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문제 정의
- 본 연구에서는 겨울철 실내 환경에 노출한 20대 남녀대학생의 인체 생리반응과 온랭감을 측정하고 피험자 스스로 환경온도를 조절하면서 쾌적온도를 찾는 실험을 수행하였다. 실험에서 얻은 데이터를 가지고 통계 처리하여 분석한 결과는 다음과 같다.
- 1999, 2000). 본 연구에서는 체지방률뿐 아니라 에너지대사량과 관련하여 골격근량을 측정하여 남녀의 체성분구성의 차이의 관점에서 겨울철 실내 환경에서의 생리반응을 비교하고 이들의 쾌적온도를 제시함으로써 향후 겨울철 실내 적정온도의 추정을 위한 기초자료와 연구방법을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 2010년 12월부터 2011년 2월에 걸쳐 24℃, 50%RH로 설정된 인공기후실에서 착의실험을 수행하였다. 각 피험자는 Table 2에 제시된 실험복(민소매 메리야스, 긴소매 티셔츠, 남방셔츠, 긴바지, 양말, 0.7clo)으로 갈아입은 후 실험실 환경에 적응하기 위해 1시간 동안 자유로운 행동을 취한 후 직장온 측정을 위한 프로브를 직장에 삽입하고 피부온 측정을 위하여 피부 7군데(이마, 가슴, 전완, 손등, 대퇴, 하퇴, 발)에 피부온 프로브를 부착한 후 안정자세를 취하였다. 그리고 15분이 지나면 산소소비량 측정을 위한 마스크를 착용하고 15분이 경과한 후부터 15분 간격으로 환경온도를 1℃씩 낮추어 다음의 6단계(24℃, 23℃, 22℃, 21℃, 20℃, 19℃)를 경험하였다.
- 7clo)으로 갈아입은 후 실험실 환경에 적응하기 위해 1시간 동안 자유로운 행동을 취한 후 직장온 측정을 위한 프로브를 직장에 삽입하고 피부온 측정을 위하여 피부 7군데(이마, 가슴, 전완, 손등, 대퇴, 하퇴, 발)에 피부온 프로브를 부착한 후 안정자세를 취하였다. 그리고 15분이 지나면 산소소비량 측정을 위한 마스크를 착용하고 15분이 경과한 후부터 15분 간격으로 환경온도를 1℃씩 낮추어 다음의 6단계(24℃, 23℃, 22℃, 21℃, 20℃, 19℃)를 경험하였다. 이어서 마지막 단계에서는 피험자 스스로 직접 스위치를 돌리면서 실내온도를 0.
- Scholander 등(1950)은 산소소비량이 증가하는 온도를 임계온도라고 하고 인체를 열대동물로 구분하였다. 본 연구에서는 산소소비량을 증가시키지 않고 혈관운동 조절만으로 체온을 유지할 수 있는 환경온도를 일상생활에서의 적정온도로 정의하고 산소소비량의 변화율이 0.1 ml/min/kg 이상 변화하기 전 단계의 온도를 피험자 개인의 적정온도로 설정하였다. Fig.
- , Japan), 전신의 온랭감(1-매우 덥다, 2-덥다, 3-따뜻하다, 4-약간 따뜻하다, 5-덥지도 춥지도 않다, 6-약간 서늘하다, 7-서늘하다, 8-춥다, 9-매우 춥다)을 측정하였다. 실험이 종료된 후 체성분분석기(InBody 4.0 Biospace Co., Korea)를 사용하여 신장, 체중, 골격근량, 체지방률 등의 체성분을 측정하였다.
- 피험자들은 연구의 목적과 내용에 대해 충분히 설명을 듣고 ‘피험자동의서(Informed consent form)’에 서명함으로써 자발적으로 실험에 참여하였다. 여자의 경우 생리주기를 고려하여 생리 직후 1주일 이내에 실험을 하도록 설계하였다. Table 1에 제시된 남녀 피험자의 신체적 특징을 보면, 남자의 골격근량(SMM)이 여자보다 많고 체지방률(%BF)은 여자보다 적어 체성분 구성에 남녀 차이가 있음을 확인하였다(p<.
- 5℃씩 상승 또는 강하시켜 본인이 쾌적하게 느끼는 온도를 찾도록 하였다. 이 때 피험자는 자신이 선택한 온도가 몇 도인지 전혀 알 수 없고 인공기후실 내부의 실제온도는 밖에서만 확인이 가능하도록 설계되었다. 이러한 방법으로 피험자가 온도를 더 이상 변경하지 않고 일단 선택한 온도가 10분간 지속되면 그 때의 온도를 쾌적온도라고 정의하였다.
- 그리고 15분이 지나면 산소소비량 측정을 위한 마스크를 착용하고 15분이 경과한 후부터 15분 간격으로 환경온도를 1℃씩 낮추어 다음의 6단계(24℃, 23℃, 22℃, 21℃, 20℃, 19℃)를 경험하였다. 이어서 마지막 단계에서는 피험자 스스로 직접 스위치를 돌리면서 실내온도를 0.5℃씩 상승 또는 강하시켜 본인이 쾌적하게 느끼는 온도를 찾도록 하였다. 이 때 피험자는 자신이 선택한 온도가 몇 도인지 전혀 알 수 없고 인공기후실 내부의 실제온도는 밖에서만 확인이 가능하도록 설계되었다.
- 전 과정에서 피험자로부터 산소소비량(Quark b2, COSMED Co., Italy), 직장온과 피부온(Hybrid Recorder K370, Technol Seven Co., Japan), 전신의 온랭감(1-매우 덥다, 2-덥다, 3-따뜻하다, 4-약간 따뜻하다, 5-덥지도 춥지도 않다, 6-약간 서늘하다, 7-서늘하다, 8-춥다, 9-매우 춥다)을 측정하였다.
대상 데이터
- 2010년 12월부터 2011년 2월에 걸쳐 24℃, 50%RH로 설정된 인공기후실에서 착의실험을 수행하였다. 각 피험자는 Table 2에 제시된 실험복(민소매 메리야스, 긴소매 티셔츠, 남방셔츠, 긴바지, 양말, 0.
- 산소소비량, 직장온, 피부온과 온랭감 데이터 중에서 각 과정의 종료 5분 전부터의 데이터를 분석에 이용하였다. 온열생리반응에 있어 남녀 간에 유의한 차이가 있는지를 확인하기 위하여 Windows PASW 19.
- 실험에 참여한 피험자는 정신적으로나 신체적으로 건강한 남녀 대학생 14명으로서 남자 6명(25±1세, 평균±표준오차), 여자 8명(22±0세)이었다.
데이터처리
- 온열생리반응에 있어 남녀 간에 유의한 차이가 있는지를 확인하기 위하여 Windows PASW 19.0K를 사용하여 t-test와 ANOVA분석을 실시하였다.
성능/효과
- Table 1에 제시된 남녀 피험자의 신체적 특징을 보면, 남자의 골격근량(SMM)이 여자보다 많고 체지방률(%BF)은 여자보다 적어 체성분 구성에 남녀 차이가 있음을 확인하였다(p<.01).
- 1. 남녀의 직장온은 같은 수준을 유지하였으나 상승율은 여자가 더 높았고, 사지부 피부온과 평균피부온은 여자가 더 낮게 유지되어 서늘한 환경에서 여자의 말초혈관 수축기능이 우수하였다.
- 2. 남녀의 산소소비량은 남자가 3.7ml/min/kg, 여자가 3.2ml/min/kg으로서 남자의 겨울철 안정시 대사가 여자보다 높음을 확인하였다(p<.05).
- 3. 겨울철 실내에서 남녀 대학생이 선호하는 쾌적온도는 평균 22.9℃였으며, 남자가 22.3℃, 여자가 23.4℃로서 여자가 더 높은 온도를 선호하였고, 적정온도는 남자가 21℃, 여자가 23℃로서 여자가 더 높게 나타났다.
- 05). 변화율은 남자가 더 높은 경향을 보여 남자는 서늘한 환경에서 대사에 의한 체온조절 능력이 여자에 비해 우수하였다.
- 위의 결과를 종합해 볼 때, 서늘한 환경에서 여자는 피부혈관 수축과 체지방률의 단열력이 남자보다 우수하고 산소소비량 증가는 상대적으로 적어서 단열형 체온조절을 하는 반면, 남자는 골격근을 이용하여 체열생산을 높이는 대사형 체온조절을 하는 것으로 보인다.
- 이 연구에서는 서늘한 환경에서 남녀가 추위에 대하여 반응하는 기전이 다르다는 것을 확인하였고 산소소비량의 분석으로 적정온도를 제안하는 시도가 가능하였다. 그러나 남자와 여자의 체성분구성 중 일부 변수라도 통일시키지 못하여, 남녀의 추위에 대한 반응의 차이가 성차에 의한 것인지 또는 체성분구성 차이에 의한 것인지는 확인할 수 없었다.
- Table 3은 안정기에서부터 쾌적온도까지 전체 실험기간 동안 직장온, 평균피부온, 산소소비량의 평균값과 변화율을 제시한 것이다. 전체 실험기간 동안 산소소비량은 남자가 여자보다 높은 경향을 보였고, 변화율은 남자가 상승한데 반해 여자는 산소소비량을 증가시키지 않았다. 직장온의 평균값에 성차는 없었으나 변화율은 여자가 남자보다 0.
- 이 경우는 남녀 모두 평균값을 제시한 것이며 각 피험자가 모두 동일한 반응을 나타낸 것은 아니다. 쾌적온도 결과(Fig. 1)와 비교해보면, 남자는 쾌적온도가 적정온도보다 약 1.3℃ 높고, 여자는 적정온도가 쾌적온도보다 약 0.6℃ 높게 나타났다. 그런데 피험자의 쾌적온도 조절 가능한 범위는 0.
후속연구
- 이러한 연구들은 일상생활에서 생활환경온도를 다소 낮게 유지하거나 착의량을 줄여 입는 습관 등을 통해 인체의 추위에 대한 적응력과 건강을 유지하거나 증진시킬 수 있음을 시사한다. 따라서 에너지절약이나 건강증진의 관점에서 실내 쾌적온도 뿐 아니라 실내 적정온도에 대한 연구가 필요할 것이다.
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