연구대상

본 연구는 5년 이상의 선수 경력을 보유한 국가대표 출신 남자 경보 선수로 구성되었다. 측정에 앞서 모든 참가자들을 대상으로 연구 목적과 절차에 대해 설명하였으며, 실험에 참여하는 선수들을 대상으로 참가동의서를 받았다. 총 참가인원은 6명이었으며, 선수들의 신체적 특징은 <Table 1>과 같다.

연구절차

본 연구는 국가대표 경보선수를 대상으로 다른 형태의 운동부하 검사를 적용한 후 나타나는 신체적 반응을 비교·관찰하였다. Batterham & Atkinson(2005)은 단일집단의 반복측정(repeated measures) 또는 교차(cross-over designs)연구가 두 처치집단 또는 대조군을 비교한 연구설계보다 높은 통계적 검증력이 있음을 제시하였으며, 참가자가 5명 이상일 때 90% 이상의 검증력이 있는 것으로 보고하였다(Batterham & Atkinson, 2005). 그러므로 본 연구에서는 다른 형태의 운동부하검사를 적용 시 나타날 수 있는 신체적 변화를 관찰하기 위해 국가대표 남자경보선수의 단일집단을 대상으로 실험을 진행하였다. 검사는 1주일 간격으로 실시하였고 측정 전 날은 오전 훈련만 하였으며, 오후에는 개인 활동을 최대한 제한할 수 있도록 통제하였다. 2차 측정이 있기 전 1주일은 평상시와 동일하게 훈련하였으나 검사 전날은 오전 훈련만 진행하였다. 검사 전 참가자들에게 측정에 대한 주의사항을 전달하였고 준비운동은 선수들이 평소 실시하는 가벼운 조깅 및 스트레칭을 10~15분 실시시켰다. 실험참가자의 참여순서는 무작위로 배정하기 위하여 제비뽑기를 실시하였다. 신체적 변화를 관찰하기 위한 변인으로 산소섭취량(oxygen consumption, VO₂), 심박수(heart rate, HR), 환기량(ventilation, VE), 젖산(lactic acid, LA)을 측정하였다.

신체구성

신체조성은 체성분 분석기(Inbody 720, Inbody, Korea)를 이용하여 체중(kg), 근육량(kg) 및 체지방률(%)을 측정하였으며, 신장은 자동신장측정장비(BSM330, Biospace, Korea)로 측정하였다. 측정 전날 과도한 훈련 및 신체활동을 금지시켰으며, 숙면에 방해가 되는 블루라이트 관련 기기들의 사용을 자제시켰다. 검사 전 24시간 동안 정규식 이외의 자극적인 음식과 음료를 제한하였으며, 측정 전 6~7시간 동안 금식상태를 유지하였다. 측정 1시간 전부터 약간의 수분을 허용하였으며, 측정을 대비한 준비운동 전까지 일체의 신체활동을 제한하였다.

연구방법 및 장비

본 연구에서는 현재까지 국가대표 지구력 선수들의 심폐지구력을 관찰하기 위한 방법으로 실시되고 있는 KISS Running Protocol(KRP)과 경보종목 특성을 고려하여 개발된 KISS Walking Protocol(KWP)을 이용하여 두 프로그램 모두 올아웃될 때 까지 걷기로 만 진행하였다. KRP는 한국스포츠정책과학원에서 개발된 전통적인 심폐지구력 검사 방법으로(Ko et al., 2016) 경사도를 고정(남 6%, 여 5%)하고 2분마다 속도를 올리는 방법으로 진행하였다. KWP는 국가대표 경보 지도자(3명)와 K연구원 소속의 연구위원(2명)이 선행연구와 의견을 기초로 K연구원에서 프로그램화되었다(Amaro-Gahete, Jurado-Fasoli et al., 2019; Amaro-Gahete, Sanchez-Delgado et al., 2019; Beltz et al., 2016; Yoshida et al., 1990). KWP의 경우, Costill et al.(1977)은 선수들의 에너지 대사가 젖산역치 지점 또는 유·무산소성 경계에 도달되는 시간이 운동 시작 5~6분 후로 제시하였기에 초기 속도 변화를 신속하게 설정하였다. Pavei & La Torre(2016)은 경보 선수들의 주행 속도는 평균 14~15km/h이기 때문에 측정 중 유사 속도 도달 시부터 생리적 변화를 관찰할 수 있도록 현재 트레드밀 운동부하검사에서 부하 상승에 대한 시간 간격이 가장 긴 3분으로 배정하였다(ACSM, 2006). 선행연구에서도 선수들의 운동부하검사 시 부하 변화에 따른 심박수 및 최대산소섭취량이 항정상태를 도달하기까지 2~3분간 소요되는 것으로 제시하고 있다(ACSM, 2021; Bayles & Swank, 2018; Thompson, 2019). 또한 종목 특성상 경보 선수들은 평지를 걷기 때문에 고관절 및 슬관절의 각도를 최대한 제한시키며 걸어야 하는 만큼 각도를 배제시키고 속도만을 이용하여 운동 강도를 증가시켰다(Hanley et al., 2008). 관련 구성은 <Figure 1>과 같다. 검사 중단 조건은 두 측정 모두 선수들이 더 이상 측정을 진행할 수 없는 완전탈진(all-out)상태가 되거나 운동자각도(rating of perceived exertion, RPE)가 19~20일 경우, 종목 특성상 양발이 지면에서 떨어지게 되면 측정을 중지시켰다(Sung et al., 2022). 측정 장비는 운동부하검사를 진행하기 위해 트레드밀(COSMED T170 DE, COSMED, Italy)을 사용하였으며, 호흡변인을 측정하기 위해 가스분석기(Quark CPET, COSMED, Italy)를 활용하여 환기량(ventilation, VE) 및 산소섭취량(VO₂)을 관찰하였다. 심박수 측정은 무선심박수측정기(FT2, Polar, Finland)를 이용하여 측정하였다. 환기량, 심박수, 최대산소섭취량은 휴식기를 포함하여 올아웃, 직후 1, 2, 3, 4, 5분 총 7회를 채취하여 비교·분석 하였으며, 젖산은 휴식기, 올아웃, 직후 3, 5, 15, 30분 총 6회를 채취하였다(Sung et al., 2022).

자료 분석

본 연구의 모든 자료는 IBM SPSS Statistics 25.0을 이용하여 평균 및 표준편차를 산출하였다. 두 가지 걷기 형태의 운동부하검사에서 측정된 결과는 집단별로 비교·분석하였으며, 처치에 따른 차이는 표본의 수가 적어 정규성 만족의 어려움으로 인하여 MannWhitney U 검증을 실시하였다. 시점 간 차이 검증은 반복측정 분산분석(repeated-measure ANOVA)을 실시하였으며, 사후 검증은 polynomial 검사를 통하여 변화 양상을 관찰하였다. 모든 통계적 유의수준은 α=.05로 설정하였다.

GXT프로토콜 방법 간 운동시간, 환기량, 심박수, 산소섭취량 및 회복률 비교

두 가지 형태의 걷기 운동부하검사가 진행된 시간은 KRP의 경우 955.5±51.29초, KWP는 1057.8±20.05초였으며, 통계적 유의차가 있는 것으로 나타났다(Z: -2.887, p<.01). 환기량, 심박수 및 산소섭취량의 요인별 변화는 Table 2와 같다. 환기량의 경우 처치에 따른 안정시의 통계적 유의차가 없었으며, 이후 회복기에도 유의차가 없는 것으로 나타났다. 환기량의 시점 간 차이는 통계적 유의차가 있는 것으로 나타났으며(p≤.01~.05), 이는 Figure 2에 제시하였다.

심박수의 경우 두 처치의 통계적 유의차는 없는 것으로 나타났다. 심박수의 사전 기록과 회복을 비교한 시점 간 차이에서는 통계적 유의차가 있는 것으로 나타났으며(p≤.01~.05), 이는 Figure 3에 제시하였다.

최대산소섭취량의 경우 안정시 통계적 유의차는 없는것으로 나타났으며, 운동 종료 후 산소섭취량에서는 운동 종료 직후와 1분 후에서 통계적 유의차가 있는 것으로 나타났다(p<.05). 시점 간 차이는 있는 것으로 나타났으며(p≤.01~.05), 이는 Figure 4에 제시하였다.

GXT프로토콜 방법 간 젖산회복률 비교

두 가지 다른 형태의 걷기 운동부하검사 중 나타난 젖산 변화는 Table 3에 제시하였다. 통계 결과 운동 종료 후 젖산의 변화에서 처치에 따른 차이는 없었지만, 시점 간 차이는 있는 것으로 나타났으며(p<.01), 이는 Figure 5에 제시하였다.

걷기 형태별 운동부하검사 중 운동시간, 심박수, 환기량 및 산소섭취량 비교

두 가지 걷기 형태의 운동부하검사에서 KWP 처치가 KRP 처치보다 운동시간(p<.01)과 최대산소섭취량(p<.05)에서 유의하게 높은 결과가 있는 것으로 나타났다. 운동시간의 경우 KWP 처치가 초반 6분까지 1분 단위로 속도가 증가되면서 부하가 높아졌지만 이후 3분 단위로 증가되면서 부하는 KRP 보다 낮게 증가되었다. 또한 10mph의 속도에 도달하는 시점은 KWP는 5분 뒤, KRP는 8분 뒤인 것으로 나타났으며, 두 처치의 운동강도가 역전 현상이 나타나는 곳은 14분 지점인 것으로 나타났다. 이는 초반에 KWP 처치의 부하가 빠르게 증가되면서 강도가 높아지는 것으로 보이지만 14분 지점부터 KRP의 부하가 높아져 KRP 처치는 평균 16분 시점(부하 13.8mph)에서 KWP 처치는 17분 30초(부하 약 13mph)에서 운동이 종료되었다. 결국 운동시간의 통계적 유의차는 시간당 증가되는 부하의 차이로 인한 것임을 알 수 있다.

심박수 및 환기량의 경우 처치 간 유의차는 나타나지 않았지만, 시점 간 차이는 있는 것으로 나타났다. 운동부하검사는 유·무산소성 에너지 대사의 지속 능력을 확인하기 위한 방법으로 심박수 또는 환기량과 같은 생리학적 변인들을 최대치까지 올린 후 나타나는 변화를 관찰하게 된다. 운동 종료 후 인체는 항상성(homeostasis)의 원리에 따라 대사적 체계를 정상 수준으로 돌리려 하는데, 이때 영향을 받는 변인으로는 심박수, 호흡수, 체온, 호흡변인, 혈압 등이 이에 속하게 된다(ACSM, 2021; Bayles & Swank, 2018). 결국 두 변인 모두 시점 간 통계적 유의차가 나타나게 된 것은 인체가 생리학적으로 정상 범위로 돌아가기 위한 회귀 반응에서 나타난 결과임을 알 수 있다.

최대산소섭취량은 운동 중 인체에서 나타나는 생리적 변화를 수치화하여 평가할 수 있는 대표적인 지표로써 흡기와 호기 시 발생되는 가스의 농도차로 결정된다(Beltz et al., 2016; Tipton, 2014). 특히 최대산소섭취량은 운동강도의 증가에 따라 지속적으로 높아지며, 일정강도 이상이 되면 고원상태가 되어 선수들의 피로내성 능력 및 전신 체력을 평가하는데 도움이 된다(Léger et al., 1988). KWP 처치는 KRP의 최대산소섭취량과 비교하여 7%가 높은 것으로 나타났다. Greiwe & Kohrt(2000)의 연구에서는 걷기 시 시간당 8km의 속도에서는 에너지 효율성이 감소되는 것으로 보고하였으며, Day et al.(2003)의 연구에서는 260m/min의 속도 이상에서는 산소 호흡량의 절대적인 변화는 나타나지 않는 것으로 보고하였다. 본 연구에서는 선행연구에서 제시하는 것과 같이 에너지 효율성에 영향을 받는 운동 강도 이상으로 진행되었으며, 산소 호흡량이 최대가 되는 지점까지 운동이 실시되었다. 전·후반 모두 일정하게 운동강도가 증가되는 KRP 처치에서는 국부 피로로 인한 산화적 인산화 과정의 adenosine triphosphate(ATP) 생산에 어려움이 발생하여 최대산소섭취량 도달 전 운동이 종료된 것으로 여겨지며(Powers et al., 2020), 반대로 후반부에 운동량은 증가하는 반면 상대적으로 운동강도가 낮았던 KWP 처치는 에너지 대사면에서 더 효율적으로 운동을 지속할 수 있었기에 높은 산소섭취량을 기대할 수 있었다. 그러므로 심폐체력 측정 시 선수 개개인의 정확한 산소섭취량의 평가를 위해서는 KWP 처치가 더 효과적일 것으로 여겨진다.

걷기 형태별 운동부하검사 후 젖산 비교

젖산은 무산소성 대사가 이루어지는 활동에서 인체가 과도하게 산성화되는 것을 예방하고 글루코스(glucose)의 항상성을 유지하는데 주된 역할을 한다(Powers et al., 2020). 운동 중 약 75%가 에너지원으로 산화되며 휴식 시 생성양의 약 50%가 에너지원으로 동원되는 만큼 젖산은 다양한 활동에서 인체의 기능적 차이를 검증하기 위한 중요한 생리학적 지표임을 알 수 있다(Song et al., 2017). 특히 고강도 지구성 운동인 경보에서도 젖산은 중요한 지표로 활용되고 있는데, Sung et al.(2022)은 경보선수의 체력을 향상시키기 위해서는 젖산의 발현 양상의 지속적인 관찰이 필요하며 이를 근거로 선수들의 체력 프로그램이 구성되어야 경기력이 개선된다고 거론하였다. 특히, 경기 초반 또는 후반의 스피드 가속 구간에서 나타날 수 있는 젖산 역치와 무산소성 에너지 대사를 개선시키기 위해서는 젖산의 회복률에 대한 관찰도 중요한 것으로 제시되었다(Yoshida et al., 1990). 그러므로 본 연구에서도 처치 후 발생되는 생리학적 변화를 관찰하기 위해 젖산의 발현양상을 비교·분석하였다.

두 처치 모두 사전과 비교하여 운동 종료 후 모든 시점에서 통계적 유의차가 있는 것으로 나타났다(p<.01). KRP 처치의 경우 사전과 비교하여 사후 젖산 발현이 약 5.7배 상승한 것을 관찰할 수 있으며, KWP의 경우 사전과 비교하여 사후 약 5배 증가한 것을 알 수 있다. 두 처치에 대한 비교에서는 통계적 차이는 나타나지 않았지만 운동 종료 직후 KWP 처치와 비교하여 KRP 처치의 젖산 발현이 약 30% 높은 것으로 나타났으며, 이후 3, 5분에서도 각각 19.8%, 13.7%의 차이가 있는 것으로 관찰되었다. 경보는 규칙상 한 발은 꼭 지면에 접촉된 상태에서 전진이 이루어져야 하는 만큼 달리기와 같이 탄성에 의한 에너지 효율성을 기대할 수 없기 때문에 상대적으로 하지의 피로가 높아질 수 있다(ACSM, 2021; Bompa & Buzzichelli, 2021). 선행연구에서는 동일한 피험자가 1.41m/sec의 속도로 걷는 것과 비교하여 2.82m/sec의 속도로 뛰었을 때 칼로리 소모가 약 19% 증가되는 것으로 보고하였다(McArdle et al., 2022). 이는 달리는 것이 에너지 소비가 높은 것으로 보이나 동일한 속도에서 걷게 되면 상체와 하체의 협응적 움직임의 제한이 발생하게 된다(McGinnis, 2020), 이로 인하여 Stretch Shortening Cycle로 인한 추진력을 기대할 수 없게 되고 국소 피로가 더욱 증가하게 되어 무산소성 에너지 동원이 높아질 것이다(Sung et al., 2022). 또한, 동일한 피험자를 대상으로 4가지 형태의 GXT 프로토콜을 적용한 연구에서 속도의 변화 없이 각도(Grade)만을 증가시켜 부하를 높인 실험이 가장 높은 산소섭취량을 기록하였다(Pollock et al., 1976). 본 연구에서도 선행연구와 같이 동일한 속도로 각도만을 이용하여 점증적으로 부하를 증가시켰다면 또 다른 결과를 기대할 수 있었겠지만 전술한 바와 같이 종목 특성과는 다른 역학적 특징을 고려하여 측정 시 각도 변화는 배제시켰다. 그러므로 측정 초기 무산소성 대사를 통한 에너지 동원을 최소화하며 종목의 특성이 고려된 KWP 처치가 선수들의 체력 측정에 적절할 것으로 여겨진다.