 Bobet와 Norman(1984) 은뒤로메는배낭을착용했을때요부척추기립근은근육활동을하고있지만, 전체에너지소비와비교해볼때요부척추기립근의에너지소비는극히일부분이라고설명하고있다. 이와같이배낭의착용방식에따라상체에서는굴곡혹은신전모멘트가발생하고, 또한이를상쇄 (counterbalance) 시키기위한움직임이일어난다. 따라서군장을뒤로메는방법으로착용하였을때, 상체에서는신전모멘트가발생하고, 이를상쇄하기위해굴곡이일어나게되어결국체간은앞으로기울어지게된다 (Filiaire et al. 2001). 그러므로군장을착용했을때, 요부척추기립근은근활성도가낮은반면복직근의근활성도는크게증가하게된다. 그리고군장의무게가증가할수록체간의굴곡은증가하고, 경부에서는신전이증가한다고보고되었다 (Attwells et al. 2006). 본실험에서도요부척추기립근의근활성도를측정하려했으나군장을착용할경우군장과근전도전극의마찰로인해측정에어려움이있어대상근육에서제외하였고, 경부척추기립근, 상부승모근, 복직근의근활성도만을측정하였다. 군장으로인하여체간과하지의자세가변화하는데, 경부, 흉부, 요부혹은고관절등에서대상자마다다른자세변화가일어난다. 이러한자세변화를동일하게

20 통제하기위하여천장에달아놓은선이귓불, 어깨의중간, 고관절의약간뒤쪽, 슬관절의약간앞쪽, 족관절의복사뼈약간앞쪽으로지나는것을정상정렬로정하고 (Kendall et al. 2005), 실험하는동안대상자가동일한자세를유지하도록하였다. 좌우측근활성도의비교에서군장지지대의사용유무에따른양측의경부척추기립근과상부승모근그리고복직근의근활성도에는유의한차이가없었다 (p>0.05). 이는군장의내용물이좌우측으로고루분포되어군장의어깨끈을통해양쪽어깨에군장의무게가균일하게전달되었고, 군장지지대를사용했을시군장지지대가어느한쪽으로치우지지않고체간정중앙에위치하였기때문에나타난결과라고생각된다. 군장지지대의사용유무에따른경부척추기립근과상부승모근그리고복직근의근활성도를비교한결과, 군장지지대를사용했을때의경부척추기립근과상부승모근의근활성도는유의하게감소되었지만 (p<0.05), 복직근의근활성도에는유의한차이가없었다 (p>0.05). Filiaire 등 (2001) 은군장의무게가증가할수록체간의전방굴곡이증가한다고설명하였으며, Chansirinukor 등 (2001) 은자기체중의약 15% 정도무게의배낭을착용할경우, 배낭을메지않고선자세에비해머리가전방으로이동하고어깨의거상이증가한다고보고하고있다. 이것은군장의부하로인하여체간에는전방굴곡이일어나고, 경부에서는바로서기위한상쇄작용과함께체간을안정시키기위하여경부를신전시킴으로인해머리가전방으로이동하게된것이다 (Attwells et al. 2006). 머리의전방이동은경부척추기립근과상부승모근이작용했을때나타나는움직임이며, 어깨의거상은주로상부승모근이작용했을때어깨에서일어나는움직임이다 (Germain. 1993). 그러나본연구에서는신체정렬이변하는것을통제하였기때문에머리의전방이동과어깨의거상그리고체간의전방굴곡이증가하는것을육안으로확인할수없었다. 그러나군장지지대를사용했을때경부척추기립근과상부승모근의근활성도가감소한것으로볼때, 상부승모근으로부과되는군장의부하가군장지지대를통해더안정적인골반부위로분산되어상부승모근의근활성도가감소된것으로판단된다. 또한상부승모근의근활성도감소는어깨의거상을감소시키고, 그에따른

21 경부의상쇄작용도감소시켜경부척추기립근의근활성도역시감소하였다고추정된다. 복직근은외부의부하가없을때에는체간안정화에사용되는근육이아니지만, 군장을착용하는것과같이체간의신전모멘트가발생하는상황에서는이를상쇄시켜체간을굴곡시키는근육이다 (Pascoe et al. 1997; Filiaire et al. 2001). 본연구에서복직근은경부척추기립근이나상부승모근보다큰 % MVIC 값을보였다. 이는군장의무게로인한체간의신전모멘트가체간을굴곡시켜보상해야하지만, 실험시정상정렬을유지하였기때문에복직근에서등척성수축이지속적으로일어나면서다른두근육보다큰 % MVIC 값을보인것으로사료된다. 군장지지대의사용유무에따른복직근의근활성도는유의한차이를보이지않았지만, 군장지지대를사용했을때복직근의근활성도가군장지지대를사용하지않았을때에비해감소하는양상을보였다. 이는연결받침으로인하여군장의무게가요대로분산되어체간에서일어나는신전모멘트를다소감소시켰기때문인것으로생각된다. 군인은전시혹은훈련시군장을착용하고임무를수행해야하지만군장의과부하는군인에게여러가지문제점을발생시키고있으며, 특히완전군장착용하에실시하는행군은 218명중 36% 인 78명에서한가지이상의신체적통증이나손상을일으킨다 (Reynolds et al. 1999). 적당한스트레스는조직손상의역치를높여주어조직의안정성을유지해주지만반복적으로가해지는스트레스는오히려조직손상의원인이된다 (Mueller, and Maluf. 2002). 지속적으로군장무게가어깨에가해지면어깨주변의통증과조직손상을야기할수도있다 (Bessen et al. 1987). 부적합한방법으로 34~61 kg의군장을메고, 20 km이상의거리를보행한후일어나는사격의부정확성은군장으로인한상부체간근육군 (upper body muscle group) 의피로, 진전 (tremor) 혹은맥박과호흡의상승으로인한것이다 (Knapik et al. 1993; Tharion, and Moore. 1993). 군인에게있어군장은필수품목이다. 선행연구에서완전군장을하고 161 km 행군을실시하였을때손상을입은 27명의군인중 1명에게서하루의휴식이필요한경부통증을보고하였다 (Reynolds et al. 1999). 일반적으로나타나는경

22 부통증은경부에주어지는신전모멘트가증가할수록목근육의스트레스가증가하며, 이와같은지속적인경부의신전모멘트는목과머리의통증, 경부근막통증과어깨통증과같은근골격계문제를야기한다 (Raine, and Twomey 1997). 또한군장은군인에게많은근골격계손상뿐만아니라신경학적인손상도초래할수있다. 프레임이나허리벨트는군인에게주어지는군장의무게를분산시키고임무시체간에안정성을향상시키지만, 직접적으로상부승모근의근활성도를낮추지는못한다고보고되고있다 (Everett et al. 2000). 따라서군장을멜때군장지지대를사용하는것은경부척추기립근과상부승모근의근활성도를감소시켜군장으로인해나타날수있는근골격계문제를감소시킬것으로생각된다. 그러나본연구는군장착용후실제보행상황이아닌실험실내에서기립자세를유지하는동안에실시하였고, 자세를동일하게통제하여실제상황에서일어날수있는체간근육의근활성도를비교하기에는제한점이있다

23 제5장결론 본연구에서는군장을착용하고기립자세에서군장지지대사용유무에따라경부척추기립근, 상부승모근그리고복직근의근활성도가어떻게변하는지알아보았다. 좌우측근육의근활성도비교에서는경부척추기립근과상부승모근그리고복직근에서모두유의한차이가없었다 (p>0.05). 그리고군장지지대의사용시에는경부척추기립근과상부승모근에서근활성도가군장지지대를사용하지않았을때에비해유의하게감소하였으며 (p<0.05), 복직근에서는유의한차이가없었다 (p>0.05). 이와같은결과로군장지지대의사용이경부척추기립근과상부승모근에부과되는부하를감소시켜근활성도가감소된다는것을알수있었다. 앞으로군장지지대사용이체간의근활성도에미치는영향뿐만아니라에너지소모, 근골격계통증그리고전투업무에어떠한영향을미치는지알아보는연구가필요할것이다

24 참고문헌 Attwells RL, Birrell SA, Hooper RH, and Mansfield NJ "Influence of carrying heavy loads on soldiers' posture, movements and gait". Ergonomics. 49(14): Bessen RJ, Belcher VW, and Franklin RJ "Rucksack paralysis with and without rucksack frames". Mil Med. 152: Bobet J, and Norman RW "Effects of load placement on back muscle activity in load carriage" Eur J Appl Physiol. 53:71-75 Chansirinukor W, Wilson D, Grimmer K, and Dansie B "Effects of backpacks on students: Measurement of cervical and shoulder posture". Aust J Physiother. 47: Cram JR, Kasman GS, and Holtz J, Introduction to Surface Electomyography. Gaitherburg: Aspen Pub. Datta S, and Ramanathan N "Ergonomic comparison of seven modes of carrying loads on the horizontal plane". Ergonomics. 14:

25 Everett H, Ki H, Peter F, and Clay P "The effects of backpack weight on the biomechanics of load carriage". DTIC. 72 Filiaire M, vacheron JJ, Vanneuville G, Poumarat G, Garcier JM, Harouna Y, Guillot M, Terver s, Toumi H, and Therry C "Influence of the mode of load carriage on the static posture of the pelvic girdle and the thoracic and lumbar spine in vivo". Surg Radiol Anat. 23:27-31 Germain BC Anatomy of movement. 1st ed. Eastland press. Harman E, Han K, Frykman P, Johnson M, Russell F, and Rosenstein M "The effects of gait timing, kinetics, and muscle activity of various loads carried on the back". Med Sci Sports Exerc. 24(5):S129 Holewijn M "Physiological strain due to load carrying". Eur J Appl Physiol. 61: Johnson RF, Knapik JJ, and Merullo DJ "Symptoms during load carriage: Effects of mass and load distribution during a 20-km road march". Percept Mot Skills. 81: Kaufman KR, Brodine S, and Shaffer R "Military trainingrelated injuries". Am J Prev Med. 18(3):

26 Kendall FP, McCreary EK, Rodgers MM, and Romani WA Muscles testing and function. 5th ed. Baltimore, MD: Lippincott Williams and Wilkins Knapik JJ, Ang P, Reynolds KL, and Jones B "Physical fitness, age, and injury incidence in infantry soldiers". J Occup Med. 35: Knapik JJ, Harman E, and Reynolds KL "Load carriage using packs: A review of physiological, biomechanical and medical aspects". Appl Ergon. 27(3): Lloyd R, and Cooke CB "The oxygen consumption associated with unloaded walking and load carriage using two different backpack designs". Eur J Appl physiol. 81: Lobb B "Load carriage for fun: A survey of New Zealand trampers, their activities and injuries". Appl Ergon. 35: Motmanns R, Tomlow S, and Vissers D "Trunk muscle activity in different modes of carrying schoolbags". Ergonomics. 49(2): Mueller MJ, and Maluf KS, "Tissue adaptation to physical stress: A proposed physical stress theory to guide physical therapist practice, education, and research". Phys Ther. 83(4):

27 Pascoe DD, Pascoe DE, Wang YT, Shim D, and Kim CK "Influence of carrying book bags on gait cycle and posture of youths". Ergonomics. 40: Raine S, and Twomey LT "Head and shoulder posture variations in 160 asymptomatic women and men". Arch Phys Med Rehabil. 43: Reynolds KL, White JS, Knapik J, Witt CE, and Amoroso PJ "Injuries and risk factors in a 100-mile (161-km) infantry road march". Prev Med. 28: Tharion WJ, and Moore RJ "Effects of carbohydrate intake and load bearing exercise on rifle marksmanship performance". DTIC. 27 Wilson WJ "Brachial plexus palsy in basic trainees'". Mil Med. 152:

28 ABSTRACT The Effect of a Military Backpack-Supporting Device on Activity of the Cervical Erector Spinae, Upper Trapezius, and Rectus Abdominis Muscles 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 backpacksupporting 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

29 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 backpacksupporting device on military performance and energy consumption in a real situation. Key Words : Military backpack supporting device, Cervical erector spinae, Upper trapezius, Rectus abdominis

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