07-수정-Advanced Coaching Theory Textbook(0903).hwp

Transcription

1

2 인체는대단히복잡한 살아있는기계 로비유된다. 선수들은각기다른체형, 신체조건, 인종, 생활양식등을가지고있지만, 그들의인체는운동및훈련상황에서매우유사하게반응하고작용한다. 해부학과생리학은운동지도자로하여금선수들의운동수행력향상을위해필요한요소들을효과적으로이해하도록하는통합된학문분야이다. 해부학은우리몸의구조와기능에대해, 그리고생리학은훈련과경쟁에있어서우리인체가어떻게기능하고반응하는지에대해말해준다. 운동과관련한인체해부학및생리학적과정에대한지식이깊어질수록우리는선택된경기종목에서선수개개인의신체능력과반응, 생리학적요구에대한평가가얼마나중요한것인지를알게된다. 이지식들은훈련프로그램의계획과수정, 효과적인이행과개선에도움을주고, 선수들이더높은수준의대회에참여할수있도록도와준다. 이장에서우리는 인체의세포특성을유지하는데작용하는기전에대해알아본다. 인체의 8가지주요기관계를알아본다. 뼈의구조를확인하고, 뼈가스트레스에어떻게반응하는지이해한다. 골격계의생리학적기능과운동수행에필요한역할에대해이해한다. 세포-생물체의기본단위세포는모든생명체의가장작은기본단위이며, 손가락하나에는지구상에존재하는사람의수보다도더많은숫자의세포가존재한다고알려져있다. 그러한방대한숫자를상상하는것은쉽지않지만, 동물세포의구조와기능을이해하고우리인체내에서세포가어떻게작용하는지를이해하는것은운동선수들을효과적으로훈련하고평가하기위해반드시필요한기초자료가된다. 동물세포는각기다른기능과모양을가지고있지만, 공통된특성을가지고있다. 현미경을통해동물세포를관찰하면우리는세포질과핵, 그리고세포막이를둘러싸고있는세포막을가장먼저찾아볼사립체수있게된다 ( 그림 2.1). 세포질은세포내구성성핵분들과핵의기능을위한원료가되어준다. 염색체핵의가장우선적인역할은세포내의모든과정을세포질조절하는것이다. 세포질은핵에의해생산된에글리코겐과립너지와영양소를저장하는기능을담당한다. 생물 ( 음식물저장 ) 체안에서는일정한화학적활동이끊임없이일어그림2.1 전형적인동물세포의구조나는데, 이러한화학적활동을통해세포는체내에서필요로하는것들에대해반응하고적응하게된다. 이러한적응은인체내부환경뿐아니라외부환경에서발생하는자극에대해서도동일하게반응하게된다. 세포는 80% 가수분이기때문에 -47-

3 모든이러한화학반응은체액환경에서발생하며, 세포의이러한연속적활동이바로우리의생명을구성하게되는것이다. 세포질을구성하는작은과립들중일부는글리코겐으로서, 저장된음식물의작은입자들이다. 미토콘드리아는산소를이용하여에너지를생산한다. 탄소요점화물은에너지가공급되면미토콘드리아내에서산화된다. 세포내에서발생하는이러한과정을유산소성호흡이세포는생명체를구성하는기본단위이다. 모든동물체는외부환경의끊임라부른다. 이러한미토콘드리아의유산소성에너지생산없는자극속에서살아가게되고세기능때문에미토콘드리아를 세포의발전소 라부르기포는이러한과정속에서인체내 외도한다. 미토콘드리아는모든세포에서발견되지만, 그부환경의다양한요구에적응하게되수와크기는매우다양하다. 예를들어, 근세포는우리몸는데, 이러한외부자극 ( 훈련 ) 들에대의움직임과운동기능을담당하기때문에많은양의에한적응의과정을통해체력수준을너지를필요로하며, 따라서상대적으로크고많은수의변화시킬수있다. 미토콘드리아를가지게된다. 인체에는각각의기능을가지는약 20가지이상의서로다른형태의세포들이존재한다. 조직은각세포사이에세포내액이라불리는수액과함께수많은세포들이모여하나의형태를나타내며구성된다. 예를들어, 근조직은수축기능을가지고인체의움직임을유발하는세포들로이루어져있으며, 피부, 뼈, 신경또한이러한조직의예들이다. 조직들은또한인체의생명유지를위해중요한역할을담당하는심장, 폐, 간과같은기관을형성하기위해서로결합하고, 기관계는이러한기관들이조화를이루어함께작용하며형성되고, 하나의생물체는그러한기관계들이모여이루어진다. 인간생물체는그림 2.2 에서보는것과같이 8 가지의기관계를가지고있다. 골격계근육계순환계호흡계 신경계호르몬계배설계소화계 그림 2.2 인체조직의원리 -48-

4 인체의시스템들은각각따로활동하는것처럼보이지만실제로는서로상호작용하며유기적으로연결되어기능한다. 예를들어, 골격계와근육계는근-골격계로불리며종합적인움직임을함께만들어낸다. 숙련된움직임은근육계와신경계가상호보완하면서만들어낸결과물이며, 이를근- 신경계라고말한다. 순환계와호흡기계역시함께움직이며우리몸에필요한부분에산소를전달하는기능을담당하는데, 이러한두시스템을합쳐서심호흡계라부르고있다. * 골격계 인간의골격계는 206개의다양한모양과크기의뼈들로구성되는데장골, 단골, 편평골, 불규칙골로이루어진다. 골격계는다섯가지의주요기능을가지고 KEY POINT 있는데, 우선보호, 지지, 운동뿐만아니라인간의생명을골격은 5가지의기능을가지고있다 : 유지하기위해필요한적혈구생산과칼슘의저장소로서 보호의기능도담당한다. 적혈구는폐로부터산소를인체곳 지지곳에전달해주는중요한역할을한다. 백혈구는각종감 움직임염원으로부터인체를보호하는역할을한다. 성인의성숙 혈액세포생성 칼슘저장소골은딱딱하고견고한비탄성조직이며유기질, 무기질, 미네랄로구성되어있다. 미네랄은대부분이칼슘과인이며, 이칼슘과인때문에골은딱딱한성질을유지하게된다. 만약운동선수들이충분한칼슘을음식으로부터섭취하지않는다면칼슘부족에빠지게되며, 이러한칼슘부족현상이발생하면인체는뼈속에있는칼슘을재흡수함으로써정상적인기능을유지하기때문에, 골격계는칼슘의저장창고로서의역할을하는것이다. 골에서칼슘이부족하다면그골은부러지기쉽고쉽게손상되므로균형잡힌칼슘섭취는매우중요하다. * 뼈의구조 대퇴골은전형적인장골로서골간과양끝에골단이라불리는구조물로구성된다. 각각의골단은관절면을형성하며건과인대의부착부위를제공한다. 골단은수많은홈이있는해면골을포함하는데, 해면골사이에는골수가차있다. 비록해면골이라불리더라도그성질은부드럽지않고강한골조직으로이루어져있기때문에외부의충격을잘흡수할수있다. 골간은딱딱하고견고한치밀골로이루어져있으며, 대부분속이비어있지만강하다. 치밀골은골간으로부터각각의골단까지연결되어있다. 뼈는살아있는조직으로서, 세포로구성되어있고골세포는인체내부에서일어나는영양부족, 질병, 신체적충격등과같은다양한변화에적응하며크기, 모양, 내부배열과같은구조를변화시킨다. 소아에있어서골세포의활동과성장이가장활발한곳은장골의성장판이다. 이러한성장판은연골로구성되어있으며골단과골간사이의골단판에위치해있다. 새로운골세포들은새로운연골이계속해서생성됨에따라골단판을따라침잠해들어간다. 이런방식으로장골의길이성장이이 -49-

5 루어지고그러한뼈의길이성장은연골이경골로완전히교체될때까지이루어진다. 골단판이닫히게되면골세포들은계속해서활동하더라도더이상의길이성장은이 Key point 루어지지않는다. 소아의뼈에과도한자극이반복적으로주어지게되면성장판손상과같은뼈는성인이건소아건부정적반응을초래하게된다. 지속적인충격에의해자극받게되고, 이러한자극은뼈를성장시키고튼튼하게만들어준다. 그러나소아의뼈에과도한스트레스와자극이짧은시간내에반복적으로가해지면, 성장판이너무빨리닫힐수있고조기에성장이멈춰버릴수도있다. 골격계구조 그림 2.3 전형적인장골의구조 골격계는두개의주요구조로구분되고, 각각의구조는인간이움직이고힘을생산하는데각각서로다른기능을담당한다. 골격계의주요구조 축성골격구조 부속골격구조 축성골격계는 80개의골들로구성되며두개골, 척추, 늑골, 흉골과같이인체골격의중심축을형성하면서각종장기를보호하고지지하는역할을한다. 척추는 33개의골들이서로연결되어긴관을형성하고있으며, 그내부에척수신경계를포함하고이를보호한다. 부속골격은 126개의골들로이루어져있고, 상지와견관절, 하지와고관절, 골반으로이루어진다. 사지연결관절은축성골격들사이에서경직연결을제공한다. 그림 2.4 몸통뼈대 인간은진화의과정속에서골반대가등뼈까지융합하게되었고, 이러한과정을통해두다리로설수있는완전한직립자세가유전되었다. 또한흉부의흉곽대는팔과어깨를신체의앞으로움직일수있도록서서히진화되어왔으며, 이러한흉곽대가흉골과척추에근육을통해연결되어있다. 관절 4 뼈가다른뼈와연결되거나, 골격을형성하기위해서는관절이필요하다. 신체에는 100가지이상의다른관절이있고이것은구조, 모양, 기능에따라매우다양하지만, 관절의이동범위에따라 3가지 -50-

6 의범주로구분될수있다. 고정관절은움직일수없도록고정되어있는관절을말한다. 고정관절로형성되는골격에는두개골의편평골이나골반대의천골, 장골사이에발견되는연골조직, 천장관절등이있다. 이러한관절들은힘을제공하고신체를지지하며, 섬세한조직을보호한다. 유동관절은골질의표면으로분리되는특징을가지며, 약간의움직임을일으킬수있다. 예를들어정강이의경골과비골의아래끝부분은두개의강한인대로구성된다. 척추골의경우에는관절이척추골사이에위치한섬유질연골의인대로구성된다. 각각의관절은약간만움직일수있음에도불구하고, 모든척추관절의복합된움직임은일관성있게유지되고, 굴곡과신전이자유롭게이루어진다. 그림 2.5 사지골격 (appendicular skeleton) 유동관절은사지의모든관절을포함하는신체대다수관절조직을구성하고있으며. 구조상으로는윤활관절로알려져있다. 전형적인윤활관절의특징은그림 2.6에서잘나타난다. 이관절들은두교합된뼈들과관절둘레섬유조직의관절낭과연결된뼈사이에공간을이루고있다. 서로교합된뼈들의끝표면은부드럽고미끄러운관절연골로덮여있다. 이연골은탄력성이있고, 단단하게감겨져있으며, 뼈표면과의완충작용을통해마찰력을줄일수있다. 관절낭내부의윤활막은점성액을분비하여윤활제로서의기능을담당하며, 관절연골에대한영양분공급의역할을한다. 이관절연골은완충연골액에반응하여몇분동안물질의두께를증가시키는역할을한다. 이두꺼워진층은뼈사이에공간을줄일수있으며, 관절에접촉하는표면적의증가를통해가해지는힘을균등하게분배하게된다. 준비운동이중요한이유는특히훈련에의해발생하는부상의위험성을줄이는데있다. 윤활관절의뼈는함께붙어있어관절이더욱강해지며, 뼈와흰섬유조직세포에의해과도한활동을막아준다. 인대는또다른한쪽관절에연결되어있으며, 관절낭을 관절 관절은움직임의정도에따라세개의관절로분류된다. 고정관절 ( 부동관절 ) 유동관절 자유관절 ( 가동관절 ) -51-

7 형성하고있다. 인대는딱딱하고탄력성이적은연결세포로구성되어있고, 뻗을수있는거리에한계를가지고있으며, 본래의길이로복구될수있다. 만약에인대가자신의탄성한계를넘어서게되면다시원래의길이로돌아올수없으며, 관절의고정성을감소시키게된다. 어깨와같이움직임이큰관절은골반과같이유동성이적은관절에비해적은양의인대가존재하므로움직임을수반할때탈구의위험이있다. 대부분의경우, 관절뼈들은규칙적인배열로서로잘고정되어있 KEY POINT 지만, 일부관절들은운동확장성을위해불규칙적으로관절연골은완충연골액의활동에반고정화된경우도있다. 응하여몇분동안물질의두께를증가시키는역할을한다. 준비운동이중이러한고정적인불규칙함은다양한형태와크기로구조요한이유는특히훈련에의해발생하화되어있으며, 연골을형성하고있다. 는부상의위험성을줄이는데있다. 이러한구조는반월연골염이라고불린다. 인체에서가장잘알려진 연골 은경골의말단이대퇴골의관절표면과더잘결합하도록하고, 외부로부터가해지는충격을흡수하는기능을담당하는무릎내 외측의연골반달이다. 무릎관절은매우중요하고도특별한기능을담당하는윤활관절로서, 인체에서가장복잡한관절중의하나이다. 왜냐하면체중전체를감당해야하고, 이동시에자유로운움직임을제공해야하기때문이다. 무릎관절은허벅다리뼈인대퇴골과정강이뼈인경골이만남으로써형성된다. 비골또한정강이뼈의하나이지만, 무릎관절을형성하지는않는다. 경골은인체에서가장튼튼한뼈중하나이며, 복사뼈관절에인체가받는하중을전달한다. 무릎은안정성과기능성을동시에담당하는복합적구조를지닌윤활관절이다. 무릎관절에는활액낭, 지방질낭과내측인대가있다. 활액낭은체액으로구성된작고 2.6 편평한낭으로되어있다. 이체액낭의매끄러운안쪽벽은마찰과부식으로인한조직의손상을방지하기위해서로미끄러진다. 지방질낭은각관절의가장자리에안정적으로부착되어관절이움직일때발생하는관절내공간의변화를채우면서그형태를바꿀수있다. 내측인대들은관절의안정성을유지한다. 관절내측교착부의십자형모양무릎인대는경골에의한활동으로부터대퇴골의손상을예방하고안정성을제공하며 -52-

8 순환작용을조절한다. 관절들은움직임의폭과방향에따라서로다른각각의잠재능력을가지고있으며, 그움직임의형태에따라크게 5가지로구분된다. 관절을사용하는예와이용할수있는관절움직임의폭은페이지 8 에있는그림 2.8에잘나타나있다. 그림 2.7 무릎의구조 요약 세포로구성된유기체인우리인간은외부로부터주어지는요구와환경에적응하게되고, 각각의세포들은함께결합하여조직과기관, 기관계를형성한다. 인체에는 8개의주요기관조직망이있으며, 코치들은각각의기관에대한기능과상호작용을이해하고, 훈련에대한반응능력을향상시켜야한다. 골격계는지지, 보호, 움직임, 혈액세포생성과칼슘저장등다섯가지의주된기능을가진기초뼈대이다. 뼈는근육조직의구성성분이고생애를통해역동적인변화를할수있는살아있는조직이다. 적당한부하는뼈의발달을자극하지만, 과도한부하는, 특별히어린이에게있어성장판손상과같은부정적결과를초래할수있다. -53-

9 신체에서발견되는각기다른형태의윤활관절 목 (NECK) 차축관절 (pivot joint) atlas( 환추 ) vertebrae( 척추뼈 ) axis( 축 ) 링모양의환추척추뼈가척추뼈축에마치마개처럼들어가, 머리부분이회전을한다. 고관절 (HIP) 구상관절 (ball and socket joint) pelvis( 골반 ) femur( 대퇴골 ) 한쪽뼈의반구상면이다른한쪽의함몰된부분과맞닿은형태로, 어느방향으로도자유롭게움직일수있다. 엄지손가락 (THUMB) 안상관절 (saddle joint) metacapal( 중수골 ) carpal( 수골 ) 볼록한면과오목한면이서로엇갈리게맞닿아두면으로움직임이가능하며, 엄지손가락관절이두방향으로만움직이는원리와같다. 손목 (WRIST) 과상관절 (condyloid joint) radius( 요골 ) ulna( 척골 ) carpals( 손목관절 ) 두개의면의움직임이다가능한데, 한쪽뼈가돔형태로되어있고, 다른하나혹은나머지뼈들이움푹들어간형태로관절을이루고있다. 인대의부착으로회전은하지못한다. 팔꿈치 (ELBOW) 경첩관절 (hinge joint) humerus( 상완골 ) ulna( 척골 ) 오직한면으로만움직임이가능한데, 이는뼈의생김새뿐아니라, 강한인대가부착되어있어양쪽으로움직임이불가능하기때문이다. 그림 가지형태의가동관절과기능 -54-

10 해부학과생리학에관한첫장에서, 8가지기관계 (organ systems) 에대해알아보았고, 골격계의구성요소와기능그리고트레이닝시의반응에대해살펴보았다. 앞서배운것처럼인체의기관계는따로분리되어기능하지않는다. 골격계또한움직이기위한틀을제공하는것이나, 뼈에가해지는힘의메커니즘, 즉뼈를끌어당기는힘이없이는움직일수가없다. 뼈를끌어당기는동작을하는것을근육계라고하며, 이로인해근-골격계가움직이게되는것이다. 이번장에서는 : 근육계와그구성요소에대해알아본다. 근육의내부구조와근육세포가어떻게힘을생성하는지를살펴본다. 근육섬유에따른각각의차이점에대하여알아본다. 근육계의움직임, 기능그리고골격근이어떻게반응하는지에대하여알아본다. 우리몸이움직일수있는것은, 근육이수축과이완을하기때문이다. 심지어가만히정지해있을때조차도근육계는활동을하고있다. 만약자세를유지하기위한근육들의수축작용없다면, 우리는맥없이주저앉게될것이다. 근육은또한인체내부의물질수송에중요한역할을담당하고있으며, 복부기관들을보호하고, 신체의외형을잡아주는역할도한다. 근육계 인체에는평활근, 심장근, 골격근의세가지형태의근조직이있다. 평활근은민무늬근혹은불수의근이라고불리우며, 소화계, 순환계, 호흡계와같은내장기관의벽을이루고있다. 평활근은이런기관의벽 ( 통로 ) 을통과하는물질들의움직임과관련이있으며, 의식적인노력없이자발적으로수축하는특징이있다. 근육조직인체에는세가지형태의근조직이있다. 골격근 평활근 심근 심근은심장에서만볼수있는아주특별한형태의불수의근으로서스스로끊임없이수축하는특징을가진다. 골격근은뼈에부착되어수의적으로수축하며, 인체의골격을형성하고움직이게한다. 골격근은수의근, 횡문근또는줄무늬근으로불리며, 근-골격계를형성하는근육조직이다. 골격근 - 내부 골격근은여러가지형태의조직으로구성되어있으며, 긴밀하게결합된구조로, 다음과같은기능을한다. -55-

11 근조직은근육의힘을발휘하게한다. 결합조직은근육의내부와외부를둘러싸며, 뼈에부착할수있게한다. 신경조직과근육운동에대한정보를뇌로부터근육으로, 근육으로부터뇌로전달한다. 혈관과근육운동에필요한연료와산소를가져오고, 대사산물을제거하며, 체액수준을유지한다. 골격근은근막 (fascia) 이라는한층의결합조직으로둘러싸여있고, 이는근육형태를유지하고외부표면을제공함으로써, 주변근육과다른구조물들이미끄러져갈수있도록한다. 이러한결합조직내부에는수천개의근세포가존재하며, 근세포의길고얇은모양때문에우리는근육세포를근섬유 (Muscle fiber) 라고한다. 즉, 각각의근섬유는하나의근세포이다. 골격근의내부는더많은결합조직으로묶여있는근섬유다발로구성되어있고, 근섬유각각은다수의평행한근원섬유 (Myofibrils) 로이루어져있다. 근원섬유는또한액틴 (Actin) 또는미오신 (Myosin) 등과같은단백질로만들어진수천개의작은단일섬유로이루어져있다. 그림 2.9 골격근의구조 현미경으로근섬유를관찰하면, 근원섬유의줄무늬구조가밝고어두운띠모양의규칙적인반복형태인것을알수있다. 이러한반복구조의단일개체를근절 (Sarcomere) 이라고하며, 이는액틴과미오신의겹침구조에의한결과라할수있다. 근절은근육의기본수축단위로서, 근육이수축할때, 액틴의가는세사가상대적으로굵은미오신세사위로미끄러져들어가면근원섬유가짧아 -56-

12 지고두꺼워지게된다. 근육내존재하는모든결합조직은끝과끝이결합되어건 (Tendons) 을형성하고, 건은골격근을뼈에부착시킨 Key point 다. 근세사들이서로미끄러져들어갈때근섬유내에서근절은근육의기본수축단위로서, 액발생하는장력은건을통해부착된뼈로전해져근육이틴과미오신근세사로이루어져있다. 당겨지게된다. 건은체내에서의위치와기능에따라그크기와모양이매우다양하다. 손목과발목의건은밧줄과흡사하고, 반면등과허벅지의건은넓고평평한판과유사하다. 근육이수축하게되면, 건의양쪽말단부위에는동등한장력이걸리게된다. 대부분의운동에서단일골격은근육작용과외부저항력그리고장축골격의한부분이됨으로써안정화되고, 수축하는근육의작용으로운동뼈의부착부위가고정뼈쪽으로당겨지게된다. 고정된말단에부착된건부위를근육의기시부 (origin) 라하고, 대부분의운동이일어나는다른말단을근육의정지부 (insertion) 라한다. 근섬유의종류 우리가정육점에서구입하는고기는그림 2.10 근수축에서근세사의활주운동다양한동물들의근육조직이다. 눈여겨볼만한점은고기마다색깔이다르다는것이다. 예를들어, 닭가슴살은하얗고소고기는매우빨갛다. 19세기초, 몇몇연구자들은붉은고기는 붉은 근섬유로구성되어있고, 창백하거나흰고기는이와다른종류인 백색의 근섬유로이루어져있음을발견하였다. 연구가지속되면서, 붉은근섬유는강한장력을가지고있으나상대적으로느린작용을보이는특징이있다는것을발견하게되었다. 이와반대로백색섬유들은수축속도는빠르지만, 지구력이낮은것이특징이다. 수축속도에근거하여이두종류의섬유는속근섬유와지근섬유로불린다. 지근섬유는또한타입I 근섬유로분류되기도한다. 이섬유의수축은상대적으로느리지만수축하는데필요한에너지가유산소조건에서오는것이지배적이므로이들은굉장히뛰어난지구력을 -57-

13 가지게된다. 특유의적색은많은양의미오글로빈과근육속의혈액때문이며, 미오글로빈은산소를조직으로운반하는속도를증가시키는기능을담당한다. 타입I 섬유들은산소를효율적으로빠르게이용할수있는네가지독특한특징을갖는다. 모세혈관을흐르는피의견고한연결망 미오글로빈의존재 혈액의공급에유리한상대적으로작은섬유들 많은수의미토콘드리아 지근섬유와속근섬유는지금까지확인된근섬유의극단적인형태이며, 그중간의특성을지닌섬유종류도발견되었다. 즉, 지근섬유 ( 타입I) 와속근섬유 ( 타입II) 의중간단계의특성을지닌타입IIa라는근섬유가발견됨에따라근섬유는타입I, 타입IIa, 타입IIb와같이 3가지의근섬유형태로세분화하게되었으며, 순수한속근섬유는타입IIb 근섬유로규정되었다. 타입IIb 섬유는지근섬유인타입I 에비해약두배가량의속도로수축하지만아주빠르게지치는경향이있다. 타입IIa 근섬유는타입I 과타입IIb 특징을모두지니고있으며속근섬유이면서도, 산화시당을분해하는특성을가지고있다. 이섬유는필요로하는에너지를산화과정이나해당과정모두로부터얻을수있다. 세종류의근섬유에대한분류와특징에대한요약표가표2.1에제시되어있다. 주분류타입 I 타입 IIa 타입 IIb 다른이름지근섬유속근섬유 a 속근섬유 b 또다른이름 산화 산화글리콜릭 글리콜릭 지근섬유 속근섬유 속근섬유 (SO) (FOG) (FG) 호기성산화능력높다상대적으로높다낮다 호기성해당 ( 당을분해하는 ) 능력낮다높다가장높다 미토콘드리아의수높다중간낮다 수축속도느리다빠르다가장빠르다 피로저항높다보통낮다 표 2.1 근섬유유형의정의와특성 -58-

14 인간의골격근조직은결코속근또는지근단독으로이루어지지않는다. 각각의사람들의근육은서로다른비율의타입I, 타입IIa와타입IIb의섬유를가지고있다. 각개인의근육은세가지섬유형태의혼합된구성을가지고있다. 또한, 각개인의인체내에있어서도근섬유타입의비율은일정하지않고근육에따라다양하게나타난다. 자세의유지에관련되어있는근육들은거의모든시간동안수축을하게된다. 높은지구성을요구하는이러한근육들에게서높은비율의타입I 섬유가나타나는것은매우당연한사실이며, 등근육과장단지의가자미근이그예이다. 과거우리는사람의근섬유타입의구성비율이출생과함께결정되어지며, 훈련에의해서는바뀔수없다고인식되어왔다. 그러나최근의일부연구들 KEY POINT 에서트레이닝은섬유형태구성의비율과골격근의기능 골격근은타입I, 타입IIa, 타입IIb 적수용력에영향을준다고보고되고있다. 타입IIa 섬유근섬유로구성된다. 는지구성운동에의해타입I 형태와단거리훈련에의해 각개인은서로다른근섬유구성타입IIb 섬유로변환될수도있고, 또한타입I 섬유는단비율을가지고있다. 거리훈련에의해타입II섬유로바뀔수있으며, 타입IIb 근섬유의구성과기능은훈련에의섬유또한지구성훈련에의해타입I 섬유로바뀔수있다해일부변화될수있다. 고보고되고있다. 테이블 2.2는이러한이론을뒷받침하는실험의결과를보여주고있다. 구성비율 타입 I 타입 II 입 IIb 18 주의힘든지구성운동 주의힘든단거리운동 표 2.2 같은거리종목의육상선수들의외측광근에서근섬유비율의차이에따라나타나는운동의효과 근육구조 인체에는약 400에서 650개의근육이존재하며, 체중의약 40% 를구성한다. 각각의근육은서로다른모양과크기를가지고있고, 각근육내의근섬유는근육의기능에따라일정한형태로배열되어있다.( 그림2.11) -59-

15 해부학 & 생리학 띠근육 반깃모양근 두갈래근(이두근) 깃근 세갈래근(삼두근) 분절근 네갈래근(사두근) 톱니근 그림 2.11 세포형태의 일반적인 이형 띠근섬유는 그 길이가 50%까지 짧아질 수 있다. 긴 삼각형 모양의 근육 역시 근육의 축에 놓여진 건을 가지고 있으며, 삼각형 근육은 띠근과 같은 정도로 짧아질 수는 없지만, 상대적으로 더 많은 섬유 조직을 가지고 있어, 더 많은 액틴과 미오신 필라멘트를 가지게 된다. 근육이 발휘하는 최대 힘은 근육이 포함하는 액틴과 미오신 필라멘트의 수와 관련이 있다. 띠근은 상대적으로 낮은 힘을 가지지만, 큰 관절의 이동범위를 이용하여 빠른 움직임을 만드는 것을 필요 로 하는 다리에서 주로 발견되고, 날개근육은 대둔근과 같이 상대적으로 적은 움직임을 가지고 더 큰 힘을 필요로 하는 곳에서 발견된다

16 활동근 근육은오직당기는힘만을생성해낼수있으며, 뼈를움직였다제위치에돌려놓기위해서는적어도두개의근육이사용되어야하기때문에대부분의골격근들은반대쪽으로 ( 마주하는양쪽 ) 자리하게된다. 팔다리를구부리거나관절각을변화하게하는근육을굴근이라고하고, 그와반대로팔다리를일자로펴지게하는근육은신근이라고한다. 한쌍의근육중능동적으로운동을생성하는근육을주동근이라고하고, 반대편으로의움직임을일으키는근육을길항근이라고한다. 팔을예로들면, 상완삼두근은굴근인상완이두근이주동근으로기능할때, 길항근으로작용한다. 우리몸에있는팔다리의모든굴근들은마주하는신근을가지고있고, 팔꿈치가펴지는것이인지되면, 삼두근은주동근이되고이두근이길항근으로서역할을하게된다. 주동근이수축될때, 길항근이이완되어야관절의움직임이가능하게되며, 이를상호억제라고한다. 한쌍의근육들이대립적으로작용할때, 주동근의길항근으로, 길항근의주동근으로의역할바꾸기는동시에행해져야한다. 만약길항근이풀리지않으면, 근육들은관절의움직임에악영향을미치는동시수축의상태가된다. 운동에서오직주동근과길항근한쌍만을필요로하는경우는드문일이다. 일반적으로근육군들은개별적인힘을생성하기위해함께일하며그운동에최대공헌을하는주동근을주작용근이라한다. 하체의운동에서크고강한움직임을나타내고대퇴근을구성하며무릎을뻗게하는네개의근육들 ( 외측광근, 중간광근, 내측광근그리고대퇴직근 ) 처럼주작용근군은몇개의주동근들을필요로한다. 그림 2.12 활동근 동일한근육군내의각자의근육들은힘의양, 포함된근육의상대적크기, 수축하는각도, 그리고원하는관절작용의성질등에의해그기여도가결정된다. 또한근육군을구성하는개별적인근육들은, 주작용근의효율적작용을강화하는협력근육들로써작용하게된다. 협력근은움직임의생성에직접적으로관여 -61-

17 하고, 주작용근의기능적안정성을유지하며, 주작용근의강한활성에의해유발되는원하지않는작용들을중화한다. 근육이수축할때일어나는일 모든골격근은수축에의해서힘을생성하게되지만, 근수축 이라는용어가근육이짧아지고더두꺼워지고있다는것만을의미하지는않는다. 근수축에는다양한종류가있으나, 모두뼈위에서당기는힘을발휘하기위해발생한다는공통점을가지고있다. 근수축은일반적으로두가지로분류된다. 정적수축 : 근육이힘을발휘할지라도근육길이의변화가없다. 근육의양끝은고정되고관절움직임이없다. 동적수축 : 근육의수축이근육길이의변화를유발하고관절의움직임이생성될때, 이것을동적수축이라한다. 등척성수축 근육은수축시장력을발생시킨다. 그러나등척성수축시에는근육의장력이발생함에도불구하고, 근육길이의변화는나타나지않으며, 장력이작용하고있는사물의움직임도나타나지않는다. 등척성수축의일반적인예로는우리가움직이지않는사물을들고있거나, 밀고있을때즉, 근육의수축은발생하고있으나근육의길이변화는일어나지않은상태에서찾아볼수있다. 우리는운동경기에서도등척성수축이발생하는예들을찾아볼수있으며, 주로우리가몸을고정시켜유지하는순간에발견할수있다. 예를들어, 단거리육상종목에서세트포지션의경우, 출발신호가울리기전모든근육은몸을정적으로유지하기위해같은길이로움직이고있다. 출발신호가발사되는순간, 복부와등의근육들은팔다리를빨리움직일수있도록안정적인지주역할을하기위해등척성수축을유지한다. 이러한복부, 등의등척성힘과제어는대부분의종목에서올바른기술과테크 KEY POINT 닉의유지에매우기초적인요소로작용한다. 등척성수축을통해발생하는힘과제어능력은대부분의운동경기에서올등척성수축은신체모든자세조절에서핵심적기능을담바른기술과테크닉의유지를위한기당하고있음에도불구하고, 과거에는운동선수들의훈련초기능을담당한다. 에서무시되어왔다. 그러나최근에는등척성힘이연속적으로일어나는근육의동적수축능력발달을위한기초를제공하고, 사지운동의추진력향상을가능하게하는매우중요하고필수적인힘으로인식되고있다. 이러한핵심적인힘의바탕이없이는웨이트트레이닝에서허리및하체부상의위험성이더높아지고, 경기중에는복부의비틀림을통해에너지가불필요하게소비될수있다. -62-

18 동적수축신체의움직임이발생하는동적수축은두가지로구분된다 : 등장성수축 : 수축할때근육길이에자연적인변화가생기며관절에서움직임을야기하는것을등장성수축이라고한다. 저항이가해지면장력이증가하고근육길이에변화가생긴다. 등속성수축 : 등장성수축과비슷하지만, 근육이운동의모든가동범위에서일정한속도로수축한다. 등속성수축은 Cybex와같은특별히고안된장비를사용할때에만일어나고, 재활훈련에매우적합하며, 특히부상의회복에유용하다. 등장성동적수축 (Isotonic Dynamic Contractions) 이것은가장일반적으로떠올리게되는근수축이다. 수축하는힘이부하보다클때, 동적수축이근육을짧고굵게만든다. 이것을구심성수축이라한다. 만약수축힘이부하보다작다면, 동적수축은여전히힘을발휘하는동안근육을길게한다. 이것을원심성수축이라고한다. ( 그림2.13) 구심성수축, 부하를들어올리기위해근육이짧아지고굵어진다. 원심성수축, 근육이수축하는동안근육의길이가길어진다. 그림 2.13 이두근의동적수축 근육이수축할때일어나는일 - 그내막 (the inside story) 우리는근육의세사들이서로미끄러져움직임으로써근육의수축과정이일어나며, 정적수축의경우에도당기는힘을내기위해근육내단백질섬유들이서로활주하려는성질을가지고힘을유지한다는것을알게되었다. 이것이근육의수축요소이다. 그러나근수축의정도를변화시키는또다른요소가있는데그것은바로탄력성분이다. 모든상호연관된근육조직, 즉근섬유다발과근육자체를감싸고있는근막집은근육과뼈를견고하게연결시키는힘줄을형성한다. 이러한연결조직은중요한탄력특성을가지고있고적절한훈련과정에적응함으로써더욱강한수축력을발생하게된다. -63-

19 근수축시더욱높은탄력성을이용하기위해서근육은반드시미리이완되고미리긴장되어있어야한다. 단시간내폭발적인힘을낼수있는능력외에도, 근수축의탄력성분사용의또다른이점은수축하는데아무런에너지를필요로하지않는다는데있다. 이는역동적인활동성을일으키면서도매우높은에너지효율성을나타낼수있는장점을가지며, 그러한예는캥거루의능률적인운동성에서쉽게찾아볼수있다. 캥거루들은속도가증가할수록더높은탄력성을이용하여더욱큰수축력을활용하게되고이는속도가높아질수록더큰힘을내면서도적은양의에너지를소비하게된다. 이러한방법을이용하여매우높은속도로광대한거리를쉽게이동할수있는것이다. 우리인간에게있어서도운동이지속됨에따라체내저장된에너지의양이줄어들고근수축성분에피로가쌓이게되면, 이러한탄력성분의역할은상대적으로더욱중요하게된다. 상환의과정 근육그룹에서원심성수축이일어난직후, 뒤이어구심성수축이일어나는활동의경우, 원심성수축이끝나고구심성수축이시작되는순간을상환시점이라고한다. 상환과정을간단히설명하면특정활동의형태가또다른형태로변화하는것을말한다. 원심성부하가지속된시간과상환시점에서걸린시간이근수축과탄력성의결합력을결정하게된다. 원심성부하는효과적인상환과정을위해활동적이어야하며, 만약원심성활동이수동적이라면에너지가흡수되고탄력성분을잃게된다. 원심성수축 / 구심성수축 그림 2.14 상환과정 -64-

20 그림, 2-14를보면, 한선수가상환과정을이용함으로써사두근의힘과기능적능력을발달시키기위해뎁스 (depth) 점프를사용하고있는예가나와있다. 연습하는동안그선수는하강하는동안발가락을위로향하도록해서발바닥은편평하지만활동적으로착지를하고, 땅에닿자마자그선수는다른박스나장애물로점프하기위해힘껏위로손을뻗는다. 우리는선수들을훈련시킬때, 어떤근육들이어떠한활동에관련되어있는지를정확히이해하고, 그에요구되는근수축의본질은무엇인지를이해하는것이매우중요하다. 이정보를통해, 일반적이면서도세심한훈련과기술발달프로그램모두를더욱효과적으로고안하게된다. 아래의요약은근수축의종류와수축성분과의연관성에관한것이다. 그림 2.15 근수축의종류와수축과탄력성분의관계에대한요약 요약 골격근의구조와기능을이해하는것은인간의움직임생성과정을이해하는데있어매우중요하다. 개인별근섬유타입의비율은그개인이어떠한운동종목을수행하는데더적합한지를결정하게되고, 근섬유의기능적능력은적절한훈련에의해긍정적으로향상될수있다. 근육그룹은특정한운동을수행하기위해함께상호작용한다. 특정한운동수행에사용되는근육그룹의특성을이해함으로써, 효과적인컨디션조절프로그램을만드는것이가능하게된다. 수축과탄력성분모두가다양한종류의근수축의원인이되고, 상환과정은더욱큰힘을생산하는데에중요한역할을한다. -65-

21 근골격조직은를받는다. 인체에기계적인움직임과자세유지, 잠재적움직임과이동을가능하게한다. 근골격조직은정확한정보없이는정확한움직임의제어가불가능하며정상적인근육운동이어려워진다. 근육은서로얼마나접촉을하고언제접촉하는지등의정보 골격근은수의근으로알려져있으며, 이러한수의근의조절은뇌에서부터신경계를통해신체의조직들로정보가전달되어운동을수행하게된다. 이장에서는 신경조직의기본적인구성요소를확인한다. 신경세포상호간의정보전달은어떻게이루어지는지를알아보고이해한다. 운동단위가무엇인지이해하고근수축에어떤역할을하는지알아본다. 근수축을최적의조건으로만들고통제하는방법을이해한다. 신경조직움직임의의미를이해한다. 신경조직은매우예민하고복잡해서의학적으로도완전히알려지지않았다. 하지만코치들은그조직들이어디서부터시작되고어떻게해야움직임을배울수있는지등을이해하고근육조직과신경조직이서로조화를이룰수있게해야선수들의운동능력을효과적으로발전시킬수있다. 골격근의기능 지난장에서배운것처럼골격근이안정적으로기능을발휘하기위해서는많은조직과구조들이상호작용해야한다. 이조직들은 : 근조직들은힘을내기위해사용된다. 연결조직은내부와외부의구조를에워싸고뼈와근육을연결시켜준다. 신경조직은근육에서뇌까지, 뇌에서근육까지의정보를전달시켜움직임을원활하게해준다. 혈관은몸의신진대사를원활하게하기위해혈액을통해에너지와산소를운반한다. 우리는근육조직과연결조직의기능과역할, 그리고힘을발생하는기전을알아보았다. 그러나신경조직의역할은이전에고려되지않았다. 근육의활동은중추신경조직이조절한다. 비록골격근은세가지의주요한기능때문에수의근으로알려져있지만, 모든골격근이실제로자의적이지는않다. 이기능들은 : 자율적인움직임의실행뇌에의한조직적인움직임. 위치나자세의유지이것은중력에관련된우리의적응과중력에대한인간의직립자세유지를포함한다. -66-

22 반사적인움직임 이것은환경의자극에대한반응이고수축조직을가지고있는모든형태의동물들에게공통적이다. 움직임을수행하는것과자세를조절하고균형을유지하는것은때로는상충되는기능이기도하다. 이러한직접적인상충은인간움직임과자세로부터발생한다. 우리가언제어떠한움직임을나타내건, 그움직임 KEY POINT 이신체전체의움직임이건, 혹은신체일부의움직이건, 운동선수의과제중하나는주어진움신체균형을흩트리는자세에는여러가지가있다. 모든직임을수행하는것이고, 동시에자세스포츠에서가장중요하게요구되는것들중하나는자세를안정적으로조절과균형을유지하를조절하고, 균형을유지하면서동시에정확한움직임을는것이다. 수행하도록하는것이다. 코치에게있어서자세의균형과코치는전반적인기술과훈련프로그정확한움직임이라는두가지의잠재적상충요인에대한램을계획할때, 주요기능을담당하정확한이해는전체적인기술과컨디셔닝프로그램을계는근육을고려할뿐아니라자세를획하고, 최적의트레이닝법을개발하는데에있어매우조절하고균형을유지하는근육의발중요한요소이다. 달또한고려해야할필요가있다. 신경계의구성 신경계는수백만개의신경세포의연락망으로뇌, 척수, 말초신경들과감각기관들로이루어져있다. 신경계는협응적움직임과신체활동을할수있게해주고, 양방향체계로작용한다. 신호는뇌에서부터근육으로전달될뿐만아니라, 뇌로돌아오는정보도있다. 이정보는모든감각들이얼마나빨리, 어떤힘이근육을수축시키게하는지, 그리고관절들의위치는어떠한지와같은세부적인정보들도제공한다. 신경계의구성에대한개요는그림 2-16에서나타난다. 중추신경계 (CNS) 는뇌와척수로이루어진다. 뇌는신체의모든활동을조화롭게하고결정을내리게하는조절센터이다. 그것은무의식적인행동들뿐만아니라의식적인행동들도조절하는매우복잡한컴퓨터로여겨지며, 가장중요하게보호받고있다. 스스로투명한액으로둘러싸여있으며, 두개골에의해덮여있다. 척수는두개골아래부분에서시작해서뇌의기저부를지날때는새끼손가락두께정도이고, 척주의척추골을따라내려가며그두께가감소하며, 중추신경계전체는뼈에둘러싸여서보호받는다. 말초신경계 (PNS) 는중추신경계에서생기며연결된부위에따라두종류의신경을포함한다. 몇몇신경들은뇌에서시작해서주로눈과턱과같은머리속구조들로뻗어가는데, 이러한것들은뇌신경으로알려져있다. 다른신경들은다발을이루어척수를따라척추사이의공간을통해팔, 다리, 그리고몸통의여러구조들로뻗어나간다. 이러한것들은척수신경으로알려져있다. 말초신경계는신체의모든부분으로부터전달된메시지를중추신경으로전달하고, 또한중추신경 -67-

23 으로부터하달된정보를신체각부위로전달하는기능을담당한다. 말초신경계의두가지주요기능은다음과같다 : 나가는메시지 중추신경으로부터 - 운동또는원심성신경 들어오는메시지 중추신경으로 - 감각또는구심성신경 중추신경계는운동신경을통해신체각부위로정보를전달하여근수축활동을유발한다. 그림 2.16 신경계의조직 감각신경계는완벽하게자동적인신체활동과기능들을조절한다. 즉, 불수의근과평활근, 심근을조절하고제어함으로써호흡, 심박, 그리고소화계를조절한다. 자율신경계는두가지형태의신경으로구성된다 : 교감신경 부교감신경 자율신경계에의해조절되는각각의기관들은서로반대되지만상호작용하는교감신경과부교감신경으로연결되어있다. 교감신경은혈관에아드레날린과같은화학물질을분비함으로써심장박동과같은활동을활성화시킨다. 부교감신경은반대되는화학물질을분비함으로서, 이러한과정을느리게한다. 이런모든활동은우리의자각적인인식이나통제없이발생한다. 체신경계는골격근을조절하고감시하는기능을한다. 정보는수용기에서감각신경을통해중추신 -68-

24 경계로옮겨진다. 몸을통해퍼지는수용기또는감각기관은수없이많으며, 이들은신체의어느부위로부터정보를받았는지에따라세가지형태로나뉜다 : 외부자극수용기신체외부 ( 시각, 청각을위한눈과귀등 ) 로부터정보를받는다. 내부자극수용기신체내부기관 ( 폐, 소화기관등 ) 으로부터정보를받는다. 고유감각기근육, 건, 관절에서주로발견된다. 특별한위치에서신전된정도에따라반응하고신체의다른부분의상대적인위치에대하여정보를제공한다. 고유수용기는특정속도의운동에서팔다리를매우정확하게움직일때대단히중요한역할을한다. 운동되먹이기로알려진뇌로정보를제공하는것이바로이러한수용기들이다. 운동되먹이기기전의사용과기술의운동감각발달은모든기술훈련의기본요소이다. 신경세포 신경계의기본기능단위는뉴런이라불리는신경세포또는신경섬유이다. 각각의뉴런은신호에의해수신, 전달되는데자신만의독특하고특별한모양을가지고있다. 세포체 가지돌기 축삭 세포체는세포핵을포함하고있으며, 가지돌기와축삭으로부터발산기를가지고있다. 신그림2.17 정보는체내의모든수용기로부터중추신경계로모인다. 그리고이에대한적절한경단위는일반적으로많은가지돌기를가지고반응을위해신호가근육과샘으로전달된다. 있고, 이들은신경단위에서수신기로써기능한다. 가지돌기는인접한신경단위또는감각자극에서신경으로들어오는자극정보를받아서체세포로전달한다. 신경단위는일반적으로하나의축삭을가지고있고, 이는신경단위전달자로서의기능을담당한다. 대부분의운동신경축삭은지방성분의절연체로둘러싸여있다. 신경단위는인접한신경단위로신경자극이부정확하게전달되는것을막아주는 ( 그림 2-18) 수초를가지고있다. 인체내의신경은가는실과같은형태를하고있으며, 각각의뉴런은다발로이루어져있다. 운동신경에서수초의형성은태아기에시작하여생애의처음몇년에걸쳐계속된다. 이러한감각은왜어린아이들의움직임이빈번하게협응되지않는지를잘설명해준다. -69-

25 신경자극인체에는서로다른종류의수많은신경단위가존재한다. 이신경들은복잡한신호를전달하는그물망형태로서로연결되어있다. 신경들은신경자극내에서생성되고전기화학적으로반응하는능력을가지고있다. 신경자극은 1초당 100미터를이동하는빠른속도를가지고신경을타고신경접합부위를지나전기적활동을보낸다. 각각의신경자극은동일하고지속적으로전기적신호를전달하며, 자극억제제와같이과도한흥분상태에대항하여안정상태를유지시켜주는화학반응을가지고있다. 각각의신경들은많은신경들과연결되어있지만서로하나의신경으로조합될수는없다. 항상한개의신경과다음신경사이에는짧은틈이존재하며, 이틈에서발생하는신호의교그림 운동신경의구조차를시냅스 ( 신경세포연접부 ) 라고한다. 시냅스에신호가도착했을때저장된화학반응은신경세포의연접틈으로분비된다. 이와같은화학반응은다음신경의특정표면에서교차된다. 일부시냅스에서는흥분성화학물질을저장하고있으며, 이러한화 KEY POINT 학물질의반응이도달했을때시냅스는전기적자극을전운동신경의수초형성과정은태아기달하여새로운신호를유발시키게된다. 에서시작되어생애첫몇년동안지다른일부시냅스들은또한화학물질억제제를저장한다. 속된다. 이과정에대한이해는왜어만약, 충분한양의화학물질이다른신경계에도달하게린아이들의움직임이종종협응되지않는지를설명해준다. 되면, 다른종류의전기적신호가유발된다. 신경자극은흥분성신경이억제성신경에비해더활발히자극될때전달될수있다. 이러한방법으로시냅스는체내에서신호가신경조직망을통해전달되는것을돕는다. 운동단위모든근육들은각각의신경세포들과긴밀히연결되어있다. 근신경들로구성된신경분포는근육의기능을전달하는중요한열쇠가된다. 운동신경은수많은신경들로이루어져있으며, 다양한연결부위를가지고있다. 그러나각근섬유는오직운동신경에의해서만자극된다. 운동신경이근섬유와결합된지점을신경근육접합혹은근신경접합부라한다. -70-

26 운동단위는하나의운동신경과그것에의해자극을받는모든골격근섬유들로정의된다. 이섬유들은활성화되었을때, 근육형태에동일한변화를주며, 서로에게인접한근육을통해분산된다. 그림 2-19 는운동단위의분포를보여준다. 그림 2-19 운동단위의운동신경분포실제로근섬유들은더욱가까이묶여있다는것에주목한다. 각각의운동단위에포함되는근섬유들의근육활동특정성에따라, 운동신경이지배하는근섬유의 숫자는매우다르게나타난다. 예를들어, 인간의비복근내측부는운동단위당 2,000개의근섬유들 과 600개에달하는운동단위들을가지고있다. 이근육들 은상대적으로한번의자극으로수많은근섬유들의비특 KEY POINT 이적활동을수행할수있다. 반대로, 눈의움직임에관여하는운동단위는하나의운동신경당약 5~10개의근섬유들만을가지고있기때문에, 매우정교하고미세한움직임을가능하게한다. 운동단위는하나의운동신경과이것이지배하는모든근섬유들을말한다. 각운동신경은한가지형태의근섬유를포함하고있으며, 하나의운동단위 안에서로다른형태의근섬유혼합 각운동신경은단일형태의근섬유들로만분포되어있으 은없다. 며, 이는각운동단위가 TypeⅠ, TypeⅡa 또는 TypeⅡ b의근섬유형태운동단위중하나라는것을의미한다. 단일운동단위내에는여러형태의근섬유 들이혼합되어존재하지않는다. 근육조절 우리가움직임을수행하기위해결정을내리면, 그신호는운동피질이라불리는뇌의특정부위로보내진다. 그리고운동피질은신경을따라관련근육들에신호를전달한다. -71-

27 신호가신경말단에도달하면근신경연접부를교차한다음, 근섬유로퍼져나가근섬유를수축하게한다. 신체가고정된자세일때, 모든근육들은장력을통해상호작용하는데이것을근육의장력이라고한다. 그림 근수축의신경조절 뉴런의세포체는다른뉴런으로부터신호를전달받는다. 충분한흥분신호를받으면, 뉴런은즉시흥분하고축삭으로신경자극을보낸다. 이자극은근육이나다른뉴런을지나수축신호가운동종말전위에도달했을때, 전체근섬유는한계점까지수축한다. 운동단위가운동에작용을하기위해주어졌을때, 그것을구성하는모든근섬유들은최대의힘을가지고수축한다. 신호가없을때는근섬유는휴식기를갖는다. 따라서근섬유수준에서근력의생성단계는없다. 이런현상을실무율의원리라고한다. 인간의근섬유와달리, 일반적인근육들은실무율의원리를따르지않고그들이발생시킨장력을다양화시키는능력을가진다. 근육장력수축력의불완전한조절은다음세가지주요과정에의해도달된다 : 동원 누적 동기화 수축력을조절하기위해사용되는방법은적절한수의운동단위를선택적으로포함시키는것이다. 수축력이증가하면, 더많은운동단위가동원되어야하는데, 이러한작용에더많은수의운동단위를가져오는과정을동원이라고한다. -72-

28 항상일정한운동단위가가벼운부하에대해반응을하게되고, 이후부하가늘어나면자극이된다. 이처럼예측할수있는운동단위를순서적동원의원리라고한다. 동원되는모든근육을훈련하기원한다면, 우리는반드시최대자극에도달해야한다. 힘을쓰기위해근육이요구될때, 섬유형태역시안정적인질서안에서동원된다는것은많은연구에서나타나고있다. 작은힘이요구될때는타입I 섬유만이동원되지만, 운동의강도가증가할수록이어서타입IIa, 타입IIb 섬유의동원비율이증가하게된다. 그림 2.21 Type I, Type IIa, 그리고 Type IIb 운동섬유의힘생성과이용의관계 신경자극의빈도가증가할때누적이발생하며, 이러한신경자극의누적을통해근섬유는매끄럽고, 일관된수축을얻게된다. 동기화는다양한운동단위에대한신경자극의시기와관련되어있다. 숙련된수행자의힘있고높은협응의움직임은신체과제와연관된운동단위를자극시키는동기화를통해이루어진다. 웨이트트레이닝은운동단위의동기화를증가시키기위해필요하고, 특별한웨이트트레이닝은속도의발달과같은부분에서도움을줄수있다. 위에서언급한세가지요소들외에도, 장력을다양하게하는데에는많은요소가포함된다. 근수축력에영향을미치는한가지중요한요소는그것이자극을받았을때나타나는근육의길이이다. 이런개념을장력길이관계라고한다. 만약근육이휴식시길이의 120% 뻗어질수있다면, 휴식시에더짧을때보다더큰장력을발휘할수있다. 이는근육내와주위결합조직으로부터오는수축의탄력성분의기여때문이다. 스타트순간큰힘을필요로하는움직임에서우리는근수축이일어나기직전에발생하는근육의신전을보조함으로써더욱높은근력을발휘할수있게된다. 이것은특정근육집단을강화시키고큰가속을만들어낼것이다. 예를들어, 육상종목에서움츠려서시작하는셋자세에서주자는총소리에힘있게근육을수축하기위해스타팅블록을사용할수있다. 순간적인근수축력의증가는근육이짧아지기전에빠르고능동적으로신전함으로써더욱큰힘이얻어진다는것을보여준다. -73-

29 근육의최초길이와는별도로, 근수축력의증가는근길이를짧게하기전에빠르고활동적인근스트레칭을통해이루어질수있다고알려져왔다. 상환과정을구성하는이러한원심성에서구심성으로의역동적인변환에대해서는지난장에서설명하였다. 상환은근육반사의역할과작용을설명할때더자세히언급될것이다. 근육반사 (Muscle Reflexes) 반사행동은뇌신경에인한신호전달없이자극에대해몸이즉각적으로반응하는응답을말한다. 반사행동은신체가위험하고해로운상황에서스스로자신을보호할수있도록해준다. 예를들어, 눈앞에서손을흔들면눈을깜박이는반응이이에해당된다. 반사행동은또한몸이반응을준비하도록한다. 예를 KEY POINT 들어, 고기를보거나고기냄새를맡으면구강안의침샘반사행동은자극에대한몸의즉각적은음식섭취와소화를도울준비를하도록만든다. 이고빠른응답이다. 이것은몸의보호와준비를돕는다. 상환과정으로구성회피반사는고통을주는어떤것의접촉으로부터우리몸된원심성수축에서구심성수축으로을보호해주는근육반사를말한다. 만약뜨거운접시에변하는이러한동적변화는지난장에손이닿으면, 우리는즉시손을뗀다. 이런경우, 손안의서설명하였다. 지각말단이열에의해자극을받게된다. 이것이팔에있는신경에척수와뇌로가는자극을유발시킨다. 실제고통의느낌은신호가뇌에도달할때온다. 그때신경이팔로내려와서이두근이수축하도록만든다. 근수축은손이불쾌한자극에서떨어지도록한다. 모든반응은순식간에이루어지고얼마나빨리신경자극이신경계를이동하는지를보여준다. 손을뜨거운물체로부터떼는데관련된반사궁은신경계를설명해준다. 비록아픔이뇌로전달되지만, 운동의피드백조절의많은부분이척수에서일어나고그러한반사행동은의식적사고를필요로하지않는다. 상환과정에대해서는아래의근육반사행동과역할에대해설명할때더자세히설명하도록하겠다. 그림 2.22 The Flexor Reflex - 굽힘반사 -74-

30 신전반사 무의식적으로일어나는신전운동은매우빠르게수행되고, 움직임의기본적패턴의효율성을증가시킨다. 반사의종류에는방위반사와장력의변화에도불구하고지속적인근육길이를유지하는데도움이되는신전또는근신전반사가있다. 예를들어, 신전반사가없게되면일어서려고하는매순간마다바닥으로주저앉게될것이다. 이러한신전반사는신전, 장력탐지기, 후근에피드백을제공하는기능, 그리고근육을불필요한손상에서보호하는두가지종류의자기수용기를필요로한다. 신전반사와관련되는자기수용기에는근방추와골지건기관이있다. 근방추는자기수용기중가장많으며나란히연결된근섬유사이에서발견된다. 근방추는인접한근섬유의움직임에따라수동적으로반응하여근섬유가신전될때그작용이일어난다. 근방추반응은근길이와신전, 그리고그길이와신전변화율에민감하게반응한다. 그들이수용하는정보는감각신경계를통해중추신경계로전달된다. 만약근육이과도하거나빠르게신전되면근방추는근수축반사를시작하여중추신경계로메시지를보낸다. 일단수축이일어나면, 근육은더이상신전되지않고방추는자극전달을멈춘다. 이수축은신전반사이며, 신전수축주기에관련되는상환과정동안힘의생성에기여한다. 예를들어, 신전반사는의학실험에서개인의전반적인신경근상태를평가하는데사용된다. 의사가작은고무망치로슬개골바로밑에있는인대를가볍게치면무릎신근근섬유가신전된다. 이러한근육의갑작스러운신전반응은수축을통해그자신을보호하기위하여이루어져서무릎에약간의경련 ( 반사운동 ) 을볼수있다. 가볍게두드리는것과무릎의경련반응 ( 반사운동 ) 사이의지연된시간은근방추에서부터중추신경계의척수로신경충격이움직인후에다시운동신경을통해근섬유로들어오는시간의표시로보인다. 이과정은그림 2-23에서보여주고있다. 근방추의방위메커니즘은근육이갑자기신전되었을때반응하지만방추는갑작스럽지않은수의적신전을가능하게할수있다. 이는근육이먼저수축된후에천천히신전되면서더욱많이신전될수있도록한다. 신전이더되는것은근육이처음수축되고나서천천히이완되면그것은더뻗어서그것을조절하는관절의움직임범위를향상시키기때문이다. 그림 2.23 신전반사 -75-

31 이원리는특히유연성을증가시키는트레이닝을하는경우에더조심스럽게접근하여야한다. 더자세한내용은다음장에서설명하기로한다. 골지건기관은근육의양끝에있는근육의건접합부위에위치한다. 이는근방추와비슷한기능을하지만, 움직임이있기전에더강한자극을필요로하므로근방추만큼민감하지는않다. 골지건기관은과도한스트레칭이나근수축에의해발생하는근긴장에민감하다. 예를들어, 높이뛰기선수는종아리근육에적절한긴장성을높임으로써더높이뛸수있게되는데, 이는종아리근육의수축을통해지면의반력을더욱크게이용하게되는것이다. 또한이러한극심한도약과점프의상황에서종아리근육은골지건기관에의해아킬레스건을상해로부터보호하고예방하게되는것이다. 근방추와골지건기관모두넓게는근육을보호하는기능을한다. 이와같은안전을위한기능은만약부적절한순간에근육이수축하게되면건과인대의손상을유발하고뼈의골절을유도할수있기때문에중요하다. 만약자기수용기가효과적으로기능하지않는다면부상의위험은크게증가하게된다. 이는특히운동선수가충분한준비운동을하지않을경우, 운동중과도한피로가쌓이게되면발생하게된다. 코치는이러한구조의역할과기능을충분히이해하고, 특히근육의유연성, 이완, 신축성을발달시키는훈련프로그램을수행할때특히주의하여야한다. 운동기술학습 신경계는운동기술습득에있어필수적인역할을한다. 일반적으로척수의운동신경은신경계와뇌를통한근육의수축경로를제어하는과정에서개별근육들의수축패턴을조절한다. 충분히연습된기술은기억이되고, 필요할때즉시상기해낼수있는능력을갖게해준다. 이러한기억패턴은기억심상혹은운동신경프로그램이라고부르는데, 이는반복적인훈련과정에의해수정되고적응된다. 매우빠른움직임에대한기억심상은운동피질에저장된다. 요약 신경근육계의구조, 기능, 능력에대한이해는코치들이움직임조절을이해하는데기초가된다. 운동단위는골격근수축을위한기초단위와신경근육의근섬유를의미한다. 근육억제와조절은보충, 가중, 동시성의과정을거친다. 특별한신경근육트레이닝은근수축의힘과운동단위보충학습을통해시스템내에서더큰효율을가진다. -76-

32 인간의신체가효율적으로움직이기위해서는신체를이루는각세포들이서로소통할수있는수단이필요하다. 지난장에서우리는이미소통과운영체계로서의신경조직이신경자극의방법을통해메시지를전달한다는것을알았다. 또한인체세포는세포막을출입하는물질들을이동시킬수도있어야한다. 이를위해서전송체계가필요하다. 단순히공급과노폐물폐기의수단으로보이는순환계또는심혈관계가바로신체의이와같은주요전송체계이며, 호흡기관도생명유지를위한산소를전송체계에공급하고불필요한가스를배출하는기능을맡고있다. 이번장에서는 순환계의구성요소와전송체계로서이들이어떻게작용하는지를정의하고 순환계가훈련을통해어떻게적응하고반응하는지에대한이해를증진시키며 호흡계의구성요소와산소공급및가스배출에대해살펴보며 호흡계가훈련을통해어떻게반응하고적응하는지에대해이해하며 산소공급기관으로서순환계와호흡계가어떻게공조하는지에대한이해를넓히며, 훈련에대한그들의조합된반응과적응을알아보도록한다. 유산소훈련은특성이다른각종목들에게공통으로적용되는가장기초적인훈련으로볼수있다. 훈련을받기위한훈련 이란표현처럼훈련을위한기초요소로서유산소훈련이얼마나중요한지를강조해주고있다. 코치의역할을하는사람은순환계와호흡계가어떻게서로작용하는지에대한충분한이해가필요하다. 이조합된체계는심폐체계라고불리며심폐훈련은유산소성훈련과동일시되기도한다. 에너지전환의역할을하는심폐체계에대한지식은훈련에대한계획과평가에필수적이다. 순환계 - 구조와기능 앞에서우리는골격근육이기능을하기위해다양한형태의조직들이서로조합하고있다는것을배웠으며이조직들은근육조직, 연결조직, 신경조직과혈관들로이루어진걸알수있었다. 우리는이미근육조직과연결조직, 신경조직의구조와기능그리고역할, 힘을생산해낼수있는용량에대해서알아보았지만, 순환계와혈관의역할에대해서는아직접하지못했다. 순환계의구조는서로연관되어기능하는심장, 혈관, 혈액으로이루어져있으며, 이러한순환계는신체조직과체액, 그리고세포의요구사항및항상성유지를위한물질운반의기능을담당하고있으며주요기능은다음과같다 폐에서세포들에게산소전달 세포에서폐에게이산화탄소전달 세포에영양분과호르몬공급 세포의노폐물을콩팥에전달 체온유지를위해표피에열공급 -77-

33 심장 KEY POINT 심장은속이빈배모양의형태를띤근육조직으로양심장은두개의펌프이다. 오른쪽펌프는쪽폐의가슴중앙부분에위치한다. 심장은순환계의원폐순환이다. 왼쪽펌프는체순환이다. 동력으로근육펌프의역할을한다. 심장은크게별도의두개의펌프역할을할수있도록구성된 4개의방들로이루어져있다. 양쪽위쪽의작은방들은심방이라불리고심방보다두꺼운벽으로둘러싸인아래쪽양쪽의큰방은심실이라불린다. 우측의심방과심실은폐와연관된폐순환을, 좌측은나머지신체의순환을맡고있다. 산소가소모된혈액들은우심방으로들어간후낮은압력으로우심실을거쳐폐로들어간다. 폐에서산소가공급되어져나온혈액은좌심방과좌심실을거쳐강한압력으로인체조직들에펌프질되어순환하게된다. 이심방과심실들은한방향밸브구조로되어있어서혈액이아래쪽방향에서윗쪽방향으로역류하는것을방지하게되어있다. 양쪽은비슷한구조로되어있으나완전히별도로기능한다 ( 표 2.24). 심장의근육세포와섬유조직들은별도의신경자극없이도자체적으로움직일수있도록되어있다. 만약심장각각의근섬유들이따로움직인다면효율적인펌프작용은불가능할것이다. 심장근육활동의일체화는특수화된각근섬유들의네트워크로이루어지며, 이특수화된근섬유들은전기생리학적자극을전송한다. 이네트워크를심장전송체계라부르며일반적으로심장근섬유사이에위치한다. 한번의심장박동을만들어내는심실의주기적인펌프작용을심장주기라한다. 심박수는일반적으로 1분동안뛰는심장의박동수를의미한다. 신체가휴식상태에있을때심장그림 2.24 심장을통하는혈액에의한통로를보여주는도식화된구분은 1분에 40~80번정도뛰며약 5리터의혈액을운반한다. 한번의심박에의해좌심실에서분출되어지는혈액의양을일반적으로 1회심박출량이라부른다. 신체가운동및훈련을할때의반응에서중요시되는것이심박출량이다. 심박출량은 1분안에좌심실에서배출되어지는혈액의총량이다. 심박출량은심박수와 1회심박출량의산물이며 1분당리터로표기된다 (L/min) 심박출량 (L/min)= 심박수 x 1회심박출량심박출량은심박수와 1회심박출량을높이는운동을통하여증대시킬수있다. -78-

34 혈관 혈액은혈관을통하여인체각조직으로흐른다. 동맥은산소의농도와상관없이항상혈액을심장으로보낸다. 동맥은높은압력의체계이며동맥의벽은두껍고, 탄력있는구조로되어있다. 동맥의높은압력때문에동맥은절단되는경우많은양의출혈을일으키게된다. 대부분의동맥이몸의깊숙한곳에있지만, 몇몇은표피근처에있는데심장이뛰거나맥박이느껴지는손목과목의경동맥과같은곳에있다. 그림 2.25 The cardiac cycle( 심주기 ) 여러차례가지를내뻗는것에의해, 동맥은혈액이세동맥으로흐를때까지점점더수축된다. 이런세동맥은피를가장작은혈관인모세혈관으로운반한다. 모세혈관은단층의세포로이루어진벽을가진작은혈관이다. 얇은벽은산소와영양분들이조직과세포로흡수할수있게해주며, 이산화탄소및세포에서생성된기타생산물은모세혈관을통과하면서혈관을좁아지게하고, 일부혈관세포들은접혀지거나납작해진다. 이것이혈액흐름을느리게하고물질의교환들을더운효과적으로만들도록해준다. 모세혈관은개별혈관들로써기능하는것이아니라, 모세혈관계로서네트워크를형성하고기능한다. 인체의모세혈관계전체용량은순환계전체혈액의양보다더많다. 모세혈관계와혈액양의이런차이는왜혈액이동맥을통해펌프하지만모세혈관을통해서분비되는지를설명해준다. 모세혈관네트워크는근육과뇌와같은활동적인조직에서더가늘고더조밀하다. 모든근섬유는적어 -79-

35 도하나의모세혈관을가지고있고, 지근섬유는여러개의모세혈관을가지고있다. 모세혈관계는유산소운동에의해근육내에서증가하며, 이러한모세혈관화과정은모세혈관들의밀도와효율성모두를를증가시켜전체근육의기능을더욱효과적으로만든다. 혈액은산소를통과하여활성세포가되는즉시밝은황색에서탁한붉은색으로변한다. 모세혈관은이러한탈산소화된혈액을정맥으로전달하고, 동맥보다더낮은압력으로혈액을이송하며, 모든혈액은심장으로돌아오게된다. 가장작은정맥을세정맥이라부른다. 정맥은동맥에비해적은양의근육성분을띄고있고, 혈관벽면은동맥이비해더욱탄력적인조직으로되어있다. 이러한정맥의신장성은정맥이혈액의저장소로써기능할수있게하고, 운동으로써증가하는인체의혈액수요를감당하게한다. 심장의순환체계를위해중요한운동력을실행하는동안근육주위의정맥은확산작용을하여 2차적인펌프기능을한다. 근육의능동적인수축은정맥을압축시켜심장으로돌아가는혈액의회귀량을증가시킨다. 또한정맥은대체로신체의표면가까이에있기때문에인체내부에서에너지방출로인해생긴과다열을발산하는기능도담당한다. 혈액 순환체계는순환기질이나매체를가지고있어야한다. 이러한순환기질을가진유액를우리는혈액이라부르며, 혈액은체내조직및세포사이에물질수송을담당한다. 혈액을원심분리하면다음과같은성분을구분하여얻을수있다. 혈장 (55%) 원소형태 (45%) 혈장은창백하고짚빛깔의물로만들어진액체로, 혈액세포와프로틴, 염분, 산소, 이산화탄소, 효소, 호르몬, 젖산을이송한다. 원소형태들은백혈구, 혈소판, 적혈구를포함한다. 백혈구는질병이나감염으로부터우리몸을보호하고, 혈소판은혈관이손상되거나파열되었을때혈액의응고를 -80-

36 돕는다. 적혈구는대다수가원소형태로만들어지며, 운동수행력에영향을미친다. 적혈구는혈액세포의 99% 이상을만들어내고골격내에서형성된다. 형성되는즉시, 그들은핵을잃고약120일동안의수명기간동안혈액순환에들어간다. 혈액의산소운반능력을유지하기위해서세포의이러한생성과파괴의균형은반드시이루어져야한다. 순환하는적혈구는산소에매우강한친화력을띄는헤모글로빈을가지고있으며, 막을형성하고있다. 적혈구는폐로부터산소를받아들이고, 각조직과세포의모세혈관으로공급한다. 여성은일반적으로더적은적혈구를갖고있으며, 이는헤모글로빈농도에의해알수있다. 일반적으로남성은약 14~16g/100ml의헤모글로빈농도를가지고있으며, 여성은약 1 2~14g/100ml를나타낸다. 헤모글로빈은철분을포함하고있고, 만약철분의섭취가부족하거나많은손실이그림 2.28 순환계의일반적인방식발생한다면, 우리는빈혈을겪을수있다. 여성의경우, 낮은철분의섭취, 채식주의, 생리기간, 땀을통한철분의손실등으로인해빈혈을겪기쉽다. KEY POINT 심폐계반응과트레이닝에대한적응안정시심박출량은일반적으로분당 5리터정도이다. 심장은운동강도를충족시키기위해부분적으로심박출량을증가시킬수있는능력이있다. 심박출량은다음의과정에의해증가될수있다 : 증가된일회박출량 증가된심박수 헤모글로빈은혈액에서산소를운반한다. 헤모글로빈은철분을포함하고있으며, 만약철분의섭취가부족하거나과도한양의손실이발생하면빈혈증을겪게되고, 빈혈은현저한경기수행력의감소를유발한다. 1회박출량은좌심방으로부터뿜어져나오는혈류량의증가에의해높아진다. 운동강도가증가함에따라서심박출량은최대 2배까지증가할수있다. 심박수는코치가선수의운동효과를검사하기위해사용할수있는가장간단한측정중하나이다. 심장의모든근수축은심박이고개인의심박수는분당박동수로나타낸다. 운동중에우리의근육은더많은산소를필요로하고, 근육으로더많은혈액을공급하기위해심박수는빨라지게된다. -81-

37 심박수의이러한증가는개인마다다르며, 젊고건강한선수의최대심박수는약 200bpm을능가한다. 최대심박수는연령에따라감소하고, 예측최대심박수는 220에서연령을빼는공식을통해얻을수있다. 그런데, 예측된수준에서개개인은약 10% 혹은그이상의차이가있기때문에, 그림 2.29 에서보는것처럼매우부정확하다. 그림 2.29 나이에따른최대심박수의평균 특별히훈련지역이최대심박수에비례해서규정되어있을때, 정확한최대심박수의측정이필요하다. 예를들어예측식에따른최대심박수가 192인 28살의선수가있다고가정해보자. 그러나그들의실제값은 210bpm이다. 만약훈련지역이최대심박수의 80% 로규정되어있다면, 이것은실제요구되는 80% 인, 168bpm의목표심박수대신 192bpm의 80% 인 154bpm의예측목표심박수를산출해낼것이다. 이런상황에서운동선수는훈련부족현상을겪게될것이다. 훈련은심혈관계에몇가지긍정적인효과를가지고있고다음의측면에서변화를가져온다. 심장의크기를증가시킨다. 일회심박출량을증가시킨다. 심박출량을증가시킨다. 안정시심박수를감소시킨다. 활동근에서모세혈관계의발전 심장기능의가장눈에띄는향상은좌심실의심근강화를통한수축능력의증가와이를통한높 -82-

38 은 1회심박출량에서발견할수있다. 이러한증가된 1회심박출량은안정시와운동중심박수의감소를가져오며, 이는적은심박수로도동일한운동수행능력의발휘가가능함을의미한다. 체력이좋은선수에게, 이것은안정시심박수가평균 70bpm인사람을 40bpm 또는더낮게감소시키는효과를가지고있다. 모세혈관계는유산소훈련을통해발달되고, 이러한모세혈관화과정은근육에더많은효율성을띄게하며, 모든에너지원의이동을향상시켜모세혈관의효율성과밀도모두를증가시킨다. 운동중혈류 인체의평균혈액량은 4-5리터이고, 이는개인의신체크기에따라달라진다. 혈액의양은항상모든혈관을완전히채울수없으며, 강도높은신체활동시인체의모든조직의필요를완전히채워주기에는불충분하다. 신체활동을하기위해근육에추가적인혈액공급이필요한경우, 인체는다른부분으로가는혈액량을줄여필요한부분에보내게된다. 활동하는근육외에인체에서혈액을필요로하는또다른곳은소화계이다. 소화계에혈액공급을중단하면소화과정이느려지거나정지하게되고, 소화되지않은음식은소화관에남게되어불편함을느끼게된다. 순환계에서는근육계와소화계모두에서요구하는이러한많은양의혈액을공급하기에는한계를나타낼수있으므로코치는운동선수들이운동을시작하기전에섭취된음식물을충분히소화할수있는시간을고려해야한다. 그림 강도가증가하는운동을하는동안기관으로흐르는혈류량의변화 요약하면, 트레이닝은심박수를빠르게할뿐만아니라크기도증가시켜 1회심박수마다더많은혈액을분출하게한다. 적절한트레이닝은심장근의크기와두께, 심장내의심방과심실의크기를증가시켜심장전체가더크고강하며효율적으로기능하도록한다. 호흡계 공기는여러종류의혼합기체로이루어져있는데그중하나가산소이다. 산소는대부분의살아있는생명체에게필요하며호흡중에너지를만들어낸다. 호흡계는혈액이공기와접촉하도록하여산소를흡수하고이산화탄소와물을배출하도록한다. 호흡계는호흡기관, 기관지와한쌍의폐로 -83-

39 구성되어있다. 전체호흡계는늑골과가슴근육으로둘러싸여있다. 자발적으로움직이는심장과는다르게호흡기관은뇌에위치해있는호흡중추에의해조절되고호흡은뇌의중지명령에따라멈춘다. 공기는코와입을통해숨을쉬며이물질은일차적으로걸러진다. 폐는주머니같은두개의스펀지가오른쪽과왼쪽에있고각각두개와세개의엽으로구분되어있어공기를확장하여들어올수있게한다. 호흡관은입에서폐로가는주요통로이다. 이는두개의기관지로나뉜다. 기관지는세기관지라고불리는좁은통로로연결된다. 이러한관은수많은가지를형성하는데이는포도모양의폐포다발을이룬다. 폐포는모세혈관네트워크에둘러싸여있고, 이는끈으로만들어진가방모양이다. 수백만개의폐포로구성된각폐는평면으로펼치면총면적이테니스코트면적과비슷하다. 그림 2.31 신체내부와외부로의통로 ( 왼쪽부터 ) 폐동맥을통해심장으로부터폐로펌프될때. 산소는확산에의해서순환계로들어간다. 혈액확산은폐포벽을통해탄소을버리고흡입된공기로부터산소를섭취한다. 재산소화된혈액은폐정맥을통해신체를통해펌프질될심장으로보내진다. 폐포는다음요소에의해산소흡수과정에적응되어있다 ( 그림 2.32): 큰표면적을만드는매우작은폐포가수백만개가있다. 폐포벽은아주얇지만, 그내부세포는매우두껍다. 폐포의안은매우촉촉해서산소는용해될수있다. -84-

40 폐포는가스교환이일어나는모세혈관의빽빽한네트워크로둘러싸여있다. 폐가깨끗하고건강하게유지되도록공기통로를보호하는세포에는두가지유형이있는데, 그중하나는섬모이며, 또다른하나는점액이라고불리는끈적끈적한액체이다. 호흡을통해공기통로로들어가는작은먼지분자와박테리아는점액에달라붙는다. 그림 더구체적인폐의모습, 폐포의구조와기능 호흡 폐는수축할수없는탄력조직으로이루어져있으며, 폐의내부와외부환경의압력차로인해호흡은이루어지게된다. 이압력변화는흉강내부의모양변화에의해유발된다. 늑골이바깥쪽, 그리고윗쪽으로들어올려지며흉곽내부는커지게된다. 동시에, 횡격막은평평해지며수축하고, 우리는숨을들이마시게된다. 횡격막은늑골아래사이로뻗고있고복부로부터흉부와복강을나누는근조직의하나이다. -85-

41 공기는외부공기압력이흉곽내부압력에비해더크기때문에외부에서폐안으로이동한다. 이러한숨쉬기과정을흡기라고한다. 숨을내쉬기위해서는흉근과횡격막은이완되어야한다. 흉부는낮아지며본래의크기로돌아오고횡격막은올라간다. 흉곽내부의공간은더작아져서폐의내부공기압력은외부환경에비해커지고, 호기가이루어진다. 호흡의과정은또한흡입과호기라고부른다.( 그림 2.33) 그림 2.33 호흡을포함하는움직임 사람은완전하게폐로부터모든공기를내뿜을수는없다. 휴식시에우리는약 0.5 리터의공기가한번숨에흡기되고호기된다. 이공기의양을일회호흡량이라고한다. 폐가최대로사용할수있는일회호흡량을페활량이라고정의한다 ( 그림 2.34). 폐활량은최대흡기에따른발산된공기에의해측정된다. 이것은나이, 크기, 성별그리고폐의상태등여러요인에영향을받는다. 폐활량의수치는일반적으로 3-6리터범위이다. 여성은남성과비교하여더낮은수치를나타내고, 남녀모두연령이증가함에따라감소한다. 기관지염, 폐렴그리고천식과같은병과장애는극적으로폐의능력과효율성을감소시킬수있다. 운동에대한호흡계의반응과적응 선수가운동을시작할때, 혈액에공급되는산소는호흡의깊이와호흡의빈도에의해증가된다. 폐를통해지나가는공기의양은운동을하는동안휴식시에비해약 20-25배증가될수있다. 분당 1회호흡량과호흡빈도를통합하면분당호흡량이된다. 훈련은폐포에서공기와혈액사이의가스교환의효율성을증가시키고분당호흡량을증가시킨다. 분당호흡량은단지흡기와호기되는공기를나타내기때문에코치에게많은정보를주지는못한다. 폐로들어가는산소의대부분은또한호기된공기안에서사라진다. 코치에게더흥미로운것은운동선수의유산소성능력이다. 이것은신체의조직에의해사용되는최대한의산소이용율이다. 호흡계에서유산소훈련의효과는순환계처럼크지않다. 휴식시폐로들어가고나가는공기의양은훈련자와비훈련자에게서큰차이를나타내지않는다. 훈련을통해서폐의능력은호흡에기여하는폐포의크기증가와같은개선효과를나타낸다. 이것은운동중분당최대섭취량을의미있 -86-

42 게증가시킨다. 개인의심폐능력과기능에부정적인영향을주는상황은다양하게나타난다. 가장일반적인두가지는기관지염과천식이다. 기관지염은쉽게말해기관지통로의감염을의미한다. 기관지염은감염에의해서발생할수있고, 공기오염에의해서증가될수있다. 운동선수는이러한이유때문에오염된환경에서는운동을하지않도록주의해야한다. 천식은호흡경로가그림 2.34 폐용량의변화좁거나또는수축되어있는곳이증가하는것이일반적이다. 이러한수축은폐로들어오는공기의양을감소시킨다. 그리고숨을쉴때특히호기를어렵게한다. 감소된공기통로는산소섭취를낮게하여운동수행력을저하시키며, 알레르기, 오염, 스트레스, 공기전염등으로인해악화될수있다. 천식은약물에의해효과적으로조절될수있으며, 천식을가진성공한운동선수도많이있다. 모든약은의사에의해승인되어야하고현재의법에어긋나지않는지도핑조절관리자가엄격하게확인되어야한다. 심호흡계 - 산소운반시스템 우리몸을구성하는수백만개의세포는모두산소를필요로한다. 인간의몸은복잡한유기화합물에의존한다. 심호흡계를위한에너지원천은탄수화물, 단백질그리고지방이다. 신체가섭취하는유일한화학요소는우리가숨쉬는공기에포함되어있는활성상태에있는산소, O 2 이다. 산소는체세포의산화에의해우리의영양섭취의잠재된에너지를분비한다. 이러한산화는미토콘드리아에서에너지를분비하고이산화탄소와수분을만들어낸다. 미토콘드리아에서산소가이용되기위해서는반드시우리가숨을쉬어활동세포로산소가유입되어야한다. 이런운송은혈관을통해, 외액을통해세포질로들어가는호흡경로와같은연결된경로를요구한다. 이러한순환과호흡계의결합을심호흡계라고한다. 작용하는근육에산소공급은매우많은요소에달려있다. 이것들은포함한다 : 공기의폐내외부로의움직임 폐에서혈액으로의산소확산 혈액에의한산소운반 -87-

43 근육으로산소의효과적인순환 산소를사용하는근육의능력 최대산소섭취량, VO 2 max 숨을들이마시고내쉬는산소양의차이는인체세포에서얻게되는산소의양이고, 이는산소섭취량, VO2라고한다. 개인의에너지요구가그들의신체크기에관련되어있기때문에, 산소섭취는체중에관련해서분당체중의 kg당소비되는산소의양으로 (ml/kg/min) 표현된다. 운동선수가운동을시작할때, 산소섭취는세포의증가된산소요구량에도달하기위해서증가한다. 그림 2.35 산소가공기중에서활동근으로운반되는경로 최대운동을수행할때, 각개인의산소섭취는최대수준 ( 최대산소섭취량, VO 2 max) 으로증가한다. 최대산소섭취량은산소가몸의조직에의해사용되는최대비율이다. 그리고개인이신체활동과해수면에서숨을쉴때섭취할수있는가장높은산소섭취량으로설명된다. 최대산소섭취량은개인의유산소능력이고지구성수행의주요한척도이다. VO 2 max는전체의심호흡계가더능률적이되었을때적절한훈련을통해서향상될수있다. 테이블 2.3은휴식시와최대운동시에비훈련자와엘리트선수사이의심호흡계효율성의몇가지측정을비교한것이다. 그림 2.36 달리기속도와산소섭취량의증가 -88-

44 휴식시 최대운동시 비운동선수엘리트주자비운동선수엘리트주자 1 회심박출량 심박출량 심박수 VO 2 표 2.3 휴식시와최대운동시비운동선수와엘리트주자의심호흡계의비교 최대산소섭취량의성별차이는여자가일반적으로 10% 정도더낮은산소섭취량을가지고있으며, 그이유는바로산소섭취와수송에관련된아래의항목들때문이다. 적은폐활량 적은분당호흡량 작은심장크기및작은심박출량 적은혈액양 헤모글로빈의적은농도 -89-

45 우리인체세포에서일어나는모든기능은에너지를필요로한다. 지금까지우리는세포들이인간움직임을생산하는기전과주요한신체조직을형성하기위에어떻게결합하는지를연구해왔다. 하지만, 우리는움직임에있어서동력, 세포에서생산된에너지, 또는어떻게이러한에너지가존재하는지는고려하지않았다. 인체의수백만세포는화학적에너지를일로전환하는기전을갖고있다. 이에너지가형성되는기전에는몇몇경로가있고, 인체는강도와기간에따라다른에너지를요구할수있다. 이장에서우리는다음의항목에대해살펴볼것이다. 신체가요구하는에너지와대사의의미 근육의운동에있어서주요한에너지요소인아데노신 3인산 세포안에서 ATP를제공하는 3가지주요한대사경로, 또는에너지시스템 과학적원리에의한트레이닝반응과에너지원검토및유산소시스템에대한지식 육상선수들은경기, 종목, 훈련을접하고이것은기본적인달리기, 뛰기, 던지기의결과이다. 이러한시합의강도와기간은다양하고, 이모든것은선수에게각기다른에너지를요구한다. 트레이닝은선수들이경기를준비하는것이고특정한에너지를요구한다. 경기활동과회복에있어서에너지시스템이어떻게기능을하는지, 어떻게발달하는지에대해서알고있어야하기때문에, 코치들은자주어려움을겪는다. 코치로써, 당신은기본적인지식을공부하고응용해야하며당신에게전문적인지식을갖게될것이다. 대사그리고에너지생산 세포는신체의기능을유지하기위해음식으로부터내재적인화학적에너지를다른형태의에너지로전환할수있다. 일례로, 기계적에너지는움직임을위해발생되고, 열에너지는몸을따뜻하게유지하며, 전기적에너지는신경전달을하기위해사용된다. 이러한에너지가전환되고사용되는과정의총체를대사라고부른다. 동적이고, 가변적인환경이인체조직을만들기위해화합하는각세포들이다. 두종류의반응이세포내물질을자극하기위해발생된다. 큰분자를작은분자로쪼갤때, 단일의에너지가방출되고이작용을이화작용이라고한다. 반대로, 작고단순한분자로부터큰분자가만들어질때, 이반응을동화작용이라고한다. 동화작용에서에너지는반응을위해필요하다. Metabolism= Catabolic reactions + Anabolic reactions ( 대사작용 = 이화작용 + 동화작용 ) 대사에는개인적인차이가있고대사비율은신체의총에너지요구에의존한다. 활동이대사비율에영향을주기때문에개인을비교하는기준이필요하고, 이기준을기초대사율 (BMR) 이라고한다. BMR은누운자세에서안정시에개인이소모하는에너지비율이다. 이것은 8시간수면후그리고적어도 12시간의금식후에측정되어야한다. BMR은신체의필수적인생리학적기능을유지하는데필요한최소의에너지양을말한다. BMR과대사율은활동수준, 크기, 나이, 신체온도, 스트레 -90-

46 스와같은복합적인요소들에의존한다. 여성은평균적으로남성보다낮은 BMR을나타내는데그이유는남자들에비해더작고, 체지방이더많으며근조직의비율이낮기때문이다. ATP- 운동을위한에너지를생산대사는신체에동력을공급하고에너지를제공하는과정이다. 화학적에너지는우리의음식물로부터얻어지고최종에너지에있어서가장중요한물질은아데노신 3인산 (ATP) 이다. 우리가먹는음식으로부터의가능한모든형태의화학적에너지는반드시 ATP형태로바뀌어야한다. ATP는한특정한조직에서만들어지거나합성되지않고신체곳곳에운반되지도않는다. 대신, 모든세포는자체적으로 ATP를합성하고사용하는능력을갖고있다. 에너지가 ATP로저장되지는않지만 ATP는필요할때대사적으로생산될수있다. 코치와선수들에게있어서 ATP는경기수행력보다중요하지않 KEY POINT 다. ATP는세포안대사에필요한에너지를이끌어내기 ATP에서ADP로의분열은세포에근위해사용될수있다. 수축과같은생물학적활동에필요한에너지를공급해준다. 각각의 ATP 분자는아데노신과 3개의인산염이라고하는크고복합적인분자로이루어져있다. ATP분자안의에너지는근수축을포함한거의모든세포의화학적반응에사용될수있다. ATP에서, 인산염그룹이높은에너지복합체를만들며이는아데노신분자에붙어있다. ATP의높은에너지를방출하기위해서는, 인산염하나가떨어져나와야만한다. 이것은 2개의인산염만남기고이물질은아데노신 2인산, ADP가된다. 아데노신 3 인산 (ATP)= 아데노신 2 인산 (ADP) + 인산염 + 에너지 ATP는근수축과같은특정한생물학적과정이필요할때마다 ADP로쪼개진다. 근수축을위해필요한에너지를생산하는과정에서, 특정한양의에너지가열의형태로생산될것이다.( 그림 2.37) 그림 2.37 일과열에대한에너지생산을보여주는 ATP 대사 ) -91-

47 근세포를포함한모든세포에서 ATP 의양은매우한정적이고 1~2 초안에도고갈될수있다. 하지만, ADP는인산염의추가로다시 ATP로전환될수있다. ADP를 ATP로전환시키는것과같은동화작용의형태를재합성이라고한다. 아데노신 2 인산 (ADP) + 인산염 + 에너지 = 아데노신 3 인산 (ATP) 에너지가생산되고사용되는두과정은반드시균형이잡혀야한다. ATP에서 ADP로의이화작용은반드시 ADP에서 ATP로의동화작용과맞추어져야한다. 이러한에너지순환에서부적당한생산비율은 ATP 수준을낮출수있고생물학적활동을느리게하고또는정지하게할수있다. 에너지순환은그림 2.38에설명되어있다. 그림 2.38 The Energy Cycle( 에너지순환 ) ATP 생산에수반된많은반응은중요한효소에의존한다. 효소는신체에서발견되는단백질이고두가지중요한생물학적특성을갖고있다. 효소들은하나의반응, 또는연관된반응을유발하고통제하며부서지기쉽다. 신체는에너지요구를늘리거나줄임으로써근섬유를포함한세포에서중요한효소의농도를바꿀수있다. 그러한효소의변화는트레이닝에의해바뀔수있고근육의활동을빠르고효율적으로하기위해필요한특정한연료를제공한다. 대사에필요한에너지의생산에서 ATP의중요한역할이 ATP를 생물의에너지화폐 라고불리게만들었다. 비록각세포의 ATP 저장량은매우작지만, 각개인에게있어서하루에에너지순환에서분열되고재합성되는 ATP의총량은총체중과거의같다. ATP 재합성의과정은세포안에서생산된에너지를필요하고이에너지는 3 개의다른, 하지만 -92-

48 상보적인시스템에의해서제공된다. 에너지시스템 - 개요 근육의활동을유지하기위해서는즉각적인 ATP의생산과보충이필요하다. 단순히우리는자동차의휘발유탱크와같이 ATP 탱크 를갖고있는신체의각세포를생각할수있다. ATP탱크는세포가최적의기능을하기위해가능한가득차있어야한다. ATP를재합성하고탱크를다시채우는데필요한에너지를제공하는 3가지특정시스템이있다. 이시스템은운동강도와기간모두에의존한다. 3개의에너지시스템이근수축을위한에너지를직접적으로제공하지는않지만 ATP 재합성을위한에너지를제공하는다른경로로공급한다는것을기억해야한다. 그것은인산염그룹이나 ATP에서 ADP로의분열을뜻하고항상생물학적과정을위해필요한최종에너지를제공한다. ATP-CP 시스템 젖산시스템 유산소시스템 이 3가지에너지시스템은독립적으로실행되지않는다. 대신, 우리는운동동안항상활동적인에너지시스템을생각할수있다. 각에너지시스템의신체활동에대한상대적인기여는운동강도와기간과직접적으로연관이있는에너지요구에의존한다. 그림 2.39 ATP 탱크 는 3 개의에너지자원으로부터유지될것이다. 고강도의운동에서근육에저장되어있는 ATP의양은오직약 1~2초내에고갈될수있다. ATP-PC 시스템은즉각적이고, 고강도에서활성화되는주된에너지자원이다. 하지만이시스템은매우짧은순간의시스템이고오직 5~7초동안만 ATP를제공해줄수있다. 그러므로고강도의운동은근육에저장된 ATP의총량과 ATP-PC 시스템을사용하여재합성될수있는 ATP의총량때문에총 6~9초의기간에국한되어있다. 젖산시스템또한이런짧은시간, 고강도운동동안에기여를하고고강도에서 45초까지의주된 ATP 공급원이다. 45초에서 2분사이정도의운동강도에서젖산시스템은여전히주된 ATP 공급원이지만시간이갈수록유산소시스템이 -93-

49 점진적으로더많은기여를한다. 2분이상의강도에서유산소에너지시스템이주된에너지자원이다. 100m달리기, 멀리뛰기그리고원반던지기와같은짧고폭발적인경기의선수는거의모든에너지를 ATP-PC시스템으로부터 ATP 재합성을위해쓴다. 긴지구력경기에서는유산소시스템이주로사용된다. 이러한극단적인상황사이에서 3가지시스템은다르게작용하고젖산시스템의기여에대한이해가좀더중요해진다. 시간에따른 3가지에너지시스템의상대적인기여도에대한간단한도표가그림 2.40에설명되어있다. 그림 2.40 시간에따른에너지시스템의기여도 코치로써, 당신은당신의선수가참가하는경기의상대적인에너지시스템사용정도를알고있어야한다. 하지만, 선수는추가적인대사적, 트레이닝적인요구가있기때문에단순히경기의필요성만을반영해서는안된다. 심혈관시스템의역할을검사한전장에서, 모든선수에게있어서체력을위한목적으로특정한양의유산소운동이관례적으로강조되었다. 트레이닝을위한트레이닝 이라는개념은모든코치에게있어서경기의대사적인요구와는달리, 신체의유산소기능의충분한이해를갖도록요구한다. 유산소시스템 ATP 재합성을위한에너지를제공하기위해산소를사용하는시스템을유산소시스템이라고한다. 이시스템은저강도의활동을오랜기간유지하게할수있다. 사실, 이시스템은운동중의근육세포와같은특정한세포의높은강도의활동을위한요구는제외하고일생동안사용된다. 인간은대부분의시간을유산소시스템을사용하는유산소적인생물로볼수있다. 유산소시스템은예비에너지에서의시작점으로부터탄수화물, 지방, 때로는단백질까지사용하는복합적인시스템이다. 이런각연로들은 ATP를재합성하기위한에너지를방출하기위해산소가있는상태에서연소된다. 인간에게있어서는이연소들이사용되기전에저장고로부터일단동원 -94-

50 되어야만한다. 이것은큰저장된화합물을산화가될수있는단순하고작은것으로분열시키는것을수반한다. 산화과정은세포의미토콘드리아에서발생한다. 유산소대사에서의미토콘드리아의역할때문에, 이러한구조들은세포의발전소로불리고신체에의해소비되는산소의대부분을차지한다. 대사과정의최종생성물또는노폐물을대사산물이라고한다. 유산소시스템의효율성은초반에사용된연로인유산소대사의대사산물인물과이산화탄소로부터기인한다. 이두대사산물모두그들의생성장소에서신체로부터신속히제거될수있는기관을통하여제거될수있다. 오직연로의부족만이장기간에너지요구를위한에너지시스템의능력을제한한다. 탄소화물로부터 ATP 의유산소적생산 탄수화물은신체의혈액에서순환하는글루코스와근육과간에저장되어있는글리코겐을제공하기위해분열된다. 간에저장되어있는글리코겐은쉽게사용될수있다. 그이유는글루코스로변환될수있고이는운동하고있는근육과같이높은세포활동영역에순환계를통해수송된다. 탄수화물로부터유산소적생성물을만드는데 3단계가있고이는아래와같다 : KEY POINT 해당작용 크렙스사이클 전자전달체계 탄수화물로부터 ATP의유산소적생산과관련있는 3개의점진적인과정은 해당과정, 크렙스사이클, 전자전달체계이다. 근섬유안에서탄수화물로부터 ATP의산화적생성물에대한첫번째단계는해당작용이다. 해당작용의과정은근육안에글리코겐을분열시키는것이고글루코스는혈액에의해근육으로운송되고해당작용효소와함께피루빅산으로된다. 피루빅산은미토콘드리아로들어가고또다른중간물질인아세틸조효소 (Acteyl CoA) 로전환된다. 아세틸조효소는시트리트산사이클, 흔히크렙스사이클로알려져있는탄수화물대사의 2번째단계로들어간다. 크렙스사이클의주기능은아세틸조효소를분해해서 ATP를생산하는것이다. 이것은대사산물이산화탄소와수소원자를생산한다. 이산화탄소는쉽게미토콘드리아와세포밖으로확산되고혈액에의해이산화탄소를제거하는폐로수송된다. 크렙스사이클로부터생산된수소원자는크렙스사이클과연관된전자전달체계라고불리는과정에서산화된다. 전자전달체계에서 ADP와인산염그룹의결합으로부터많은양의 ATP의형성을위한에너지를제공하기위해화학에너지가여러단계에주어진다. 이과정의대사산물은수소원자가산소와결합함에따라나온물이다. 이산화탄소처럼물은쉽게미토콘드리아와세포로부터제거된다. 탄수화물유산소대사의 3단계에서한개의글리코겐으로부터의총에너지생산량은총 38개의 ATP이다. -95-

51 지방으로부터 ATP의유산소적생산신체에서에너지를필요로할때지방또한사용될수있다. 지방은높은에너지가모여있는물질이고 1g의탄수화물에비해 1g의지방은 2배의에너지를갖고있기때문에, 이상적인에너지저장고또는가능한에너지공급원으로생각된다. 신체의대부분의지방이근육으로부터먼곳에저장되어있기때문에, 지방은일단변환가능한형태로전환되어야한다. 저장되어있는지방은지방을필요로하는곳에혈액을통하여운송될수있는유리지방산 (FFA) 로전환시키는호르몬에의해서이동된다. 유리지방산의산화는유리지방산이효소와반응해서아세틸조효소를형성하며미토콘드리아안으로들어갈때근세포에서처음에일어난다. 여기에서부터, 지방은탄수화물과정확히같은방식으로산화된다. 아세틸조효소가크렙스사이클그리고관련된전자전달체계에들어감에따라지방대사는탄수화물대사와같은경로를따른다. 지방은그램당탄수화물보다더많은에너지를제그림2.41 ATP 생산의원료인탄수화물과지방의생성공하고따라서더많은 ATP 생산을한다. 하지만지방의산화적대사는탄수화물의산화적대사보다더많은산소를필요로한다. 총 ATP생산량이지방대사에서더많지만산소당에너지사용을보면더자세히알수있다. 지방대사는산소당평균적으로 5.6개의 ATP를만드는반면, 탄수화물대사의상대적생산량은 6.3개이다. 산소전달은산소수송체계에의해제한되어있기때문에고강도장기간의운동에서는탄수화물이선호되는원료가된다. 절대적인에너지생산량이지방에서많지만, ATP 재합성율이상대적으로느리고이는운동동안지방대사의역할을제한한다. 유리지방산을산화시킬수있는능력은근섬유의종류마다다르다. 타입 1 근섬유와같은근섬유의더높은산화능력, 즉많은미토콘드리아를갖고있다는것은좋은혈류공급과함께유리지방산을더잘산화시킬수있다. 타입 2b 근섬유는탄수화물대사로부터에너지를생산하도록더잘적응이되어있다. 골격근은많은종류의에너지자원을다룰수있게잘적응이되어있고, 그러한에너지자원이없을시단백질을유산소대사를위한자원으로사용할수있다. 이러한상황에서, 단백질은포함하는아미노산은분열되어서글루코스로전환될수가있고, 심지어는피루빅산이나아세틸조효소 A로바로전환되어서산화적대사경로로들어갈수있다. 유산소에너지생산과같은과정의요약은그림 2.43에나와있다. -96-

52 유산소능력 각개인에게있어서, 유산소적 ATP 재합성을위해근육이나다른세포들에게수송되어서사용될수있는산소의양은제한되어있다. 전장에서, 우리는심폐계에대해알아보았고그것은신체의조직에의한산소섭취량이최고값으로증가할것이라고설명되어있었다. 이값은최대산소섭취량, 또는 V02max 로알려져있다. 최대산소섭취량은해수면에서각개인이신체적활동그리고공기를들여마실때산소를섭취할수있는양의최고치로정의된다. 최대산소섭취량은개인의유산소능력의정도이다. 그림 2.42 유산소능력 2분에서 40분사이의중정도기간의선수경기에서, 선수의유산소에너지시스템을통한산소를수송하고사용하는능력은경기수행력중의가장중요한결정인자중하나다. 에너지요구를충족시킬수있는유산소시스템능력을제한하는요소들중하나는선수들의최대산소섭취량일것이다. 20~29세나이의일반적인대중들의평균최대산소섭취량의값은남자는약 48 ml/kg/min, 여자는약 39 ml/kg/min이다. 유사한나이의엘리트지구력선수들은일반적으로남자는 70~85 ml/kg/min, 여자는 65~80 ml/kg/min의최대산소섭취량값을보일것이다. 여자들이더낮은최대사소섭취량값을보이는이유는이전장에서심폐계부분에서설명했었다. 최대산소섭취량의실제값은오직운동생리학실험실에서정확하게측정될수있다. 실험실에서, 피험자는운동강도가점진적으로증가되는상황에서트레드밀을뛰거나고정된자전거에서사이클을할수있다. 선수들의호기가수집되고가수분석기를통과한다. 선수가흡기한공기에서의산소량과호기한산소량을비교함으로써, 조직에의해소모된산소의양은정확히측정될수있다. 하지만, 대부분의코치들은그러한복잡한기계를사용할수있는기회가쉽지않기때문에다른방법으로최대산소섭취량을측정할필요가있다. 발케 (Balke) 테스트는최대산소섭취량을위한하나의테스트고, 내용은선수가트랙을 15분동안달리는것이다. 15분동안달린거리가기록되고 95% 의정확성으로최대산소섭취량을예측하는차트에기입된다. 덜정확한최대산소섭취량의측정법은대략최대산소섭취량 100% 의속도로달린개인의 3000m 기록을보는것이다. 이테스트들모두중장거리선수와경보선수에게적합하지만, 스프린터나허들선수들에게는덜적합하다. 정확한각선수의유산소능력을얻기위해선, 최대하검사보다는최대부하검사가바람직한것으로간주된다. 모든선수에게적합한효과적인최대부하검사는다단왕복달리기 (Multistage Fitness Test) 이다. -97-

53 그림 2.43 세포내 ATP 의유산소적생산의개요 다단왕복달리기검사에서, 선수들은빨라지는속도에맞춰서청각신호를지키며 20미터왕복달리기를한다. 선수들은청각신호에의해설정된속도를더이상지속못할때까지계속해서달린다. 이검사는선수가앞뒤로최고의속도로달리며정해진속도를유지하지못할때멈추는점진적그리고최대부하로고안되었다. 셔틀런은점진적인수준으로고안되었고개인이수행하는최고점이최대산소섭취량을추정하는표에기입된다. 이것은전에기록된테이프와테이프리코더그리고 20미터만요구하는간단하고효율적인검사의예이다. 이검사의간단함때문에여러선수가동시에실행할수있다. 유산소능력의발전 선수의최대산소섭취량은최대산소섭취량의 80% 인특정한세션을함으로써가장잘발달된다. 유산소시스템은적절한훈련에매우잘반응하고유산소훈련의결과로인한생리학적변화는또한경기수행력과격렬한운동으로부터의회복을도와줄것이다. 유산소시스템계발의더욱완벽한견해는지구력의트레이닝이론장에주어질것이다. -98-

54 적절한유산소지구력훈련은다음과같은함께결합해서최대산소섭취량을증가시키는변화를생성한다 : 증가된폐의환기량 폐에서혈액으로의증가된산소확산 혈액에의한더욱효율적인산소공급 증가된근육으로의효율적인순환 증가된모세혈관의수와효율성 증가된미토콘드리아의크기와수 유산소효소의증가된농도와활동 2~40분의모든중정도경기에서경기수행력을제한하는주요한요소중하나는산소의공급과사용이다. 하지만, 마라톤과같은극도로긴경기에서제한요소는연료의이용가능성일것이다. 왜냐하면탄수화물로부터의선호된연료공급이고갈될수있는진짜위험이있기때문이다. 엘리트마라톤선수는그렇지않은선수보다더큰범위의연장된운동을위해지방대사를추가함으로써글리코겐과글루코스의유산소대사를증가시킬수있다. 몇몇코치들은운동의강도와기간에따라선택적인근섬유의사용에근거하여짧고폭발적인경기선수를위해유산소운동이필요한지에대해논쟁한다. 이러한코치들은시합속도보다낮은속도로훈련하는것은요구되는근섬유를발달시키지못한다고그리고근신경상태가손상된다고언쟁한다. 이것은오랜기간숙련된엘리트선수에게있어서는가능할수있다. 하지만대부분의코치는모든선수들, 특히어리고비숙련선수들에게있어서적어도유산소능력의기초는필요하다고동의한다. SUMMARY 아데노신 3인산, ATP는중간물질로행동하고우리가섭취한영양분이미토콘드리아의세포에서산화되어서생성된에너지를근수축에필요한에너지로전달한다. 세포에서 ATP의양은제한되어있다. ATP고갈을막기위해, ATP재합성과정은 ATP 사용과맞아야한다. 더높은운동강도일수록, 더높은대사율, 더높은 ATP 사용율, 그리고더많은 ATP 재합성이일어난다. ATP재합성을위한에너지를제공하는 3가지에너지시스템이있다. 유산소에너지시스템은산소를사용해 ATP재합성에필요한에너지를제공한다. 이시스템은상대적으로저강도의긴시간을제공할수있고, 운동동안의근육세포와같은특정한세포의좀더강한활동을제외하곤일생동안작동한다. 유산소시스템은장거리달리기나경보와같은시합에있어서주된에너지공급원이다. 하지만, 모든경기를위해더욱훈련하는것은중요하다. -99-

55 신체의연료대사는세포가일을하게해주는에너지를제공한다. 인간은유산소동물이고, 대부분유산소자원으로부터에너지요구의상당량을충족시킬수있다. 하지만, 근육활동의증가하는강도, 시간과같은에너지요구가증가하는때가있다. 이럴때, 경기수행력이영향을받지않는다면 ATP재합성은이루어져야만한다. 이렇게제공되는에너지시스템은달리기, 뛰기, 던지기의기본기술인 더빨리, 더높이, 더멀리 를성공적으로성취하게해주는결정인자이다. 이장에서는다음의항목을살펴볼것이다. 세포내 ATP를제공하는 3가지에너지시스템 무산소성 ATP-PC 시스템과트레이닝에대한반응 젖산시스템과유산소시스템 육상경기종목과에너지시스템의관계 과학적정보를바탕으로점진적으로대사경로를발전시키기위한트레이닝프로그램 육상선수들이많은다양한개인경기를한다는것인이미설명되었다. 이러한경기의강도와기간은참가하는선수들에게각각다른에너지를요구한다. 하지만, 우리가선수들의경기를검사하면, 그경기들은상대적이고짧은기간에매우높은강도인것을발견할수있다. 모든점프, 던지기와전력질주, 릴레이경기그리고허들은단시간의폭발적인에너지를요구한다. 고강도와즉각적인에너지의필요때문에, 대부분의경기는유산소시스템으로부터에너지를얻을수없다. 운동강도는또한타입1, 타입 2a 또는타입 2b 근섬유를결정한다. 전장에서우리는어떻게다른섬유종류가수축에필요한에너지를얻는지에대해보았다 ( 12쪽을보시오 ). 이관계를식별하는것은활동할때주된에너지시스템을설명하기쉽게해주고어떻게이에너지시스템들을최고로트레이닝시킬수있는지도와준다. 코치로써, 당신은에너지시스템이어떻게작동하고서로결합해서각선수들의경기에필요한대사적필요를제공하는지명확하게이해를해야한다. 에너지시스템 근육의활동을유지하기위해, 즉각적인 ATP의생산과대체가필요하다. ATP를재합성하고근육의 ATP 탱크 를채우는데필요한에너지를제공할수있는 3가지특정한시스템이있다. 이시스템들은운동강도와기간모두에의존한다. ATP 재합성을위한에너지를제공하는 3가지시스템은다음과같다 : ATP-CP 시스템 젖산시스템 유산소성시스템 이 3가지시스템은독립적으로작용하지않는다. 대신, 우리는이모든시스템이운동시모두활동적인것을생각할수있다. 특정한신체활동에대한각에너지시스템의상대적인기여도는운동의강도와기간과직접적으로관련이있다. 우리는유산소시스템의역할과기능을검사했고이제유산소시스템을증가시키고더높은강도에서활동할수있게해주는두가지시스템으로우리의 -100-

56 초점을바꿀필요가있다. 비록이두시스템모두산소가있는상태에서작용하지만, 이두시스템은산소를필요로하지않기때문에무산소에너지시스템으로여겨진다. ATP-CP 시스템 다리근육에저장되어있는 ATP는최고속도로전력질주하는데오직 1~2초동안만충분하다. 세포의 ATP양이 50%~60% 로떨어지면세포의죽음을유발하기때문에, ATP 생산은반드시 ATP의사용을충 KEY POINT 족시켜야한다. 이것은엘리트달리기선수또는높이뛰기 3가지에너지시스템은독립적으로일선수, 또는투포환선수의다리근육에서 ATP 합성율이하지않는다. 대신, 우리는운동동안단지 2~3초안에증가하는것을의미한다. 비록운동동항상활동적인에너지시스템을생각안근육으로의혈류량은급격히증가하지만, 근육이달리할수있다. 기, 허들또는육상경기에서최대요구량을공급하기위한충분한 ATP를위해산화시키기위한산소를충분히얻는다는것은생리학적으로불가능하다. 다행히, 신체는이러한요구량을산소없이, 즉무산소적으로 ATP를재합성하면서충족시킬수있다. ATP-CP 시스템은단시간에, 최고의강도에서활성화되고이러한짧고, 폭발적인근육의활동을위한주된에너지자원이다. 이시스템은이해하기가장간단한에너지시스템이고, 산소없이작용하고젖산을생성하지않기때문에무산소비젖산성에너지시스템으로언급된다. 근세포를포함한모든세포는 ATP와는다른또다른높은에너지를갖고있는물질을포함한다. 이물질은높은에너지의인산염결합을갖고있는 ATP와유사하며크레아틴인산, 즉 CP라불린다. 크레아틴인산은몇몇책에서인산크레아틴, 즉 PC 또는 PCr로언급되기도한다. ATP-CP 시스템은오직효소에의한단일반응만포함한다. 그림 2.44에설명되어있듯이, 크레아틴인산이분열될때, 높은에너지에포함된에너지는 ATP를만들기위해 ADP에수송될수있다. 그림 2.44 크레아틴인산의분열에의한 ATP 재합성 -101-

57 이러한방법으로, ATP는매우빠르게재합성될수있지만, 사용가능한크레아틴인산공급이오직 5~7초동안만제공할수있기때문에제한된다. 한번고갈되면, 운동하는근육은 ATP 재합성에필요한에너지를공급하는다른에너지시스템을사용해야하지만, ATP-CP시스템에서의비율과강도에서는다른두에너지시스템둘모두에너지를공급해줄수없다. 따라서최고강도에서는 ATP-CP 시스템을사용하여재합성될수있는 ATP의양과근육에저장되있는총 ATP의합이제한되어있기때문에총기간이 6~9초로제한된다. 그림 2.45 최대근육의운동처음몇초동안의근육의 ATP 와 CP 의변화 크레아틴인산의농도가고갈되면, 크레아틴인산은높은에너지인산결합을저장함으로써재합성될수있다. 이것을하기위해필요한에너지는최대운동후에에너지자원의산화로부터한회복단계에서가능해진다. 에너지자원의산화는크레아틴과재결합해서크레아틴인산을형성하는인산을방출하기위해 ATP를공급한다. 이가역적인반응은다음과같은공식에의해나타낼수있다. 아데노신 2 이산 + 크레아틴인산 아데노신 3 인산 + 크레아틴 이시스템을발전시키기위해, 4~7초의고강도운동이필요하다. CP의완전한재합성을위해최도강도의운동으로부터어떠한회복이든이루어져야하고이러한회복은달리기후걷기와같이상대적으로비활동적일때도움을받는다. CP 재합성을위한회복율은얼마나많은 CP가사용되었느냐에따라결정될것이다. 회복에필요한시간은 30초에 50%, 2~3분에 100% 의재합성으로여겨진다. 최고속도개발과같은반복된최대강도운동에서, 회복은 CP 재합성을위한시간을반드시제공해야된다. 스피드에대한트레이닝이론에서 ATP-CP 시스템에대한좀더완벽한내용이주어질것이다. 젖산시스템 젖산시스템은아마도대부분의선수들을위해가장중요한시스템일것이다. 젖산시스템은단기 -102-

58 간의고강도에서상당한기여를하고좀더길고제한된최고의강도에서 45초까지주된에너지공급원이다. 45초에서 2분사이의격렬한운동사이에서젖산시스템은여전이주된에너지공급원이지만시간이흐름에따라유산소시스템의기여도가점진적으로증가한다. 2분의격렬한활동후에유산소시스템이선호되는에너지자원이되어감에따라젖산시스템은계속해서점진적으로기여도가줄어든다. 젖산시스템은근육에서글루코스와글리코겐을원료자원으로사용하고해당과정을포함하지만무산소성해당과정이다. 무산소성해당과정은산소를필요로하지는않는다. 젖산시스템은산소없이가동할수있는능력이있기때문에무산소에너지시스템으로간주될수있다. 무산소성해당과정에서, 처음에는글리코겐이나글루코스를피루빅산으로분열시켜높은에너지의인산염을제공하면서유산소성해당과정과같다. 이점에서, 피루빅산의형성과함께적은양의 ATP가생산되었고이경로를따라젖산이생성된다. 젖산은유산염과수소이온 (H+) 을생성하면서근육세포안에서즉각적으로제거된다. 유산소과정을통해 38개의 ATP 가생산되는반면무산소성해당과정은글리코겐당 2개에서 3개의 ATP를생산한다. 무산소성해당과정을통한 ATP 생성의과정은유산소대사처럼생산적이지는않지만빠르다는장점이있다. 무산소성해당과정은다음과같은공식에의해정리될수있다. 글리코겐 / 글루코스 + 인산염 + 아데노신 2인산 (ADP) = 아데노신 3인산 (ATP) + 젖산 + 수소이온 (H+) 그림 2.46 무산소성과유산소성해당과정 젖산형성에의해생성하는에너지는매우빠를수있지만, 근육에저장되어있는글리코겐을매우빨리다사용하기때문에, 매우비경제적이다. 하지만글리코겐형식의자원을소모하는것은젖산에너지시스템의제한점이다. 과거에자주제안되었듯이, 제한요소는젖산의축적이아니라수소이온의축적이다. 젖산으로부터분리되어방출되는수소이온은세포의환경을산성으로만드는효과를갖고있다. 이러한근육세포의산성화는중요한해당과정효소를방해하기때문에결국더이상의글리코겐이나글루코스의분열을막는다. 무산소성과유산소성해당과정의경로는그림 2. 46에설명되어있다. 현재의젖산형성의개념 과거에서기술된대부분의것은젖산이독성의역할을하는부산물로생각하면서젖산에너지시스템을순수히무산소성현상으로만보았다. 이때까지는많은코치들, 의사들, 교육자, 그리고아마 -103-

59 추어들은젖산을피로나근통증또는경련을일으키는것으로생각했었다. 지난 15년동안이러한견해를바꾸기위한연구가많이되었고현대의코치들은젖산에너지의개념과이것이대사적인에너지생산과관련있다는함축적인의미모두를이해하고발전시킬필요가있다. 원래젖산형성은오직산소공급이불가능한상황에서만발생한다고믿어졌었다. 이완전한무산소성에너지생산의개념은초기연구결과들로부터비롯되었다. 생화학의선구자중한명인루이스파스퇴르는단순한단세포의대사에대해공부하였고산소가있을때와없을때의해당과정비율을비교하였다. 그는산소가없을때효모가글루코스를분열시켜젖산을생성한다는것을발견하였다. 이것이잘알려진 파스퇴르효과 이다. 그후 1923년에 Hill이라는연구자는운동강도가증가할때젖산농도가처음에는천천히증가하지만높은강도에서는빠르게증가한다는것을언급하였다. 이것으로부터, 그는낮은강도에서는근육으로의산소공급이충분하다고제안하였다. 높은강도에서는근육에의한대사적요구를만족하기위한산소공급이불충분해서, 글리코겐을젖산으로변환하는무산소성대사가에너지공급을한다. 이점에서, 증가하는운동강도에서혈중젖산생성이급격히증가하는것을과거에는무산소성역치라고불렀다. 명백한이유들때문에, 이용어는더이상사용되지않는다. 최근몇년동안, 특정하게젖산의대사적인역할에대한연구가행해져왔다. 이것은연구피험자들 이표지원자가동위원소인젖산을주사하는것을사양 치않았기때문에가능했다. 방사성원자를갖는젖산의 KEY POINT 희석에대한연구가젖산이운동시만큼이나안정시에도골격근에서생성된다는것을발견했다. 젖산은대사의종점이아니고탄수화물안에저장되어있는모든잠제적인에너지가낭비되었다는것을의미하지않는다. 젖산 젖산시스템은산소가소모되었을때가아닌항상작용한다. 그러므로젖산은운동시만큼이나안정시에도항상신체에서생성되고있다. 이형성되고난후신체로부터제거되는몇가지가능한 경로가있다. 형성된젖산은몇몇가능성중하나를따를것이다. 젖산은 : 근육에서대사될수있다. 체순환될수있다. 근세포안에서생성된젖산은아마근육세포안에서소비될것이다. 아마 소비된다 라는것보다낳은단어는 ATP 생산을위해피루빅산으로돌아가서미토콘드리아안에서산화되는것인 대사된다 라는표현이적당할것이다. 부가적으로, 근세포안에서생성된젖산은같은근육내의다른근육세포에의해그세포를떠나산화적대사에들어가사용된다. 젖산의산화는우리의가장중요한에너지자원중하나이다. 고도로산화적인근섬유에서, 젖산은선호되는원료자원이다. 젖산과피루빅산의관계는가역적이고다음과같은공식에의해설명될수있다. 피루빅산 젖산 -104-

60 젖산은아마도운동하는근육을떠나체순환에들어갈것이다. 체순환에서젖산은 : 운동하지않는근육으로이동해필요할때까지저장될것이다. 글루코스와글리코겐저장을보충하기위해간으로이동될것이다. 심장으로가서심근의산화적에너지생성을위해사용될것이다. 대사산물로써에너지를제공하기위해젖산이근육이나체순환을돌아다니는동적인활동을젖산셔틀 ( Lactate Shuttle) 이라고부른다. 이젖산셔틀에대한개념은젖산이근육의가장중요한대사적연료라는것을암시한다. 젖산의형태로연료의형성과분배는활동적인근육에서에너지형성이되었다는중요한의미를제공한다 ( 그림 2.46). 근육세포내에서가역적인관계로젖산에서피루빅산, 피루빅산에서젖산으로의계속적인유입이있다. 활동적인타입 2b 근섬유에서형성된젖산은원료로써젖산을선호하는인접한타입 1 섬유에닿을수있고미토콘드리아에서산화되어서이산화탄소와물로될수있다. 양자택일로, 타입 2b 로부터생성된젖산은근모세혈관에퍼져서체순환으로들어갈수있다. 그림 2.47 The Lactate Shuttle( 젖산셔틀 ) 젖산순환과혈중젖산축적 근육내에서의젖산생산은건강하고산소공급이잘는사람에게서항상일어나고있다. 당신이앉아서이책을읽고있으면서, 당신은젖산을대사산물로써생산하고있고동시에사용하고있다. 하지만, 코치들은운동동안과운동후회복동안개인에게서무엇이발생하느냐만큼안정시를고려하지는않는다. 운동동안, 개인의젖산농도는혈액을추출하여젖산농도를측정함으로써평가될수있다. 과거에 -105-

61 는, 이러한젖산값들은젖산생산에대한예측을만들기위해때때로부정확하게사용되었다. 젖산은혈액으로부터생산될수도있고제거될수도있기때문에, 우리가측정하는젖산농도는사실생산이아닌축적의측정이다. 혈중젖산농도는더해진젖산과제거의결합된결과를나타낸다. 혈중젖산농도 = 혈액에더해진젖산 - 혈액으로부터제거된젖산 안정시에, 혈중젖산값은리터당약 1 미리몰, mmol/l이고격렬한운동시에는 25mmol/L를넘는값까지올라갈수있다. 안정시에는젖산생성과제거가균형이맞기때문에젖산농도가낮고안정하다. 최대하운동강도가증가함에따라골격근의젖산생성비율은증가한다. 동시에, 근육안의젖산이피루빅산으로다시변환되는비율도증가한다. 이생성과제거는젖산이체순환으로넘쳐흐르지않는동적평형에있고, 따라서혈중젖산농도는상대적으로영향을받지않는다. 운동강도가증가함에따라혈중젖산농도도서서히증가한다. 근육내에젖산생성의급격한증가에도불구하고적은증가가관찰된다. 운동을하고있는근육내의젖산생산은운동동안안정시의약 5배또는그이상증가한다고기록이되어왔고아직도혈중젖산농도에대해같은값을제공하고있다. 젖산역치와 OBLA 운동강도가증가하는동안, 혈중젖산농도가급격히증가하는지점이있다. 이전환지점은혈중젖산축적의시작또는 OBLA로언급된다. OBLA는혈액으로젖산이더해지고제거되는동적평형이전복되었다는것을의미한다. 젖산농도의더욱급격 KEY POINT 한증가가더큰무산소성해당과정으로의이동인지신체가체순환으로부터젖산을제거할수있는능력의감소사실, 젖산은운동동안생성된가장동적인대사산물일것이다 ; 젖산전환은인지아니면그둘의복합적인것인지는명확하지않다. 이때까지연구된어떤대사산물보다과거에는, 증가하는운동강도에서혈중젖산생성이급격도잘연구되어있다. 히증가하는이부분을무산소성역치라고불렀다. 세포가갑자기유산소에서무산소대사로전환한다는생각은이것이근육에서무엇이일어나고있는지정확하게반영하지못하기때문에극단적으로단순화하고오도하는것이고무산소성역치라는용어는이제잘사용되지않는다. 대신, 혈중젖산축적의시작이젖산역치대신언급된다. 젖산역치를결정하기위해점진적으로증가하는운동강도하에선수들로부터혈중젖산이측정되고그값들이운동강도에따라그래프로그려진다. 모든사람이명확하게구분이되는젖산역치의전환점을보여주지는않는다는것을명심해야한다. 젖산역치는보통역치가발생하는 % 최대산소섭취량의관점으로표현된다. 훈련을받지않은사람에게있어서젖산역치는그들의최대산소섭취량의 50% 에서 60% 사이에서발생한다. 훈련과함께젖산역치는최대산소섭취량의높은백분율에서발생한다. 젖산제거의효율성이훈련과함께 -106-

62 개선되고같은운동부하에서적은젖산이생성된다. 따라서엘리트선수들은최대산소섭취량의 70% 또는 80% 만큼높은값에서젖산역치에이를것이다. 젖산역치는운동수행력의좋은예측인자이다. 만약두선수가비슷한최대산소섭취량값을갖고있다면, 더높은 OBLA 또는젖산역치를갖고있는선수가보통최고의지구력운동수행력을보인다. 지구력선수들은운동수행력을개선시키기위해최대산소섭취량을높이는것에더해서그들의젖산역치를높일수있는방법을모색해야한다. 그림 2.49의그래프는적절한훈련에따라젖산역치가어떻게변하는지명확하게설명한다. 비록이개인의젖산반응에서전환점이명확하지는않지만, 훈련이값을오른쪽으로이동시키는것을쉽게볼수있다. 이이동은훈련후에젖산역치가최대산소섭취량의더높은지점더높은달리기속도에서발생하였다는것을나타그림 2.48 운동강도와혈중젖산축적의관계낸다. 젖산에너지시스템의발달 젖산에너지시스템을발전시키기위해, 젖산역치수준의강도로훈련하는것이필요하다. 이러한종류의훈련으로부터젖산의제거가빨라질때회복도빠르다. 이젖산의제거는젖산이높은산화적활동의영역으로이동할때가속화된다. 이러한환경에서, 젖산은피루빅산으로되돌아가고미토콘드리아로들어가크렙스사이클과전자전달체계에서산화되어물과이산화탄소를생산한다. 선수들의젖산농도는더빠르게떨어지고회복은골격근이비활동적인수동적인회복보다는저강도의주된유산소활동에의해촉진된다. 젖산에너지시 KEY POINT 스템에대한좀더완전한견해는트레이닝이론장의속도와지구력부문에서더잘설명되어있다. 젖산은이제중요한대사적기능으로인식되고에너지를제공하고, 혈중글루코스와간글리코겐을생산하고, 힘든상황에서의생존을촉진시키기위해사용되는중요한물질이다. 젖산의산화는우리의가장중요한에너지자원중하나이다. 매우산화적인근섬유에서, 젖산은선호되는원료자원이다

63 그림 2.49 훈련은젖산전환점을더높은최대산소섭취량의백분율그리고더높은달리기속도로이동시킨다. 대사적경로의상관성 운동동안, 필요한 ATP의공급을제공하기위한에너지에대한요구는 ATP-CP, 젖산그리고유산소대사에너지시스템의상대적인기여를구술한다. 각시스템의백분율적인기여를알기위해달리기경기의에너지에대한요구를분석하는것은가능하다 ( 표2.4). 특정한훈련을실행하기위해서는훈련의기초가있어야만하고좀더격렬한운동후의회복을제공하는부분이있어야만한다. 하지만, 이표는선수들이그들의경기를위한특별한준비에있어서어떤강조가각트레이닝마다있어야하는지가리킨다. 대략 % % Energy Contribution: % 에너지기여경기최대산소섭취량 ATP-PC 젖산유산소 100m m m m m m 102 < m 97 < m 92 < Maraton 82 <1 <1 99 표 2.4 올림픽거리경기에대한에너지자원이백분율기여도 -108-

64 다양한경기에대한전반적인에너지시스템의상대적인기여도에대한정보는몇몇값을갖고있지만, 오직부분적인견해이다. 경기의요구는종목마다다를뿐아니라, 경기동안에도다르다. 선수가경기수행에따른주된시스템의상대적인활동에대한이해를하고있는것은필요하다. 100m, 200m, 그리고 1500n를위한이러한종류의설명에대한예가그림 2.50에있다. 그림 2.50 달리기경기동안주된에너지시스템의기여 코치에게있어서, 선수의경기를준비하는데에너지공급을하는 3가지에너지시스템의중요성에대한정보는필수적이다. 다양한종류의달리기훈련과대사적경로의발전과의상관관계에대한요약이표 2.5에있다. ATP의역할그리고대사적경로와시스템을통한에너지의생산에대한이해와함께, 탄성적인수축요소또한이러한움직임에대한에너지를제공하는데기여한다는것을잊지말아야한다. 근신경시스템요소의탄성적인특성을통하여공급될수있는동역학적그리고잠재적에너지의역할은무시될수없고생체역학장에서더자세히공부할것이다

65 SUMMARY ATP-CP 그리고젖산에너지시스템은무산소시스템으로써언급된다. 그이유는그들이오직산소가없는상태에서만작용해서가아니라산소가없는상황에서도작용할수있기때문이다. ATP-CP 시스템은필드경기, 단거리경주, 그리고허들경기를위한주된대사적에너지자원이다. 모든선수경기에대한젖산시스템의역할과기여때문에젖산에너지시스템의이해는모든코치에게있어서필수적이다. 젖산은안정시와운동동안생산되는동적인대사산물이다. 젖산셔틀은근육, 체순환, 그리고간내에서젖산의움직임과사용에대한설명해준다

66 표 2.5 에너지시스템과달리기트레이닝의관계요약

67 우리는앞서신경계가어떻게근육계와함께신체움직임을조절하는지알아보았다. 이마지막장에서, 우리는신체의모든조정이신경계에의해서통제되지는않는다는것을배울것이다. 신체의모든특정세포와조직이조화적으로함께기능하기위해서는, 추가적인통제와기관계가있어야만한다. 내분비계는신체의모든세포에영향을줄수있는힘이있고수시로바뀌는환경에신체가반응하고적응하는데중요한역할을한다. 이시스템은신경계를통해전기적자극과결합해서화학적인전달자인호르몬을조절한다. 이장에서 : 우리는항상성이무엇을의미하는지이해할것이다. 우리는내분비계의일반적인구조와구성요소를파악할것이다. 우리는내분비계기능의예와함께도피반응이무엇을의미하는지공부할것이다. 우리는신체에서어떻게조절메카니즘이항상성에기여하는지이해할것이다. 우리는조절메카니즘기능의두예로수분균형과온도조절을검사할것이다. 신체가체내환경을유지할수있는능력을이해하는것은운동의반응을이해하는데있어서중요한요소중하나다. 이체내안정성의대부분은신경과내분비계의활동으로부터초래한다. 내분비계와내분비계가생산하는호르몬은그들의행동과기능이아직완전히알려지지않았기때문에비교적생물과학에서새로운연구분야이다. 내분비계를연구하는내분비학이여전히초기상태에있지만, 코치에게어떻게개인이행동에대해반응하는지를알려주는기본지식을제공해준다. 신경계와내분비계는신체가요구하는변화에 적응 하기위해화합한다. 이것은훈련과시합에의해만들어진스트레스를포함한다. 장기간의훈련프로그램을계획할때적응에대한이해는필수적이다. 항상성 당신이어디에있든무엇을하든, 인체내부상태는대체로같다. 당신의신체를구성하는각기관계는특성화된세포로구성된조직을갖고있다. 환경은끊임없이변하지만, 신체내부의환경은안정적이고이것은항상성이라고한다. 이안정된환경의공급은 몸전체 의기능이다. 이것은세포가활동하게하 KEY POINT 는보상기전과신체의화학적성질이더효율적으로일 항상성은인체가효율적으로작동하게해주는세포외액을포함한다. 항상성을통한통제의하게하기위해필수적인체내환경예는체온, 체액균형, 혈압, 혈중글루코스농도그리고을안정적으로유지한다. 혈액의산소와이산화탄소농도이다. 항상성은신경과내분비계의복합적인활동에의하여유지된다. 생식기관을제외하고, 신체의모든기관의기능은항상성의목표를가리킨다. 기관은항상성기전을제공하고신경계와내분비계에의해서조절된다. 신경계는인체의변화를인지하고적절한기관에메시지를전달한다. 이메시지는빠르게변화의원인을중재시킨다. 내분비계의반응은신경계와비슷하지만일반적으로느린반응이다

68 대부분의항상성과관련된통제시스템은부적피드백에의해일어난다. 피드백은체내환경이계속해서체크하는일부분이다. 체내환경의항상성의붕괴는수용기에의해알려지고이메시지는뇌에전달된다. 체내환경의균형붕괴가심해지면통제센터 ( 뇌 ) 는결정을내린다. 그림 2.51 항상성의많은역할

69 기관의반응은체내환경을바꾼다. 가장일반적인반응은원래의자극을거꾸로해서항상성을다시유지하게하는것이다. 예를들면, 체온이증가될때냉각효과를만들기위해땀샘의활동이증가되고체온을정상으로돌려놓는다. 이것은부적피드백시스템으로알려져있고그림 2.52에설명되어있다. 항상성을조절하는부적피드백의또다른예는당신의눈이빛의양에따라반응하는것이다. 동공의크기는눈으로들어오는빛의양을조절한다. 거울을보면당신의동공이커지는것을볼수있고, 밝은빛에서는동공의크기가작아지는것을알수있다. 동공이빛에반응하는방법은동공이크기를변화시켜우리눈이각기다른빛의상태에적응하게해주는항상성의예이다. 항상성은당신이살아있게해주는모든신체의과정을포함한다. 이러한과정들은숨쉬기와같이짧을수도있고어린시절과사춘기때신체가성장하는것과같이긴기간일수도있다. 코치로써, 신체가운동에즉각적으로반응하는것과훈련에대한장기간반응그림 2.52 항상성체온조절은전형적인부적피드백모두고려해야한다. 운동에서즉각적인항상메카니즘을통하여이루어진다성반응의많은부분은신경계에의해통제되고누적되는반면에장기간의항상성적응은내분비계에의해영향을받는다. 내분비계 내분비계는호르몬을분비하는다수의조직과분비기관을형성하다. 내분비계는신경계와같이비슷한통제활동을하지만, 일반적으로느리다. 호르몬은체순환으로방출되고혈액을통해신체에수송된다. 일단샘에서혈류로방출되면, 호르몬은목표세포를만날때까지신체를돌아다닌다. 호르몬과특정한목표세포의상호작용은잠겨있는것을여는활동과같다. 호르몬은 열쇠 이고수용체 ( 목표세포 ) 는 자물쇠 이다. 오직정확한열쇠만이목표세포의주어진활동을열수있다. KEY POINT 내분비샘은다른양과빈도로호르몬을방출한다. 대부분의샘들은호르몬을생산하고, 이는각기다른과정을통제한다. 목표세포들은각기다른속도로반응한다. 호르몬이신체에서응급상황에서처럼빠르게반응하는것부터느리게반응하는것까지다양한과정을통제한다. 느린반응시간을위해전달시스템의역할을한다

70 내분비샘은다른양과빈도로호르몬을방출한다. 대부분의샘은각기다른호르몬을생산하고이는각기다른과정들을통제하고, 목표세포들은각기다른속도로반응한다. 이것은호르몬이응급상황에서처럼빠르게반응하는것부터느리게반응하는것까지다양한과정을통제한다는것을의미한다. 호르몬은혈류로오랜기간동안방출될수있기때문에성장과발달그리고훈련의적응과같은신체의장기간변화를통제할수있다. 호르몬이그들의기능을완수하고더이상필요하지않으면, 그들은간에의해서혈액으로부터제거된다. 그림 2.53 내분비샘 -115-