서론
현대 사회는 산업화와 과학기술의 발달로 생활양식이 급격히 변화하였다. 좌식 생활의 증가, 서구화된 식습관, 그리고 전반적인 신체활동량의 감소는 인류 건강에 부정적인 영향을 미치고 있다. 이러한 생활양식의 변화는 에너지 소비량 감소와 영양 불균형을 초래하여 결과적으로 비만 인구 증가를 야기하고 있으며, 이는 사회적·의학적 차원에서 중요한 문제로 대두되고 있다[1]. 실제로 비만은 고혈압, 제2형 당뇨병, 심혈관 질환과 같은 각종 생활습관병의 근본적 원인으로 알려져 있으며, 이를 해소하기 위한 과학적 접근과 효과적인 중재 방법이 절실히 요구되고 있다[2]. 또한 연령 증가와 함께 나타나는 근육량 감소와 지방 축적의 증가는 신체활동 부족과 영양 섭취 불균형과 결합하여 대사적 건강 악화를 가속화한다는 점에서 문제의 심각성이 크다[3].
비만은 단순히 체중 증가의 문제가 아니라, 혈액 내 지질 대사 및 다양한 생리적 지표의 이상과 밀접하게 연관된다. 특히 총 콜레스테롤(Total Cholesterol), 고밀도 지단백 콜레스테롤(high-density lipoprotein cholesterol), 저밀도 지단백 콜레스테롤(low-density lipoprotein cholesterol), 중성지방(triglyceride) 등은 비만의 병태생리와 직접적으로 관련이 있는 주요 지표로 지목된다. 이러한 대사 위험 요인은 성인 초기에 해당하는 20대 시기부터 관리하는 것이 가장 효과적이며, 규칙적 운동을 통한 중재가 예방적·치료적 측면에서 가장 적절한 방법으로 평가되고 있다[4]. 따라서 성인 초기에 해당하는 대학생을 대상으로 한 운동중재 연구는 학문적·임상적 의의가 크다고 할 수 있다.
운동의 효과를 이해하기 위해서는 에너지 시스템과 대사 기전에 대한 이해가 필요하다. 무산소성 운동은 주로 ATP-PCr 시스템과 해당과정을 활용하여 단시간 고강도 활동에 필요한 에너지를 공급하며, 이 과정에서 피루브산이 젖산으로 전환된다[5,6]. 이때 젖산은 근육 내 수소이온 농도를 증가시켜 pH를 낮추고, 효소 활성 억제 및 피로를 초래한다. 반면 유산소 운동은 산화적 인산화를 통해 지방산과 탄수화물을 주요 기질로 사용하며, 장시간 운동에서 혈중 지질 대사를 촉진하고 젖산을 에너지원으로 재활용할 수 있다[7,8]. 따라서 운동 순서에 따라 에너지 시스템의 우선적 동원 방식과 대사 반응은 달라질 수 있다. 예를 들어, 무산소 운동을 먼저 수행할 경우 젖산이 빠르게 축적되어 이후 유산소 운동에서 지방산 산화가 억제될 수 있으며, 반대로 유산소 운동을 먼저 수행하면 지방산 산화가 선행되어 지질 대사 개선 효과가 강화된 상태에서 무산소 운동을 이어갈 수 있다[9,10]. 이는 운동 순서가 혈액 내 젖산 반응과 지질 대사에 상이한 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
혈액 변인 중에서도 젖산(lactate)은 무산소성 해당 과정의 증가에 따라 급격히 생성되며, 운동 강도와 개인의 체력 수준에 따라 변동 폭이 크다[11]. 젖산이 체내에 과도하게 축적되면 근육 피로, 수소이온 농도 증가로 인한 산성도(pH) 저하, 효소활성 억제 등을 초래하여 근수축 및 대사 반응이 저하된다[12]. 반면, 운동 적응도가 높은 개인은 젖산 제거 능력과 대사 경로가 효율적으로 발달되어 있어 동일한 강도의 운동에서도 보다 효과적으로 젖산을 처리할 수 있다. 일부 연구에서는 운동 중 생성된 젖산의 일부가 혈류를 통해 간으로 이동하여 해당작용의 코리 회로(Cori cycle)를 거쳐 글리코겐으로 재합성될 수 있음이 보고되었다[13]. 이러한 연구는 젖산이 단순히 피로의 부산물이 아니라, 운동 적응도와 훈련 효과를 설명할 수 있는 중요한 생리적 지표임을 시사한다.
한편, 혈중 지질은 총 콜레스테롤, 중성지방, 고밀도 지단백 콜레스테롤, 저밀도 지단백 콜레스테롤 등으로 구성되며, 신체 내에서 호르몬 합성, 세포막 형성, 소화 과정 보조, 에너지 저장 및 공급 등 다양한 역할을 수행한다. 그러나 이러한 지질 수치가 과도하게 상승하면 동맥경화 및 심혈관 질환과 같은 만성질환의 주요 위험요인으로 작용한다. 선행연구들은 장기간의 규칙적인 유산소성 운동이 혈중 지질 대사에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하고 있다[14].
중성지방은 주로 피하지방 조직에 축적된 에너지 저장 형태로, 운동 강도와 시간에 따라 수치 변동이 크다. 여러 선행연구에 따르면 아동과 청소년을 대상으로 한 10주 이상 운동 프로그램이 중성지방 수치를 유의하게 감소시켰다고 보고하였다[15-17]. 이는 운동 강도와 기간이 중성지방 수치 개선의 핵심 요인임을 보여준다.
고밀도 지단백 콜레스테롤은 단백질 함량이 높은 지단백으로, 혈액 내 콜레스테롤을 간으로 운반해 담즙산으로 배설하는 역할을 담당한다. 따라서 고밀도 지단백 수치 증가는 심혈관 질환 예방과 밀접하게 관련된다. 선행연구에 따르면 운동 강도를 높이거나 운동량을 늘릴 경우 고밀도 지단백 콜레스테롤 수치가 유의하게 증가하는 것으로 보고되었다[18,19]. 실제로 12주간의 순환운동 프로그램과 규칙적인 유산소성 트레이닝은 고밀도 지단백 콜레스테롤 수치를 유의하게 향상시킨 바 있다[20].
반대로 저밀도 지단백 콜레스테롤은 동맥경화의 주요 위험 요인으로, 그 수치가 높을수록 혈관 건강에 부정적인 영향을 미친다. 기존 연구는 주로 비만이나 대사질환 환자를 대상으로 운동 효과를 검증하였으나, 건강한 성인 남성을 대상으로 한 연구는 상대적으로 부족하다. 특히, 성인 초기의 젖산 반응 및 혈액 지질을 규명하는 것은 향후 생활습관병 예방과 운동 처방의 기초 자료로 중요한 의의를 지닌다.
따라서 본 연구는 19세 이상의 건강한 남자 대학생을 대상으로 12주간 유산소성과 무산소성 트레이닝의 실시 순서에 따른 혈액 변인의 변화를 체계적으로 분석하고자 한다. 이를 통해 동일한 운동 내용이라도 순서에 따라 혈액 내 지질 및 젖산 반응이 달라질 수 있다는 점을 검증하고, 향후 운동 프로그램 설계 시 효과적인 운동 순서 결정을 위한 기초 자료를 제공하며, 예방의학적 차원에서 건강한 성인의 대사 건강 증진을 위한 학문적·실천적 근거를 제시하고자 한다.
연구방법
1. 연구대상 및 분석자료
본 연구는 C시에 위치한 D대학교에서 모집공고를 통해 성인 남성 30명을 모집하였다. 대상자는 유산소성 운동 후 무산소성 운동을 수행하는 A그룹(n = 15)과 무산소성 운동 후 유산소성 운동을 수행하는 B그룹(n = 15)으로 무선 배치(random placement) 방식을 활용하여 배정하였다. 무선 배치 시에는 난수표를 활용하여 각 대상자가 그룹에 배정될 확률을 동일하게 하였으며, 연구자의 주관적 판단이 개입되지 않도록 하였다.
표본 수 산출은 기존 운동생리학 연구에서 유사한 혈중 젖산 및 지질 반응의 변화를 보고한 선행 연구들을 참고하여 수행하였다. 유사 연구에서 보고된 효과 크기와 검정력(power) 기준을 바탕으로, α 수준 0.05, 검정력 0.8로 설정할 경우 각 그룹 최소 12명이 필요함이 산출되었으며, 탈락 가능성을 고려하여 각 그룹 15명을 배정하였다.
본 연구대상자의 신체적 특성은 다음 <Table 1>과 같다.
2. 연구내용 및 주요지표
1) 신체조성 측정
대상자에 대상자의 신체조성을 분석하기 위해 자동 신장계(동산제닉스, 한국), 체성분 분석기(InBody 230, In-Body Co, Seoul, Korea)를 사용하였다. 측정 시, 발생할 수 있는 오류를 최소화하기 위해 측정 12시간 전 음식물과 수분 섭취, 고강도 신체활동을 제한하도록 교육하였다. 신체조성 측정 시 신체의 모든 금속류를 제거 후, 간편한 복장으로 측정기에 올라서도록 하였으며, 손잡이를 잡은 팔은 겨드랑이가 몸통에서 자연스럽게 떨어지도록 벌린 자세를 유지한 상태에서 검사를 받도록 지도하였다. 신장과 신체조성은 사전·사후 총 2회를 실시하여 평균 및 표준편차(mean and standard deviation)를 분석하였다.
2) 혈액 변인 분석
본 연구는 혈중 젖산 분석기(Biosne C_line, EKF, Germany)와 혈중 지질분석기(Cholestech LDX, Alere INC, USA)를 사용하여 혈액변인(젖산, 총 콜레스테롤, 중성지방, 고밀도 지단백 콜레스테롤, 저밀도 지단백 콜레스테롤)을 분석하였다. 채혈 방식은 Finger prick 방식으로 운동 전과 운동 후 혈액을 채취하였고, 혈액분석에 영향을 미칠 수 있는 수분 섭취와 음식물은 측정 12시간 전부터 제한하였다.
혈중 젖산 측정 시, 채취 수준이 2mmol/L 이하인 경우, 분석을 시작하였고, 2mmol/L 이상일 경우 10분 이상 안정을 취한 뒤 재측정을 진행하였다. 펀칭(punching) 후 혈중 젖산 20㎕, 혈중지질 40㎕의 헤파린(heparin) 처리된 모세관 채혈 튜브(capillary tube)를 이용하여 혈액을 각각 채취하였고, 혈중 젖산 분석은 모세관 채혈 튜브를 용혈소 용액(hemolysin solution)이 들어 있는 샘플 컵(sample cup)에 넣고, 잘 섞은 뒤 혈중 젖산 분석기를 이용하여 분석하였다. 또한, 혈중지질 분석용 혈액은 전용 세트에 채취한 혈액을 분주한 후, 혈중지질 분석기에 넣어 분석을 진행하였다.
3) 유산소성 운동 프로그램
유산소성 운동 프로그램은 20분간 지속달리기에 관한 선행연구를 참고하였고[21], 그룹별 통제가 가능한 달리기 장비 트레드밀(treadmill)을 사용하여 20분간 ACSM 기준 속도 7~8km/h(달리기, conversation pace: 짧은 답변이 가능한 속도)로 강도를 설정하였으며, 대상자의 주관적 판단 하에 Modified Borg scale 4~6 척도로 중재하였다. 또한, 부상 방지와 컨디션 조절을 위해서 준비운동과 정리운동을 10분간 실시하였으며, 하체부터 상체에 이르기까지 큰 근육위주로 20가지 동작을 진행하였다. 본 연구에서 실시된 유산소성 트레이닝 프로그램은 다음 <Table 2>와 같다.
4) 무산소성 운동 프로그램
무산소성 운동은 2인 1조로 구성하여 운동 방법 순서에 상관없이 실시하였고, 근력과 근비대에 관한 선행연구를 토대로 설계하였다[22]. 운동 강도는 1RM의 약 70%로 세트당 8~12회를 실시할 수 있는 무게를 개별적으로 설정하도록 교육하였다. 총 3세트를 실시하였으며, 휴식시간은 세트당 1분으로 제한하였다. 처치 전 대상자들에게 기구(machine) 사용방법, 스트레칭 방법, 주의사항 등에 대해 교육하였고, 처치 기간 중 지속적인 감독하에 실시되었다. 본 연구에서 실시된 무산소성 트레이닝 프로그램은 다음 <Table 2>와 같다.
결과
본 연구는 만 19세 이상 남자대학생 30명을 모집하여 유산소성 및 무산소성 트레이닝의 실시 순서에 따른 혈액 변인 차이를 분석하기 위해 동일한 프로그램을 구분처치하여 그룹 간 사전·사후 분석을 실시한 후, 다음과 같은 결과을 얻었다.
젖산은 사후결과 두 그룹 모두 유의한 차이가 나타났고(p < 0.001), 그룹 간 분석에서 두 그룹 모두 운동 전에서만 유의한 차이가 있었으며(p < 0.05), 운동 후는 유의한 차이가 나타나지 않은 것으로 분석되었다.
총 콜레스테롤은 사후결과 두 그룹 모두 유의한 차이가 나타났으며, 그룹 간 분석에서 A 그룹은 운동 전에만 유의한 차이가 있었고(p < 0.01), B 그룹은 운동 전, 운동 후 모두 유의한 차이가 분석되었다(p < 0.001).
중성지방은 사후결과 두 그룹 모두 유의한 차이가 없었으며, 그룹 간 분석에서 운동 전 B 그룹에서만 유의한 차이가 나타난 것으로 분석되었다(p < 0.05).
고밀도 지단백 콜레스테롤 사후결과 두 그룹 모두 유의한 차이가 없었으며, 그룹 간 분석에서 B 그룹만 운동 전, 운동 후 유의한 차이가 나타났고(p < 0.001), 저밀도 지단백 콜레스테롤도 사후결과 두 그룹 모두에서 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 운동 전과 운동 후에서 모두 유의한 차이가 분석되었다(p < 0.001).
본 연구의 결과는 다음 <Table 3>과 같다.
논의
본 연구는 만 19세 이상 남자 대학생 30명을 대상으로 유산소성 및 무산소성 트레이닝의 실시 순서가 혈액 변인에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다.
젖산은 무산소 운동에서 탄수화물을 주요 에너지원으로 사용하는 해당과정의 부산물로, 고강도 운동 시 산소 공급이 제한되면 체내에 축적되어 세포 내 산성화를 유발하고 효소 기능을 저하시킬 수 있다[23]. 젖산의 적절한 감소 및 분해를 위해서는 낮은 강도의 유산소 대사를 통한 지속적 산소 공급이 필요하며, 운동 강도가 젖산 역치 이상일 경우 해당과정을 통한 에너지 대사가 촉진되어 젖산 생성이 증가할 수 있다[24]. 일반적으로 안정 시 젖산 농도는 0.5~2 mmol/L이며, 고강도 운동 시 40 mmol/L 이상으로 상승할 수 있다. 운동 중 젖산이 4 mmol/L 이상 축적되면 간에서 흡수 방어기전이 작동하여 세포 및 혈중 젖산이 증가하고 근 기능이 저하될 수 있음이 보고되었다[25]. 따라서 반복된 훈련을 통한 회복 능력 향상은 운동 능력 저하를 방지하고, 고강도 신체활동으로 인한 부상을 예방하며, 지속적인 신체활동 수행을 가능하게 한다.
본 연구에서 젖산은 운동 전 시점에서 A 그룹과 B 그룹 모두 유의한 농도 변화를 나타냈다. 선행연구에 따르면 유산소운동과 저항운동을 병행할 경우, 저항운동 후 유산소운동을 실시하는 순서가 유산소운동 후 저항운동 순서보다 운동 후 젖산 축적을 감소시키는 데 효과적임이 보고되었다[26,27]. 본 연구 결과 또한 이와 일치하였으며, 운동 순서와 관계없이 젖산 농도 증가가 관찰된 것은 무산소성 대사로 이어지는 정상적인 신체 반응이며, 반복된 신체활동에서 안정 시 젖산 농도의 감소는 생리적 항상성의 적응으로 해석될 수 있다[28]. 운동 전·후 젖산 수치 감소는 12주간 체력 증진을 반영한 긍정적 변화로, 상대적으로 고강도가 아닌 운동 처치를 통한 산소 공급으로 세포 내 젖산 분해 기전이 활성화된 결과로 판단된다.
혈중 지질 변인 중 총 콜레스테롤은 혈액 내 콜레스테롤의 총량을 의미하며, 규칙적인 유산소 및 저항운동은 총 콜레스테롤, 중성지방, 저밀도 지단백 콜레스테롤 농도를 감소시키고 고밀도 지단백 콜레스테롤 농도를 증가시키는 것으로 보고되었다[29,30]. 본 연구에서 TC는 운동 전 시점에서 A 그룹과 B 그룹 모두 유의한 농도 변화를 보였고, B 그룹은 운동 후에도 유의한 감소를 나타냈다. 높은 총 콜레스테롤과 낮은 고밀도 지단백 콜레스테롤은 심혈관 질환 발생 위험을 높이는 주요 요인으로, 총 콜레스테롤 관련 지질 변화는 지속적 저강도 신체활동에 의해 긍정적 영향을 받을 수 있음이 확인되었다[31-33].
중성지방은 체내 저장 및 간·지방 조직에서 형성되는 에너지원으로, 정상 수치는 150 mg/dL 이하이며, 200 mg/dL 이상일 경우 고지혈증으로 진단된다[34]. 본 연구에서는 중성지방이 B 그룹에서만 운동 전 유의한 변화가 관찰되었다. 장시간 지구성 신체활동은 총 콜레스테롤 감소에 효과적이며[35], 운동을 통해 15~20% 정도의 총 콜레스테롤 감소가 가능하지만[36], 신체 능력이 우수한 20대 성인 남성에서는 효과가 제한적임이 보고되어[37] 본 연구 결과를 뒷받침한다.
고밀도 지단백 콜레스테롤은 혈중 콜레스테롤을 간으로 운반하여 제거하며, 저밀도 지단백 콜레스테롤과 상반되는 작용으로 동맥경화를 방어한다[38]. 본 연구에서 고밀도 지단백 콜레스테롤은 B 그룹에서 운동 전·후 모두 유의한 변화가 나타났다. 선행연구에서도 저강도 고반복 저항운동 수행 시 고밀도 지단백 콜레스테롤 수치가 유의하게 증가하였으며[39], 운동 순서에 따라 저항운동 후 유산소운동을 실시한 경우 고밀도 지단백 콜레스테롤 수치가 증가하는 것으로 보고되어 본 연구와 일치하였다[40].
저밀도 지단백 콜레스테롤은 혈관 내 콜레스테롤 축적을 유발하며, 동맥경화, 심장병, 뇌졸중 등의 위험을 높인다. 본 연구에서는 저밀도 지단백 콜레스테롤은 A 그룹과 B 그룹 모두에서 유의한 농도 변화를 나타냈다. 기존 연구에 따르면 저강도 유산소운동과 저항운동을 병행할 경우 저밀도 지단백 콜레스테롤이 감소하고, 고밀도 지단백 콜레스테롤이 증가한다고 보고되었으며[41,42], 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다.
결론적으로, 본 연구에서는 모든 혈액 변인에서 선행연구와 동일한 결과가 나타나지는 않았지만, 유산소운동과 저항운동이 혈액 지질과 젖산 농도 전반에 긍정적 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다. 또한, 연구는 건강한 성인 남성을 대상으로 유산소성과 무산소성 운동 순서가 혈중 지질과 젖산 반응에 미치는 영향을 직접 비교한 국내외 선행연구가 부족한 상황에서 순서 효과를 체계적으로 분석했다는 점에서 학문적 의의를 가지며, 운동 처방 시 단순한 운동 형태뿐 아니라 순서 전략을 고려할 필요가 있음을 제시하고, 이는 향후 건강 증진과 예방적 운동 설계에 실질적인 근거를 제공할 수 있다는 점에서 실천적 의미가 있다고 판단된다.
다만, 운동 처치 방법과 연구 대상의 특성에 따라 총 콜레스테롤, 중성지방, 고밀도 지단백 콜레스테롤, 저밀도 지단백 콜레스테롤 변화에는 차이가 있을 수 있으며, 본 연구 결과는 성인 남성을 기준으로 한 만큼 후속 연구에서 다른 대상자군 설계 시 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
결론
본 연구는 만 19세 이상의 남자 대학생 30명을 대상으로 유산소성 및 무산소성 트레이닝의 실시 순서(A 그룹: 유산소성 후 무산소성, B 그룹: 무산소성 후 유산소성)에 따른 혈액 변인의 변화를 분석하기 위해 동일한 프로그램을 상반된 순서로 적용하고, 그룹 간 사전·사후 차이를 비교하였다.
연구 결과, 젖산 농도는 두 그룹 모두에서 운동 전에는 유의한 차이가 있었으나 운동 후에는 그룹 간 유의한 차이가 나타나지 않았다. 총 콜레스테롤은 A 그룹에서 운동 전에는 차이가 있었지만 운동 후에는 유의하지 않았던 반면, B 그룹에서는 운동 전과 후 모두에서 유의한 변화가 확인되었다. 중성지방의 경우 운동 전 B 그룹에서만 유의한 차이가 관찰되었으며, 고밀도 지단백 콜레스테롤은 B 그룹에서만 운동 전후 모두에서 유의한 변화를 보였다. 저밀도 지단백 콜레스테롤은 운동 전과 운동 후 모두에서 차이가 있는 것으로 나타났다.
이러한 결과를 종합하면, 유산소성 및 무산소성 운동의 순서에 따른 혈액 변인의 변화가 일부 지표에서 나타났으나, 그룹 간 차이가 통계적으로 일관되게 나타나지는 않았다. 이는 연구 대상이 건강한 성인 남성이었기에 기저 건강 상태가 비교적 균질하여 뚜렷한 변화를 확인하기 어려웠다는 점에서 기인한 제한점으로 볼 수 있다.
그럼에도 본 연구는 유산소성 및 무산소성 운동의 실시 순서가 혈액 지질과 대사 변인에 미치는 영향을 탐색했다는 점에서 의의가 있으며, 운동 처방 시 순서 효과를 고려할 수 있는 기초 자료를 제공한다.
향후 연구에서는 혈액 관련 질환자, 비만 인구, 연령별 집단 등 보다 다양한 대상을 포함하여 장기적이고 체계적인 분석이 필요하다. 이를 통해 실제 임상과 현장에서 활용 가능한 정량적 근거를 마련하고, 운동 지도자 및 임상 전문가들에게 보다 실질적인 운동 처방 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
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