장기간의 간헐적인 저압, 저산소 트레이닝이 심폐기능 및 혈중 산소운반능력에 미치는 영향-결과보고서

국문 초록 (Abstract)

최근의 올림픽 또는 세계선수권대회의 육상 중ㆍ장거리 종목에서 케냐(2,000m), 멕시코(2,300m) 및 에디오피아(2,500m) 등의 고지에서 훈련한 선수들의 활약이 스포츠과학자들의 주목을 받고 있다(Walter 등, 2002). 이들 3개국 선수들은 1992년 바르셀로나 올림픽에서 20명이, 1996년 애틀란타 올림픽에서는 25명이 입상을 하였다. 특히, 케냐의 경우에는 양 대회에서 400m, 800m, 3,000m장애물 경기와 마라톤에 이르기까지 8개의 메달을 획득하였다. 이러한 경기 성적을 배경으로 세계 각국의 육상선수를 비롯하여 수영, 도로 사이클 등의 지구성 경기종목의 선수들은 주기적으로 고지 또는 저압, 저산소 트레이닝을 경쟁적으로 실시하고 있다.
저압, 저산소 환경에 대한 생리적인 변화를 살펴보면, 고지에 2～3일간 체재하면 골수의 조혈작용을 촉진하는 에리쓰로포이에틴(erythropoietin: EPO)의 분비가 증가하며(Berglund, 1992), 약 1～3주간 지나면 망상적혈구가 증가하고(Friedman 등, 1999), 3주 이후에는 적혈구(erythrocyte: RBC), 헤모글로빈(hemoglobin; Hb), 헤마토크리트(hematocrit: Hct)가 증가한다(Chapman 등, 1998; Ingjer and Myhre, 1992). 이러한 혈액성분의 변화는 고지 또는 저압․저산소에 대한 생체의 적응현상으로 최대산소섭취량이나 유산소성 운동능력은 개선된다(Chapman 등, 1998; Daniels and Oldridge, 1970). 그러나 이론적으로는 개선되어야 하지만 부정적인 연구보고도 많아 특히 최대산소섭취량은 개선된다는 보고(Klausen, 1966)와 개선되지 않는다는 보고(Buskirk 등, 1967; Hansen 등, 1967)가 있으며, 심지어는 감소한다는 보고(Adams 등, 1975)도 있다.
이러한 다양한 연구 결과는 고지 또는 저압, 저산소 트레이닝 후 평지의 운동수행능력향상에 영향을 주는 최대환기량과 Hb의 증가, EPO의 상승, 모세혈관 면적의 증대, 2,3-디포스포글리세레이트(diphosphoglycerate: 2,3-DPG)의 상승, 미토콘드리아와 myoglobin의 증가, glycogen 저장량의 증가, 유리지방산(free fatty acid: FFA) 동원촉진, 근육 완충능력 향상, 젖산역치 상승, 무기적능력 증대, 근력ㆍ근파워의 증대, 기계적 효율 개선, 심리적 한계 향상 등의 긍정적인 인자와, 혈액 점성 증가(근 혈류량 감소), 심박출량 저하, 최대심박수 저하, 해당계 효소 감소, adrenaline 수용체 감소(근육의 당원분해 능력 감소), 호흡성 alkalosis(혈액 완충능력 저하), stress 호르몬 상승, 단백질 합성 능력 저하, 그리고 트레이닝의 質ㆍ量 저하 등의 부정적인 인자의 개인적인 균형이 어느 한 쪽으로 기울어진 때문이다(村岡, 1996).
고지 및 저압, 저산소 트레이닝에 긍정적 또는 부정적인 영향을 주는 인자의 개인적인 균형은 트레이닝의 고도, 체재 일수(山地, 1987; 1992), 트레이닝 내용(Revine and Stray-Gundersen, 1997; Mathews and Fox, 1976; Saltin, 1967), 영양, 수분섭취, 보조 트레이닝, 고지에서의 의학적ㆍ사회적 보조, 고지트레이닝의 경험(Martin and O'Kroy, 1993), 평지 트레이닝 내용, 대회전까지의 기간(Dick, 1992; 小林, 1999; 山地, 2000), 저산소 내성(Chapman 등, 1998; Ingjer and Myhre, 1992), 고지트레이닝 전의 철분 및 Hb농도, 고지트레이닝 전, 중의 컨디션 및 심리적 요인 등이 얼마만큼 효과적으로 작용했는가에 따라서 결정된다고 보고하고 있다(村岡, 2001).
이러한 문제을 해결하고자 전통적인 고지대 훈련의 대안적 방법이 제시되어 일정기간 고지(지구성 훈련)와 평지(스피드 훈련)에서 교대로 훈련하는 고지ㆍ평지 교대형(Faulkner, 1966)이 부활된 것을 비롯하여, 1,600m-3,000m에서 생활과 훈련을 실시하는 중ㆍ고지 체재형 등이 있다. 그러나 고지훈련의 경제적 지형적, 개인적인 영향에 의해 많은 어려움이 따른다. 즉, 고산병(Altitude sickness)이 발생할 수 있는데, 그 증상은 두통, 식욕부진, 불면증, 그리고 감정상태의 불안정 등의 심리, 생리적 부작용를 해결하기 위해서 최근에는 저압․저산소 챔버, Normobaric Hypoxia 챔버(Altitude House)등을 이용하여 다양한 종목의 일류 선수와 일반인들을 대상으로 트레이닝이 실시되고 있으며, 이에 관한 다양한 연구들이 진행 중이다. 이러한 배경에서 1990년 ACSM에서 Levine 등(1991)은, 2,500m-3,000m에서 생활하고 1,500m에서 훈련하는 새로운 형태의 고지 트레이닝인 “Living High-Training Low(능동적인 적응 형태)” 방법을 제시하여 이와 관련한 연구가 다수 이루어졌다. 특히, 고지대와 동일한 인공적인 환경을 조성할 수 있는 새로운 장비의 개발을 이용하여 연구가 진행되고 있으며, 1990년대 후반부터 저산소 아파트, 질소주택, 저산소 텐트 등의 형태로 훈련 현장에까지 널리 보급되고 있다. 그러나 이러한 장비를 활용한 연구와 고지대훈련에서 트레이닝 형태의 차이에 따른 유효성을 다양한 생리적인 척도를 사용하여 비교 검토한 연구는 매우 부족한 실정이다(山本, 2000).
한편, 국내의 경우에는 세계적인 수준의 지구성 경기자들이 정기적으로 저압․저산소 트레이닝을 실시하고 있는 현실을 고려하여 1998년 6월말 태백의 함백산 중턱(해발 1,350m)에 고지 훈련장을 건설하였으나 이를 활용한 훈련 성과에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다. 지금까지 보고된 선행연구의 결과를 요약하면, 공응대(1994)는 산소분압 조절기(PO2 Aerobic Exerciser)를 이용하여 5주간 국가대표 조정선수 5명에게 15.87%의 산소(2,286m 상당고도) 조건에서 트레이닝을 실시한 후 PO2훈련 집단이 대조군 보다 최대산소섭취량이 유의하게 높았으며, 2,000m 로우잉 에르고메터 경기 시 혈중 젖산농도가 훈련 후에 유의하게 낮은 수준을 나타낸 것으로 보고하였다. 한편, 김기진 등(1996)은 고지환경에서의 생리적 변화를 분석하여 마라톤선수의 고지 훈련시 효과적인 적응방안을 제시하고자 중국 곤명(1,895m)에서 국내 정상급 남녀 마라톤선수 8명을 대상으로, 고지훈련 1주 후의 혈액성분을 검토하여 안정 시 적혈구, 헤모글로빈농도 및 헤마토크리트의 유의한 증가와, LT 및 OBLA-%HRmax의 감소를 보고하였다. 아울러 정용수 등(1997)은 국가대표 알파인 스키선수 3명을 대상으로 2,100m 고지에서 체류하면서 해발 2,700～3,500m 고지에서 5주간 스키훈련을 실시한 후, 안정시 혈중 젖산농도의 유의한(48%) 감소와 Wingate 테스트 평균 및 최대파워의 증가, RBC, Hb, Hct의 증가를 보고하였다. 한편 Sunoo 등(1996)은 다양한 고농도 및 저산소 조건에 대한 급성적인 폭로 후 안정 시, 최대하 운동 시 및 회복시의 실험용 흰쥐의 하지근 인산 에너지 대사의 변화를 31P NMR로 검토하여 11%조건에서는 산, 염기 평형이 유지되었으나 8%(6,686m 상당고도) 조건에서는 대사성 산성화가 나타나는 것을 보고하였다. 또한 선우 섭 등(1997)은 실험용 흰쥐를 이용하여 4,000m 상당고도에서 6개월 간 간헐적인 폭로 후 저산소(8% 산소) 조건에서 운동 시 하지근의 PCr/(PCr + Pi)의 저하와 골격근의 pH의 산성화가 지연되어 산화적 인산화에 의해서 산소공급이 개선되는 사실을 제시하였다.
이러한 국내외의 이론적 근거에도 불구하고 고지대훈련 후에 해수면으로 복귀했을 때 선수의 운동능력이 오히려 감소하거나 변화가 없었다는 연구결과들이 대부분이었으며, 운동 능력이 향상되었다는 연구결과는 소수에 불과한 실정이었다(Bailey and Davis, 1997). 아울러 최근의 고지 또는 저압, 저산소 트레이닝 형태인 “Living High - Training High(능동적인 적응 형태)" 와 "Living High - Training Low(수동적인 적응 형태)” 의 생리적인 효과를 검토한 연구는 부족한 편이다. 따라서 국내에서 저압, 저산소 simulator를 이용하여 일류선수들을 대상으로 장기간에 걸쳐서 다양한 형태의 트레이닝 후에 최대산소섭취량의 변인을 통하여 심폐기능을, RBC, Hb, EPO, 2,3-DPG 등을 통하여 혈중 산소운반능력을 그리고 공식시합의 기록을 통하여 경기능력을 종합적으로 검토하여 효율적인 저압, 저산소 트레이닝의 형태를 제시하는 것은 최근 아테네 올림픽을 대비하는 지구성 운동 종목 선수들의 트레이닝 프로그램 개발에 유익한 자료가 될 것이다.

국문 초록 (Abstract)

주초록(메인언어)는 결과보고서의 서론으로 대체함.

국문 초록 (Abstract)

Ⅰ. 서 론
1. 연구의 필요성
2. 연구의 목적
Ⅱ. 연구방법
1. 연구대상
2. 연구기간
3. 연구설계 및 트레이닝 방법
4. 측정항목 및 방법
5. 실험도구
6. 자료처리
Ⅲ. 연구결과
1. 신체특성 비교
2. 심폐기능 비교
3. 혈중젖산농도 비교
4. 혈중산소운반능력 비교
5. 저압, 저산소 트레이닝 기간중 심박수 변화
6. 트레이닝 기간중 헤모글로빈 비교
7. 운동수행능력 변화
Ⅳ. 논 의
1. 신체특성 비교
2. 심폐기능 비교
3. 혈중젖산농도 비교
4. 혈중산소운반능력 비교
5. 저압, 저산소 트레이닝 기간중 심박수 및 헤모글로빈 변화
6. 운동수행능력 변화
Ⅴ. 결론
참고문헌