연구 대상자

대상자는 30대 남성으로서 체질량지수(body mass index: bmi)가 25kg·m^-2 이상인 과체중자(who, 2021)를 선정하였다. 각 집단당 필요한 대상자 수는 g*power 3.1을 이용하여 결정하였으며, 효과크기 .4, 유의수준(α) .05, 그리고 검정력(β) .80을 적용하여 산출한 결과 필요한 대상자 수가 집단당 12명으로 나타났다(faul et al., 2009). 탈락률을 고려하여 총 30명을 선정하여 연속운동 집단과 분할운동 집단에 15명씩 무선할당(random assignment) 하였으나, 실험 중 연속운동 집단 2명과 분할운동 집단 3명이 개인적인 사유로 탈락하여, 총 25명의 데이터를 최종 분석에 포함하였다.

모든 대상자는 최근 6개월 이내에 체계적인 운동 경험이 없고, 검사와 처치에 참여하는데 문제가 되는 각종 질환이 없는 자들이었다. 이 연구가 시작되기 전 K대학교 생명윤리위원회로부터 승인(KHGIRB-22-242)을 받았다. 실험 전 연구의 목적과 절차를 설명하였고, 이를 이해하고 자발적으로 참여하고자 하는 자로부터 검사 동의서를 받은 후 연구에 참여하도록 하였다. 연구 대상자의 신체적 특성은 <Table 1>에 제시된 바와 같다.

Table 1.

Characteristics of participants (mean±SD)

측정 항목과 방법

모든 대상자는 K대학교 운동처방실에 방문하여 체격 측정, 신체구성 검사, 체력 검사, 그리고 채혈을 실시하였다. 실험 48시간 전부터 고강도 운동과 음주 및 흡연을 금하고, 12시간 이상 공복 상태로 오전 7시에 도착하여 30분간 안정을 취한 후 각종 검사에 참여하였다. 사전검사와 사후검사는 동일한 방법에 의하여 진행되었으며, 그 구체적인 방법은 다음과 같다.

처치 방법

두 집단 모두 12주간 회당 30분, 주 3회, 예비심박수(heart rate reserve: HRR)의 60~70%의 중강도로 순환운동을 실시하였다. 연속운동 집단의 대상자는 하루 중 30분간 연속으로 운동을 실시하였고, 분할운동 집단의 대상자는 동일한 30분의 운동을 10분씩 3회에 나누어 실시하였다.

본 운동 프로그램은 Kim et al.(2014)의 프로그램을 이 연구의 목적에 맞게 수정·보완한 것으로 1세트당 총 10분이 소요되었다(Figure 1).

Fig. 1.

Composition of exercise program

연속운동 집단은 하루 중 편한 시간에 30분간 운동을 연속적으로 실시하였고, 분할운동 집단은 일상생활을 유지하며 평균 4~5시간의 간격을 두고 각각 10분씩 여유시간을 이용하여 운동을 실시하였다.

처치 기간 중 4주에 한 번씩 Polar Heart Rate Analyzer(Polar Electro OY, 핀란드)를 착용하여 HRR의 60~70%에 해당되는 목표 심박수를 확인하면서 운동강도를 확인하였고, 이를 근거로 하여 필요시 반복횟수를 증가시켜 운동강도를 점진적으로 증가시켰다. 아울러 처치 기간 중 평소의 식사 습관과 신체활동 습관을 그대로 유지하도록 하였다.

자료처리 방법

이 연구의 결과는 SPSS PC+ for windows(version 26.0)로 분석하였다. 각 종속변인의 기술통계량을 평균(mean)과 표준편차(standard deviation: SD)로 제시하였다. 두 집단 간 평균 차이와 두 시기 간 평균 차이를 동시에 검증하기 위하여 반복 이원변량분석(repeated two-way ANOVA)을 실시하였다. 집단의 주효과, 시기의 주효과, 또는 집단과 시기의 상호작용이 유의한 경우 각 집단 내 두 시기 간의 차이는 종속 t-검증으로, 그리고 각 시기 내 두 집단 간의 차이는 독립 t-검증으로 분석하였다. 모든 통계분석의 유의수준(α)은 .05로 설정하였다.

신체구성의 변화

이 연구에서 12주간 연속운동과 분할운동을 실시한 결과 연속운동 집단에서만 체중, BMI, 그리고 체지방량이 유의하게 감소되었다. Jakicic et al.(2019)의 연구에서는 10분 미만의 중강도 운동 및 신체활동이 허리둘레와 안정시 혈압 및 혈액 지질을 개선하지만, 체지방량의 유의한 감소를 위해서는 10분 이상의 연속운동 방식이 효과적이라고 보고하였다. 이는 연속운동 시 운동시간 증가로 인한 지방 사용의 비중이 높아 지방 소모가 더 유리하기 때문이라고 설명되었다(Strath et al., 2008). 따라서 연속운동 집단의 지방 소모 비중 증가가 분할운동 집단보다 높아서 체지방량의 유의한 감소가 나타났고, 체중 변화로 인하여 BMI가 유의하게 감소된 것으로 사료된다.

한편, 연속운동과 분할운동 두 집단 모두 허리둘레가 유의하게 감소되고, 엉덩이둘레가 유의하게 증가된 것으로 나타났다. 운동을 통하여 증가된 신체활동량은 내장 지방 소비를 촉진하여 허리둘레를 감소시키고, 대근육인 둔근을 발달시켜 엉덩이둘레를 증가시킨다(Magutah et al., 2022). 이는 이 연구에서 실시한 순환운동에 포함된 저항성운동이 엉덩이둘레의 유의한 증가에 영향을 준 것으로 판단된다. 이와 같은 선행연구의 결과와 이 연구의 결과를 볼 때, 시간을 분할하여 운동을 실시하여도 연속운동의 효과와 비슷하게 체중 감소와 비만을 예방하기에 효과적인 운동방법이라 사료된다.

한편, 이 연구의 연속운동 집단과 분할운동 집단의 골격근량이 모두 감소된 것으로 나타났다. 운동을 통한 신체활동량 증가는 체지방량을 감소시키는데 효과적이지만, 제지방량과 골격근량도 감소시키는 결과가 나타날 수 있다(Berggren et al., 2008). 이는 운동을 통한 에너지 소비량 증가의 결과이며, 체계적인 식이 단백질 섭취가 동반되지 않는다면 골격근량 또한 감소될 수 있는 것으로 보고되었다(McCarthy & Berg, 2021). 이 연구에서도 두 집단 모두 운동을 통하여 에너지 소비량이 증가되었고 식이 단백질의 추가 섭취가 없었기 때문에 골격근량이 감소된 것으로 해석되며, 이는 체중과 근육량이 감소되어도 신체 기능이 더욱 증가될 수 있다는 Vink et al.(2016)의 보고와 밀접한 관련이 있는 것으로 사료된다. 한편, 이 연구에서는 연속운동과 분할운동 모두 골격근량의 유의한 감소에도 불구하고 <Table 2> 및 <Figure 2>에서 보는 바와 같이 체력의 유의한 증가가 나타났다. 이는 장기간 운동을 통한 신체활동으로 체중감소와 함께 골격근량이 감소되어도, 트레이닝의 효과로 신체기능 향상이 나타난다는 선행연구 결과를 지지하는 것으로 판단된다. 추후 순환운동이 아닌 저항성운동과 유산소운동을 연속운동과 분할운동으로 적용하여 신체구성을 비교하는 후속 연구가 요청된다.

체력의 변화

이 연구에서 근력을 평가하기 위하여 측정한 악력이 연속운동 집단과 분할운동 집단 모두에서 유의하게 증가되었다. 장기간의 순환운동 실시는 근력을 유의하게 향상시키며(Paoli et al., 2010), 주 3회 이상의 저항운동이 포함된 순환운동일 경우 유의한 악력 향상이 나타난다(Waller et al., 2011). 이 연구에서는 중강도 이상의 순환운동을 실시하였고, 저항성운동에 해당되는 푸쉬업, 버피, 마운틴 클라이밍, 그리고 플랭크 등 상지의 수축을 포함하는 운동을 통하여 악력이 향상되었을 것으로 사료된다. 덤벨과 같은 도구를 이용할 경우 근력 향상이 더욱 유의하게 니타나지만(Oliveira-Junior et al., 2021), 맨몸을 이용하여 틈틈히 분할운동으로 실시하여도 악력이 증가된다는 것은 실제 현장에서 적용 가치가 높아 임상적으로 의미가 있다고 판단된다.

이 연구에서 근력과 함께 근지구력 또한 연속운동 집단과 분할운동 집단 모두에서 유의하게 증가되었다. 저항성운동이 포함된 순환운동 훈련은 근력에 더하여 근지구력 또한 유의하게 증가시킨다(Waller et al., 2011). 이는 저항성운동 동작이 반복적으로 지속되는 순환운동의 특성에 기인하며, 이는 직접적으로 근력과 함께 근지구력을 발달시키게 된다. 또한 저항성운동을 통하여 상지와 하지 근육의 활성화는, 복부근육과 흉부근육의 발달이 윗몸일으키기 수행 능력에 영향을 주게 된다(de Oliveira et al., 2017). 따라서 이 연구의 순환운동 프로그램에서 실시한 스쿼트, 푸쉬업, 마운틴 클라이밍, 그리고 플랭크 동작은 허리근육이 활성화되면서 윗몸일으키기 증가에 긍정적인 영향을 준 것으로 판단되며, 두 집단 모두 동일한 운동 강도와 운동시간을 진행하였기 때문에 비슷한 정도의 유의한 향상이 나타난 것으로 판단된다.

이 연구에서 유연성을 평가하기 위하여 측정한 앉아윗몸앞으로굽히기가 연속운동 집단과 분할운동 집단 모두에서 유의하게 증가되었다. 다양한 방법으로 다관절이 사용되는 운동을 실천할 경우, 근력 강화와 함께 유연성이 개선되는 것으로 보고되었다(Weiss et al., 2010). 특히, 고관절을 사용하는 동작이 햄스트링 유연성 개선에 도움이 되는데, 이는 관절과 근육의 경직도 감소 및 근신경의 개선이 원인으로 보고되었다((Özer et al., 2017). 이 연구에서 실시한 운동 프로그램 중 스쿼트와 마운틴 클라이밍과 같은 동작은 고관절의 사용이 큰 동작으로, 근육과 관절의 고유 수용성 감각이 개선되어 유연성 증가에 긍정적인 영향을 준 것으로 사료된다.

이 연구에서 심폐지구력을 평가하기 위하여 측정한 VO₂max가 연속운동 집단과 분할운동 집단 모두에서 유의하게 증가되었다. 순환운동에서 운동과 휴식 사이의 비율은 심폐능력 향상과 관련이 있으며, 운동 동작 간 휴식시간이 짧을수록 VO₂max의 증가가 더 크게 나타난다(Waller et al., 2011). 이와 같은 효과는 개인의 VO₂max가 낮을 경우 더욱 유의하게 나타나는 것으로 보고되었으며, 저항운동으로 인한 젖산 역치와 유산소성 운동형태로 인한 유산소 시스템 활성화가 그 이유로 보고되었다. 이에 더하여 Kraemer et al.(2002)의 연구에서도 단일 세션의 저항성운동은 VO₂max 증가에 직접적인 영향을 주지 않고 다중 세션 간 짧은 휴식시간이 VO₂max 증가에 영향을 주는 것으로 보고하여 이 연구 결과를 지지하였다. 선행연구의 결과를 종합해 볼 때, 이 연구의 두 집단 모두 운동 프로그램 진행 시 동작 간 짧은 휴식시간이 VO₂max 증가에 기인한 것으로 판단된다.

고혈압 지표의 변화

이 연구에서는 12주간의 순환운동 처치가 고혈압 지표에 미치는 영향을 확인하기 위하여 HRrest, SBP, DBP, PP, MAP, 그리고 심근부담지수인 RPP를 측정하였다. 일반적으로 유산소운동이 포함된 순환운동은 안정시 교감신경 자극을 감소시켜 심혈관기능을 향상시키며, HRrest의 감소를 통하여 혈압의 안정화에 기여한다(Bacon et al., 2004). 그러나 이 연구에서는 HRrest와 혈압 등 고혈압 지표의 유의한 개선이 나타나지 않았으며, 이는 주로 대상자의 수치가 정상범위 안에 있었기 때문이라고 판단된다. 다만, 심근에 미치는 부담의 지표가 되는 RPP가 두 집단 모두에서 크게 개선된 점은 주목할 만하다고 사료된다.

유산소운동은 심혈관기능을 개선하며, 미주신경 활성화를 통하여 교감신경의 자극 정도를 감소시켜 HRrest를 감소시킨다(Myers et al., 2010). 그러나 이 연구의 연속운동 집단과 분할운동 집단의 HRrest에서는 유의한 감소가 나타나지 않았다. 이와 관련하여 고강도 순환운동을 실시한 Grace et al.(2018)은 유의한 심박수의 개선이 나타나지 않아도 심폐지구력 증가를 통해 심혈관기능의 개선으로 이어질 수 있다고 강조하였다. 이 연구에서도 연속운동과 분할운동 두 집단 모두에서 나타난 VO₂max의 유의한 증가가 HRrest의 유의한 감소로 이어지지는 않았지만, 심혈관기능의 개선에 도움을 준 것으로 사료된다. 또한, 연속운동과 분할운동 두 집단의 HRrest가 정상범위였고, 유산소운동이 아닌 중강도의 순환운동이었기 때문에 HRrest의 유의한 결과로 나타나기에는 다소 무리가 있었다고 판단된다.

한편, SBP와 DBP 또한 연속운동 집단과 분할운동 집단 모두에서 유의한 변화가 나타나지 않았다. 고강도 유산소운동을 통한 심박수의 증가 폭이 클수록 혈압의 개선이 더욱 유의하게 나타날 가능성이 높다(Versic et al., 2021). 그러나 무조건 고강도 운동이 유의한 혈압 감소의 결과를 가져오는 것은 아니며, 운동을 통하여 말초 혈관의 저항 개선이 혈압 감소에 직접적인 영향을 미치는 것으로 보고되었다(Guimarães et al., 2010). 따라서 혈압을 감소시키기 위해서는 다양한 요인이 작용하지만, 말초 혈관의 저항 감소가 매우 중요할 것이다. 말초 혈관 저항은 체중과 밀접한 관련이 있으며, 체중이 감소될 경우 말초 혈관 저항도 개선되는 것으로 보고되었다(Bacon et al., 2004). 이상의 결과를 종합해보면, 이 연구의 대상자는 정상혈압을 가진 자이기 때문에 통계적으로 유의한 고혈압 지표 변화는 나타나지 못한 것으로 판단된다. 따라서 추후 고혈압 환자를 대상으로 고혈압 지표의 변화를 비교하는 후속연구가 요청된다.

고지혈증 지표의 변화

이 연구에서 과체중 남성을 대상으로 12주간 HRR의 60~70%의 강도로 순환운동을 처치한 결과, 연속운동 집단과 분할운동 집단 모두에서 TG가 유의하게 감소되었으나, HDL-C와 LDL-C는 유의한 변화가 나타나지 않았다. Murphy et al.(2002)은 6주간 최대심박수(maximal heart rate: HRmax)의 70~80%의 강도로 연속운동과 분할운동으로 집단을 나누어 유산소운동을 실시한 결과, 두 집단 모두 체중의 변화가 없이 TG와 TC의 유의한 개선이 나타났다고 보고하였다. 이와 함께 체중의 유의한 변화가 없더라도 허리둘레가 감소된다면, 복부 체지방 분포를 변화시켜 혈중지질이 개선될 수 있다고 강조하였다. 반면, 연속운동 집단과 분할운동 집단을 비교한 Eguchi et al.(2013)의 연구에서는 두 집단 모두 허리둘레가 감소되어도 콜레스테롤관련 변인의 유의한 변화가 없었으며, 이는 대상자의 혈중 지질 수준이 정상 범위에 있었기 때문이라고 설명하였다. 따라서 선행 연구 결과를 미루어 볼 때, 연속운동과 분할운동 두 집단 모두 허리둘레 감소와 함께 TG의 개선이 나타난 것으로 판단된다.

또한, 연속운동이 분할운동보다 유산소 에너지 시스템의 사용 비중이 높아 지방의 소모와 체지방 감소에 더 긍정적이라고 보고한 Murphy et al.(2019)의 연구 결과는 이 연구의 연속운동 집단의 체지방량 변화와 TC의 유의한 감소 결과와 일치하는 것으로 해석된다. Figorilli et al.(2022)의 연구에서는 LDL-C의 감소와 HDL-C의 증가가 심혈관질환의 위험 증가와 관련이 있다고 보고되었으며, 정상 범위에서의 지단백질의 개선은 혈중지질과 관련된 질환의 유병률을 감소시킬 수 있는 임상적 의미가 있다고 사료된다.

이상의 내용을 종합하면, 연속운동만큼 분할운동 또한 체중과 체지방의 감소와 혈중지질 개선에 긍정적인 영향을 미치며, 비만 및 대사질환을 예방하기에 효과적인 운동방법이라 판단된다.

당뇨병 지표의 변화

과도한 지방 축적으로 인하여 증가된 체중은 인슐린 저항성의 위험을 증가시키며, 운동을 통한 신체활동량 증가는 내장지방 감소를 통하여 체중을 감소시킴으로써 인슐린 저항성을 효과적으로 개선하는 방법으로 지목되었다(Ross et al., 2004). 이와 같은 선행 연구를 종합해보면, 유의한 체중 감소가 나타날 경우 인슐린 저항성이 개선되는 것으로 해석할 수 있을 것이다. 그러나 이 연구의 연속운동 집단과 분할운동 집단 모두에서 공복 혈당과 공복 인슐린의 유의한 변화가 나타나지 않았다. 정상적인 대상자의 경우, 공복 혈당과 공복 인슐린 수치가 감소된다 하더라도 통계적으로 유의한 감소가 나타나기는 어렵다는 Honkala et al.(2017)의 주장을 고려할 때 이 연구에 참가한 대상자의 공복 혈당과 공복 인슐린 수치가 모두 정상 범위이었기 때문에 연속운동과 분할운동 두 집단 모두 통계적으로 유의한 감소까지 나타나지 못한 것으로 해석된다.

이 연구에서 얻은 공복 혈당과 공복 인슐린을 통하여 산출된 HOMA-IR 또한 유의한 변화가 나타나지 않았다. HOMA-IR은 2.5 이상인 경우 인슐린 저항성이 있다고 진단되며(Singh et al., 2013), 이 연구에 참여한 대상자의 연속운동 집단과 분할운동 집단의 사전 검사 수치가 각각 1.27과 1.42로 정상범위이었기 때문에 HOMA-IR의 유의한 변화가 나타나지 않은 것으로 해석된다. 이 연구에서 통계적으로 유의한 변화가 나타나지는 않았지만, 연속운동 집단과 분할운동 집단의 HOMA-IR이 각각 9.45%와 14.08%나 감소한 것은 임상적으로 큰 의미를 내포하고 있다고 판단된다. 향후 인슐린 저항성이 더욱 심각한 당뇨병 환자를 대상으로 하는 연구, 그리고 보다 많은 대상자를 포함한 후속 연구가 요청된다.

동맥경화증 지표의 변화

TG/HDL-C 비율과 TC/HDL-C 비율, 그리고 LDL-C/HDL-C 비율은 동맥경화증 위험도를 평가하는 간접적인 지표로 사용된다(Millán et al., 2009). 이와 관련하여 Nash et al.(2001)은 12주간의 순환운동을 통하여 TC/HDL-C 비율과 LDL-C/HDL-C 비율이 유의하게 감소되었다고 보고하였다. 또한, Ghorbanian & Saberi(2017)는 10주간의 유산소운동을 통하여 HDL-C의 유의한 감소는 없었지만 TG/HDL-C 비율과 TC/HDL-C 비율이 유의하게 감소되었다고 보고하였다. 이 연구에서도 두 집단 모두 TG가 유의하게 감소되었고, HDL-C의 유의한 변화는 나타나지 않았지만 TG/HDL-C의 비율이 유의하게 감소된 것으로 나타나 분할운동도 연속운동과 유사하게 동맥경화증을 개선하는데 효과적인 것으로 판단된다.

한편, TC/HDL-C 비율과 LDL-C/HDL-C 비율은 통계적으로 유의한 변화가 나타나지 않았으나 감소되는 경향을 보였다. 이는 분할운동을 통하여 신체활동량이 증가되고 신체구성과 혈중지질의 개선이 나타나 생긴 결과로 해석된다. 따라서 시간을 분할하여 운동을 실시하는 방법도 연속운동 방법과 유사하게 혈중지질 특성의 개선과 동맥경화증의 완화에 공헌할 가능성이 있으므로 임상적으로 중요한 의의가 있다고 사료된다.