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문제 정의
- 본 실험은 비만여성을 체지방율(%)에 의해 두 그룹(A그룹:30~35%, B그룹:35~40%)으로 분류하고, 여러 동일한 트레드밀 속도에서 걷기와 달리기시 발생된 에너지 소비율을 관찰·비교하기 위한 것으로 다음과 같은 결과를 얻었다 .
- 본 연구의 목적은 10명의 비만여성을 체지방율에 의해두 그룹(A: 30~35%, B: 35~40%)으로 분류하여 여러 동일한 속도(5.5, 6.0, 6.5, 7.0km . hr-1)에서 걷 기와 달리 기시 에너지 소비율과 심박수, 호흡교환율, 근동원량 등을 비교하는 것이었다. 본 실험결과 트레드밀 속도증가에 따른 산소소비량은 두 그룹모두 걷기시 비선형적으로 증가하는 경향을 나타내었으나, 달리기시에는 선형적 증가를 나타내어두 그룹 모두에서 속도 6.
- 비만여성을 대상으로 걷기와 달리기시 속도별 에너지 소비율을 관찰했던 이전연구에서 비만인과 일반인간 걷기 속도에 따라 에너지소비율에 차이가 발생될 수 있음을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구에서는 보다 구체적으로 체지방율에따른 걷기와 달리기시 에너지소비율을 비교 . 관찰하고자 하였다.
- 따라서 비만인들에서 걷기시 운동강도 및 에너지소비량 등 신체활동에 대한 정확한 평가를 위해서는 체지방율을 고려하여 속도별걷기시 생리적 변화를 관찰하는 것은 비만인의 운동 처방에서 의미 있는 일이라 생각된다. 이에 본 연구에서는 비만 여성을 대상으로 체지방율에 따라 분류하여 여러 동일한 속도에서 걷기와 달리기시 에너지 소비율을 비교 . 분석하고자 하였다.
제안 방법
- 각 대상자의 걷기와 달리기 속도별 산소소비량(VO2)은 Q4500(Quinton, USA)을 사용하여 측정하였다. 산소소비량은 매 속도별 마지막 2분간 측정치를 평균으로 하였고, 에너지소비량은 Weir Method [16]공식을 이용하여 계산하였다.
- 먼저 1 단계에서는 트레드밀에서 걷기, 그리고 2 단계에서는 트레드밀에서 달리기시 나타난 생리적 변인들을 조사하였다. 각 실험대상자들은 공복상태(최소 8시간)로 실험시작 1시간 전에 실험실에 도착하여 트레드밀(Quinton, USA)에서 5분간 warm-up을 실시한 후 검사를 실시하였다.
- 걷기 protocole 트레드밀에서 매 5분마다 다음과 같이 속도를 증가시켰다: 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0km·hr-1 그리고 달리기 protocole 4.0km·hr-1에서는 5분간 걷기를 적용하고 이후 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0km·hr-1 속도에서는 매 5분마다 달리기 속도를 적용하였다[11].
- 걷기와 달리기 운동검사방법은 피험자간 동일한 속도를 적용하였다. 걷기 protocole 트레드밀에서 매 5분마다 다음과 같이 속도를 증가시켰다: 4.
- 걷기와 달리기시 그리고 그룹간 대퇴근육의 근육 동원량을 비교하기 위해서 표면 근전도 ME3000P(Mega Elec- tronicse, Ltd., Filand)을 사용하여 측정하였다. 표면전극 (surface electrode)은 직경 9mm의 전극(Quinton AgCl chloride)으로, 전극간 거리는 2.
- 5cm로 설정하였다. 근전도측정은 대퇴사구근 중 내측광근, 대퇴직근, 외측광근에서 이루어졌으며, 해당 근육으로부터 발생된 근전도 신호는샘플링 빈도(sampling frequency) 1000Hz에서 초당 1000sample씩 기록되어 각 근육의 근전도 파형을 raw EMG로저장하였다. 이후 4.
- 본 실험은 동일한 실험 조건에서 2주 간격을 두고 총 2회 실시하였다. 먼저 1 단계에서는 트레드밀에서 걷기, 그리고 2 단계에서는 트레드밀에서 달리기시 나타난 생리적 변인들을 조사하였다. 각 실험대상자들은 공복상태(최소 8시간)로 실험시작 1시간 전에 실험실에 도착하여 트레드밀(Quinton, USA)에서 5분간 warm-up을 실시한 후 검사를 실시하였다.
- 0(Biospace, Korea)를 사용하여 측정했으며, 체지방율에 따라 두 그룹으로 분류하였다. 본 실험은 동일한 실험 조건에서 2주 간격을 두고 총 2회 실시하였다. 먼저 1 단계에서는 트레드밀에서 걷기, 그리고 2 단계에서는 트레드밀에서 달리기시 나타난 생리적 변인들을 조사하였다.
- 실험 전 피험자의 체지방율(%)은 체성분 검사장비Inbody 2.0(Biospace, Korea)를 사용하여 측정했으며, 체지방율에 따라 두 그룹으로 분류하였다. 본 실험은 동일한 실험 조건에서 2주 간격을 두고 총 2회 실시하였다.
- 운동시 심박수 측정은 Sports tester, PE3000(Polar, Finland)를 사용하여 매 운동단계의 마지막 1분 측정치를 평균으로 하여 기록하였다.
- 근전도측정은 대퇴사구근 중 내측광근, 대퇴직근, 외측광근에서 이루어졌으며, 해당 근육으로부터 발생된 근전도 신호는샘플링 빈도(sampling frequency) 1000Hz에서 초당 1000sample씩 기록되어 각 근육의 근전도 파형을 raw EMG로저장하였다. 이후 4.5~7.0km/hr까지의 EMG 신호 자체의 파형 (raw data)에 적분 근전도(intergrated EMG, iEMG)분석을 적용하여 근동원량(μV)을 정량화 하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 피험자는 특별한 질환이 없으면서 운동경력이 없는 22-26세의 비만여성 10명으로, 이들은 체지방율 %(percent body fat)에 의해 두 그룹 (A 그룹:30~35%, B 그룹: 35~40%)으로 분류되었다. 피 험자의 신체 적 특성은 <표 1>과 같다.
- , Filand)을 사용하여 측정하였다. 표면전극 (surface electrode)은 직경 9mm의 전극(Quinton AgCl chloride)으로, 전극간 거리는 2.5cm로 설정하였다. 근전도측정은 대퇴사구근 중 내측광근, 대퇴직근, 외측광근에서 이루어졌으며, 해당 근육으로부터 발생된 근전도 신호는샘플링 빈도(sampling frequency) 1000Hz에서 초당 1000sample씩 기록되어 각 근육의 근전도 파형을 raw EMG로저장하였다.
데이터처리
- 0)을 이용하여 모든 측정 항목에 대한 평균(mean)과 표준편차(±SD)를 산출하였다. 두 그룹내 걷기와 달리기 시 측정된 변수에 차이를 검증하기 위하여 paired t-test를 실시하였고, 그룹간 걷기와 달리기시 변수의 평균차이는 독립 t-test로 검증하였다. 통계적인 유의수준은 a<.
- 본 실험에서 얻어지 자료는 SPSS/PC 통계 프로그램 (10.0)을 이용하여 모든 측정 항목에 대한 평균(mean)과 표준편차(±SD)를 산출하였다. 두 그룹내 걷기와 달리기 시 측정된 변수에 차이를 검증하기 위하여 paired t-test를 실시하였고, 그룹간 걷기와 달리기시 변수의 평균차이는 독립 t-test로 검증하였다.
이론/모형
- 산소소비량은 매 속도별 마지막 2분간 측정치를 평균으로 하였고, 에너지소비량은 Weir Method [16]공식을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
- 걷기와 달리기시 심박수 측정결과 속도가 증가할수록걷기시 심박수가 달리기에 비해 비선형적으로 증가하는 양상을 보여 속도 5.5km/hr이후부터는 걷기시 심박수가 달리기 시보다 높아졌으나, 235%체지방 그룹에서는 이후 교차되는 심박수 반응을 보였다. 산소소비 량에 비해 낮은 속도에서 걷기시의 심박수가 달리기시보다 증가됨으로서 상대적인 피로(스트레스)가 높았음을 보여주었으며 전체적으로는 ≥35%이상 체지방그룹이 높은 심박수 반응을 보여체지방율의 증가에 의한 스트레스 증가에 차이가 있었음을 보여주었다.
- 걷기와 달리기에 대한 심박수 측정결과 그룹 A에서는 속도 6km/hr이후부터 걷기시의 심박수가 달리기 시보다 높아지기 시작해 7.0km/hr에서 유의한 차이가 나타났다(p <.05), (Table 2). 그룹 B에서는 5.
- 2>와 같다. 걷기와 달리기의 속도별 에너지소비량 모두 속도증가에 따른 에너지소비의 증가를 보였으나, 두 그룹 모두 달리기에 비해 걷기의 에너지 소비증가율이 보다 비선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 즉, 달리기의 경우 이동한 거리에 따른 에너지 소비량이 상대적으로 일정하게 유지되고 있음을 보여주고 있다(Fig 3, 4).
- 또한 심박수와 호흡교환율 등에서도 비만여성을 대상으로 했던 이전 연구와 유사했지만, 체지방율 높은 그룹에서 운동시 피험자가 느끼는 어려움(운동자각)이 높아지는 결과를 보였다. 결론적으로 비만여성에서 걷기운동시 체지방율의 차이가 걷기와 달리기시 에너지소비에 영향을 줌으로써 걷기시 에너지효율성에 개인간 차이가 발생될 수 있지만 이러한 차이는 크지 않은 것으로 생각된다.
- 호흡교환율에서도 속도증가에 따라 걷기시 탄수화물의 에너지참여비율이 달리기에 비교해서 빠르게 증가하였다. 그룹간 비교에서는 35%이상의 체지방그룹이 30 ~35%체지방그룹보다 모든 속도에서 높은 호흡 교환율을 보였으며 달리기의 호흡교환율과 교차되는 속도시점이 낮아 비만도가 증가할수록 탄수화물의 에너지동원이 높아지는 결과는 보임으로써 젖산축적 등의 대사적 스트레스가 더 높았을 것으로 생각된다.
- 근전도를 이용한 근동원량을 측정결과 5.5~7.0 km/hr까지 대퇴근육에서 측정한 적분근전도(IEMG)를 살펴보면 A그룹(걷기:10501μV, 달리기: 118972μV) 그리고 B 그룹(걷기:99031μV, 달리기: 178680μV)로써 걷기의 근동원량이 달리기에 비해 낮았으며(p<.05), A그룹보다 B그룹에서 걷기와 달리기시 근동원량의 차이가 큰 것으로 나타났다. 동일한 에너지 생성율이 상대적으로 적은 근육량으로 생성된다면 근육에 가해지는 대사적 스트레스가 보다 크게 수반되기 때문에 [11] 피험자가 느끼는 운동자각도는 높아질 것이다.
- 5~7km/hr내에서 걷기의 에너지 소비율이 달리기시보다 높아지는 시점을 나타내었다. 두 그룹 간 비교에서 유의한 차이는 나타나지 않았으나 A그룹보다 B그룹이 다소 낮은 속도에서 걷기시 에너지 효율성이 달리기 시보다 떨어지는 경향을 보였다. 심박수의 측정 결과에서는 체지방율이 높은 그룹이 낮은 그룹보다 높은 심박 수 반응을 보여 체지방율이 높을수록 운동스트레스가 커지는 결과를 보였다.
- 두 그룹간 비교에서 그룹 A의 걷기 효율성은 속도 증가에 따른 에너지 효율성의 빠른 감소(에너지 소비증가)가 나타나 대략 ≥6.8km/hr 속도부터는 이동한 거리에 대한 에너지 효율성이 달리기보다 떨어지기 시작했으며, 그룹 B의 경우도 이와 비슷한 경향을 나타냈으나 그룹 A보다는 낮은 속도에서 걷기의 에너지 효율성이 달리기보다 떨어지기 시작했음을 알 수 있다.
- 2>. 두 그룹간 비교에서는 A그룹이 B그룹보다 높은 산소비량을 나타냈으며, B그룹이 A그룹보다 낮은 속도에서 걷기시와 달리기시 산소소비량이 교차되어 걷기시 산소소비량이 달리기시에 비해 높아지기 시작했다.
- 이러한 신축성 반동력이 걷기 시에도 유사한 영향을 미치겠지만 높아지는 속도에서는 달리기에 비해 걷기의 효율성 감소에 원인이 되었을 것으로 생각된다. 두 그룹간 비교에서는 체지방율이 35%이상인 그룹이 35%이하인 그룹보다 낮은 걷기속도에서 달리기시보다 에너지효율성의 감소가 발생됨으로서 체지방율이 높을수록 속도증가에 따른 걷기의 효율성이 다소 빨리 감소되는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 걷기시 체중과 에너지소비량 간 관련성이 존재하는 것으로[26] 체지방량의 증가는 활동근의 양을 더 많이 동원시켜 걷기의 에너지 효율성을 감소시켜 발생된 것으로 생각된다.
- 결과를 나타내었다. 두 그룹간 호홉교환율 변화를 비교해보면 그룹 A에서는 25.8km/hr속도부터 걷기의 RER이 달리기에 비해 높아진 반면에 그룹 B에서는 속도 5.4km/hr 이후부터 걷기의 RER이 달리기 보다 높아지고 있음을 보여주었다(Fig 7, 8).
- 0km/hr 범위였으며 체지방율에 의한 두 그룹간 유의한 차이는 없었지만, 35~40%체지방 그룹이 낮은 속도에서 에너지효비율이 교차되는 결과를 보임으로써 체지방율에 의해 걷기시 에너지효율성에 다소 변화가 있을 수 있음을 보여주었다. 또한 심박수와 호흡교환율 등에서도 비만여성을 대상으로 했던 이전 연구와 유사했지만, 체지방율 높은 그룹에서 운동시 피험자가 느끼는 어려움(운동자각)이 높아지는 결과를 보였다. 결론적으로 비만여성에서 걷기운동시 체지방율의 차이가 걷기와 달리기시 에너지소비에 영향을 줌으로써 걷기시 에너지효율성에 개인간 차이가 발생될 수 있지만 이러한 차이는 크지 않은 것으로 생각된다.
- hr-1)에서 걷 기와 달리 기시 에너지 소비율과 심박수, 호흡교환율, 근동원량 등을 비교하는 것이었다. 본 실험결과 트레드밀 속도증가에 따른 산소소비량은 두 그룹모두 걷기시 비선형적으로 증가하는 경향을 나타내었으나, 달리기시에는 선형적 증가를 나타내어두 그룹 모두에서 속도 6.5~7km/hr내에서 걷기의 에너지 소비율이 달리기시보다 높아지는 시점을 나타내었다. 두 그룹 간 비교에서 유의한 차이는 나타나지 않았으나 A그룹보다 B그룹이 다소 낮은 속도에서 걷기시 에너지 효율성이 달리기 시보다 떨어지는 경향을 보였다.
- 특히 속도별 걷기와 달리기시 에너지 소비율의 관계를 조사하려는 연구가 있었다[13, 18, 14, 19, 11]. 비만여성을 대상으로 걷기와 달리기시 속도별 에너지 소비율을 관찰했던 이전연구에서 비만인과 일반인간 걷기 속도에 따라 에너지소비율에 차이가 발생될 수 있음을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구에서는 보다 구체적으로 체지방율에따른 걷기와 달리기시 에너지소비율을 비교 .
- 5km/hr이후부터는 걷기시 심박수가 달리기 시보다 높아졌으나, 235%체지방 그룹에서는 이후 교차되는 심박수 반응을 보였다. 산소소비 량에 비해 낮은 속도에서 걷기시의 심박수가 달리기시보다 증가됨으로서 상대적인 피로(스트레스)가 높았음을 보여주었으며 전체적으로는 ≥35%이상 체지방그룹이 높은 심박수 반응을 보여체지방율의 증가에 의한 스트레스 증가에 차이가 있었음을 보여주었다. 호흡교환율에서도 속도증가에 따라 걷기시 탄수화물의 에너지참여비율이 달리기에 비교해서 빠르게 증가하였다.
- 두 그룹 간 비교에서 유의한 차이는 나타나지 않았으나 A그룹보다 B그룹이 다소 낮은 속도에서 걷기시 에너지 효율성이 달리기 시보다 떨어지는 경향을 보였다. 심박수의 측정 결과에서는 체지방율이 높은 그룹이 낮은 그룹보다 높은 심박 수 반응을 보여 체지방율이 높을수록 운동스트레스가 커지는 결과를 보였다. 호흡교환율 또한 체지방율이 낮은 그룹보다 높은 그룹에서 운동시 탄수화물의 에너지참여 비율이 높게 나타나 대사적 스트레스가 높은 것으로 나타났다.
- 호흡교환율 또한 체지방율이 낮은 그룹보다 높은 그룹에서 운동시 탄수화물의 에너지참여 비율이 높게 나타나 대사적 스트레스가 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과로써 비만여성에서 걷기와 달리기시 체지방율이높을수록 대사적 스트레스를 증가시킬 수 있는 것으로 나타났고 에너지소비율도 영향을 받음으로써 걷기시 에너지 효율성에 비만인간 차이가 발생될 수 있지만, 이러한 차이는 크지 않은 것으로 생각된다.
- 이상의 연구결과를 종합해볼 때 비만인의 걷기와 달리기시 에너지소비율이 교차되는 속도는 대략 6.5~7.0km/hr 범위였으며 체지방율에 의한 두 그룹간 유의한 차이는 없었지만, 35~40%체지방 그룹이 낮은 속도에서 에너지효비율이 교차되는 결과를 보임으로써 체지방율에 의해 걷기시 에너지효율성에 다소 변화가 있을 수 있음을 보여주었다. 또한 심박수와 호흡교환율 등에서도 비만여성을 대상으로 했던 이전 연구와 유사했지만, 체지방율 높은 그룹에서 운동시 피험자가 느끼는 어려움(운동자각)이 높아지는 결과를 보였다.
- 초기 실험속도에서는 달리기의 RER이 걷기보다 높았으나 속도가 증가할수록 걷기의 RER이 달리기시보다 크게 증가하는 결과를 나타내었다. 두 그룹간 호홉교환율 변화를 비교해보면 그룹 A에서는 25.
- 심박수의 측정 결과에서는 체지방율이 높은 그룹이 낮은 그룹보다 높은 심박 수 반응을 보여 체지방율이 높을수록 운동스트레스가 커지는 결과를 보였다. 호흡교환율 또한 체지방율이 낮은 그룹보다 높은 그룹에서 운동시 탄수화물의 에너지참여 비율이 높게 나타나 대사적 스트레스가 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과로써 비만여성에서 걷기와 달리기시 체지방율이높을수록 대사적 스트레스를 증가시킬 수 있는 것으로 나타났고 에너지소비율도 영향을 받음으로써 걷기시 에너지 효율성에 비만인간 차이가 발생될 수 있지만, 이러한 차이는 크지 않은 것으로 생각된다.
후속연구
- 5km/hr 속도부터 걷기의 산소소비율이 달리기에 비해 높아짐으로써 비만인과 일반인간에 걷기시 속도에 따른 운동강도에 차이가 있을 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 비만인의 체지방율의 차이에 의해서도 산소소비율에 다양한 양상이 나타날 수 있을 것으로 생각되어 모든 비만인들에게 이러한 연구 결과가 적용가능한지는 확실하지 못하다. 따라서 비만인들에서 걷기시 운동강도 및 에너지소비량 등 신체활동에 대한 정확한 평가를 위해서는 체지방율을 고려하여 속도별걷기시 생리적 변화를 관찰하는 것은 비만인의 운동 처방에서 의미 있는 일이라 생각된다.
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