무산소성 역치(anaerobic threshold; AT)와 임계강도(CP)

1) AT와 CP의 관계(McLellan and Cheung, 1992)

AT는 오랫동안 지속되는 운동동안 혈중유산 농도가 항정 상태에 있는 가장 높은 대사율로서 정의된다. CP는 탈진에 이르는 파워 출력과 시간간의 쌍곡선의 점근선 으로 이론적으로 오랫동안 지속하는 운동 중 획득되어질 수 있는 항정상태 반응이 있는 가장 높은 대사율을 나타낸다. AT와 CP는 같은 파워출력으로 정의되기에 McLellan 와 Cheung(1992)은 AT와 CP로 규정된 대사율에서 운동하는 동안 개 스교환, 혈중유산, 산-염기 반응에 대하여 비교하기 위하여 연구를 시작하였다.

14명의 남자가 AT를 측정하기 위해 가벼운 활동적 회복기간을 가지면서 점증적 최대의 자전거 운동 테스트를 수행했다. 연속적으로 CP 측정을 위해 90-110%의 최대산소 섭취량으로 5차례 all-out에 이르는 파워 출력을 실시했다. 테스트 결과 를 AT와 CP로 구분하여 살펴보면 파워 출력은 AT가 235±44W, CP는 265±

39W이고 분당 산소 섭취량은 AT가 2.97±0.47 l/min, CP가 3.35±0.41 l/min으로 AT가 CP보다 유의미하게 낮게 차이가 났다.

AT에서 30분 운동 동안 혈중 유산 농도는 처음 10분 동안 3.9±1.9 m mol/l 로 증가되었으나 마지막 15분 동안에는 변화하지 않았다. 혈중 pH는 5분에 7.32

±0.04로 감소했으나 그 이후 변하지 않은 반면에 PCO₂는 5분에 41.5±3.2

mm Hg에서 30분에 36.2±3.6 mm Hg로 감소했다. CP에서는 한명의 피검자만 이 30분 운동을 수행했다. 15분 운동을 수행한 13명의 피검자는 혈중 유산 농도가 5분에 5.0±1.1 m mol/l에서 15분에 6.8±1.9 m mol/l로 증가했다. pH는 5분 에 7.28±0.03에서 그 이후 변하지 않았다. PCO₂는 5분에 40.8±3.8 mm Hg 에서 15분에 33.7±2.0 mm Hg로 감소했다. 결과적으로 CP를 측정하기 위해 사 용한 방법은 최대 항정 상태의 혈중 유산 농도와 산-염기 반응과 일치하는 대사율 을 과대 평가했다.

임계강도는 피로 없이 장시간 동안 운동을 지속할 수 있는 운동강도를 제시하는 지표이다. 그러나 임계강도는 무산소성 역치 수준보다 다소 높은 강도이며(Housh et al., 1991; McLellan & Chueng 1992), 임계강도 운동시에 젖산의 생성량 이 다소 증가한다고 보고되고 있다(McLellan & Chueng 1992).

Stegmann et al(1981)은 최대 혈중 유산 농도의 항정 상태에서의 개인적 변화 의 정도를 인지하고 IAT(individual anaerobic threshold)의 개념을 도입했다.

IAT의 결정은 운동하는 근육에서 생산하는 유산의 발생과 제거의 수학적 모델에 근거를 두고 있다. 이론적으로 IAT는 혈중에서 유산의 제거와 유산의 발생이 최대 적이며 동등한 지점의 대사율을 나타낸다. McLellam et al(1989, 1991)은 훈련 된 집단과 비훈련된 집단이 혈중유산, pH, PCO₂의 값이 운동시간의 마지막 15 분 동안 변하지 않았으며 최소 30분 동안 자신의 IAT에서 운동할 수 있다고 보고 하였다. Stegmann과 Kindermann(1982)은 IAT를 초과하는 대사율에서의 운동 은 점진적으로 증가하는 혈중 유산 농도와 일치하므로 탈진에 이르는 운동시간은 운동수행율이 IAT를 초과하는 정도에 반비례적이다라고 하였다.

Moritani et al(1981)과 Whipp et al(1982)은 높은 대사율에서 파워출력과 지구력 시간 관계를 쌍곡선적 함수로 정확하게 정의했다. 이 관계의 점근선은 Monad와 Scherrer에 의해 정의된 CP(critical power)를 나타낸다고 주장하고 이론적으로 CP는 무산소적 에너지 자원의 상당한 기여 없이 오랜 시간 지속적으로

유지할 수 잇는 최대파워를 나타낸다고 하였다(Friden et al, 1983). 그러므로 CP는 파워, 시간의 직선적 전환으로 시간의 반비례와 파워 출력의 직선적 관계의 파워 intercept로 결정되어지며 CP를 초과하는 파워출력에서 피로에 이르는 운동 시간은 대사율이 CP를 초과하는 정도에 반비례할 것이다(McCully et al, 1988,1991).

McLellan et al(1992)은 IAT의 측정은 점증적 운동 테스트와 이어지는 휴식시 간 동안 혈액채혈로 한 차례의 실험 기간을 포함하는 반면에 CP의 측정은 혈액 채 혈을 필요로 하지 않지만 파워-타임 관계를 만들기 위해 5-6차례 시행기간이 필요 하다. 그러므로 AT와 CP는 각각의 장단점을 가지고 있다. 장점으로는 각각 AT측 정을 위한 한번의 테스트 시행과 CP 측정을 위한 혈액 채혈이 없음이고 단점으로 는 그 반대로 AT는 혈액채혈이 필요하고 CP의 측정을 위해서는 여러 차례의 테스 트 시행이 필요하다는 점이다.

2) IAT와 CP 측정의 실제

개인의 최대 항정 상태의 혈중 유산과 산-염기의 운동반응으로 정의하는 대사율 이 운동수행에서 IAT와 CP의 차이점을 설명하는 데 중요한 함축적 의미를 가질 수 있기에 IAT와 CP를 결정하는 데 사용되어지는 각각의 방식이 정말로 같은 운 동 강도로 수행되는지 아닌지를 사실 그대로 알 필요가 있다. 하지만 IAT와 CP를 측정하는 데 사용한 방법사이의 타당한 비교는 이루어지지 않았다. 최근 연구는 IAT와 CP를 나타내는 파워 출력에서의 대사적, 심폐계 반응을 평가하는 데 목적 을 두고 있다. McLellan 과 Cheung(1992)의 IAT와 CP를 측정하는 데 이용한 구체적인 방법을 설명하면 다음과 같다.

① IAT(individual anaerobic threshold)

각각의 피검자는 점증적 최대 운동 테스트를 수행하고 10분간의 활동적 회복기간 을 가졌다. 피검자는 60W에서 테스트를 시작하여 4분마다 30W씩 파워출력을 높 여갔다. 이때 각각의 파워출력의 마지막 30초 동안 혈중 유산의 측정을 위해 귓 볼 에서 채혈하였으며 운동 후 1, 3, 5, 8분과 10분에 5차례 채혈하였다. 운동중과 회복기의 혈중 유산의 데이터 점은 시간에 대한 계속적인 함수로써 점을 찍었다.

회복기의 유산 농도 곡선의 시작인 1분 지점의 혈중 유산에서 운동중의 유산 농도 을 곡선으로 그린 선에 연장하여 선을 그림으로써 운동 종료 시간의 혈중 유산의 값을 구하여 데이터 점을 찍었다. 이어서 운동 종료시의 혈중 유산 농도의 데이터 점과 회복기의 곡선에 접선을 그은 후 그 접점과 운동 중 유산 곡선이 지나가는 직 선의 접선을 그어서 IAT를 산출하였다.

② CP의 측정

IAT의 점증적 테스트로부터 파워출력과 산소 섭취량과의 관계의 회귀방정식이 각각의 피검자에 대해서 산출되었다. 이 방정식으로부터 최대산소 섭취량의 90, 95, 100, 110, 120%에 해당하는 다섯 가지 파워출력을 결정하였다. 다섯 가지 파워출력은 탈진에 이르는 운동시간이 대략적으로 2분에서 15분 사이에 일어나도 록 선택되었으며 실시되는 파워출력의 순서는 무선화 되었으며 피검자는 각 시행에 선택되는 파워출력도 실제적인 운동시간도 알리지 않았다. 피검자는 탈진에 이르는 자전거를 타기전에 실험에 대한 교육을 박고 실험 도중 격력의 말이 주어졌다. 한 사람의 피검자에 대해서 동일한 연구자가 CP 측정을 위한 모든 테스트를 지휘 감 독하였다. 테스트의 반복은 각자의 피검자에 대해 무선적으로 선택된 파워출력으로 실시하였으며 개인에게는 이 테스트기간이 반복되는 시행을 나타내는 것을 알리지 않았다.

각각 실시간의 처음에 피검자는 5분 동안 30W에서 자전거를 타고 그 후에 에르 고미터는 즉시 사전에 선택된 파워출력에 조정되고 시간은 그 때부터 측정에 들어

간다. 모든 싸이클 선수는 분당 80회전 보다 더 많은 회전을 선택하였고 반면에 다 른 피검자들은 60에서 70회전의 분당 회전수를 선택하였다. 언어적 격려는 이 테 스트 기간 중 특히 페달 회전수가 감소되기 시작할 때 주어졌다. 측정의 종료시점 은 처음으로 50rpm이하로 회전수가 감소했을 때로 하였다. 피검자의 대부분은 그 들이 탈진에 이르렀을 때 단순히 페달링을 멈췄다. CP는 각 피검자의 CP로 정의 된 직선적 관계의 파워 intercept와 파워출력 대 1/time의 점으로 산출하였다.