Ⅱ. 이론적 배경
1. 임계강도(Critical Power; CP)
(1) 초등학생 남, 여의 임계강도는 어느 정도인가?
성별에 따른 차이가 있는가?
(2) 임계강도 측정을 위해 달린 각각의 거리별 기록은 어느 정도인가?
(3) 임계강도 설정에 따른 200m 랩 타임은 어느 정도인가?
2) 임계강도 지속시간
(1) 초등학생 남녀별 육상 운동 직후 강도 설정에 따른 임계강도 지속시간 에는 차이가 있는가?
(2) 초등학생 남녀별 육상운동 중단 1개월 후 강도설정에 따른 임계강도 지 속시간에는 차이가 있는가?
(3) 강도설정에 따라 운동직후와 운동중단 1개월 후 임계강도 지속시간에는 차이가 있는가?
3) 강도설정에 따른 운동 수행률
(1) 3개월 간의 체계적인 육상운동직후 강도설정에 따라 초등학생의 남녀별 운 동 수행률은 어느 정도인가?
4. 용어의 정의
1) 임계강도(Critical Power; CP) :
임계강도는 피로가 임계수준 이상으로 축적 되지 않으며 장시간 동안 운동을 지속할 수 있는 최대강도, 혹은 피로하지 않고 장 시간 동안 지속할 수 있는 최대운동강도로 정의된다. 강도에는 물체나 기계를 이용 하여 신체에 부하 하는 방법과 신체에 다른 부하 없이 달리는 속도에 따라 부하 하 는 방법이 있다. 본 연구에서 임계강도는 임계 속도로 본다.2) 운동 수행률 :
임계강도 설정에 따라 200m 랩 타임을 정하여 임계강도 지속 시간을 측정하였을 때 설정된 랩 타임에 어느 정도 근접하게 달리기를 수행하였는 가를 운동 수행률로 본다.3) 운동직후 :
3개월간의 체계적인 육상운동을 마친 직후를 말한다.4) 운동중단 1개월 후 :
3개월간의 체계적인 육상운동 후 1개월(30일)의 기간 이 경과한 후를 말한다.5. 연구의 제한점
본 연구를 수행하며 다음과 같은 제한점을 갖는다.
(1) 피검자들의 식 습관이나 신체활동의 수준을 동일하게 통제하지 못하였다.
(2) 측정 시 이루어지는 필드의 상태나 외부 환경요인에 대한 통제를 하지 못하였다.
(3) 피험자의 성장요인에 따른 운동성과의 증진을 제한하지 못하였다.
Ⅱ. 이론적 배경
1. 임계강도(Critical Power; CP)
1) 임계강도와 무산소성 작업능력(anaerobic work capacity; AWC)의 수학 적 측정의 고찰
Gasser et al(1990)은 CP와 AWC의 크기를 계산하는 식에 사용되는 3가지 모델에 대하여 다음과 같이 이야기 하였다.
고강도 트레이닝에 의해 탈진에 이르는 파워와 시간 사이의 관계는 쌍곡선으로 나타낼 수 있다. 그 식은 (P - CP) × T = W로 P=power, T=time, CP=power 점근선, 그리고 W는 CP 위에서 수행될 수 있는 작업의 제한된 양을 나타내는 상수로 무산소성 작업능력이라 한다.
CP 매개변수는 이론적으로 대사적 항정 상태가 유지되어 최고 높게 유지할 수 있는 파워 출력을 나타내어 지구력을 가정하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 연구자는 CP를 쌍곡선을 직선적 관계로 전환하여 추정하여 왔다. 직선적 관계의 첫 번째 모 델은 Power = CP + (AWC × 1/Time)로 power와 1/time 의 대응점을 찍어 서 연결하는 직선으로 CP는 power intercept를 나타낸다. 두 번째는 Work = AWC + (CP × Time)으로 일과 시간의 대응점을 찍어서 연결하는 직선으로 CP 는 기울기를 나타내고 AWC는 work의 intercept가 된다.
Gasser et al은 비직선적 회귀식(1)과 직선적 회귀식(2, 3)에서 파워와 시간 곡 선의 수학적 비교를 위해 5명의 남자가 자전거 에르고미터를 이용하여 각각 7차례 의 탈진 운동을 실시하였다. 각 시행 전에는 하루의 차이를 두었고 각각 다른 파워 에서 측정하였다. 측정한 데이터를 3가지 모델에 적용하였다. 3가지 모델은 CP와 AWC에서 p＜0.05 수준에서 유의한 차이가 나타났다.
구체적으로 살펴보면 CP에서 (1)은 204±11W, (2)는 221±10W (3)은 212
±11W로 차이가 났으며, AWC에서는 각각 32.4±2.4kJ, 23.4±0.9kJ, 26.3±
1.1kJ의 유의미한 차이가 났다.
이에 Gasser et al은 독립변인으로서 부적당하게 파워와 work(power×time) 를 지정해 왔으나 CP와 AWC의 상수를 적합하게 산출하기 위해서는 시간을 독립 변인으로 명명한 비직선적인 회귀식에 의해 고정되는 데이터가 필요하다 하며 측정 된 CP에 가까운 파워 출력에서 피로에 이르는 운동은 비 직선적인 시간-파워 모델 이 최대로 유지할 수 있는 파워의 최적 측정치라고 주장하였다.
2) 임계강도(critical power: CP)측정 방법
Housh(1990)는 피검자들에게 4번의 올 아웃 테스트를 시행하였다. 변수들의 산정은 2회, 3회 및 4회의 모든 조합에서 계산되었다. 그 결과 예측 시행의 지속시 간이 2.7분 이상 차이가 나는 2개의 예측시행으로부터 산출된 CP가 4회의 예측시 행으로부터 얻어진 CP와 높은 상관(R=0.96)을 가지고 있는 것으로 나타났다. 따 라서 CP와 AWC의 정확한 산정을 위해서는 시행의 지속시간이 1-10분 사이에 있 고 그 지속시간이 5분 이상 차이가 나면 직선적인 일-시간 모델을 이용하여 2개의 시행만으로도 가능하다고 보고하였다. Housh(1990)는 긴 시행과 짧은 시행간의 차이가 5분 이상이라야 한다고 권장하였으며, Poole(1986)은 지속시간이 1분에서 10분 사이에 있는 것이 합리적이라고 권장하였다.
시행간의 휴식시간에서 몇몇의 연구는 시행간 12시간의 휴식을 갖도록 요구하고 있으나 (Jenkins and Quigley, 1991), 대부분의 연구에서 임계강도 추정을 위한 시행간 최소한 24시간의 휴식을 요구하고 있다(Carnevale and Gaesser, 1991;
Smith and Hill, 1993).
추정을 위한 시행의 수는 피검자의 측정에 대한 동기화와 연구에 요구되는 정확 도에 따라 변화한다. 즉, 가능한 범위 내에서 참가자와 연구자의 요구 사이의 균형
을 이루어야 한다. Housh(1990)는 강도를 주의 깊게 선택하면 2회 시행만으로 임계파워를 추정할 수 있다고 보고하였다. 2회 수행에 의한 AWC와 CP도 4번 시 행에 의한 추정치와 유사하다고 하였다. 따라서 일부 연구에서는 단지 2번의 시행 을 사용하였다(deVries et al., 1987;Housh et al., 1991 a). 그러나 2번의 시 행을 사용하는 경우에는 운동시간결정이 추정치에 중요한 영향을 미치므로 주의 깊 은 측정이 필요하다고 하였다.
Poole(1986)은 4-5회의 시행이 변수의 정확한 추정을 위해 필요하다고 제안하 였다. Gasser와 Wilson(1998), Nebelsick-Gullet 등(1998), Smith와 Hill(1993)은 CP보다 AWC가 측정과 재측정의 상관관계가 낮다고 하였다.
Gasser와 Wilson(1998), Smith와 Hill(1993)은 5번의 예측시행을 2세트 실시 하여 CP 변수 추정에 학습효과가 나타난다고 보고하였다. 즉, 정확한 추정을 위해 서는 측정의 세트를 증가시켜야 한다.
적절한 시행회수의 범위는 2회부터 5회의 2세트까지이다. 시행회수의 결정은 연 구의 목적, 피검자의 체력 수준, 자료의 중요도 등의 다양한 자료를 고려하여 이루 어져야 한다. 만약 단지 2번의 시행을 수행한다면 2개의 자료에서 직선이 산출되므 로 회귀식의 적합성에 대한 정보를 얻지 못하게 된다. 3회 이상의 시행에서는 추정 의 표준오차와 사용모형을 고려해야 한다.
측정을 위한 시행을 반복하면 추정 변수의 학습효과를 알아볼 수 있다. CP와 AWC는 회귀분석을 통해 산출되므로 한 변수의 상대적인 큰 변화는 다른 변수의 증가나 감소 등의 변화를 유발할 수 있다. Hill(1993)은 CP와 AWC측정을 위한 적절한 회수를 결정하는 과정에서 CP의 변화(3-6%)와 개인간 AWC 변량 차이 (±0-15%)가 적은 경우에는 시행회수의 증가나 반복측정이 필요하지 않다고 하였 다. 또한 과다한 측정은 피검자의 동기유발에 영향을 미치며 CP사용의 유용성을 감소시키는 결과를 야기한다.
따라서 임계강도를 측정하기 위해서 운동시행의 수는, 2회는 오차 가능성이 크므
로 4-5회 시행이 적당하고, 지속시간은 1-10분 이내가 좋으며, 신뢰성을 제고시키 기 위해서는 2세트를 반복하는 것이 좋다고 하겠다.
3) CP와 AWC 측정의 오류에 대한 제언
Poole(1986)은 Bulbulian et al(1986)이 고도로 훈련된 달리기 선수 그룹의 무산소성 작업능력(AWC)의 측정치를 보고하고 명확하게 5마일 달리기의 지구력 운동수행에 관여하는 요소의 기여도를 평가한 것에 대해서 AWC의 정확한 측정은 지구력 운동수행의 정확한 측정을 위해 중대하므로 관리 감독된 적합한 테스트 뿐 만 아니라 적절한 방식에서 테스트가 진행되어야 한다고 하였다. 그런데 Bulbulian et al은 다음과 같은 이유를 살펴봄으로써 그러한 고려를 완전히 인식 하거나 서술하지도 않았다고 비판하였다.
첫째, AWC는 산소부채를 포함하는 여러 요소(인산저장, 마이오글로빈산 저장, 젖산축적이 따르는 무산소 해당작용)에 좌우된다고 여겨졌으므로 AWC는 활동에 사용된 근육과 근육군에 민감하다. 그러나 이 연구에서 달리기 운동수행의 CP와 AWC를 트레드밀 달리기가 아닌 자전거 에르고미터로 수행한 테스트의 결과로 산 출했다.
둘째, Monod 와 Scherrer의 CP와 AWC의 분석의 방법이 각각의 고강도 작업 빈도의 전 기간 동안 지속적인 파워 출력을 요구한데 반해 이 연구에서는 운동종료 시점을 69 rpm의 페달링 횟수에서 55rpm이하로 떨어져 더 이상 운동을 지속할 수 없는 시점으로 결정하여 운동의 후반부 동안 20% 정도 파워 출력이 감소하여 유산소 능력이 과대평가되는 결과를 가져 왔다.
셋째, 60초 이내에 탈진하는 자전거 에르고미터 방식에 의해 극단적으로 높은 강 도로 수행될 때, 요구된 강도를 수행하는 피검자의 능력이 약해질 수 있다. 이 점이 고려되지 않는 다면 기울기의 지수인 CP가 인위적으로 높게 나타날 수 있다. 기울
기의 각도를 고정시켜서 정확한 CP를 측정하기 위해서는 1-10분 기간 내에서의 각각의 피검자에 대해 적어도 4-5회 시행이 필요하다.
결과적으로 Poole은 CP와 AWC의 측정을 위해서는 운동선수가 종사하는 종목 과 같은 종목으로 테스트를 실시하여야 하며, all-out 지점을 너무 낮게 잡지 말아 야 할 것이며, 4-5차례의 시행 횟수를 가져야 할 것이라고 제언하였다.