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Date: 2021/11/04
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 제 목 |
마라톤을 편하게 해주는 '호흡법'은 존재하는가? |
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운영자
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초등학교 장거리 달리기 수업에서 선생님으로부터 팔흔들기에 맞춰 흐흐, 하하하고 호흡하라고 배운 사람이 있지 않을까 한다. 그럼 실제 이렇게 달리면 호흡이 편해질까? 신간 [호흡의 과학]을 통해 이 운동과 호흡의 관계에 대해 과학적으로 생각해보도록 하자.
운동과 호흡이 동조하는 것은 인간만이 아니다!
사실 사람을 포함한 동물에게는 호흡수나 호흡리듬이 운동 템포의 영향을 받아서 호흡이 운동 템포로 끌려들어가는 '엔트레인먼트(Entrainment)'라는 현상이 존재한다. 호흡 리듬과 운동 템포가 일정 기간 정해진 비율로 동기화하는 경우를 '운동-호흡 동조(同調)'(여기서는 단순히 '동조'라고 한다)고 부른다.
이 동조는 보행, 달리기, 자전거 운동, 보트 젓기 운동 등의 주기 운동에서 볼 수 있다.
동조 발생의 판정기준은 연구자에 따라 다소 차이가 있으나
〈1〉호흡 주기의 안정(호흡수가 일정).
〈2〉운동과 호흡 주기 사이의 위상차가 일정함(예: 언제나 착지의 0.3초 후에 호흡이 시작된다, 등).
〈3〉운동과 호흡의 동조의 비율(동조비)이 정수나 반정수배(半整数倍)(1:1, 2:1, 3:2 등)가 된다. 또 이때 호흡 주기가 느리다.
이 〈1〉부터〈3〉이 일정 호흡수(4~20 호흡) 지속한 경우를 「동조」했다고 판정한다.
새나 네발 동물에서는 대개 1:1 동조비가 되지만 사람은 2:1이 가장 많이 나타나고 부하나 속도가 달라지면 동조비도 달라진다.
또 어떤 조건에서의 운동 전체시간 대비 동조된 합계시간의 비율을 동조발생률이라고한다. 동조가 자주 일어나는(발생률이 높은) 조건으로는 저강도보다 고강도 운동이, 또 운동 템포가 느린 것보다 빠르게 일어나기 쉬운 것으로 나타났다.
게다가 운동의 피치를 메트로놈의 소리나 빛 점멸등의 「On-Off 자극」으로 나타내 보였을 경우나, 자전거 운동보다 달리기 쪽이, 또 운동의 비경험자보다 경험자에게 잘 일어나는 특징도 있다. 또 남녀에 있어서의 차이도 있는데, 남성은 부하가 무거워지면 동조가 발생하기 쉬운 것에 비해, 여성은 변하지 않는다고 하는 차이도 있다.
단, 이 발생률은 개인차가 커서 거의 동조하지 않는 사람이 있는 반면 80% 가까이 동조하는 사람도 있니다.
동조는 왜 일어나는가?
그럼 이 동조가 일어나는 메커니즘은 어떤 구조에 의한 것일까? 여기에는 크게 신경성 요인과 물리적 요인이 있다.
신경성 요인을 보면 리드미컬한 운동에 의해서 생기는 센트럴 명령이나 말초 신경 반사에 의한 호흡중추에의 입력 신호는 운동의 템포에 맞춘 리드미컬한 것이다. 호흡 중추가 리드미컬하게 자극되기 때문에 호흡 출력도 거기에 맞추어 리드미컬한 호흡이 되는 것으로 생각된다.
또 재미있는 것은 동조에도 인지기능이 관여하고 있음을 시사하고 있다. 운동 선수가 동조하기 쉬운 것은 오랜 트레이닝으로 그것이 편하다고 학습하고 있기 때문이라는 것이다.
동조에 말초 신경 반사가 관계하는 근거로 수동적 운동에서도 동조가 일어난다고 하는 보고가 있다. 본 연구에서는 수면 중 대상자의 다리를 수동적으로 움직여 동조가 발생하는지도 검토하였으며, 이 결과는 수면시 동조가 일어나지 않았다. 즉, 각성해 있을 때, 즉 인지기능이 작용하고 있을 때 동조는 일어나고 수면 시에는 동조가 일어나지 않는 것으로, 동조에는 인지기능이 관여함을 나타내고 있다.
동조가 일어나는 물리적 요인이란!?
그 다음으로 물리적 요인인데 이것도 두 가지가 있다.
하나는 운동을 실시하고 있을 때 몸이 상하로 움직이면 횡격막이나 그 주위에 부착된 내장이 거기에 의해서 수동적으로 상하로 움직여져 공기의 출입이 일어난다고 하는 「내장 포지션설」이라고 하는 것이다.
예를 들어 몸이 위쪽으로 이동할 때는 횡격막은 관성으로 그 위치에 머무르려고 하기 때문에 횡격막이 내려가며 공기가 폐로 들어간다. 반대로 아래쪽으로 몸이 이동할 때는 관성에 의해 횡격막이 위에 머무르려고 하기 때문에 공기를 밀어낸다. 특히 달리기 등의 주행 시에는 몸의 상하동이 있기 때문에 이 영향이 있다고 말할 수 있다. 또한 네발 짐승은 진행 방향과 횡격막의 방향이 일치하기 때문에 이 영향은 강해진다.
복근은 몸통을 떠받치는 근으로서 상체의 고정에 기여하고 주행 중 착지시 반사적으로 수축함으로써 접지의 충격을 완화하고 몸을 고정하며 신체의 휘청거림을 억제한다. 동시에 복근은 보조 호흡근(호기근)으로도 작용하기 때문에 수축하면 공기가 저절로 나오게 된다.
다리가 지면에 닿았을 때 복근이 반사적으로 수축하지만, 그 타이밍에 숨을 들이마시면 횡격막이 수축하고 내려가려고 하는 것과 복근이 수축하고 횡격막을 밀어 올리려고 하는 힘이 서로 흡수하여 잘 흡기할 수 없다.
그래서 운동의 리듬과 호흡이 동조하면 군더더기 없이 한꺼번에(복근 수축) 두 번(체간 고정과 호기) 잘 이뤄진다.
동조가 일어나면 운동이 편해지는가?
그렇다면 동조하면 운동이 편해지는 걸까?
이를 명확하게 하기 위해서는 산소 섭취량을 측정해야 한다. 같은 운동으로 비교했을 경우 동조가 발생했을 때 만약 산소 섭취량이 줄어들면 에너지를 절약할 수 있기 때문에 운동이 편해질 수 있다.
지금까지의 연구에서 동일 강도의 운동에서 강제적으로 동조시키는 경우와 동조시키지 않는 경우를 비교한 것이 몇 가지 있다.
그러나 산소 섭취량이 저하된다는 연구와 다르지 않다는 연구로 나뉘고 있기 때문에 아직 명확한 결론이 나지 않았다.
산소섭취량이 줄어드는 요인으로서 물리적 요인의 메커니즘 관여가 시사되고 있다. 앞에서 소개한 것처럼 내장의 상하동과 횡격막의 움직임이 일치하는, 혹은 착지에서 복근에 힘을 주었을 때 호흡을 하면, 호흡근은 별로 사용하지 않아도 될 것이다. 따라서 호흡근의 대사 자체가 감소하기 때문에 산소 섭취량이 적게 끝난다는 것이다.
그런데 인간의 보행과 주행, 자전거 페달밟기는 좌우 대칭, 좌우 교대로 이루어진다. 만약 오른발 착지 시에 숨을 내쉬어 이득이 되더라도 왼발 착지에서는 숨을 들이마셔야 한다. 결국 거기서 손해를 보게 되고 차감으로 바뀌지 않게 되는 것이다. 이것은 내장 포지션 설에서도 마찬가지다.
다만 동물의 경우 새는 양쪽 날개를 동시에 흔들고, 네발 동물도 빨리 달릴 때는 앞뒤 2 다리씩을 움직이기 때문에 좌우 동시 동작이 된다. 그렇기 때문에 1:1의 비율로 호흡하는 것이 제일 효율적인 것이다.
만약 동조에 의해 호흡수가 적어진다고 하면 호흡근의 일이 줄어들고 몸 전체적으로 산소 섭취량은 줄어든다. 다만 동조로 호흡 수가 많아지는 경우도 있기 때문에 동조의 영향이 없어질 수도 있다.
연구팀은 동조와 비동조 조건에서 호흡수를 같게 하여 순전히 동조가 대사에 미치는 영향을 보는 실험을 한 적이 있다.
그 결과는 호흡수, 산소섭취량, 환기(換氣)의 효율을 나타내는 환기 당량(매분 환기량÷산소 섭취량) 모두 양조건으로 차이는 보이지 않고, 동조의 효과는 인정되지 않는다는 것이었다. 다만, 동조한 것으로 인해 호흡 곤란감이 줄어드는 것은 확실한 것 같았다.
특히 부하가 크거나 격렬한 운동 시에는 신경성 요인에 의한 입력도 크기 때문에 자연스럽게 (몸의 요구에 맡겨) 호흡하다 보면 동조가 발생하기 쉽다.
반대로 그 때 억지로 동조를 시키지 못하게 되면 호흡중추를 자극하는데 호흡을 할 수가 없다는 미스매치가 생기기 때문에 호흡곤란감이 더 강해질 수가 있다.
조깅할 때 추천 호흡법은?
조깅을 할 때 의식적으로 동조를 시키고 싶다면 초등학교 때 배웠듯이 팔흔들기에 맞춰 '흐흐, 하하'하며 리듬을 만드는 것이 좋다. 또, 숨을 내쉴 때는한번에 하고, '흐흐, 하~"로도 좋지 않을까 싶다.
다양한 리듬을 시도해 보고, 자신에게 맞는 호흡 리듬을 찾아 보시기 바란다. 특히 호흡이 불안정한 사람은 달리는 속도도 불안정하게 되어 있을 것이다.
가급적 일정한 리듬으로 호흡하고 속도가 바뀌면 그에 맞춰 호흡 리듬도 바꾸도록 한다. 그때도 숨을 잘 내쉬어야 한다. 숨을 내쉬게 됨으로써 다음의 들숨이 일어나는 것이다.
출처 : 일본 나고야대학 총합보건체육과학 센터 |
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