석 사 학 위 논 문
임계강도 설정에 따른 초등학생의 임계속도 지속시간에 관한 연구
The Research of The Exercise Time at Critical Power of Primary School Students by
Exercise Intensity Fixing
국민대학교 교육대학원 체 육 교 육 전 공
김 용 기
2 0 0 2
임 계 강 도 설 정 에 따 른 초 등 학 생 의 임 계 속 도 지 속 시 간 에 관 한 연 구
지 도 교 수 이 상 구
이 논 문 을 석 사 학 위 청 구 논 문 으 로 제 출 함
2002년 12월 31일
국 민 대 학 교 교 육 대 학 원 체 육 교 육 학 과
김 용 기
2 0 0 2
김 용 기 의
석 사 학 위 청 구 논 문 을 인 준 함
2002년 12월 31일
심사 위원장 (인)
심 사 위 원 (인)
심 사 위 원 (인)
국 민 대 학 교 교 육 대 학 원
국문초록
임 계 강 도 설 정 에 따 른 초 등 학 생 의 임 계 속 도 지 속 시 간 에 관 한 연 구
김 용 기 국민대학교 교육대학원
체육교육전공
본 연구의 목적은 3개월간의 육상운동 직후와 운동중단 1개월(30일)후의 임계강도 설 정에 따른 초등학생 남녀의 임계강도 지속시간의 변화와 운동수행률에 미치는 영향을 살펴보는데 있다.
연구의 피검자는 초등학생 남자 20명(11세), 여자 20명(11세) 총40명으로 기록 측정에 는 24시간의 휴식시간을 가졌다.
임계강도는 육상운동직후 400m, 800m, 1200m, 1600m 각각의 거리를 측정하여 달린 거리와 시간의 관계를 함수화 하여 산출하였으며 강도설정에 따른 임계강도 지속시간 은 운동직후 산출한 임계강도를 바탕으로 5% 약강도, 정상강도, 5% 강강도로 설정하 여 달린 시간을 운동직후와 운동중단 1개월 후에 측정하였다.
이상의 연구 절차를 통해서 얻은 연구결과는 다음과 같다.
1) 3개월간 육상운동을 실시한 직후의 임계강도는 남학생 3.25±0.38m/sec, 여학생 2.69±0.2m/sec로 나타났으며, 유의도는 1%수준에서 유의한 차이가 나타났다.
2) 육상운동직후 임계강도 설정에 따른 임계강도 지속시간은 5% 약강도 설정시 남학 생은 72.54±22.17분, 여학생은 66.42±19.04분으로 나타났고 정상강도 설정시에는 남학 생 51.24±16.08분, 여학생 44.78±15.65분으로 나타났다. 5% 강강도 설정시에는 남학생 40.57±14.24분, 여학생 35.12±12.98분으로 나타났다.
3) 운동중단 1개월후의 임계강도 설정에 따른 임계강도 지속시간은 5% 약강도 설정 시 남학생 50.35±18.28분, 여학생 42.43±14.86분, 정상강도 설정시 남학생 38.23±13.85 분, 여학생 34.00±13.23분, 강강도 설정시 남학생 28.31±11.20분 여학생 24.98±11.43분 으로 나타났다.
4) 운동직후와 운동중단 1개월후의 강도설정에 따른 임계강도 지속시간을 비교해 보 면 5% 약강도 설정시 운동직후에는 남녀가 69.48±20.99분에서 47.29±16.98분으로 지속 시간이 31.94% 감소되었으며 정상강도 설정시에는 48.01±15.77분에서 36.12±13.68분으 로 23.77% 감소되었다. 5% 강강도 설정시에는 운동직후 37.85±13.55분에서 26.65±
11.15분으로 29.60% 감소되었다. 강도설정에 따른 임계강도지속시간은 정상강도 설정 시 여학생의 경우(p〈.05)를 제외하고 모든 강도에서 모두 (p〈.01) 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다.
5) 강도설정에 따른 운동수행률의 경우 5% 약강도 수행시 1.00±2.46%, 정상강도 수 행시 2.52±4.77%, 강강도 수행시 9.82±7.09%로 나타났으며 여학생은 약강도 2.31±
5.28%, 정상강도 3.22±1.52%, 강강도 5.29±1.23%로 나타났다.
결론적으로 임계강도 설정에 따른 임계강도 지속시간은 3개월간의 육상운동 직후에 비해 1개월(30일)의 운동중단이 초등학생 남녀 모두의 임계강도 지속시간의 감소를 가 져왔다고 볼 수 있다.
목 차
Ⅰ. 서 론 ···
11. 연구의 필요성 ··· 1
2. 연구의 목적 ··· 3
3. 연구 문제 ··· 4
4. 용어의 정의 ··· 5
5. 연구의 제한점 ··· 5
Ⅱ. 이론적 배경 ···
61. 임계강도(Critical Power; CP) ··· 6
2. 무산소성 역치(anaerobic threshold; AT)와 임계강도(CP) ··· 10
3. 트레이닝 프로그램의 실제 ··· 14
4. 선행연구의 고찰 ··· 15
Ⅲ. 연구방법
··· 191. 연구대상 ··· 19
2. 연구내용 ··· 19
3. 조사도구 ··· 21
4. 자료처리 방법 ··· 21
Ⅳ. 결과 및 논의
··· 231. 임계강도(CP : Critical Power) ··· 23
2. 임계강도 지속시간 ··· 27
3. 운동직후 강도 설정에 따른 운동 수행률 ··· 35
Ⅴ. 결론 및 제언
··· 371. 결론 ··· 37
2. 제언 ··· 38
참고문헌 ··· 40
abstract ··· 43
표 목 차
표 1. 피검자의 신체적 특성 ··· 19
표 2 .육상 운동 직후 임계강도 ··· 23
표 3. 임계강도 측정을 위한 각각의 거리별 기록 ··· 25
표 4. 임계강도별 200m lap time ··· 26
표 5. 육상운동직후 강도별 임계강도 지속시간 ··· 28
표 6. 운동중단 1개월 후 강도별 임계강도 지속시간 ··· 29
표 7. 운동직후와 운동중단 1개월 후 약 강도 수행 시 임계강도 지속시간 ··· 31
표 8. 육상운동 직후와 운동중단 1개월 후 정상강도 수행 시 임계강도 지속시간 ··· 32
표 9. 운동직후와 운동중단 1개월 후 강 강도 수행 시 임계강도 지속시간 ··· 34
표 10. 여러 강도에서의 200m lap time 초과율 ··· 35
그 림 목 차
그림 1. 육상운동 직후 임계강도 ··· 24그림 2. 임계강도 측정을 위한 각각의 거리별 기록 ··· 25
그림 3. 임계강도별 200m lap time ··· 27
그림 4. 육상 운동직후 강도별 임계강도 지속시간 ··· 28
그림 5. 운동중단 1개월 후 강도별 임계강도 지속시간 ··· 30
그림 6. 운동직후와 운동중단 1개월 후 임계강도 지속시간 ··· 31
그림 7. 육상운동 직후와 운동중단 1개월 후 정상강도 수행 시 임계강도 지속시간 ··· 33
그림 8. 운동직후와 운동중단 1개월 후 강 강도 수행 시 임계강도 지속시간 ··· 34
그림 9. 여러 강도에서의 200m lap time 초과율 ··· 36
Ⅰ. 서 론
1. 연구의 필요성
현대사회는 자동화 시스템, 가옥형태의 변화, 식생활의 개선, 정보통신의 발달, 인터넷 활용 등은 인간활동을 정적으로 변화시키면서 새로운 생활양식 및 행동양식 을 낳게 하여 신체적인 활동보다 정신적인 활동이 강조되는 사회로 변화되었다. 미 래의 지식기반 사회는 정보화 시스템을 활용하여 창의적인 지식을 창출할 수 있는 인간을 요구하기 때문에 더욱 동적인 활동에서 정적인 생활이 증가 될 것이다. 이 와 같은 사회적 변화는 급격히 인간의 체력을 감소시키면서 스트레스를 증가시켜 고혈압, 당뇨병, 동맥경화, 비만증가 등으로 성인병 인구가 더욱 증가 될 것이다, 이러한 운동부족으로 체력의 저하와 각종 질병을 앓고 있는 현대인으로서 경제적으 로나 기술적으로 가장 손쉽게 할 수 있는 운동이 달리기이다. 달리기를 할 때 에너 지 소모 측면에서 효율적이고, 운동성과(運動成果)를 증진시키며 더 나아가 자원 (資源)에 좋은 결과를 가져온다면 더할 나위 없이 바람직하다. 운동은 몸의 변화를 기대하므로 장시간에 걸쳐서 규칙적, 습관적으로 하는 경우가 효과적이다. 운동처방 을 하는데 있어서 운동의 강도가 핵심이고 운동의 양(시간, 빈도), 운동의 기간이 뒤를 따른다.
운동처방은 운동으로 몸에 부담을 주는 방법, 즉 개인에게 부하 하는 방법에는 개인차, 남녀노소를 무시하는 절대 양적 부하가 아닌 모든 상황을 고려하는 상대 양적 부하의 방법을 사용해야 한다. 즉 개인에게 상대량으로 부하 하는 것이 운동 처방이다. 상대량(相對量)을 찾아내는 데에는 근거가 있어야한다. 근력, 근파워, 근 지구력의 트레이닝에 있어서 상대량의 척도는 최대수의수축(Maximal Vountary Contraction: MVC), 최대반복회수(Repetition Maximum: RM)의 개념으로 제시했다(김진원, 1980). 속도의 상대량의 척도는 Karvonen, J(1957)이 생리와 운동성과의 관계에서 규명한 이론으로 심박수와 속도가 비례한다는 데서 목표심박
수(Target Heart Rate; THR)의 개념을 제시하였다.
달리기에서 목표심박수를 정해 놓고 운동을 시작하듯이 개인의 임계속도 (Critical Velocity; CV)를 찾아내어 그에 알맞은 운동강도를 설정하여 운동을 처 방한다면 무산소성 역치의 수준을 높여 운동성과의 향상을 가져올 수 있다. 최대 산소소비량(VO₂max)과 같은 유전적으로 타고난 잠재능력을 쉽사리 발전시키기는 어려우나 무산소성 역치와 같은 이용능력은 상당수준까지 높일 수 있다.
무산소성역치(anaerobic threshold; AT)는 외재적 능력인 운동성과와 내재적 능력인 자원의 증진을 위해서 학자들의 연구의 산물로 이루어진 개념으로 무산소성 역치 수준의 유지가 가장 좋은 스피드 유지수준으로 이 수준을 넘어서면 all-out상 태에 이르러 운동을 지속할 수 없다. 무산소성역치 수준을 찾아낸다면 효율적인 달 리기 운동의 강도를 설정할 수 있다. 무산소성 역치는 최대산소 섭취량과 함께 지 구성 운동수행 능력과 유산소성 체력에 대한 유용한 지표로 사용되어 왔다. 무산소 성 역치는 유용성에도 불구하고 스포츠 현장에 적용하기 위해서는 에너지 대사반응 과 혈중젖산 농도를 측정하기 위한 호흡가스분석과 젖산분석 등을 필요로 한다.
이에 반해 스포츠 현장에서 측정이 용이하고 무산소성 역치와 같은 유용성을 가 진 지표에 대한 연구로 Monod 와 Scherrer 등(1965)에 의해 임계강도와 임계속 도의 개념이 제시되었다. 임계강도나 임계속도는 운동강도나 운동속도에 대한 시간 함수를 이용하므로 초시계와 에르고미터 등 비교적 간편한 기구만을 이용하여 측정 할 수 있으므로 스포츠 현장과 학교현장에서 운동을 지도하는 경우에 유용하게 사 용할 수 있다. 지구력 증진에 효과적인 무산소성 역치와 상관관계가 높은 임계강도 나 임계속도는 필드 테스트로써 손쉽게 측정할 수 있는 운동성과를 통해서 실험실 적 테스트로써 얻을 수 있는 자원을 상관 있게 예측할 수 있는 것이다.
임계강도는 스포츠현장에서 트레이닝 강도 설정이나 운동처방 등을 실시하는 경 우에 과학적인 지침을 제공할 수 있다. 그러나 임계강도에 대한 대부분의 연구는
성인 남성을 대상으로 이루어지고 초등학생을 대상으로 한 임계강도와 혼용해서 쓸 수 있는 임계속도에 관한 연구는 매우 미미한 실정이므로 이 연구에서는 초등학생 의 임계강도와 임계강도 설정에 따른 임계지속시간의 변화를 알아보고 초등학생 개 인, 혹은 집단에 대한 트레이닝에 있어서 성장기에 무리를 주는 인터벌트레이닝을 시켜서 지구력을 향상시키려는 목적이 아니라 스피드, 순발력 등을 키우는 트레이 닝을 통해서도 임계강도 지속시간에 유의한 변화가 오는지 또한 운동직후와 운동중 단 후의 강도설정 따라 임계강도 지속시간에 변화가 있는지를 살펴보는데 있다.
실험실적 테스트의 유용성에도 불구하고 자전거 에르고미터, 트레드밀 등에 의한 기구의 제한적 사용과 에너지 대사반응, 호흡가스분석, 젖산분석 등을 필요로 하는 실험실적 테스트는 시간과 비용이 많이 소요되어 초등학교 교육현장에서 쉽사리 접 근하기가 힘들다. 이에 본 연구에서는 단지 초시계만을 가지고 학교운동장 트랙을 이용한 운동성과의 측정을 통해서 실험실적 테스트로써 얻을 수 있는 자원을 상관 있게 예측할 수 있는 임계강도와 운동직후, 운동중단후 의 임계강도별 임계강도 지 속시간의 변화와 운동직후 운동수행률에 관한 연구를 하고자 한다.
2. 연구의 목적
본 연구에서는 11-12세 초등학생 남녀를 대상으로 체계적인 육상프로그램에 따 라 육상 운동을 3개월간 실시한 직후, 남여별 임계강도와 임계강도별 지속시간, 운 동직후와 운동중단 1개월후의 임계강도 설정에 따른 임계강도 지속시간의 비교, 운 동직후의 운동 수행률에 대하여 알아보고자 한다. 이를 바탕으로 하여 육상선수 혹 은 육상수업에 참여하는 학생들의 지구력 증진을 위한 트레이닝 강도 설정이나 비 만 학생들의 체지방 저하를 위한 운동처방 등을 실시하는 경우에 과학적인 지침을 제공하는 데 있다.
3. 연구 문제
1) 임계강도
(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.
2. 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.
3. 트레이닝 프로그램의 실제
1) 지구성 트레이닝 프로그램(Jenkins and Quigley, 1992)
12명의 무선 표집된 피검자는 최초 5주 동안에는 일주일에 3번 30분의 싸이클 운동을, 6-7주는 운동시간이 35분으로 연장되었고 마지막 주는 40분 동안으로 늘 렸으며 총 훈련기간은 8주로 하였다. 트레이닝 강도는 처음에는 사전 트레이닝에서 40분 운동 수행 동안 유지한 개인별 평균 운동 강도를 설정했다. 그러나 이 강도가 쉽게 수행됨에 따라 각각의 피검자는 점차적으로 더 어려운 강도로 늘리게 되었다.
모든 트레이닝 기간은 지휘ㆍ감독하였으며 실험기간 동안 규칙적이고 조직적인 운동이 제한된 통제 집단은 사후 트레이닝 테스트의 10일 안에 검사 절차에 대해 다시 적응시켰으며 사후에도 사전 검사와 마찬가지로 최대산소 섭취량, CP, 그리고 40분 테스트를 실시했다.
2) 고강도 트레이닝 프로그램(Jenkins and Quigley, 1993)
8명의 무선 표집된 실험집단은 8주 동안 주당 3회의 인터벌 훈련을 반복하게 하 였다. 0.736 N/kg 부하로 1분간 최대운동을 5차례 실시하였으며 시행간에는 5분 간의 회복기를 두었다. 이 부하는 트레이닝 기간 동안 계속 유지되었으므로 작업능
력을 향상시키기 위해 페달링 속도를 증가시켜야 했다. 모든 트레이닝 기간은 지휘 ㆍ감독되었고 진행과정은 기록되었다. 7명의 통제집단에 대한 적극적 통제와 재적 응은 지구성 트레이닝 프로그램과 같이 진행되었다.
의도된 트레이닝으로 인한 향상이 피검자의 도중하차에 영향을 받지 않기 위해 최대산소 섭취량과 임계강도의 측정은 트레이닝 약속시간 즉, 끝나기 4일 이내에 실행되었다. 게다가 피검자는 24번째의 트레이닝이 속한 주에 운동 후 트레이닝 인 터벌 테스트를 실시하였으며 그 측정은 CP, 최대산소 섭취량과의 사이에 최소 3일의 회복기를 주었다. 통제집단은 10일에 걸쳐서 사후 트레이닝 테스트를 실시하였다.
4. 선행연구의 고찰
Jenkins등(1992)은 임계강도와 지속적인 유산소성 운동을 수행하는 능력의 관 계, 지구성 트레이닝의 효과를 검증하였다. 주당 3회, 1일 30-40분, 8주간의 자전 거 에르고미터 지구성 트레이닝 결과 임계강도는 270W에서의 운동시간과 40분 운 동의 평균파워와 유의한 상관이 나타났다. 지구성 트레이닝 후 임계강도는 196±
40.9W에서 255±28.4W로 31%의 증가(p＜0.01)를 보였고, 40분 지속 평균파 워는 190±34.5W에서 242±34.9W로 28%하였다. 또한 최대산소 섭취량은 49.2±7.8 ml/kgㆍmin에서 53.4±6.4 ml/kgㆍmin로 8.5%증가하였으나 CP함 수의 Y-intercept는 변화 없었다. CP는 역치의 측정 어려움을 극복하면서 유산소 지구 능력과 개인의 트레이닝에 대한 효과를 추정하는 데 유용한 실제적 수단을 제 공한다고 하였다.
Carnevale과 Gasser(1991)는 7명의 피검자로 고강도 자전거 에르고미터에 대 한 파워-타임 관계의 매개변수에 대한 페달링 빈도의 영향을 측정하기 위해 각각 8 차례 탈진에 이르는 운동, 즉 4번은 60rpm에서 4번은 100rpm에서 실시하였다.
CP는 60rpm(235±8w)에서 100rpm(204±11w)보다 더 크게 유의미한 차이 (15.9±4.5%, p＜0.05)가 났다. 반면에 AWC는 rpm에 의해 유의미한 차이는 나지 않았다.
Overend(1991)는 청년층과 장년층의 임계강도 운동에 대한 생리적 반응을 연 구하였다. 청년층(13명, 24.5세)과 노년층(12명, 70.7세)은 임계강도에서 24분 동안 운동을 지속하였으며, 장년층의 임계강도는 청년층의 65%수준이었다. 그러나 상대비율의 경우, 최대작업강도는 62와 67%, 최대산소 섭취량은 85.2와 91.5%
로 모두 장년층이 유의하게 높았으며, 환기량, 심박수, 호흡교환률은 모두 항정상태 에 도달하였으며, 환기량, 젖산농도, 동맥 산소 분압은 지속적으로 변화하였다. 임 계강도의 운동지속시간은 시행에 따른 학습효과를 가지고 있으며, 최대운동능력의 비율 및 근섬유 구성비율 등에 영향을 받는다고 하겠다.
이병근(1998)은 임계강도와 무산소성 작업능력은 1-10분 이내에 탈진에 이르는 자전거 에르고미터 운동을 4회 실시하고 수행한 작업량과 운동시간의 관계를 이용 하여 산출하였다. 운동지속 임계속도는 600m, 1000m, 1500m의 3거리를 측정하 여 달린 거리와 시간의 관계를 함수화 하여 산출하였다. 임계강도 수준에서 30분 동안 자전거 에르고미터 운동을 실시하는 동안 에너지 대사와 근전도 반응을 측정 하였다. 초ㆍ중학생을 대상으로 임계강도와 무산소성 작업능력의 개념을 적용한 결 과 남녀 모두 임계강도는 유산소성 파워와, 무산소성 작업능력은 무산소성 파워와 높은 상관관계가 나타났다. 임계강도 운동의 평균지속시간은 남자가 22.12분, 여자 가 20.08분이었으며 에너지 대사 측면에서는 미미한 피로현상을 유발하나, 근전도 측면에서는 피로현상을 유발하지 않았다고 한다.
임계강도는 일반적으로 무산소성 역치 보다 다소 높은 강도로 나타나고 있으며, 임계파워의 운동은 제한된 시간 동안만 지속할 수 있는 것으로 보고되고 있다. 또 한 임계강도는 측정에 따른 학습효과가 나타나 결과가 다소 개선되므로 2회 이상의 시행이 정확한 측정을 위해서는 필요하다.
이론적으로 임계강도는 지치지 않고 장시간 또는 거의 무한정 지속할 수 있는 파 워 크기를 제시해 준다. 그리고 임계강도는 유산소 에너지 공급시스템의 특성을 가 지고 있다. 지속 가능한 최대파워로서 CP의 타당성을 평가하고 이 계산된 변수를 설명할 수 있는 요인들을 밝히기 위한 연구들을 살펴보면 대개 임계강도를 무산소 성 역치(젖산역치, 환기역치)나 피로역치와 비교한 연구들이 있고 다른 한 가지는 임계강도에서의 운동반응을 관찰한 것이 있다.
연구결과들을 종합해보면 CP는 무산소성 역치 보다 높고(Housh et al., 1991a; McLellan & Cheung 1992),CP에서 운동하는 중에 젖산 생성률도 높 은 것으로 나타났기(Jenkins & Quigley 1990; McLellan & Cheung 1992) 때문에 이 운동강도에서의 운동은 피로 없이 지속 가능하다고 보기에는 다소 무리 가 따른다.
Gaesser와 Wilson(1988)은 CP와 AWC 변수를 power-1/time model을 이 용하여 추정하였다. 이 실험은 6주간 1주당 3일 훈련으로 시행되었으며, 훈련은 고 정식 자전거에서 2분간 최대산소 섭취량의 100%로 10회 실시하거나 50%로 40 분간 시행되었다. 불연속적인 훈련에 의해서 CP는 15%증가되었으며, 연속적인 훈 련에 의해서 13%증가되었다. 평균 AWC는 훈련 후에 통계적으로 차이를 보이지 않았다.
Poole(1990)은 훈련은 7주 동안 주당 3일간 고정식 자전거에서 최고산소 섭취 량(VO₂peak)의 105%로 2분간 10회 실시하였다. CP는 8명의 참가자 전원이 증가하였으며, 197W에서 217W로 10%증가되었다. CP에서의 산소섭취량은 15%
증가되었으며 최대산소 섭취량은 15%증가되었으나 유의한 상관관계를 보이지 않았 고(R=0.52), AWC는 변화하지 않았다.
24-30분 동안 운동을 지속하도록 한 연구에서 평균지속시간은 24분이었으며 대 부분의 피검자는 30분간 지속하지 못하였다(Jenkins & Quigley 1990;
McLellan & Cheung 1992). 피검자들에게 지칠 때까지 또는 90분까지 운동을
지속하도록 한 연구에서 평균지속시간이 43분(1회 테스트) 또는 51분(2회 테스트) 이었다(Scarborough et al.,1991). 지칠 때까지 무한정 운동하라고 했을 때는 평 균지속시간이 51분(1회 테스트) 또는 65분(2회 테스트)이었다(Hill et al., 1991). 종료시점을 제시해주면 피검자들의 반응에 영향을 미치는 것으로 보인다.
또한 CP에서의 운동수행도 학습효과의 영향을 받는 것으로 보인다. 운동수행능력 은 페달링 속도, 테스트 종료시점, 트레이닝 상태, 무산소성 역치의 상대적 수준(%
VO₂max 등) 또는 근섬유 형태별 분포 등에 의하여 영향을 받을 수 있다.
Ⅲ. 연구방법
1. 연구대상
본 연구의 피검자는 신체적, 정신적으로 이상이 없는 서울 D초등학교의 무선표집 으로 분반된 6학년에 재학중인 한 학급 학생으로 11∼12세의 남자 20명과 여자 20명, 총 40명으로 하였다. 피검자의 신체적 특성은 표 1과 같다.
표 1. 피검자의 신체적 특성
성별(N) 연 령(yr) 신 장(cm) 체 중(kg) 비만도(%)
남(20) 11.5±0.4 152.36±7.1 47.6±12.6 4.79±18.0
여(20) 11.6±0.3 151.62±6.2 44.4±10.6 -5.58±13.9
계(40) 11.6±0.4 152.05±6.6 46.0±11.6 -2.76±16.1
2. 연구내용
1) 임계강도 측정을 위한 시행의 수
임계강도는 10분 이내에 탈진에 이르는 달리기 운동을 200m 트랙의 흙으로 된 운동장에서 400m(2회전), 800m(4회전), 1200m(6회전), 1600m(8회전)의 각 각의 거리를, 육상 운동 직후 4회의 시행을 실시하여 임계강도의 신뢰도를 확보하 였다.
2) 임계강도 측정
임계강도의 측정은 all-out을 위해 연구대상자 간에 경쟁 달리기를 실시한다. 실 시 전에 피검자들 개인의 안정시의 맥박수를 측정하여 목표 심박수를 설정하여 테 스트 후 맥박수를 측정하여 기준 맥박수(심박수)에 미달할 때에는 충분한 휴식을 취한 후 재 측정을 실시한다. 맥박수 측정은 측정을 대기하거나 실시한 피검자들이 10초간의 맥박수를 세어 6배수 한다. 측정한 기록을 이용하여 달린 거리와 시간의 관계를 회귀분석을 실시하여 임계강도를 산출하였다.
3) 임계강도 설정
각각의 피험자의 임계강도를 측정하여 정상강도를 기준으로 하여 따라 강도를 아래 와 같이 설정하였다.
(1) 약강도 : 측정된 임계강도 보다 5% 초과되게 임계강도를 설정한다.
(2) 정상강도 : 측정된 임계강도를 정상강도로 설정한다.
(3) 강강도 : 측정된 임계강도 보다 5% 적게 임계강도를 설정한다.
4) 임계강도 지속시간의 측정
임계강도 지속시간 측정은 개인 별로 실시하며 1회전 달리기마다 랩 타임을 측정 하는 데, 측정 전에 피검자들의 임계강도에 따른 1회전마다 개인 목표 랩 타임을 설정해 준다. 측정자의 위치는 회전 분기점 보다 약 10m 후방에 위치하여 1회전마 다의 기록을 개인 속도를 기준으로 하여 ±기록을 알려 준다. 달리기 속도가 급격 하게 떨어지는 지점(개인 속도의 80%이하)이 2회전 이상 지속되며 기록이 회복의 기미가 보이지 않을 때를 all-out 상태로 간주하여 달리기를 중지시키고 달리기 속 도가 급격하게 떨어진 지점의 시간을 기록한다.
측정의 기본 거리 단위는 200m로 하며 운동직후, 운동중단 1개월(30일) 후 임 계강도 지속시간을 측정한다.
5) 측정을 위한 세부 계획
피험자는 측정하기 2시간 전에 식사를 마치고, 측정을 위해 5-10분 간 가 벼운 죠깅과 체조를 실시한 후 측정한다. 측정을 위한 운동시행간의 휴식 시간은 대부분의 연구에서 임계강도 측정을 위한 시행간 최소한 24시간의 휴식을 요구하고 있으므로 본 연구에서도 신뢰성과 타당성 증진을 위해 24시간 이상을 두 어 완전히 회복되도록 한다.
6) 육상 훈련의 세부 계획
첫째, 육상훈련은 오전 07시 40분부터 08시 40분까지 1시간 동안 일주일에 5회 실 시한다. 우천시에는 쉬지 않는 것을 원칙으로 하여 실내 프로그램에 따라 운영한다.
둘째, 육상운동 기간은 3개월간으로 하며 훈련 프로그램은 주로 순발력강화와 스 피드 강화를 위한 프로그램이 주를 이루며 피험자들의 연령에 무리하지 않은 범위 내에서 일정한 페이스를 유지하는 지구력 훈련도 실시한다.
3. 조사도구
1) 임계강도와 임계강도지속시간의 측정도구
본 연구에서 사용한 측정도구는 초시계 3정(Time Art; 60 memory, Japan) 으로 200m 랩 타임이 측정되며 달린 거리에 따른 평균 기록이 손쉽게 측정될 수 있어 피험자의 all-out을 쉽게 발견할 수 있으며 60개의 측정시간을 기억할 수 있 어 1회의 달리기 기록 측정에 다수의 피험자가 달려도 측정이 가능한 기구이다.
4. 자료처리 방법
본 연구의 문제를 해결하기 위해 측정에서 얻어진 자료는 SPSS 10.0버전을 이 용하여 통계처리를 하였으며 가설검증을 위한 통계적 유의수준은 α = .05로 하였
다. 측정에 따른 각각의 통계처리는 다음과 같이 실시하였다.
1) 임계강도
육상 운동 직후 초등학생 남, 여의 임계강도에는 차이가 있는 지를 알아보기 위하여 T-test를 실시하였다.
2) 임계강도 지속시간
육상 운동 직후와 운동중단 1개월 후 초등학생 남, 여의 임계강도별 임계강 도 지속시간에 차이가 있는 지를 알아보기 위하여 T-test를 실시하였다.
3) 운동 수행률
초등학생 남녀별로 운동직후 강도설정에 따라 200m 랩 타임의 변화를 알아 보기 위하여 T-test를 실시하였다.
Ⅳ. 결과 및 논의
본 연구는 초등학생 남녀가 3개월 간 체계적인 육상운동을 실시한 후 운동직후와 운동중단 1개월(30일)후에 임계강도 설정에 따른 임계강도지속시간의 변화를 알아 보는데 있다.
운동직후 임계강도 측정을 위한 각각의 거리별 기록을 측정하여, 남녀별 임계강 도를 알아보고, 임계강도 설정에 따른 임계강도 지속시간 측정을 위한 200m lap time의 변화와 운동수행률에 대해 살펴본 결과는 다음과 같다.
1.임계강도(CP : Critical Power) 1) 육상 운동 직후 임계강도
초등학생 일반남녀의 3개월 간의 육상 운동 직후의 임계강도는 표 4. 그림 1과 같다. 남학생의 경우 CP가 3.25±0.38m/sec, 여학생은 2.69± 0.29m/sec로 나 타났다. 남자와 여자의 임계강도를 합쳐서 살펴보면 2.97±0.44m/sec이다.
남녀별의 임계강도의 유의도를 검증한 결과 남학생의 임계강도가 높게 나타났다.
유의도는 1%수준에서 의미 있는 차이가 나타났다.(p< .01)
초등학생의 3개월 간의 육상운동 후 측정한 임계강도는 표 2와 같다.
표 2 . 육상 운동 직후 임계강도 (단위:m/sec)
성별 N M SD T P
남 20 3.25 0.38
5.306 .00**
여 20 2.69 0.29
남 + 여 40 2.97 0.44
**p<.01
이병근(1998)은 남학생(N=10)의 경우 CP가 3.01±0.51m/sec로 나타났고
여학생은 (N=11)은 2.87±0.36m/sec로 남학생과 여학생간 유의한 차이가 나 타나지 않았다. 또한 송남규(2001)도 남학생(N=15)의 경우 CP가 3.15±
0.29m/sec로 나타났고 여학생(N=15)은 2.98±0.27m/sec로 남녀가 유의한 차 이가 나타나지 않았다.
반면에 본 논문의 경우에는 학교체육의 발전을 위해 구성한 학급 구성의 특성상 육상 능력이 다른 학급보다 우수한 남학생이 편중 구성되어 남학생과 여학생의 CP 가 유의한 차이를 보인 듯 하다.
초등학생의 육상 운동 직후의 임계강도를 그래프로 나타내면 그림 1과 같다.
3.25
2.69 2.97
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
남자 여자 남자+여자
CP(m/sec)
그림 1. 육상운동 직후 임계강도
2) 임계강도 측정을 위한 각각의 거리별 기록
임계강도 측정을 위해서 1-10분 이내에 all-out에 이르는 달리기를 네 가지 거 리(400m, 800m, 1200m, 1600m)에 걸쳐서 실시하였다. 임계강도의 측정을 위 한 네 가지 거리의 기록을 살펴보면 400m의 경우 남학생은 84.29±9.39초, 여학 생은 100.00±10.52초, 800m의 경우 남학생은 205.75±25.42초, 여학생은 232.30±33.83초로 측정되었다. 1200m의 경우에는 남학생은 337.35±39.31초, 여학생은 396.85±44.44초로 측정되었으며 마지막으로 1600m의 경우 남학 생은 453.70±50.98초, 여학생은 544.50±58.36초로 나타나 네 가지 거리에서 남녀 모두 통계적으로 p<.01 수준에서 유의한 차이를 보이고있다.
임계강도 측정을 위한 각각의 거리별 기록을 표로 나타내면 표 3과 같다.
표 3. 임계강도 측정을 위한 각각의 거리별 기록 (단위:초)
400m 800m 1200m 1600m
M±SD P M±SD P M±SD P M±SD P
남 84.29±9.39
.00**
205.75±25.42 .00**
337.35±39.31 .00**
453.70±50.98 .00**
여 100.00±10.52 232.30±33.83 396.85±44.44 544.50±58.36
남 + 여 92.15±13.08 219.03±32.45 367.10±51.21 499.10±70.99
각 거리별 남녀의 평균 기록은 400m의 경우 92.15±13.08초, 800m의 경우 219.03±32.45초, 1200m의 경우 367.10±51.21초, 1600m의 경우 499.10±
70.99초로 나타났으며 그림 2에 남녀별, 남+여별 기록을 그래프로 나타냈다.
0 100 200 300 400 500 600
400m 800m 1200m 1600m
기록(초)
남 여 남+여
그림 2. 임계강도 측정을 위한 각각의 거리별 기록
3) 임계강도별 200m 랩타임
임계강도와 200m lap time은 반비례 관계에 있다고 할 수 있다. 임계강도가 증 가한다는 것은 속도(m/sec)가 증가한다는 것을 의미하므로 200m lap time은 감 소하게 되는 것이다. 200m lap time을 설정한 이유는 초등학교 운동장의 기본 트 랙 크기가 보통 200m로 이루어져있기 때문이다.
각각의 거리별 달리기 기록을 측정한 후 선형 회귀분석을 실시하여 산출한 임계 강도를 기초로 하여 그 강도에 알맞은 속도로 달리게 하여 연구를 하고자 하는 본 논문에서 육상운동 직후 임계강도별 200m lap time의 변화를 살펴보면 다음과 같 다.
먼저 초등학생의 육상운동직후 강도 별로 달린 시간을 남녀 별로 살펴보면 남학 생의 경우 5% 약강도 설정 시 65.94초, 정상강도 설정 시에는 62.28초, 5% 강 강도 설정 시에는 59.17초로 나타났으며 여학생의 경우 5% 약강도 설정 시 78.87초, 정상강도 설정 시 75.11초, 5% 강강도 설정 때에는 71.35초로 나타났 다.
표 4. 임계강도별 200m lap time (단위:초)
N 5% 약강도 정상강도 5% 강강도
남 20 65.94 62.28 59.17
여 20 78.87 75.11 71.35
남 + 여 40 72.14 68.70 65.27
남녀별 평균시간은 5% 약강도 설정 시 74.10초, 정상강도 설정 시에는 68.70 초, 5% 강강도 설정 시에는 65.27초로 나타났다. 임계강도별 200m lap time을
표로 나타내면 표 4와 같이 나타낼 수 있으며 운동직후 임계강도별 200m lap time을 그래프로 나타내면 그림 3과 같이 나타낼 수 있다.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
남 65.94 62.28 59.17
여 78.87 75.11 71.35
남+여 72.14 68.70 65.27
5%약강도 정상강도 5%강강도
그림 3. 임계강도별 200m lap time
2. 임계강도 지속시간
1) 육상 운동 직후 임계강도별 임계강도 지속시간
3개월 간의 육상운동 직후 임계강도별 임계강도 지속시간을 살펴보면 남학생의 경우 5% 약강도 설정 시 72.54±22.17분으로 1시간 22분을 넘게 지속적으로 달 렸으며, 정상강도 설정 시에는 51.24±16.08분, 5% 강강도 설정 시에는 40.57±
14.24분으로 나타났으며 여학생의 경우 5% 약강도 설정 시 66.42±19.04분으로 1시간 6분 정도의 지속시간을 , 정상강도 설정 시 44.78±15.65분, 5% 강강도 설정 시에는 35.12±12.98분으로 나타났다. 남녀 모두 약강도 시에는 1시간 이상 의 지속시간을 보였으나 강강도와 정상강도 시에는 1시간에 미치지 못하는 임계강 도 지속시간을 공통적으로 나타냈다.
표 5. 육상운동직후 강도별 임계강도 지속시간 (단위:분)
N
5%약강도 정상강도 5%강강도
M±SD P M±SD P M±SD P
남 20 72.54±22.17
.35
51.24±16.08 .15
40.57±14.24 .19
여 20 66.42±19.04 44.78±15.65 35.12±12.98
남 + 여 40 69.48±20.99 48.01±15.77 37.85±13.55
남녀별 육상 운동직후 임계강도에 따른 임계강도 지속시간을 살펴보면 5% 약 강 도 설정 시 69.48±20.99분, 정상강도 설정 시에는 48.01±15.77분, 5% 강강도 설정 시에는 37.85±13.55분으로 나타났다. 산술적으로 단순비교하면 정상강도 설 정 때보다 약강도 설정 시에 21분 정도 지속시간이 연장되었으며 강강도 설정 시에 는 8분 정도 지속시간이 단축되었음을 알 수 있다.
남자와 여학생의 임계강도별 임계강도 지속시간이 남자가 기록으로는 우세한 면 을 보이고 있으나 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않고 있다.
이상의 내용을 정리하여 육상 운동 직후의 임계강도별 임계강도 지속시간을 평균 과 표준편차로 나타내면 표 5와 같다. 각 강도별 지속시간을 그림으로 나타내면 그 림 4와 같다.
72.54
51.24
40.57 66.42
44.78
35.12
0 10 20 30 40 50 60 70 80
5%약강도 정상강도 5%강강도
남 여
그림 4. 육상 운동직후 강도별 임계강도 지속시간
2) 육상 운동 중단 1개월 후 강도별 임계강도 지속시간
체계적인 육상 운동을 실시한 후 1개월의 운동 중단후의 강도별 임계강도 지속시 간을 살펴보면, 남학생의 경우 5% 약강도 설정 시 임계강도지속시간이 50.35±
18.28(분)으로 나타났고 여학생의 경우 43.43±14.86(분)으로 나타났다.
정상강도 설정 시에는 남학생의 경우 38.23±13.85(분)로 나타났고 여학생의 경우 34.00±13.23(분)으로 나타났다.
5% 강강도 수행 시에는 남학생 28.32±11.20(분), 여학생 24.98±11.43(분) 으로 나타났다. 남학생과 여학생을 합쳐서 살펴보면 5% 약강도 설정 시 지속시간 이 47.29±16.98(분), 정상강도 설정 시 36.12±13.68(분). 5% 강 강도 수행 시에는 27.45±11.15(분)으로 나타났다.
육상 운동 중단 1개월 후 남자와 여학생의 임계강도별 임계강도 지속시간이 육상 운동 직후와 마찬가지로 남자가 기록으로는 우세한 면을 보이고 있으나 통계적으 로 유의한 차이를 보이지 않고 있다.
남녀별 육상 중단 1개월 후의 임계강도 지속시간을 비교해 보면 표 6, 그림 5 와 같다.
표 6. 운동중단 1개월 후 강도별 임계강도 지속시간 (단위: 분)
N
5%약강도 정상강도 5%강강도
M±SD P M±SD P M±SD P
남 20 50.35±18.28
.09
38.23±13.85 .36
28.32±11.20 .42
여 20 43.43±14.86 34.00±13.23 24.98±11.43
남 + 여 40 47.29±16.98 36.12±13.68 27.45±11.15
38.23
28.32 43.43
34.00
24.98 50.35
0 10 20 30 40 50 60
5%약강도 정상강도 5%강강도
남 여
그림 5. 운동중단 1개월 후 강도별 임계강도 지속시간
3) 운동직후와 운동중단 1개월 후 약 강도 수행 시 임계강도 지속시간
남학생의 경우 임계강도 지속시간이 운동직후 72.54±22.17분에서 운동중단 1 개월 후 50.35±18.28분으로 육상 직후와 육상 운동중단 1개월 후를 비교하였을 때 육상 직후보다 30.60% 감소되었으며 통계적으로도 1%수준에서 유의한 차이를 보이고 있다(p<.01).
여학생의 경우 남학생의 경우와 비슷하게 임계강도 지속이간이 66.42±19.04 분에서 43.43±14.86분으로 육상 직후와 육상 운동중단 1개월 후를 비교하였을 때 육상 직후보다 34.62% 저하되었으며 통계적으로 1%수준에서 유의한 차이가 있었다(p<.01).
남자와 여자를 합쳐서 살펴볼 때도 임계강도 지속시간이 육상운동 직후 69.48±
20.99분에서 육상 운동 중단 1개월 후 47.29±16.98분으로 육상 직후와 육상 운 동중단 1개월 후를 비교하였을 때 육상 직후보다 31.94%감소되었으며 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.01).
즉 3개월 간의 육상운동 직후와 운동중단 1개월 후의 약 강도 수행 시 남학생
30.60%, 여학생의 경우 34.62%의 임계강도 지속시간 감소를 가져왔다고 볼 수 있다. 1개월 간의 운동 중단의 학생의 운동성과, 즉 퍼포먼스를 떨어뜨렸다는 것은 운동의 내재적인 능력인 신체적인 내재 자원의 감소를 가져왔다고 추측하는 것이 무리가 아니라고 볼 수 있다. 필드테스트로서 실험실적테스트로 얻을 수 있는 결과 를 유추 해석할 수 있는 근거자료라고 할 수 있다.
남학생과 여학생의 운동직후와 운동중단 1개월 후 약 강도 수행 시에 임계강도 지속시간을 비교해 보면 표 7, 그림 6과 같다.
표 7. 운동직후와 운동중단 1개월 후 약 강도 수행 시 임계강도 지속시간 (단위:분)
남자 여자 남자+여자
M±SD P M±SD P M±SD P
운동직후 72.54±22.17
.00**
66.42±19.04
.00**
69.48±20.99
.00**
운동중단
1개월후 50.35±18.28 43.43±14.86 47.29±16.98
72.54
66.42 69.48 50.35
43.43 47.29
0 20 40 60 80
남자 여자 남자+여자
CP지속시간(분)
운동직후 운동중단1개월후
그림 6. 운동직후와 운동중단 1개월 후 임계강도 지속시간
4)육상운동 직후와 운동중단 1개월 후 정상강도 수행 시 임계강도 지속시간
3개월 간의 체계적인 육상운동을 실시한 후 운동직후와 운동중단 1개월 후 정상 강도 수행 시 임계강도 지속시간을 살펴보면 남학생의 경우 임계강도 지속시간이 51.24±16.08분에서 38.23±13.85분으로 25.40% 감소되었으며 통계적으로 (p<.01)유의한 차이가 있었으나 여학생의 경우에는 임계강도 지속시간이 육상운동 직후 44.78±15.65분에서 육상운동 중단 1개월 후 34.00±13.23분으로 육상운 동 직후에 비해서 24.08% 감소되었으나 통계적으로는 유의한 차이가 나타나지 않 았다.남녀별 전체적으로 살펴 볼 때에도 운동직후에는 48.01±15.77분에서 운동중단 1개월 후에는 36.12±13.68분으로 23.77% 감소되었으며 통계적으로 (p<.01) 유 의한 차를 나타냈다. 즉 3개월간의 육상운동 직후와 1개월 간의 운동중단 후 정상 강도 수행 시 남학생 25.40%, 여학생 24.08%의 임계강도 지속시간 감소를 가져 왔다. 남학생의 경우에는 통계적으로 유의한 차이를 보였으나 여학생은 그 차이가 나타나지 않았다.
남학생과 여학생의 운동직후와 운동중단 1개월 후의 정상강도 수행 시 임계강도 지속시간을 비교해 보면 표 8, 그림 7과 같다.
표 8. 육상운동 직후와 운동중단 1개월 후 정상강도 수행 시 임계강도 지속시간 (단위:분)
남자 여자 남자+여자
M±SD P M±SD P M±SD P
운동직후 51.24±16.08
.00**
44.78±15.65
.02*
48.01±15.77
.00**
운동중단1
개월후 38.23±13.85 34.00±13.23 36.12±13.68
51.24
44.78 48.01 38.23
34 36.12
0 10 20 30 40 50 60
남자 여자 남자+여자
CP지속시간(분)
운동직후 운동중단1개월후
그림 7. 육상운동 직후와 운동중단 1개월 후 정상강도 수행 시 임계강도 지속시간
5) 운동직후와 운동중단 1개월 후 강강도 수행 시 임계강도 지속시간
체계적인 3개월 간의 육상운동직후와 운동중단 1개월 후의 강강도 수행 시 임계 강도 지속시간을 비교해 보면 다음과 같다.
남학생의 경우 임계강도 지속시간이 육상운동 직후 40.57±14.24분에서 육상운 동 중단 1개월 후 28.32±11.20분으로 육상운동 직후에 비교해서 30.20% 감소 되었으며 통계적으로도 1% 수준에서 의의 있는 차를 보였다(p<.01).
남학생과 같은 측면에서 살펴볼 때 여학생의 경우 35.12±12.98분에서 24.98±
11.43분으로 28.88% 감소되었으며 통계적으로 1%수준에서 유의한 차이가 있었 다 (p<.01).
남녀별 전체적으로 살펴볼 때 강강도 수행 시 육상운동 직후 37.85±13.55분에 서 운동중단 1개월 후 26.65±11.15분으로 임계강도 지속시간이 육상운동 직후에 비해 육상운동중단 1개월 후의 지속시간이 29.60% 감소되었으며 통계적으로 유의 한 차를 나타냈다 (p<.01).
따라서 3개월의 육상운동직후와 1개월 간의 운동중단이 강 강도 수행 시에 남학 생 30.20%, 여학생 28.88%, 전체적으로는 29.60%의 임계강도 지속시간의 감소 를 가져왔으며 통계적으로도 유의한 차이를 보였다.
남학생과 여학생의 운동직후와 운동중단 1개월 후의 임계강도 지속시간을 비교해 보면 표 9, 그림 8과 같다.
표 9. 운동직후와 운동중단 1개월 후 강 강도 수행 시 임계강도 지속시간 (단위:분)
남자 여자 남자+여자
M±SD P M±SD P M±SD P
운동직후 40.57±14.24
.00**
35.12±12.98
.00**
37.85±13.55
.00**
운동중단
1개월후 28.32±11.20 24.98±11.43 26.65±11.15
40.57
37.85 28.32
24.98 26.65 35.12
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
남자 여자 남자+여자
CP지속시간(분)
운동직후
운동중단1개월후
그림 8. 운동직후와 운동중단 1개월 후 강 강도 수행 시 임계강도 지속시간
