내 몸의 최대 역량은?

• 최대 산소 섭취량(VO₂max)과 VO₂max에 영향을 미치는 요인

들어가며

최대 산소 섭취량(VO₂max)은 고강도의 운동 중 신체가 대기에서 최대로 섭취할 수 있는 산소의 양을 나타내며, 일반적으로 ml/kg/min, 즉 체중 1kg당 분당 섭취하는 산소의 양으로 표현됩니다. 섭취한 산소가 많을수록 골격근의 미토콘드리아에서 활용할 수 있는 산소의 양이 많아집니다. 따라서 VO₂max는 운동 중 산소를 사용하여 에너지를 생산해내는 능력을 나타내며, 심폐 기능과 근육의 산소 이용 능력, 그리고 개인의 전반적인 유산소성 운동 능력을 의미하는 중요한 지표로 사용됩니다. 뿐만 아니라 최근 들어 VO₂max는 개인의 건강 상태를 파악하는 지표로도 연구되고 있습니다.

에너지 대사에서 산소의 역할

우리 몸의 에너지 대사는 크게 세 가지 과정으로 나누어집니다.

(1) ATP-PCr (인원질 시스템)

(2) 해당과정(Glycolysis)

(3) 미토콘드리아의 호기성 대사(산화적 인산화 등)

우리가 운동을 시작하면 몸은 위의 순서대로 에너지 대사 시스템을 작동시킵니다.  ATP-PCr 시스템은 20초 이내의 운동에서, 해당과정은 2분 이내의 운동에서, 미토콘드리아 대사는 2분 이상의 운동에서 가장 주요한 에너지 대사 시스템으로 기능합니다.  

산소가 충분히 공급되며 운동 지속 시간이 2분 이상으로 충분히 길 경우, 미토콘드리아에서 대부분의 에너지가 생성됩니다. 산소는 폐를 거쳐 혈액으로 이동하며 적혈구의 헤모글로빈과 결합하여 근육으로 이동합니다. 근육에서 산소는 미오글로빈을 거쳐 미토콘드리아로 이동하고, 미토콘드리아의 전자전달계(Electron Transport Chain, ETS)에서 에너지를 생산하는 역할을 합니다.

미토콘드리아의 에너지 생산이 원활이 되기 위해서는 충분한 양의 산소가 신속하게 미토콘드리아로 이동하여 효율적으로 활용되어야 합니다. 산소의 이동에는 폐와 혈액, 근육 등이 관여하기 때문에 폐와 심장의 기능, 근육의 특성 등이 VO₂max에 영향을 미치게 됩니다. 따라서 이러한 요인들을 파악하고 이해하는 것은 VO₂max 향상에 도움이 될 수 있습니다.

VO₂max에 영향을 미치는 생리적 요인

VO₂max에는 다양한 요인들이 영향을 미칠 수 있습니다. 대표적으로는 위에 서술한 생리적 요인입니다. Bassett과 Howley는 생리적 요인을 중추적 요인과 주변적 요인으로 분류했는데, 순환계와 호흡계가 전자, 근골격계가 후자입니다.

• 심박출량(Cardiac Output): 심박출량이 높을수록 골격근에 더 많은 혈액을 공급할 수 있고 이에 따라 근육 내 산소 공급량이 증가합니다.
• 산소운반 능력: 혈액의 헤모글로빈 농도가 높을수록 혈액 내 산소포화도가 높아지며 근육 내 산소 공급량이 증가합니다.
• 폐환기율(Ventilation Rate): 폐의 환기율이 높을수록 더 많은 양의 공기를 흡입할 수 있고 이에 따라 산소 섭취량이 증가합니다.
• 근육의 산소 이용 능력: 골격근 미토콘드리아가 산소를 흡수하고 활용하는 능력으로 근육 내 미토콘드리아의 밀도 및 효소 활성도와 관련이 있습니다.

이러한 생리적 요인에 영향을 미치는 다른 모든 요인들 역시 VO₂max의 주요 변수가 될 수 있습니다.

VO₂max에 영향을 미치는 다른 요인

(1)  유전적 요인

연구에 따르면 VO₂max의 약 30~60%는 유전적 요인에 의해 결정됩니다. 이는 부모로부터 물려받은 유전자가 심폐, 근육의 구성, 미토콘드리아 대사 능력 등에 영향을 미치기 때문입니다. 유전적 요인으로 인한 차이는 특히 엘리트 운동선수에게서 두드러집니다.

(2)   훈련

훈련을 통해 VO₂max를 약 25%까지 증가시킬 수 있습니다. 주기적인 유산소 운동은 심혈관 기능을 개선하고 모세혈관의 밀도와 미토콘드리아의 효소 발현을 증가시키며, 이는 VO₂max를 향상시킵니다. 특히 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)은 VO₂max를 효율적으로 높일 수 있는 훈련법입니다.

(3) 성별 및 연령

성별 및 연령은 VO₂max에 큰 영향을 미칩니다.

• 성별: 일반적으로 여성보다 남성의 VO₂max가 약 10% 더 높습니다. 이는 체질량, 근육량, 헤모글로빈 농도, 호르몬 차이에서 기인합니다.
• 연령: VO₂max는 30세 이후로 매년 약 1%씩 감소합니다. 이는 연령이 신체구조의 변화와 밀접하게 관련되어 있기 때문이며, 신체활동을 통해 VO₂max의 저하를 늦출 수 있습니다.

(4) 체중 및 체성분

체중과 체성분은 VO₂max에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 체중: VO₂max의 단위는 ml/kg/min입니다. 높은 체중은 VO₂max를 감소시킵니다.
• 체성분: 체지방률이 높고 근육량이 낮으면 VO₂max가 감소할 수 있습니다. 높은 체지방률은 심혈관계의 직접적인 영향을 미치고 근육량은 미토콘드리아의 수와 직접적인 관련이 있기 때문입니다.

(5) 환경적 요인

고도, 온도, 습도 등의 환경적 요인은 VO₂max에 영향을 미칠 수 있습니다.

• 고도: 높은 고도에서는 낮은 산소 분압으로 인해 일시적으로 동맥의 산소 포화도가 감소하고 VO₂max가 낮아질 수 있습니다. 그러나 고지대 환경에 적응함에 따라 적혈구 수가 증가하는 등 VO₂max가 높아질 수 있습니다.
• 온도 및 습도: 온도와 습도의 변화는 심혈관계의 부하에 영향을 미칩니다. 고온 혹은 높은 습도에서 운동을 할 경우 심혈관계의 부하가 증가하여 VO₂max가 감소할 수 있습니다.

결론

VO₂max는 산소를 섭취하고 이용하는 능력, 즉 개인의 전반적인 유산소성 운동 역량을 나타내는 지표로 활용될 수 있습니다. 이는 산소가 신체의 에너지 생성 과정에 크게 관여하기 때문입니다. 산소의 섭취와 운반, 활용 등 생리적 반응에 영향을 미치는 모든 요소들이 VO₂max에 영향을 줄 수 있습니다. VO₂max에는 유전적 요인이 가장 큰 영향을 미친다고 알려져 있으나, 이는 VO₂max가 한계에 근접한 엘리트 선수의 영역에서 두드러지며, 동호인의 수준에서는 훈련을 통해 충분히 VO₂max를 개선할 수 있습니다. 따라서 주기적인 VO₂max 테스트는 현재의 운동 역량을 진단하고 앞으로의 트레이닝 방향을 설정하는 데에 기초가 될 것입니다.

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