인문교양

더 빨리 달리고 싶다

VO2max의 올바른 사용

활동적인 근육에 의한 산소섭취량이 실험실에서의 운동 테스트 동안에 달성되는 최대 운동률(maximum work rate)을 결정짓는 유일한 요인이라고 잘못 생각되고 있다. 생리적인 테스트 동안 달성된 최대 운동률의 간접적인 측정치로서, 그리고 심장, 뇌, 골격근 요인들의 복합적인 상호작용에 의해 결정되는 것으로서 VO2max(최대산소섭취량)가 이해될 때만 이러한 용어를 사용해야 할 것이다. VO2max는 그러한 운동률(workrate)의 간접적인 측정을 제공하며, 최대 운동률을 측정하거나 비교하기가 어려울 수도 있는 서로 다른 종목 선수들을 비교할 수 있도록 해준다.

선수의 최대산소섭취량이라기보다는 운동 경기력을 예측하는 최대 운동률로 이해될 때는 VO2max라는 용어를 사용해도 좋다. 이러한 최대 운동률은 심장과 골격근 요인들의 복합적인 상호작용의 결과이며, 이러한 요인들이 결합하여 최대 운동률에서 근육에 의한 산소의 최대사용률(VO2max)에 도달한다. 하지만 측정된 최대산소섭취율은 달성된 최대 운동률의 결과이지 원인이 아니다. 안타깝게도, 운동생리학자들은 이러한 개념을 최근에서야 이해하기 시작했다. 심혈관․무산소 모형을 따르면서 처음에 그들은 골격근이 VO2max에서 무산소적이 되면서 수축을 중단한다고 생각했다. 그러므로 그들은 가장 우수한 선수는 단순히 VO2max 수준이 가장 높은 선수일 것이며, 운동하는 근육에 더 많은 산소를 공급할 수 있기 때문에 궁극적으로 기진맥진을 초래하는 무산소적 대사의 시작을 지연시킨다고 자연스럽게 생각했다.

그러므로 운동 경기력 연구에서는 엘리트 선수들의 VO2max 측정에, 그리고 훈련을 포함한 다양한 처방(프로그램 실행)이 VO2max에 미치는 영향에 초점을 맞추어 왔다. 높은 VO2max 수준이 높은 최대 운동률에 도달할 수 있는 능력을 일반적으로 반영하는 것만큼 이러한 연구들이 인간 운동생리학에 대한 우리들의 이해를 넓혀준다(두 측정치는 서로 같지 않으며, 따라서 VO2max 측정으로부터 얻을 수 있는 정보는 부족한 점이 많다는 것을 의미한다).

달리기 효율성에 영향을 미치는 요인들

위-아래 움직임

비효율적인 주자들은 달리기를 할 때 효율적인 주자들보다 위-아래로 움직이면서 더 많은 에너지를 사용한다는 것을 암시하는 증거가 있다(C. T. M Davies, 1980b; Miyashita te al. 1978). 효율적인 주자는 수직적인 움직임이 아주 적으면서 지면 위를 물 흐르듯이 달린다. 아서 뉴턴은 어떻게 효율적인 주자가 되었는지 다음과 같이 묘사하고 있다. "에너지를 낭비하지 않으면서 쉽게 그리고 편안하게 달리는 방법을 익혀야 한다. 보폭을 짧게 해라. 보폭이 길어질수록 신체가 위-아래로 더 많이 흔들린다. 발이 지면에 실제로 닿지는 않지만 거의 닿을 듯이 하면서 마치 자신의 발이 지면 위를 미끄러지듯이 달려야 한다."

에너지를 저장하는 근육 능력

발을 앞으로 내딛을 때마다 지면에 닫는 다리의 근육은 착지의 충격을 흡수하기 위해 신장성적으로 수축하면서 충격 에너지를 저장한다. 대부분의 저장된 에너지는 그 다음의 다리 동작에서 신체를 앞으로 추진시키는 단축성 근육 수축 동안에 사용된다. 즉, 착지의 충격을 도약을 위한 근육의 노력을 돕는 데 이용한다.

실제로 건(힘줄)에 의해 제공되는 탄력적 반동이 최소한 평지에서 달릴 때는 몸을 앞으로 움직이는 데 사용되는 에너지의 상당 부분(약 30%)을 차지한다는 증거가 점차 많아지고 있다. 효율적인 주자의 근육은 이러한 형태의 충격 에너지를 저장하거나 활용하는 데 더 큰 능력을 가지고 있을 가능성이 높다.

우리가 달릴 때에 신체를 앞쪽으로 움직이는 것은 수축하는 근육의 짧아짐이라는 것이 일반적인 생각이다. 하지만 발이 지면에 닿을 때 흡수된 에너지를 근육, 건, 인대가 교대로 저장하고 발산하면서 튀어 오름이 계속 이루어지는 것이 바로 달리기다. 달리기 동안 다리가 탄력적 에너지를 교대로 저장하고 발산하며, 이러한 탄력이 아마도 달리기 능력에 기여하며, 또한 일부 형태의 운동 피로를 설명한다는 인식이 바로 운동역학 모형의 기반이 된다.

달리기 동안의 다리 동작에 관한 가장 최근의 운동역학적 모형은 하체 근육의 모든 탄력적 요소가 하나의 직선적인 스프링으로 작용한다고 제의한다. 하지만 그러한 스프링의 딱딱함은 특히, 선수가 달리기를 하는 표면의 부드러움에 따라 변화될 수 있다. 이 같은 점이 중요한데, 왜냐하면 스프링의 딱딱함은 달리기를 할 때의 지면 접촉 시간 동안 어떻게 인체가 지면과 반응할 것인지를 결정하기 때문이다.

다리 근육 스프링의 딱딱함은 달리기 속도와는 상관이 없지만 다리 움직임의 빈도(stride frequency) 변화와 함께 달라진다는 것을 연구에서 발견했다. 그러므로 동일한 달리기 속도에서 다리의 스프링이 딱딱해질수록 다리 움직임의 빈도가 높아진다(그리고 보폭이 짧아진다). 스프링이 딱딱할수록 흡수되는 에너지는 줄어든다. 이러한 연구 결과는 동일한 속도에서 여러 주자들이 달릴 때에 그들이 자연스럽게 선택한 다리 움직임의 빈도는 자신들 다리 탄력의 개인적 차이를 반영한다는 것을 시사한다.

운동역학적 요인들

다리 길이의 차이 그리고 체중의 분포와 같은 운동역학적 요인 또한 달리기 효율성의 차이에 영향을 미치지만 이러한 요인들 사이의 정확한 관계는 아직까지 명확하게 밝혀져 있지 않다. 흥미롭게도, 선수들은 가장 효율적인 보폭을 선택하는 것처럼 보인다. 주어진 특정 달리기 속도에서 자신들이 선택한 보폭으로 달릴 때에 산소섭취량이 가장 적다. 동일한 달리기 속도를 유지하도록 하면서 보폭을 늘리거나 또는 줄이도록 요구되었을 때, 피험자들의 달리기 효율성은 감소되었으며 더 많은 양의 산소를 사용했다.

신체활동 형태의 차이

달리기 효율성은 오르막길 또는 내리막길 달리기와 같이 형태가 다른 운동 동안 같은 사람에게서 변할 수 있다. 자전거 타기 또는 계단 오르기와 같은 다른 신체 활동에서도 효율성은 달라질 수 있다. 그러므로 평평한 지면에서는 효율적이던 주자가 오르막길 또는 내리막길을 달릴 때는 비효율적이 될 수도 있다. 이와 비슷하게 달리기에 효율적인 주자가 자전거 타기에서는 자신보다 효율성이 떨어지는 다른 주자들보다 비효율적일 수도 있다.

의복과 신발의 추가적인 무게

선수들의 달리기 효율성은 자신들의 복장에 의해서도 영향을 받는다. 스티븐스는 나일론으로 된 약 150g의 옷을 면으로 된 약 240g의 옷으로 바꾸어 입을 경우 세계 수준급 주자의 마라톤 기록은 약 13초 느려질 것이라고 계산했다. 하지만 실험실에서의 측정은 이러한 계산을 반드시 뒷받침하지는 않는다. 큐리튼, 스파링 등이 피험자의 몸통에 많게는 4kg까지 부하를 추가시켰을 때 달리기에 요구되는 산소의 양은 겨우 약 2.5% 또는 추가되는 1kg당 약 0.5% 증가했다.

다리나 발에 부착된 부하가 달리기 효율성에 가장 큰 영향을 미치는 것처럼 보인다. 양쪽 허벅지나 발에 0.5kg의 부하를 추가했을 때 달리기에 요구되는 산소의 양은 각각 3.5%, 7.2% 증가되었다. 다른 연구들에서 1kg의 무게를 발에 추가시키면 달리기의 산소 요구량을 6~10% 증가시키며, 신발 무게가 100g 증가할 때마다 약 1%씩 증가한다는 것을 보여주었다. 여러 종류의 달리기 부상을 치료하기 위해 사용되는 신발 보장구의 무게는 달리기 효율성을 감소시키며, 감소 정도는 보장구의 무게와 직접적인 관련이 있는 것처럼 보인다.

환경적 상태

달리기를 하는 표면을 포함해서 바람의 속도와 방향, 코스의 경사도 등의 환경적 상태가 주자의 효율성에 가장 큰 영향을 미친다. 패스모어와 더닌은 경작지 위를 걸을 때의 산소섭취량이 같은 속도로 평평하고 단단한 표면을 걸을 때보다 35% 더 많아진다는 것을 보여주었다. 그리피스 퓨의 연구는 바람이 부는 방향으로 달릴 때의 추가적인 에너지 소비량은 바람 속도의 제곱으로 증가하며, 오르막길을 달릴 때의 에너지 소비량은 경사도에 직선적으로 비례하면서 증가한다는 것을 보여주었다.

퓨는 1970년대 중거리 육상 경주에서의 속도에서는(1초에 6m ; 400m당 약 67초) 주자가 사용하는 에너지의 약 8%가 공기 저항을 극복하는 데 사용된다고 보여주었다. 하지만 앞선 주자로부터 약 1m 떨어진 거리에서 바싹 붙어 달리면 그렇게 낭비되는 에너지의 80%를 절약할 수 있다고 제의했다. 이러한 전략은 중거리 경주에서 한 바퀴마다 약 4초를 절약하는 것과 같을 것이다. 체스터 카일 또한 앞 사람에게 바싹 붙어 달릴 때의 효과를 조사했다. 그의 계산은 1마일 세계 기록 페이스에서 선두주자로부터 2m 뒤에서 달릴 때 1바퀴마다 약 1.66초를 절약할 수 있다고 보여주었으며, 이것은 퓨의 예측이 일반적으로 정확했음을 뒷받침한다.

이러한 연구 결과들은 왜 선수들이 세계육상 기록에 도전하는 자신들의 노력에 있어 페이스메이커가 핵심적인 요소라는 것을 발견하게 되는지를 명확히 보여준다. 또한 왜 단거리 경주의 세계 기록이 고지대에서 달성되는지를 설명해 준다. 그 이유는 단거리 경주 동안에는 공기 저항을 극복하기 위한 에너지 요구량이 달리기 전체 요구량의 13~16% 범위로 증가하기 때문이다. 그러므로 공기 저항이 상당히 감소된 고지대에서의 달리기는 단거리 선수들에게 상당히 유리하다.

뒤에 바싹 붙어서 달리는 것 외에 바람의 저항을 감소시키는 유일한 다른 방법은 최소한 주자의 속도와 같은 속도로 뒤에서 불어오는 바람과 함께 달리는 것이다. 경주에서 여러 명의 선수들이 뭉쳐서 달리는 뒤쪽에 바싹 붙어서 경주의 전 구간을 달린다면 공기 저항을 약 80% 감소시킬 것으로 예상되며, 주자는 약 4분 정도 더 빨리 달릴 수 있을 것이다. 

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