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무산소 운동

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목차

1. 개요

무산소 운동은 짧은 시간에 강한 힘을 내는 운동으로, 주로 단시간에 근육을 활성화하는 것을 목표로 한다. 무산소 호흡 방식에는 ATP-CP 시스템과 젖산 발효가 있으며, 속근 섬유를 사용할 때 무산소 에너지 소비가 증가한다. 무산소 운동은 젖산의 축적, 에너지 가용성, 산소 공급 등의 요인에 의해 근육 피로가 발생하며, 훈련을 통해 개선될 수 있다. 유산소 운동과 달리 탄수화물을 주로 에너지원으로 사용하며, 운동 강도에 따라 에너지원 사용 비율이 달라진다. 무산소 운동의 지속 시간은 운동 강도에 따라 다르며, 단거리 달리기, 역도, 근력 운동 등이 대표적인 예시이다. 훈련 방법으로는 LT 훈련, 롱 인터벌 트레이닝, 쇼트 인터벌 트레이닝, 쇼트 쇼트 인터벌 트레이닝 등이 있다.

2. 특징

무산소 운동은 짧은 시간에 강한 힘을 낼 수 있지만, 금방 피로해져서 운동을 오래 지속하기 어렵다. 유산소 운동에 비해 짧은 시간 동안 고강도로 이루어지는 반면, 유산소 운동은 더 긴 시간 동안 다양한 강도로 수행된다.[15] 무산소 운동의 예로는 단거리 질주, 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT), 근력 운동 등이 있다.[16]

2. 1. 무산소 호흡 방식

무산소 호흡에는 ATP-CP 시스템과 젖산 발효 시스템이 있다. ATP-CP 시스템은 크레아틴 인산(CP)을 이용하여 에너지를 생성하지만, CP가 금방 고갈되어 지속 시간이 짧다. 젖산 발효 시스템은 젖산을 생성하여 에너지를 생성하며, 젖산은 근육 손상 회복에 도움을 주지만, 무기인산 비율 증가 및 인산칼슘 형성을 통해 근육 피로를 유발할 수 있다.[5]

근육이 수축함에 따라 칼슘 이온이 방출 채널에 의해 근소포체에서 방출된다. 이 채널은 닫히고 칼슘 펌프가 열려 근육을 이완시킨다. 장기간의 운동 후, 방출 채널에서 누출이 시작되어 근육 피로를 유발할 수 있다.


무산소 에너지 시스템은 다음과 같다.

고에너지 인산염은 근육 세포 내에 제한된 양으로 저장된다. 무산소 해당 작용은 산소가 없거나, 더 구체적으로는 유산소 대사에서 제공하는 속도를 초과하는 속도로 ATP가 필요할 때 포도당 (및 글리코겐)을 연료로만 사용한다. 이러한 빠른 포도당 분해의 결과는 젖산 (또는 더 적절하게는 생물학적 pH 수준에서 짝염기 젖산염)의 형성이다. 약 30초까지 지속되는 신체 활동은 주로 ATP-CP 포스파젠 시스템에 의존한다. 이 시간을 초과하면 유산소 및 무산소 해당 작용 기반 대사 시스템이 모두 사용된다.

무산소 해당 작용의 부산물인 젖산은 전통적으로 근육 기능에 해로운 것으로 여겨졌다.[12] 그러나 이는 젖산 수치가 매우 높을 때만 나타나는 것으로 보인다. 젖산 수치 상승은 격렬한 운동 중에 근육 세포 내부와 주변에서 발생하는 많은 변화 중 하나일 뿐이며, 이는 피로로 이어질 수 있다. 근육 피로(근육 실패)는 젖산 농도 변화 그 이상에 의존하는 복잡한 현상이다. 에너지 가용성, 산소 공급, 통증 인식 및 기타 심리적 요인이 모두 근육 피로에 기여한다. 근육 및 혈액 젖산 농도 증가는 모든 신체적 노력의 자연스러운 결과이며, 무산소 활동의 효과는 훈련을 통해 개선될 수 있다.[13]

3. 대사

무산소 운동은 속근 섬유를 주로 사용하여 신진대사 에너지 소비를 증가시킨다.[5] 고강도 인터벌 트레이닝과 같이 최대 심박수의 90%를 초과하는 격렬한 운동은 상당한 무산소 에너지 소비를 유발한다. 무산소 에너지 소비는 정확하게 정량화하기 어렵지만,[6] 최대 누적 산소 부채나 근육 내 젖산 형성을 측정하여 추정할 수 있다.[7][8][9]

무산소 운동은 짧은 시간에 강한 힘을 낼 수 있지만, 금방 피로해지기 때문에 운동을 오래 지속할 수 없다. 무산소 호흡의 두 가지 방식 중 ATP - CP 시스템은 크레아틴 인산(CP)이 금방 고갈되기 때문에 운동을 오래 지속할 수 없다.

무산소 운동은 또한 개인의 기초 대사율(BMR)을 증가시킨다.[14]

3. 1. 무산소 에너지 시스템

무산소 에너지 시스템은 다음과 같이 나뉜다.

고에너지 인산염은 근육 세포 내에 제한된 양으로 저장된다. 무산소 해당 작용은 산소가 없거나, 더 구체적으로는 유산소 대사에서 제공하는 속도를 초과하는 속도로 ATP가 필요할 때 포도당 (및 글리코겐)을 연료로만 사용한다. 이러한 빠른 포도당 분해의 결과는 젖산 (또는 더 적절하게는 생물학적 pH 수준에서 짝염기 젖산염)의 형성이다. 약 30초까지 지속되는 신체 활동은 주로 전자의 ATP-CP 포스파젠 시스템에 의존한다. 이 시간을 초과하면 유산소 및 무산소 해당 작용 기반 대사 시스템이 모두 사용된다.

무산소 해당 작용의 부산물인 젖산은 전통적으로 근육 기능에 해로운 것으로 여겨졌다.[12] 그러나 이는 젖산 수치가 매우 높을 때만 나타나는 것으로 보인다. 젖산 수치 상승은 격렬한 운동 중에 근육 세포 내부와 주변에서 발생하는 많은 변화 중 하나일 뿐이며, 이는 피로로 이어질 수 있다. 근육 실패인 피로는 젖산 농도 변화 그 이상에 의존하는 복잡한 주제이다. 에너지 가용성, 산소 공급, 통증 인식 및 기타 심리적 요인이 모두 근육 피로에 기여한다. 근육 및 혈액 젖산 농도 증가는 모든 신체적 노력의 자연스러운 결과이다. 무산소 활동의 효과는 훈련을 통해 개선될 수 있다.[13]

해당 과정에 의한 ATP 합성은 TCA 회로에 의한 ATP 합성의 약 100배의 속도를 가진다.[17] 이 때문에 격렬한 무산소 운동 등에서는 해당 과정에 의한 ATP 합성이 활발해진다.

안정 시나 강도가 낮은 운동 시에는 지방이 당보다 더 많이 사용된다. 혈당이나 글리코겐은 이용하기 쉽지만 저장량이 많지 않으므로 안정 시 등에서는 그다지 많이 사용되지 않으며, 강도가 높은 운동 시 등에 당이 우선적으로 사용되게 된다.[18] 운동 강도가 낮은 경우에는 지방과 글리코겐의 연소 비율이 1:1이지만, 운동 강도가 높아짐에 따라 지방보다 글리코겐의 연소 비율이 높아진다.[19]

3. 2. 젖산의 역할

젖산은 전통적으로 근육 기능에 해로운 것으로 여겨졌다.[12] 그러나 이는 젖산 수치가 매우 높을 때만 해당되는 것으로 보인다. 근육 피로는 젖산 농도 변화뿐만 아니라 에너지 가용성, 산소 공급, 통증 인식, 심리적 요인 등 다양한 요인에 의해 발생한다. 근육 및 혈액 젖산 농도 증가는 모든 신체적 노력의 자연스러운 결과이며, 무산소 운동의 효과는 훈련을 통해 개선될 수 있다.[13]

4. 유산소 운동과 무산소 운동

무산소 운동은 짧은 시간에 많은 에너지를 사용하는 고강도 운동으로, 주로 근육을 단련하기 위해 실시한다. 유산소 운동과 달리 무산소 운동은 신체가 긴급하게 에너지를 공급받는 과정에서 탄수화물을 주 에너지원으로 사용한다.[5] 반면, 유산소 운동은 지속적인 산소 공급을 통해 탄수화물과 지방을 모두 에너지원으로 사용하며, 호흡과 동작의 균형을 중요시한다.[1]

무산소 운동은 속근 섬유를 주로 사용하며, 4분 이상 지속되는 격렬한 운동에서도 무산소 에너지 소비가 일어날 수 있다.[6] 무산소 에너지 소비량은 정확히 측정하기 어렵지만, 산소 부채나 젖산 형성을 통해 추정할 수 있다.[7][8][9]

유산소 운동은 장시간 저강도 활동으로, 걷기, 조깅, 조정, 자전거 타기 등이 해당된다.[1] 스포츠에서는 유산소 및 무산소 시스템을 모두 발달시키는 훈련 전략이 필요하다.[10]

무산소 운동은 심혈관 지구력, 근력, 기초 대사율(BMR)을 향상시키고 체중 감량에 도움을 준다.[14] 무산소 운동에는 단거리 질주, 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT), 근력 운동 등이 있다.[15][16]

4. 1. 운동 강도와 연료 사용

안정 시나 낮은 강도의 운동을 할 때는 지방이 당보다 더 많이 사용된다.[18] 혈당이나 글리코겐은 이용하기는 쉽지만 저장량이 많지 않아 안정 시에는 많이 사용되지 않는다. 운동 강도가 높아질수록 당(글리코겐)이 우선적으로 사용된다.[18] 낮은 강도의 운동에서는 지방과 글리코겐의 연소 비율이 1:1이지만, 운동 강도가 높아지면 글리코겐의 연소 비율이 지방보다 높아진다.[19] 해당 과정에 의한 아데노신 삼인산(ATP) 합성은 TCA 회로에 의한 ATP 합성 속도보다 약 100배 빠르다. 따라서 격렬한 무산소 운동 등에서는 해당 과정에 의한 ATP 합성이 활발하게 일어난다.[17]

5. 지속 시간

최대 운동 강도에서 무산소 운동의 지속 시간은 비젖산계(ATP-CP 시스템)의 경우 약 8초, 젖산계의 경우 약 33초이다.[1] 운동 부하를 낮추면 젖산계는 2시간 반 정도 지속될 수 있으며, 유산소 운동과 혼합된 형태가 된다.[1] 더 낮은 부하에서는 유산소 운동만 남게 된다.[1]

5. 1. 스포츠 종목별 비교

풀 마라톤에서는 최상위 선수는 2시간 반을 넘지 않아 무산소 운동의 비중이 크지만, 일반 시민 러너의 평균은 4시간 반 정도이므로 유산소 운동의 비중이 크다. 따라서 최상위 선수와 시민 러너의 운동 형태가 다르다.[1] 트라이애슬론은 올림픽 기준 거리에서 최상위 선수가 1시간 50분 정도이고, 일반 시민도 2시간 반을 넘는 사람이 많을 정도의 거리로 설계되어 있어, 최상위 선수와 시민 운동가의 운동 형태가 비슷하다.[1] 또한, 트라이애슬론 아이언맨의 경우 최상위 선수와 시민 운동가 모두 유산소 운동이 대부분을 차지하도록 매우 긴 거리가 된다.[1] 이 외에도 50km 경보나 사이클 도로 경기는 최상위 선수라도 경기 시간이 매우 길어 유산소 운동이 차지하는 비율이 높다.[1]

6. 무산소 운동의 예

7. 훈련 방법

무산소 운동 능력 향상을 위한 다양한 훈련 방법이 있다.


  • LT 훈련은 젖산 내성을 높이기 위한 훈련이다.[1]
  • 롱 인터벌 트레이닝은 최대 산소 섭취량(VO2max)을 높이기 위한 훈련이다.
  • 쇼트 인터벌 트레이닝은 수영이나 육상 경기의 중거리 달리기 훈련 방법으로 일반적이다.
  • 쇼트 쇼트 인터벌 트레이닝은 ATP-CP 계를 이용해 순발력을 단련한다.

7. 1. LT 훈련

젖산 내성을 높이기 위한 훈련이다.[1] 젖산이 급격하게 증가하기 시작하는 LT2 부하로 실시하며, 심박수에 따른 운동 강도는 75%HRR (하프 마라톤 정도의 페이스)이다.[1]

육상 경기의 경우, 1600m~3000m 거리를 인터벌 트레이닝으로 실시하며, 총 9km 이하로 한다.[1] 인터벌 사이에는 운동 시간의 25% 정도 유산소 운동을 실시한다.[1]

7. 2. 롱 인터벌 트레이닝

최대 산소 섭취량(VO2max)을 높이기 위한 훈련이다. 심박수에 따른 운동 강도는 85%HRR 이상으로 실시하며, 5,000미터 경주 정도의 페이스이다. 2분~5분 정도의 인터벌로 5회 전후로 실시하며, 인터벌 사이에는 운동 시간의 50%~100% 정도의 유산소 운동을 실시한다.

7. 3. 쇼트 인터벌 트레이닝

고강도 인터벌 트레이닝도 참조

30초~2분 정도의 인터벌로 실시한다. 수영이나 육상 경기의 중거리 달리기 훈련 방법으로 일반적이다.

예를 들어, 육상 경기의 경우 200m 달리기 + 200m 조깅을 10세트 반복한다.

조깅이 아닌 완전 휴식을 취하는 것을 레페티션이라고 한다. 하지만 연결 동작을 유산소 운동으로 하는 훈련이 육상 경기에서는 더 많다. 수영에서는 레페티션이 많다.

7. 4. 쇼트 쇼트 인터벌 트레이닝

5초~15초 정도의 인터벌로 실시한다. ATP-CP 계를 이용해 순발력을 단련한다.

8. 주의 사항

'''무산소 운동'''이라고는 하지만, 이것은 실제로 산소를 섭취하지 않고(호흡을 하지 않고) 하는 운동이라는 의미가 아니라, 운동 강도가 높기 때문에 산소를 충분히 사용할 수 없는 상태에서 에너지를 생성하는 운동을 말한다.

참조

[1] 웹사이트 Anaerobic: MedlinePlus Medical Encyclopedia https://medlineplus.[...] 2022-03-21
[2] 서적 The Cell: A Molecular Approach 2000
[3] 논문 Aerobic training programs and glycemic control in diabetic children in relation to exercise frequency. https://www.research[...]
[4] 논문 Influence of combined aerobic and resistance training on metabolic control, cardiovascular fitness and quality of life in adolescents with type 1 diabetes: a randomized controlled trial. https://biblio.ugent[...]
[5] 논문 Contribution of anaerobic energy expenditure to whole body thermogenesis 2005-06
[6] 논문 Anaerobic Threshold: The Concept and Methods of Measurement
[7] 논문 Anaerobic capacity determined by maximal accumulated O2 deficit 1988-01
[8] 논문 The energetics of anaerobic muscle metabolism http://web.cortland.[...] 1999-12-01
[9] 서적 A Primer for the Exercise and Nutrition Sciences: Thermodynamics, Bioenergetics, Metabolism Humana Press
[10] 논문 Measurement and Evaluation of Blood Lactic Acid, A Requirement for Predicting the Anaerobic Exercise Load 2021-06-23
[11] 서적 Sports-specific Rehabilitation Elsevier
[12] 논문 Muscle Fatigue: Lactic Acid or Inorganic Phosphate the Major Cause? 2002-02-01
[13] 서적 Muscles, Reflexes, and Locomotion Princeton University Press
[14] 논문 Anaerobic metabolic conditioning: a brief review of theory, strategy and practical application https://journals.lww[...] 2020-04-30
[15] 서적 Nutrition and enhanced sports performance : muscle building, endurance, and strength https://www.worldcat[...] 2013-07-26
[16] 웹사이트 Anaerobic Exercise https://go.gale.com/[...] 2023-10-23
[17] 웹사이트 南都伸介監修『閉塞性動脈硬化症（PAD）診療の実践』南江堂、2009年。p4。 http://www.nankodo.c[...]
[18] 논문 新たな乳酸の見方
[19] 논문 グリコーゲンローディング


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