장시간 고온 환경 노출시 수분의 섭취가 프로골프선수들의 신체피로도 및 심박수에 미치는 영향 The Effect of Sport Drink Ingestion on the Physical Fatigue Level and Heart Rate during Prolonged Exposure in Hot Ambient Temperature in Professional Golfers원문보기
We investigated the effects of prolonged exposure in hot environmental condition and ingestion of fluid on various physiological variables including plasma glucose, lactate, the rating of perceived exertion (RPE), and heart rate as well as golf putting performance. Six male professional golfers were...
We investigated the effects of prolonged exposure in hot environmental condition and ingestion of fluid on various physiological variables including plasma glucose, lactate, the rating of perceived exertion (RPE), and heart rate as well as golf putting performance. Six male professional golfers were voluntarily participated in three different putting trials which were separated by seven days of time interval period. Three different putting trials were conducted at either 20℃ or 32℃, or 32℃ + Fluid ingestion. Performing 32℃ + Fluid ingestion trial, all subject ingested sport drink as much as their body mass was decreased. For each experiment, all subjects were undertaken total 48 putting, which separated by four x 12 putting in four different time points (i.e., Rest, 1 hr, 2 hr, and 3 hr). Plasma glucose concentration was significantly decreased with hot ambient condition but it was almost fully recovered by fluid ingestion. Plasma lactate concentration was significantly higher when subjects were exposed in hot environmental condition, and it did not change with fluid ingestion. There was a no different in putting performance and psychological fatigue level (performed by GRID test) at any environmental conditions. The RPE, commonly used for evaluating of physical fatigue level, was significantly dropped by fluid ingestion which indicates lower physical fatigue level. In addition to this, heart rate (HR) was also significantly decreased after fluid ingestion. Based on these results, it was concluded that the ingestion of fluid during prolonged exposure in hot ambient condition decrease the degree of physical fatigue levels and heart rate, which will possibly improve the golf performance when exposed in extreme weather condition in summer. (Korean J Nutrition 38(2): 117～124, 2005)
We investigated the effects of prolonged exposure in hot environmental condition and ingestion of fluid on various physiological variables including plasma glucose, lactate, the rating of perceived exertion (RPE), and heart rate as well as golf putting performance. Six male professional golfers were voluntarily participated in three different putting trials which were separated by seven days of time interval period. Three different putting trials were conducted at either 20℃ or 32℃, or 32℃ + Fluid ingestion. Performing 32℃ + Fluid ingestion trial, all subject ingested sport drink as much as their body mass was decreased. For each experiment, all subjects were undertaken total 48 putting, which separated by four x 12 putting in four different time points (i.e., Rest, 1 hr, 2 hr, and 3 hr). Plasma glucose concentration was significantly decreased with hot ambient condition but it was almost fully recovered by fluid ingestion. Plasma lactate concentration was significantly higher when subjects were exposed in hot environmental condition, and it did not change with fluid ingestion. There was a no different in putting performance and psychological fatigue level (performed by GRID test) at any environmental conditions. The RPE, commonly used for evaluating of physical fatigue level, was significantly dropped by fluid ingestion which indicates lower physical fatigue level. In addition to this, heart rate (HR) was also significantly decreased after fluid ingestion. Based on these results, it was concluded that the ingestion of fluid during prolonged exposure in hot ambient condition decrease the degree of physical fatigue levels and heart rate, which will possibly improve the golf performance when exposed in extreme weather condition in summer. (Korean J Nutrition 38(2): 117～124, 2005)
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문제 정의
이와 같이, 고온 환경에서의 운동 시 수분 보충의 생리적 효과 및 운동 수행력에 미치는 효과를 연구한 것은 지속적으로 발표되어 왔으나 운동의 특성상 고온 환경에 장시간 노 출된 상태로 운동을 해야 하는 골프에 있어 수분의 섭취가 퍼팅 수행력 및 그와 관련된 다양한 생리적 변인에 미치는 효과를 연구한 것은 보고 된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 현역 프로골퍼를 대상으로 두 가지의 다른 환경온도에 노출시 수분의 보충이 실제 퍼팅 수행력 및 다양한 생리적 변인에 미치는 효과를 연구하고자 하였다.
본 연구에서는 두 가지의 다른 환경온도에 장시간 노출시 수분의 보충이 실제 퍼팅 수행력 및 다양한 생리적 변인에 미치는 효과를 구명하였다. 본 연구를 통해 이제껏 보고 된 바 없는 고온 환경에서 장시간 골프 운동을 수행 중 수분 보 충을 통해 심박수의 상승을 억제시켜 자각 피로도의 증가를 완화시킴을 알 수 있었다.
본 연구에서는 현역 골프 선수들을 대상으로 고온 환경에 장시간 노출시 수분 보충의 효과를 퍼팅 수행력과 다양한 생리적 변인들의 변화에 초점을 맞추어 구명하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
가설 설정
05).b) Significant different from Rest and 1 hr when the experimental conditions were same (p < .05).c) Significant different from Rest and 2 hr when the experimenlpl conditions were same (p < .
05).c) Significant different from Rest and 2 hr when the experimenlpl conditions were same (p < .05). Each slue represents the mean (S.
본 연구에서 설정한 두 환경 온도 조건은 우리나라의 전 형적인 봄-가을과 여름철 대기 온도 조건을 가정한 것이며 고온 상태에서의 상대 습도를 한 여름철의 조건 (60 ± 2%) 과 유사하게 맞추기 위해 수분을 뿌려주었다. 고온 상태와 다르게 저온 상태에서의 실험실내 상대 습도는 50 ± 1%를 보여 봄-가을철의 대기 내 상대 습도와 유사하였으므로 별도의 방법을 사용하지 않았다.
제안 방법
A) 를 약 10~12 cm 깊이로 삽입하였으며 실험 중 탈착을 예 방하기위해 접착용 밴드로 고정시켰다. 이후 피험자들은 편안한 상태로 의자에 앉아 약 30분의 휴식을 취하였으며 심박수가 안정 시 수준 (분당 70회 이하)에 도달한 것을 확인한 후 Borg의 the Rating of Perceived Exertion (RPE) scale'"을 이용한 신체 피로도의 측정과 정신적 집 중도 테스트를 위한 격자판 숫자 찾기 테스트®를 실시하였다.
위 실험절차에서도 언급된 바와 같이 매 시간대 퍼팅을 수 행하기 5분전, 신체적 피로도를 알아보기 위해 Borg의 RPE scale을 이용하였으며, 정신적 (또는 집중력) 피로 정도를 측 정하기 위해 격자판 숫자 찾기를 이용하였다. Borg의 RPE scale의 변화를 나타내기 위해 안정 시 상태의 수치를 0으 로 잡아 매 시간마다의 증가를 기록하여 통계에 이용하였다. 격자판은 정사각형 모양으로 가로와 세로 (10 X 10)로 총 100개의 칸에 숫자 0부터 99까지를 무작위로 임의 배정하여 실험자에 의해 선택된 특정 숫자로부터 이어지는 숫자 들을 1분 동안 찾아내는 방식으로 이루어졌다.
Borg의 RPE scale의 변화를 나타내기 위해 안정 시 상태의 수치를 0으 로 잡아 매 시간마다의 증가를 기록하여 통계에 이용하였다. 격자판은 정사각형 모양으로 가로와 세로 (10 X 10)로 총 100개의 칸에 숫자 0부터 99까지를 무작위로 임의 배정하여 실험자에 의해 선택된 특정 숫자로부터 이어지는 숫자 들을 1분 동안 찾아내는 방식으로 이루어졌다.
모든 피험자는 일주일 간격으로 총 세 번의 실험 (20C 32℃ 그리고 32℃ + 음료섭취)에 참가하였다. 모든 피험자 들은 실험 당일 오전 5시에 서울시에 위치한 H 대학교 실 내 골프장내 실험을 위해 설치한 실험실 (가로 5 m X 세포 5 m의 실내 공간) 에 도착한 후 가슴에 무선 심박수 측정기 (polar heart rate monitor, Polar, Finland) 를 착용하고 약 30분 가량 자유 스윙을 통해 충분히 warm-up이 이루어 지도록 하였다.
본 연구에서는 고온 환경에 노출로 인해 발생하는 발한으 로 인한 수분의 손실을 보상하기 위해 32℃ + Fluid 실험 시 실험시작 전 450 mL의 Gatorode (6% 글루코스)를 섭취 시켰으며 매 시간마다 체중의 변화를 살펴 안정시 체중과의 변화된 차이만큼의 음료가 보충되도록 하였다. 체중의 측정 은 짧고 폭이 넓은 하의만을 착용한 상태에서 마른 수건을 이용해 몸에 있는 수분을 제거한 상태에서 이루어졌으며 두 번의 측정에 대한 평균값을 취해 이루어졌다.
시간대별 퍼팅 수행력의 평가를 위해 성공률과 실패율을 계산했으며 퍼팅 수행력과 생리적, 심리적 변인간의 관련성 을 구명하기 위해 혈액 성분 및 그 외 필요한 요인에 대한 분석 및 측정을 수행하였다.
본 연구에서 피험자 들의 흡연 습관에 대해서는 심리적인 변인의 통제를 위해 제한하지 않았으며 실험에 따른 식이 통제 및 조절은 별도로 실시하지 않았다. 실험 시작 전 최소 10시간 동안은 물 을 제외한 어떠한 음식의 섭취도 금지시켜 공복 상태에서 실험에 참가하도록 하였다.
고온 상태와 다르게 저온 상태에서의 실험실내 상대 습도는 50 ± 1%를 보여 봄-가을철의 대기 내 상대 습도와 유사하였으므로 별도의 방법을 사용하지 않았다. 실험 중 실험실내 온도와 습 도 상태는 매 15분마다 온도계와 습도계를 이용해 확인하 였으며 필요한 경우 보정이 되도록 하였다.
실험절차에서 설명한 바와 같이, 실험 시작 전 및 실험 시 작 후 각 시간대별 심박수, 직장 온도의 변화 및 실제 퍼팅 수행력을 측정하였다.
이후 전완정맥으로부터 안정 시 채혈을 실시해 곧바로 EDTA 처리된 진공흡혈관에 채집하였다. 안정 시 채혈 후 5분간의 휴식을 취한 후 12회의 퍼팅을 실시하였으며 이후 총 3시간의 실험시간동안 매 1시간마다 위에 언급된 변인 들에 대한 변화를 관찰하였으며 동일한 횟수 (12회)의 퍼 팅을 수행하도록 하였다. 퍼팅을 수행하지 않는 시간 중에 는 모든 피험자에게 만보기를 착용시켜 약 300보 가량을 걷게 하였으며 이후 피험자의 의지대로 안정을 취하도록 하였다.
이후 전완정맥으로부터 안정 시 채혈을 실시해 곧바로 EDTA 처리된 진공흡혈관에 채집하였다. 안정 시 채혈 후 5분간의 휴식을 취한 후 12회의 퍼팅을 실시하였으며 이후 총 3시간의 실험시간동안 매 1시간마다 위에 언급된 변인 들에 대한 변화를 관찰하였으며 동일한 횟수 (12회)의 퍼 팅을 수행하도록 하였다.
채집된 혈액은 즉시 15분간 4℃에서 원심분리 (3000 rpm) 를 통해 혈장을 분리했으며, 이를 이용해 젖산 및 글루코스 의 농도를 분석하였다. 혈중 젖산의 측정은 YSI 젖산분석기 (YSI 1500, U.
본 연구에서는 고온 환경에 노출로 인해 발생하는 발한으 로 인한 수분의 손실을 보상하기 위해 32℃ + Fluid 실험 시 실험시작 전 450 mL의 Gatorode (6% 글루코스)를 섭취 시켰으며 매 시간마다 체중의 변화를 살펴 안정시 체중과의 변화된 차이만큼의 음료가 보충되도록 하였다. 체중의 측정 은 짧고 폭이 넓은 하의만을 착용한 상태에서 마른 수건을 이용해 몸에 있는 수분을 제거한 상태에서 이루어졌으며 두 번의 측정에 대한 평균값을 취해 이루어졌다.
퍼팅을 수행하지 않는 시간 중에 는 모든 피험자에게 만보기를 착용시켜 약 300보 가량을 걷게 하였으며 이후 피험자의 의지대로 안정을 취하도록 하였다. 퍼팅의 수행은 매 시간마다 총 12회씩 총 48회 (실험 시작 전, 실험 시작 후 1시간, 2시간, 3시간)를 실시하였다. 반복 수행에 의해 획득되는 효과를 최소화하기 위해 매 시간대 퍼팅 수행이 사각의 네 모퉁이에서 각 3회의 퍼 팅이 수행되도록 하였으며 본 연구에서 사용한 퍼팅 지점 으로부터 홀까지의 거리는 1.
채집된 혈액은 즉시 15분간 4℃에서 원심분리 (3000 rpm) 를 통해 혈장을 분리했으며, 이를 이용해 젖산 및 글루코스 의 농도를 분석하였다. 혈중 젖산의 측정은 YSI 젖산분석기 (YSI 1500, U.S.A.)를 통해 이루어졌으며 글루코스의 분 석은 건식용 생화학 혈액분석기 (EKTACHEM DT60)를 통해 이루어졌다.
대상 데이터
본 연구에서는 현재 대한골프협회 (Korean Professional Golf Association; KTCA) 에 등록되어 있는 프로 골프 선수 6명을 피험자로 선정하였으며 피험자의 신체적 특징 및 운동 경력은 Table 1에 나타내었다 본 연구를 위해 약 물 복용 경험이 있거나 현재 복용을 하고 있는 경우 혹은 수 행력에 영향을 미칠 수 있는 정도의 부상 및 상해를 입은 경우는 피험자로부터 제외시켰다. 모든 피험자들에게 실험 참 여 일주일 전 실험 목적 및 실험 절차 등에 대해 충분한 사 전 설명을 실시하였으며 실험 시작 3일전부터는 격렬한 운 동에 참여하거나 음주하는 것을 금지시켰으며 실험 24시간 전부터는 카페인의 섭취를 제한시켰다.
데이터처리
환경 온도에 따른 이온섭취의 유무와 시간의 경 과가 퍼팅 수행력 및 그 외 종속변인들의 변화에 미치는 효과를 검증하기 위해 3 (환경조건) X 4 (시간의 변화) factorial analysis (TWOWAY ANOVA) 가 사용되었다. 두 요 인간의 상호작용 효과를 살펴 유의한 상호작용 효과를 보이지 않을 시 각각의 독립변인에 대한 주 효과 검정을 실시하 였으며 주 효과 검정을 통해 유의한 차를 보일 시 Tukey의 사후 검정을 실시하였다. 통계적 유의도에 대한 가설 수락 수준은 a<.
본 실험을 통해 얻어진 모든 결과들은 Window용 SPSS 통계 프로그램 (VER. 11.5) 을 이용해 평균과 표준오차가 산출되었다. 환경 온도에 따른 이온섭취의 유무와 시간의 경 과가 퍼팅 수행력 및 그 외 종속변인들의 변화에 미치는 효과를 검증하기 위해 3 (환경조건) X 4 (시간의 변화) factorial analysis (TWOWAY ANOVA) 가 사용되었다.
위 실험절차에서도 언급된 바와 같이 매 시간대 퍼팅을 수 행하기 5분전, 신체적 피로도를 알아보기 위해 Borg의 RPE scale을 이용하였으며, 정신적 (또는 집중력) 피로 정도를 측 정하기 위해 격자판 숫자 찾기를 이용하였다. Borg의 RPE scale의 변화를 나타내기 위해 안정 시 상태의 수치를 0으 로 잡아 매 시간마다의 증가를 기록하여 통계에 이용하였다.
5) 을 이용해 평균과 표준오차가 산출되었다. 환경 온도에 따른 이온섭취의 유무와 시간의 경 과가 퍼팅 수행력 및 그 외 종속변인들의 변화에 미치는 효과를 검증하기 위해 3 (환경조건) X 4 (시간의 변화) factorial analysis (TWOWAY ANOVA) 가 사용되었다. 두 요 인간의 상호작용 효과를 살펴 유의한 상호작용 효과를 보이지 않을 시 각각의 독립변인에 대한 주 효과 검정을 실시하 였으며 주 효과 검정을 통해 유의한 차를 보일 시 Tukey의 사후 검정을 실시하였다.
성능/효과
1) 고온 환경에서 장시간 노출시 혈중 글루코스 농도가 유의하게 감소했으나 당이 함유된 수분의 섭취는 이러한 감 소현상을 완화시켰다. 혈중 젖산 농도 역시 고온 환경에 노 출과 함께 유의하게 증가하였으며 유의한 수분의 섭취 효과를 보이지 않았다.
2) 고온 환경에서 장시간 노출시 일어나는 퍼팅 수행력 의 감소를 수분의 섭취로 완화시키지 못했으며, 격자판을 이용한 집중력의 테스트 결과는 서로 다른 환경 온도 및 수분 의 섭취 유무와 상관없이 변화가 없었다.
3) 고온 환경에서 장시간 노출시 저온 환경에서와 비교해 운동 자각도에 유의한 저해가 일어났으며 수분의 섭취에 의해 이러한 저해 현상이 완화됨을 보여 피로도에 영향을 미 침을 알 수 있었다.
4) 직장온도의 변화는 고온 환경에서 장시간 노출시 수 분의 섭취 유무에 영향을 받지 않았다.
5) 고온 환경에서 장시간 노출은 저온 환경에서와 비교해 유의한 심박수의 증가를 유발시키나 수분의 섭취가 이러한 심박수의 유의한 증가를 억제시켰다.
고온 환경에 노출 후 안정 시 혈중 글루코스 농도가 유의 하게 감소함을 보였다(P < .05). 글루코스 농도의 감소 상 태는 1 hr에서 계속 유지되었으나 수분의 보충 후 정상수치 범위로 회복됨을 보였다.
고온 환경에 노출과 수분 보충 시 시간의 경과에 따른 직 장 온도의 변화를 살핀 결과, 유의한 상호작용의 효과를 보이지 않았으며 (p > .05), 각각의 요인에 대한 주 효과 검정의 결과 비록 이온 (수)섭취의 경우 직장 온도의 증가를 둔 화시키는 경향을 보이긴 했으나, 통계적으로 유의적인 차이는 아니었다 (p>.05, Fig. 2).
고온 환경에 노출과 수분의 섭취 시 운동 자각도를 통한 신체적 피로도를 살핀 결과 저온 (20℃) 에 노출 시와 비교 해 고온 (32 ℃) 에 노출시 거의 모든 시간대에서 유의하게 높음을 보였다 (p < , 05). 흥미롭게도, 고온에 노출과 함께 수분의 보충을 실시한 경우 수분의 보충이 없는 조건과 비교해 운동자각도가 유의하게 낮게 나타났다 (p < .
고온에 노출 후 시간이 경과함에 따라 심박수는 유의하게 증가하였으며 (p < .05), 수분의 보충이 이와 같은 심박수 의 증가를 유의하게 억제시키는 것으로 나타났다. 20 ℃ 환 경에 노출 후 골프 퍼팅을 수행한 경우 1 hr에서 유의한 증 가를 보였으나 (p < .
05). 글루코스 농도의 감소 상 태는 1 hr에서 계속 유지되었으나 수분의 보충 후 정상수치 범위로 회복됨을 보였다. 2 hr 및 3 hr에서는 환경조건에 따른 혈중 글루코스 농도의 유의한 차는 보이지 않았다.
따라서, 본 연구를 통해 고온 환경에의 장시간 노출시 수 분 보충이 골프 퍼팅 수행력의 향상을 유도해내지 못했으나 심박수 상승의 억제에 의한 운동 자각도의 향상을 나타내 실제적인 자각 피로도의 향상을 가져온다는 결론을 내릴 수 있었다.
이 부분에 대해서는 다음 단락의 논의 부분에 좀 더 구체적으로 언급하였다. 또한 가지의 가능성은 본 연구에서 사용한 이온 음료가 6%의 글루코스 용액으로 순수 한 수분의 섭취 효과와는 다를 수 있다는 것이다. 하지만, 이와 같은 가능성은 서로 다른 당 (글루코스 혹은 프럭토스 용액의 섭취와 순수한 수분 섭취의 효과를 비교한 연구에서 68% VOaml에서 지칠 때까지 사이클링 운동 시 운동수행 시간에 유의한 차이를 보이지 않았다는 결과險를 보았을 때 섭취 음료에 당이 포함되는 경우와 순수한 수분만을 섭취하는 경우에 있어 큰 차이를 보이지 않을 것으로 생각할 수 있다.
본 연구에서는 두 가지의 다른 환경온도에 장시간 노출시 수분의 보충이 실제 퍼팅 수행력 및 다양한 생리적 변인에 미치는 효과를 구명하였다. 본 연구를 통해 이제껏 보고 된 바 없는 고온 환경에서 장시간 골프 운동을 수행 중 수분 보 충을 통해 심박수의 상승을 억제시켜 자각 피로도의 증가를 완화시킴을 알 수 있었다.
본 연구에서의 가장 중요한 발견은 고온 환경에 노출시 수분의 보충에 따라 수분의 보충이 이루어지 않은 상태와 비교해 RPE의 유의한 감소가 나타났다는 것으로 이는 Mon- tain과 Coyle”에 의해 보고된 열 스트레스 상황에서의 장 시간의 운동 중 음료 섭취가 운동 자각도의 증가를 유의하 게 억제시켰다는 결과와 일치하는 것이다. 주의해야 할 한 가지는, 이들의 연구에서는 운동 자각도의 향상이 실제적인 퍼팅 수행력의 향상을 유도하지 못했다는 점이다.
$ 인체는 고온 환경에서 운동 시 매우 중요한 두 가지 의 심혈관 작용의 상승을 요구한다. 첫째, 상승된 에너지 대 사를 유지시키기 위해 근육으로의 산소 전달을 증가시켜야 하며 둘째, 운동 시 생성되는 대사적 열을 냉각시키기 위해 말초기관의 혈액 순환을 증가시켜야 한다. 최대하 운동 (sub maximal exercise) 중 환경 온도와는 무관하게 심박출량 (cardiac output) 의 증가는 비슷하게 일어나지만, 1회 박출량 (stroke volume)은 저온 환경에서의 운동 시와 비교 해 고온 환경에서의 운동 시 유의하게 낮게 나타난다? 실제로 1회 박출량 증가폭의 감소는 운동으로 인해 발생하는 수분의 부족과 비례하여 나타나며 그 결과로 최대하 운동 시 더 높은 심박수 (heart rate)을 나타나게 한다.
1) 고온 환경에서 장시간 노출시 혈중 글루코스 농도가 유의하게 감소했으나 당이 함유된 수분의 섭취는 이러한 감 소현상을 완화시켰다. 혈중 젖산 농도 역시 고온 환경에 노 출과 함께 유의하게 증가하였으며 유의한 수분의 섭취 효과를 보이지 않았다.
2 hr 및 3 hr에서는 환경조건에 따른 혈중 글루코스 농도의 유의한 차는 보이지 않았다. 혈중 젖산 농도는 두 요인 간 유의한 상호작용의 효과는 보이지 않았으나 개별 요인에 대한 주효과 검증의 결과 각각의 요 인에 대해 매우 높은 유의도를 보였다 (p < .05). 20℃ 조 건과 비교해 32℃ 및 이에 따른 이온 음료의 섭취 시 유의 하게 높게 나타남을 보였으나 고온에 노출시 이온 음료의 보 충이 이러한 젖산 농도의 증가를 막지는 못했다 (Table 3).
환경온도 및 수분 보충, 그리고 시간대별 사이의 퍼팅 수 행력에는 상호작용을 보이지 않았으며 각각의 변인에 대한 주효과 검정 결과도 유의한 차를 보이지 않았다 (p > .05), 운동 시작 후 1 hr에서 20℃의 조건에서 다른 환경 조건과 비교해 유의하게 높은 퍼팅 수행력을 보였으나 그 외의 시 간대에서는 각각의 환경 조건 간 유의한 차이를 보이지 않 았다 (Table 2). 격자판을 이용한 집중력 테스트에서도 환 경조건의 변화와 시간의 변화사이의 유의한 상호작용 및 각각의 요인에 대한 주효과가 나타나지 않았다 (p > .
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