Effect of Short Term Weight Reduction by High Intensity of Endurance Training on Body Composition, Muscle Mass and Functions in Male College Wrestling Athletes
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Abstract
OBJECTIVES
This study is aimed to investigate the effect of short term weight control by High Intensity Endurance Training(HIET) on body composition, muscle mass and functions male college in male wrestling athletes.
METHODS
Fifteen male college wrestlers with at least 5 years of career were participated and measured body composition, muscle mass and functions after weight reduction through 6 days of HIET intervention.
RESULTS
First, WRG (weight reduction group, n=7) showed significant changes after HIET -induced weight reduction in work fatigue at 60 degree/sec during flexion in elbow joints, it showed not significant changes after training-induced weight reduction in peak torque, avg. power, work fatigue at 60 degree/sec and 180 degree/sec during extension and flexion in elbow and knee joints. Second, CG (control group, n=8) showed no significant changes after training-induced weight reduction in peak torque, avg. power, work fatigue at 60 degree/sec and 180 degree/sec during extension and flexion in elbow and knee joints.
CONCLUSIONS
Taken together, relatively short-term, or 6 days weight loss with HIET may not negatively affect muscle mass and function and may be accompanied by fat loss. Additionally, compared to other short-term weight loss methods, this method would be better not only for wrestling athletes but also the weight division athletes. However, it is important to note that weight loss can partially induce muscle fatigue, and athletes should be prepared for a possible decrease in muscular endurance, depending on their individual characteristics.
서론
일반인의 체중조절은 주로 비만 관리, 대사질환 개선 등 건강관리와 임상치료가 필요한 경우에 선택적으로 실시하지만, 엘리트 선수의 체중감량은 주로 레슬링, 태권도, 유도, 복싱, 씨름 등의 체급종목에서 경기수행력과 성적에 유리한 체급으로 출전하기 위하여 계체량(weight-in) 조건을 반드시 충족해야만 하기 때문에 빈번한 체중감량을 실시하고 있다[1-3].
선수들은 체중감량 목표를 달성하기 위한 노력으로 운동량을 증가시키는 방법, 식이를 제한하는 방법, 트레이닝 의류(sweat suit)나 사우나와 같은 발한량을 증가시키는 방법 등을 일반적으로 실시한다[4,5].
체급경기 선수들은 시합 1 ~ 20 시간 전에 시행되는 계체량에서 출전 체급조건을 충족하지 못하면 실격되기 때문에[6], 상황에 따라 단식이나 절식, 사우나, 약물 및 구토 등 극심한 체중감량 방법을 사용하기도 한다[7,8]. 레슬링의 경우, 약 41%가 시합 전 1주일 동안 약 5-9kg의 체중감량을 하며, 이들 가운데 약 33%가 선수생활 중 0.5 ~ 4.5kg 정도의 체중감량을 100회 이상, 21%가 5-9kg의 체중감량을 50회 이상 실시하는 것으로 알려져 있다[7].
하지만, 과도하게 감량기간이 짧거나 감량폭이 커질수록 선수에게는 흥분, 신경과민, 불안과 집중력 감소와 같은 심리적 부작용과 혈장량 감소, 전해질 불균형, 근육 손상, 근력 및 근지구력 등 근체력 저하와 같은 생리적 부작용을 유발하는 인체에 부정적 영향을 미치고, 결국에는 경기력에도 부정적 영향을 줄 수 있다[9,10].
이러한 다양한 체중감량 방법에 관한 기준과 목적이 너무 다양해서 실제 현장에서 기준을 삼아 실용적으로 적용하기 어려울 것으로 여겨진다. 뿐만 아니라, 장기적으로 선수들의 건강장애를 유발하고 선수생명을 단축시킬 수 있어, 레슬링과 같은 체급종목에서는 이와 관련 기초연구를 통해 과학적이고 합리적인 체중감량 제안이 필요하다[2,7].
이렇듯 체중감량에 적용되는 방법론적 접근과 함께, 목표하는 체중감량의 수준과 기간을 설정하는 연구도 중요하다. 선행연구들에서는 기간을 설정하는 데 있어 시합 1주일 이내에 3~9kg 과 같이 체중감량을 무리하게 실시하게 되면 근력, 운동수행력, 혈장량 및 심장기능 저하로 경기력 저하를 초래할 수 있기 때문에[8,11], 체급경기를 하는 선수들의 이상적인 체중조절은 자기 체중의 평균 5% 정도, 1개월 이내에는 2kg 이내 범위로 설정하는 것이 바람직하다고 주장한다[12].
이러한 결과들을 종합하여 분석해보면, 레슬링 선수의 체중조절에 관한 몇몇 연구들이 진행되었지만 체중감량 방법에 관한 견해는 상이한 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 보고된 체중감량 방법에 관한 연구가 대부분 운동과 식이제한, 발한량 증가 등이 복합된 방법으로 실시되고 있어 선수들의 신체에 가해지는 자극이나 충격, 시합일 컨디션, 장기적인 건강 수준에 이르는 영향을 구별하여 선수 개인들에게 알맞은 개별화된(customized) 체중감량법의 적용이 어렵다. 레슬링 경기는 이러한 체중감량의 부담이 있으면서도, 주어진 시간 동안 공격과 방어 기술이 쉴 새 없이 반복되기 때문에 이에 부합하는 절대적인 근수축력과 근파워 등의 근기능 관련 체력을 또한 요구하는 종목이다[13-15].
근기능 관련 체력은 레슬링 종목의 운동경기 능력을 평가하는 중요한 체력요인으로서, 등속성 근기능 측정기기를 적용하여 객관적이고 신뢰도 높은 측정과 평가, 그리고 분석의 일련의 과정을 거쳐 체계적으로 관리할 수 있다[16].
따라서 본 연구는 6일동안의 단기간 고강도 지구성 훈련(high intensity endurance endurance training, HIET)을 통한 2kg의 체중감량이 레슬링 선수의 신체조성과 근육량에 관한 양적 변화와 등속성 근기능에 대한 질적 변화에 미치는 영향을 구명하고자 한다. 아울러 연구 결과들을 근거로 체중감량 기준을 현장에서 적용할 수 있을 만큼 합리적이고 실용적인 기준으로 제시하고자 한다.
연구방법
가. 연구 대상
이 연구에 참여한 연구대상은 P 지역 K 대학의 엘리트 남자 레슬링선수들로서, 본 연구의 취지에 대한 자발적 참여의사를 밝힌 15명을 체중감량집단(WRG, weight reduction group) 7명, 통제집단(CG, control group) 8명으로 무선배정하여 실시하였다. 연구대상자들의 평균 운동경력은 5년 이상이며 전국대회 우승경력이 있는 그레코로만형 레슬링선수들로서, 그들의 신체적 특성은 <Table 1>와 같다.
Physical characteristics of participants.
나. 체중감량
이번 연구에서는 사전연구들을 바탕으로 신체에 무리가 적은 체중감량의 목표를 6일간 2kg으로 설정하여 WRG 집단에 훈련을 처치하였다. 체중감량 훈련프로그램은 엘리트 레슬링코치와 협의하여 6일간 최대심박수(HRmax)의 70~90%의 HIET를 매일 1시간씩 실시하였다. 운동강도는 심박수 모니터(Polar FAVOR, USA)를 착용하여 목표범위의 %HRmax로 조절했다. 훈련을 끝내고 30분 휴식을 취하게 한 후, 평소와 같이 CG과 동일한 식사를 하도록 하였다.
CG집단은 6일간 체중유지에 적절한 수준의 비시즌 일반훈련프로그램으로 구성하여 실시하고, 훈련 후 30분 휴식과 일반식이를 WRG집단과 동일하게 제공하였다.
참가자들의 목표체중 달성을 위해 체중은 매일 측정 관리하였다.
다. 신체조성 및 근기능 측정
참가자들의 체성분 측정은 Inbody 720 (biospace, Korea) 장비를 이용하여 실시하였다. 근기능은 biodex system 4pro (biodex medical system, USA)을 이용하여 등속성 근력을 팔굽관절(elbow joint)과 무릎관절(knee joint) 부위에 대하여 60°/sec, 180°/sec에서 폄(extension)과 굽힘(flexion) 동작을 분석하였고, 또한 최대 토크(최대 회전력/우력, peak torque), 평균 파워(average power), 피로도(work fatigue)를 채택하여 분석했다. 이때, 해당관절의 좌측과 우측에서 60°/sec, 180°/sec의 각속도로 3회 측정하여 각각의 평균값을 획득했다.
라. 자료처리
자료의 처리는 SPSS 22.0 version PC/program을 이용하여 지구성 훈련을 통한 체중감량 전후 레슬링 선수들의 신체조성, 근기능과 관련된 변인들을 평균(M)과 표준편차(SD)로 제시하였다. 평균 차이는 집단간 대응 t-검정, 집단 내 독립 t-검정으로 비교하였고, 이때 유의수준(⍺)은 .05로 설정하였다.
연구결과
HIET을 통한 체중감량이 레슬링 선수의 신체조성에 미치는 영향을 분석한 결과는 <Table 2>와 같이 나타났다. 체중감량을 하지 않은 CG집단에 비해 WRG집단에서는 6일 간의 처치 후 체중감량(76.90±9.55 kg에서 74.95±9.32 kg, p<.001)의 효과가 나타났다. 이때 WRG집단의 유의한 체중 감소에 대해 세부적으로 주목할 만한 사항은 이러한 체중감량이 체지방(8.48±2.37kg에서 6.52±2.9 kg, p<.01)과 BMI(25.18±1.19에서 24.62±1.12, p<.001)의 유의한 감소에 의해 비롯된 반면, 근육량의 변화는 없었다(39.33±4.71에서 39.55±4.15)는 것이다.
Changes in body composition.
이러한 HIET를 통한 체중감량이 근기능에 미치는 영향을 알아보기 위하여, WRG집단과 CG집단의 등속성 검사(isokinetic test)를 실시하여 분석하였다.
팔굽관절에서의 차이를 분석한 결과<Table 3>, 팔굽관절에서 60°/sec의 각속도로 폄동작에서 WRG집단과 CG집단의 최대 토크, 평균 파워, 피로도는 모두 체중감량에 따라 유의한 차이는 없었다. 한편, 60°/sec 각속도의 굽힘동작에서는 WRG집단에서의 최대 토크, 평균 파워가 체중감량에 따라 유의한 변화는 없었지만, 피로도는 20.20±10.48%에서 26.32±9.61%로 유의하게 증가한 것으로 나타났다(p<.05). 하지만 CG집단의 경우 체중감량에 따른 최대 토크, 평균 파워, 피로도의 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다.
Changes of muscle function in Elbow joint.
팔굽관절에서 180°/sec의 폄동작에서 WRG집단과 CG 집단의 최대 토크, 평균 파워, 피로도는 모두 체중감량에 따라 유의한 차이는 없었다. 마찬가지로 굽힘동작에서도 WRG집단과 CG집단의 최대 토크, 평균 파워, 피로도는 모두 체중감량에 따라 유의한 차이는 없었다.
무릎관절에서의 차이를 분석한 결과<Table 4>, 무릎 관절에서 60°/sec 각속도의 폄동작에서 WRG집단과 CG집단의 최대 토크, 평균 파워, 피로도는 모두 체중감량에 따라 유의한 차이는 없었다. 또한, 60°/sec 각속도의 굽힘동작에서도 WRG집단과 CG집단의 최대 토크, 평균 파워, 피로도는 모두 체중감량에 따라 유의한 차이는 없었다.
Changes of muscle function in knee joint.
무릎관절에서 180°/sec의 각속도로 폄동작에서 WRG 집단에서의 최대 토크, 평균 파워가 체중감량에 따라 유의한 변화가 없었지만, 피로도는 22.03±9.83%에서 25.45±7.21%로 유의하게 증가한 것으로 나타났다(p<.05). 그러나 CG집단의 경우 체중감량에 따른 최대 토크, 평균 파워, 피로도의 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 한편, 무릎관절에서 180°/sec 각속도의 굽힘동작에서는 WRG집단에서의 최대 토크, 평균 파워가 체중감량에 따라 유의한 변화가 없었지만, 피로도는 21.95±8.27%에서 24.68±6.74%로 유의하게 증가한 것으로 나타났다(p<.05). 하지만 CG집단의 경우 체중감량에 따른 최대 토크, 평균 파워, 피로도의 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다
논의
레슬링과 같은 체급종목의 선수들은 보다 낮은 체급으로 경기에 참가하는 것이 체력, 경기 전술과 전략 못지않게 결정적인 승패 요인이 되기 때문에 시합전까지도 무리한 체중감량을 빈번하게 시도할 수 있다[2,7,17,18].
체중감량은 주로 수분상실에 의존하는 단기간 감량과 식이조절을 중심으로 하는 장기간 감량으로 구분되는데[19], 단기간 체중감량은 영양 불균형과 탈수에 따른 에너지 대사기능 감소나 전해질 불균형, 체온조절 기능 저하에 따른 운동수행능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다[4,8,12,20,21].
비정상적인 단식이나 절식, 사우나, 약물복용, 구토 등의 극심한 체중조절 방법들은 선수들의 건강 장애를 유발하고 선수생명을 단축시킬 가능성까지도 있다[7,8,22].
이 연구에서는 급격한 체중감량에 따른 부정적인 영향들을 최소한으로 배제하기위해 적정수준으로 계획된 HIET 훈련으로 주당 2kg 이하 수준으로 체중감량하면, 신체의 항상성 조절기능이 유지되어 선수의 운동수행력과 건강에 긍정적인 효과가 나타나는 지의 여부를 확인하고자 했다. 이를 위하여 적정수준의 HIET 를 6일동안 처치한 후, 신체구성의 변화와 근육량 및 근기능의 변화를 분석하여 선수들의 경기력과 나아가 장기적인 건강수준을 결정하는 데 미치는 영향을 검증하였다.
6일간의 HIET 처치에 따른 신체구성변화를 살펴보면, WRG집단에서 체중감소(p<.001)와 함께 체지방(p<.01)과 BMI(p<.001)의 유의한 감소를 확인할 수 있었다<Table 2>. 이는 체중감량에도 불구하고 근육량이 감소하지 않아 근력, 근지구력과 같은 근기능의 손실로 이어지지 않고 해당 체급에서의 운동수행력을 유지할 수 있을 것으로 예상할 수 있다. 또한 장기적으로는 체지방 감소에 따른 비만, 대사질환 등의 가능성을 억제하여 선수들의 건강에도 긍정적으로 해석될 수 있다.
이와 함께, 6일간의 HIET 처치에 따른 체중감량에도 근육량의 변화가 없는 상태에서, 근기능에는 어떠한 변화가 나타나는지를 확인하기 위해 상체 및 하체 중심관절인 팔굽관절과 무릎관절에서 등속성 검사를 실시했다.
팔굽관절에서 등속성 검사를 분석한 결과에 따르면, 60°/sec 각속도의 굽힘동작에서 CG집단의 경우 체중감량에 따른 최대 토크, 평균 파워, 피로도의 유의한 차이는 없는 것으로 나타난 반면에, WRG집단에서는 최대 토크, 평균 파워가 체중감량에 따라 유의한 변화는 없었지만, 피로도는 유의하게 증가한 것으로 나타났다(p<.05). 한편 180°/sec의 굽힘동작과 폄동작에서 모두 WRG집단과 CG집단의 최대 토크, 평균 파워, 피로도는 모두 체중감량에 따라 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.
이 결과는 팔굽관절에서 체중감량에 따른 근력과 근지구력의 기능을 발휘하는데 문제는 없는 것으로 해석된다. 하지만 6일간의 2kg 체중감량후 60°/sec 각속도의 굽힘동작에서의 피도로가 증가하여 부분적으로 근력을 지속하는데 부정적인 영향이 있을 수 있을 것이다. 근피로는 의도하는 힘을 발휘하지 못하는 상태로서, 근지구력 관련 운동능력과 운동선수들의 상해 연관성이 높은 항목이다[18]. 체중 감량 후 팔굽관절에서 근력을 지속하지 못하고 근피로도가 증가하게 되면, 상대를 허리 위로만 잡아야 하는 그레코로만형 레슬링 선수에게는 시합상황에서 근지구력의 감소효과 가능성을 제시한다. 따라서 HIET을 통한 체중감량 후 시합에 임하는 레슬링 선수들은 근지구력이 부족하거나 우수한 본인의 특성에 맞춰 근지구력의 감소 가능성에 대비해야 할 것으로 사료된다[23].
한편, 무릎 관절에서 60°/sec 각속도의 폄동작과 굽힘 동작 모두에서 WRG집단과 CG집단의 최대 토크, 평균 파워, 피로도는 모두 체중감량에 따라 유의한 차이는 없었다. 한편, 180°/sec의 각속도로 폄동작과 굽힘동작에서 CG집단의 경우 체중감량에 따른 최대 토크, 평균 파워, 피로도의 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 반면 WRG집단에서 최대 토크, 평균 파워는 유의한 차이가 없었지만, 피로도는 폄동작(p<.05)과 굽힘동작(p<.05)에서 각각 유의하게 증가한 것으로 나타났다.
이러한 결과는 무릎관절은 체중감량에 따른 근력과 근지구력의 기능을 발휘하는데 문제는 없는 것으로 해석된다. 그러나 6일간의 2kg 체중감량후 180°/sec 각속도의 폄동작과 굽힘동작에서의 피도로가 증가하여 부분적으로 근지구력을 지속하는데 부정적인 영향이 있을 수 있을 것이다.
일반적으로 근수축이 수의적 및 불수의적, 정적 및 동적, 간헐적 및 연속적 등의 형태로서 수축빈도, 강도 및 시간 등에 영향을 받는데[24], 이렇게 감량목표를 2kg을 설정하여 단기간 즉, 6일간 HIET를 처치한 뒤, 팔굽관절(60°/sec에서 굽힘동작)과 무릎관절(180°/sec에서 굽힘과 폄동작)의 일부 조건에서 근피로도가 증가한 것은 체내 글리코겐 저장량 및 수분의 현저한 감소와 젖산의 축적 증가, 스트레스 호르몬을 증가시키므로 근수축의 반복과정에서 근피로가 발생하여 나타난 결과라고 생각된다[25].
레슬링 경기는 다양한 기술을 발휘하기 위하여 상체 및 하체의 강한 근력을 필요로 하는데, 상체의 팔 (upper limbs) 근육들의 굽힘과 폄 근력이 상대방을 밀어내거나 당기기, 굳히기 동작에서 매우 중요한 근력이다[26].
또한 무릎관절을 중심으로 발휘되는 하체의 근력은 다리(lower limbs)를 이용하여 상대방을 제압할 때 인체에서 가장 높은 부하를 받는 무릎의 굽힘과 폄 근력이 중요하게 발휘된다[27].
따라서 승부가 결정되는 시점까지 지치지 않고 순간적으로 중심을 이동시켜 상대방을 제압하는 종목 특성 때문에, 장시간 근피로도에 견디는 근지구력과 단시간에 최대근력을 발현하는 근파워 등 근기능 관련 체력이 요구된다[15,28,29].
이와는 다르게, 이 연구결과에서 근기능 측정 변인 중 최대 토크, 평균 파워는 HIET기반의 단기간 체중감량에 따른 변화가 나타나지 않았다. 최대 토크는 동적인 상태의 근장력을 나타내고, 일반적으로 운동속도가 증가함에 따라 감소하며, 활동 근육의 최대운동능력을 측정하는데 유용하다. 평균 파워는 일정시간 동안 수행한 운동량의 단위시간 당일률을 의미한다[7,30].
무리한 감량에 따른 근력감소와 같은 선행연구[23,31]와 달리 주당 2kg미만의 체중감량을 실시한 이 연구결과에서는 등속성 근기능 항목 중에서 최대근력의 변화에 있어서는 체중감량에 따른 부정적인 효과가 나타나지 않았다. 따라서, 이러한 결과는 선수들이 건강하고 효과적인 체중감량 방법으로 가장 먼저 시도할 수 있는 과학적인 제안될 수 있다. 특히 장기간에 걸쳐 시도하면 신체조절 항상성의 불균형을 초래하지 않고, 운동수행력을 저해하지 않으면서, 선수들이 건강하게 체급 계체량을 통과하는 전략의 가능성을 시사한다.
결론
본 연구에서는 HIET를 이용하여 6일간 2 kg 가량 감량 후 레슬링 선수의 신체구성과 근육량 및 근기능 변화를 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
첫째, HIET를 이용하여 6일간 2 kg 가량 체중감량 후 신체구성에는 근육량의 변화없이 체지방과 BMI의 유의한 감소가 나타났다.
둘째, HIET를 이용하여 6일간 2 kg 가량 체중감량 후 팔굽관절의 60°/sec 각속도의 굽힘동작에서 근피도로의 유의한 증가가 나타났다.
셋째, HIET를 이용하여 6일간 2 kg 가량 체중감량 후 무릎관절의 180°/sec 각속도의 굽힘동작과 폄동작에서 유의한 증가가 나타났다.
넷째, 6일간 체중감량을 실시하지 않은 CG집단은 팔굽관절과 무릎관절의 60°/sec와 180°/sec 각속도에서 굽힘동작과 폄동작에서 최대 토크, 평균 파워, 피로도의 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다.
이러한 결론을 종합해 보면, 남자 대학생 레슬링 선수들을 대상으로 HIET를 통한 6일간의 비교적 단기간의 2kg 체중 감소는 근육량과 근기능을 대체로 유지시켜주어, 운동 수행능력에 부정적인 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다. 또한, 추가적인 이득으로는 HIET를 통한 단기간의 체중 감소는 지방량 감소를 동반하여 장기적으로 선수들의 건강에 긍정적인 효과가 나타날 수 있다. 따라서 체급경기에서 운동수행력에 부정적 영향을 최소화하여 체중감량을 실시하기에 적합한 훈련방법으로 여겨진다.
이러한 제안은 다른 체급경기 선수에게도 적용하기에 충분하다고 생각된다. 다만, 최대 토크, 평균 파워는 체중감량에 따른 변화가 나타나지 않았지만, 부분적으로 근력과 근지구력을 발휘하는데 근피로가 유발되어 근지구력이 부족하거나 우수한 선수 개인의 특성에 맞춰 근지구력의 감소 가능성에 대비해야 할 것으로 사료된다. 이와 관련하여 추가적으로 체중감량 프로그램의 기간에 따른 부정적 영향의 변화 등의 후속연구가 필요하다.