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1 운동과학, 2014 년, 제 23 권제 1 호 Exercise Science, 2014, Vol.23, No.1 20 m 점증왕복달리기검사를이용한여중생의 VȮ2max 추정식개발 박동호 1) ㆍ송정란 1) ㆍ이상현 1) ㆍ김창선 2) 1) 인하대학교, 2) 동덕여자대학교 Abstract Park, Dong-Ho, Song, Jung-Ran, Lee, Sang-Hyun, Kim, Chang-Sun. The Development of Prediction Equation for Estimating VȮ2max from the 20 m PSRT in Korean Middle-School Girls. Exercise Science, 23(1): The purpose of this study was to develop and validate regression models to estimate maximal oxygen uptake (VȮ2max) from the 20 m Progressive Shuttle Run Test (20 m PSRT) in Korean middle-school girls aged years. The 20 m PSRT and VȮ2max were assessed in a sample of 194 participants. The sample was randomly split into validation (n=127) and test-retest reliability (n=99, 32 out of 127 participants also performed validity test) groups. 127 participants performed a graded exercise test (GXT, stationary gas analyser) and the 20 m PSRT (portable gas analyser) once to develop a VȮ2max prediction model and to analyze the validity of the modified 20 m PSRT protocol (starting at 7.5 km/h and increasing by 0.5 km/h every 1 min). 99 participants performed the 20 m PSRT twice for test-retest reliability purpose. Mean measured VȮ2max (39.2±5.1 ml/kg/min) from the potable gas analyzer was significantly increased from that measured during the GXT from stationary gas analyzer (37.7±5.7 ml/kg/min, p=.001) using the modified 20 m PSRT protocol. But it was a narrow range (1.5 ml/kg/min). The measured VȮ2max from the potable and stationary gas analyzers correlated at r=.88(p<.001). Test-retest of the 20 m PSRT yielded comparable results (Laps r=.88 & final speed r=.85). New regression equations were developed from present data to predict VȮ2max for middle-school girls: y=.231 Laps-.311 weight(in kg) (r=.74, SEE=4.29 ml/kg/min). It is concluded that (a) the modified 20 m PSRT protocol is a valid and reliable test and (b) this equation developed in this study provides valid estimates of VȮ2max of Korean middle-school girl aged years. Key words:middle-school girl, 20 m progressive shuttle run test, VȮ2max, reliability, validity 초록박동호, 송정란, 이상현, 김창선. 20 m 점증왕복달리기검사를이용한여중생 VȮ2max 추정식개발. 운동과학, 제23권제1호, 1-11, 본연구의목적은새로운 20 m 점증왕복달리검사 (20 m PSRT) 프로토콜을이용하여우리나라여중생의 VȮ2max를추정할수있는타당성과신뢰도가확보된추정식을개발하는데있다. 총 194명의여중생 (13-15세) 중 127명은타당도검사를위해그리고 99명 ( 나머지 67명 +32명은타당도분석에도참여함 ) 은신뢰도검사를위하여무작위로배정하였다. 127명의참여자는 VȮ2max 추정식의개발과새로운 20 m PSRT 프로토콜의타당도분석을위하여트레드밀을이용한최대점증부하검사 ( 고정식 ) 와이동식가스분석기를착용하고 20 m PSRT( 이동식 ) 를실시하였다. 신뢰도분석을위하여 99명의참여자들은새로운 20 m PSRT를 1주일간격으로 1회반복 ( 총 2회 ) 실시하였다. 이동식가스분석기를착용하고측정한 20 m PSRT VȮ2max 실측값 (39.2±5.1 ml/kg/min) 은고정식가스분석기를이용하여트레드밀을이용하여측정한 VȮ2max 실측값 (37.7±5.7 ml/kg/min, p=.001) 보다유의하게높았으나매우좁은범위에해당하는것이었다 (1.5 ml/kg/min). 또한이동식과고정식가스분석기 (20 m PSRT vs. 트레드밀 ) 에서얻은 VȮ2max의상관계수는.88(p<.001) 이었다. 20 m PSRT의신뢰도검사와관련하여왕복달리기횟수 (r=.88, p<.001) & 최종속도 (r=.85) 의상관계수역시매우높은것으로나타났다. VȮ2max를추정하기위해본연구에서얻은자료를바탕으로개발된새로운추정식은 y =.231 왕복횟수 체중 이다 (r=.74, SEE=4.29 ml/kg/ml). 결론적으로첫째, 새로운 20 m PSRT 프로토콜은타당성과신뢰도가확보된검사이며둘째, 본연구에서개발된 20 m PSRT 추정식은한국여중생 (14-16세) 에게적합하고타당성있는 VȮ2max 추정값을제공할수있을것이다. 주요어 : 여중생, 20 m 점증왕복달리기검사, VȮ2max 추정식, 신뢰도, 타당도 * 이논문은 2012 년도정부 ( 교육과학기술부 ) 의재원으로한국연구재단의지원을받아연구되었음 (NRF-2012S1A5A2A )

2 2 20 m 점증왕복달리기검사를이용한여중생의 VȮ2max 추정식개발 Ⅰ. 서론 심폐지구력은건강체력의핵심요소로 2006년부터실시된맟춤형학생건강체력평가시스템 (physical activity promotion system: 이하 PAPS) 의필수평가뿐만아니라선택평가에서도실시되고있다 ( 인천광역시교육청, 2007). 현재까지심폐지구력의가장정확한평가척도는점증부하운동검사 (graded exercise test: 이하 GXT) 를이용한최대산소섭취량 ( 이하 VȮ2max) 이다. 그러나 VȮ2max의직접적인측정은학교현장에서의사용의한계가존재하며 ( 류경화등, 2003), 그대안으로여러명을한번에측정할수있는오래달리기가주로이용되어왔으나최근청소년의체력이급격히저하되면서완주하지못하는상황이종종발생하며, 더욱이안전사고의발생위험이있어 20 m 점증왕복달리기검사 (20 m progressive shuttle run test; 이하 20 m PSRT) 가새롭게부각되고있다. 20 m PSRT는캐나다몬트리올대학 Leger와 Lambert(1982) 가개발한것으로신뢰도와타당도가면밀하게평가되었으며, 오래달리기나스텝테스트등에비해지루하지않고능력에따라자동탈락되므로안전사고의발생을최소화할수있으며음악및박자에의한점증부하방식으로피검자의흥미와성취동기를유발시킬수있는장점이있어학교현장에서많이활용되고있다 ( 고병구, 2006). 하지만현재학교에서실시되고있는 20 m PSRT는최종왕복횟수를준거로설정된기록에의해 1~5 등급으로만제시해주고있기때문에이러한등급이심폐지구력을대표하는 VȮ2max를대변할수없고또한학생개인의심폐지구력수준을파악하는데한계가있다. 이러한한계점을극복하기위해서는실험실에서의 VȮ2max 측정이필수적이며실측데이터를활용한간접추정식의개발을통하여개인의심폐지구력을보다명확하게평가할수있다. 즉, 현재의 1~5의등급뿐만아니라이러한추정식을활용하여개인의 VȮ2max 예측값을제공해준다면훨씬정확한개인의심폐지구력수준을파악할수있다. 현재외국의경우, Leger와 Lambert(1982) 을선두로여러연구자들은 (Leger et al., 1988; Fernhall et al., 1998; Barnett et al., 1993; Stickland et al., 2003; Matsuzaka et al., 2004; Mahar et al., 2006; Ruiz et al., 2008; Mahar et al., 2011; Quinart et al., 2013) 다양한종속변인 ( 성별, 스피드, 왕복횟수등 ) 을활용하여 20 m PSRT를이용한 VȮ2max 추정식을개발하였고, Stickland 등 (2003) 은기존의추정식과의비교분석을통하여타당성을검증한바있다. 이렇듯외국의경우, 20 m PSRT의 추정식연구뿐만아니라이를검증하는타당도검증연구역시도활발하게진행되고있는반면국내의경우, 현재까지검증된 20 m PSRT 추정식이전무하며, 이에대한연구또한매우부족한실정이다. 한편, Leger와 Lambert(1982) 의 20 m PSRT를이용한 VȮ2max 추정식을활용하여얻은 VȮ2max 예측값은 VȮ2max 실측값과비교하여기존의 1마일달리기의상관성 (r=0.66) 보다높은상관성 (r=0.71) 이있었으며, 안전하고타당성이높은검사로보고되고있으나외국에서개발된 20 m PSRT VȮ2max 추정식을한국인에게적용하는것은다양한문제점들이제기된다. 그예로, 추정식의투입변인으로이용되는연령과성별의체력적특성뿐만아니라체격및신체조성이시대의변화와함께변화되며, 특히여학생의경우, FITNESSGRAM의심폐지구력평가로활용되는 Progressive Aerobic Capacity Endurance Run(PACER, 20 m PSRT) 의 VȮ2max 간접추정식의낮은예측력과정확성의문제가제기되었다 (Boiarskaia et al., 2011). 이와같은맥락에서최근 Welk 등 (2011) 은 FITNESSGRAM의심폐지구력평가에대한새로운체력준거의개발필요성을제기한바있다. 더욱이비교적신체활동이많은서양청소년과한국청소년의심폐지구력의차이를고려하지않고서양청소년을대상으로개발된 VȮ2max 추정식을한국청소년에게활용하는것은타당성이낮을것으로예측된다. 최근중학교 2학년여학생 30명을대상으로실시한연구 ( 김나영등, 2012) 에의하면, 현재우리나라 PAPS에서사용하고있는 20 m PSRT의초기시작속도 (8.5 km/h, 매분마다 0.5 km/h 증가 ) 가지나치게높음을확인할수있었다. 이연구에서기존의외국인을대상으로개발된 20 m PSRT 프로토콜 (Table 2) 에서의우리나라중학교 2학년여학생들의운동지속시간은 3'59"±1'08" 이었고동일대상자가트레드밀에서의 VȮ2max의직접측정을위해사용한 KSSI 프로토콜 ( 체육과학연구원 ) 에서의운동지속시간은 10'26"±1'28" 로트레드밀에서의운동지속지간에비해매우짧았다. 20 m PSRT의짧은운동지속시간은정확한 VȮ2max의산출이라는관점에서의문을제기하게된다. 그예로, 많은선행연구들 (Astrand & Saltin, 1961; Poole et al., 1988; Whipp, 1994; Whipp & Wasserman, 1972) 은운동강도가지나치게높을경우, 운동지속시간이짧아지고이는정확한 VȮ2max 값을얻기위해필요한충분한시간을제공하지못한다고제안한다. 즉, 운동부하가지나치게높을경우, 근파워의부족으로운동지속시간이너무짧아지거나운동부하가낮아지나치게오랜

3 박동호ㆍ송정란ㆍ이상현ㆍ김창선 3 시간동안운동을지속할경우에는오히려낮은 VȮ2max 값을얻게된다. McCole 등 (2001) 과 Lepretre 등 (2004) 의연구에서는성인남성을대상 (VȮ2max=50.7 ml/kg/min) 으로 GXT 중심혈관계의반응과관련하여약 5분에서 9분사이에서개인의최대심박출량에도달한다고보고하였다. 즉, VȮ2max가심박출량 동정맥산소차에의해산출된다는점을고려할때, 정확한 VȮ2max 검사를위한최적의운동지속시간이존재하며, 이러한시간으로최소 5분이상의운동지속시간이요구되고, 일반적으로 10±2분을제안하고있다 (Buchfuhrer et al., 1983; Lepretre et al., 2004; McCole et al., 2001; Yoon et al., 2007). 이에본연구는실험실에서의 VȮ2max 실측값과새롭게개발한 20 m PSRT의프로토콜 (5분이상의운동지속시간을확보하기위하여스테이지및속도조정 ) 을활용한 20 m PSRT 시 VȮ2max 값과의타당성 (validity) 검사와함께추가적으로 20 m PSRT 신뢰도검사 (test-retest reliability) 와회귀식을이용한 VȮ2max 추정식의타당도검사를실시하여우리나라중학교여학생들에게적합한 VȮ2max 간접추정식을개발하는데목적이있다. 이와더불어이러한추정식개발을검증하는기초자료를함께제시하고자한다. 급-5등급 ) 을고려하여학년별로이비율 (600명, 예 : 1등급 15%, 2등급 35%, 3등급 35%, 4등급 10%, 5등급 5%) 과동일하게맞추어대상자를선정해실험을진행하였다. 본연구의실험에참여하는대상자는이미 20m PSRT 방법을숙지하고있으나실험 1주일전에이에대한재교육을실시하였으며, 실험 48시간이전에격렬한운동역시삼가도록조치하였다. <Table 1> 은이연구에참여한학생들의신체조성및체격특성을제시하였다. Table 1. Subject characteristics. Variables 1 st Grade (n=50) 2 nd Grade (n=84) 3 rd Grade (n=60) Age (years) 13.0±0 b*** 13.6±0.5 c*** 15.0±0 a***.000 Height (cm) 155.4± ± ± Weight (kg) 49.3± ± ± BMI (kg/m 2 ) 20.3± ± ± Muscle mass (kg) 18.0± ± ± Fat mass (kg) ± ± Body fat (%) 28.6± ± ± Waist-hip ratio.80±.06.81±.05.82± Values are means and SD. a: significantly different from 1 st grade, b: significantly different from 2 nd grade, c: significantly different from 3 rd grade. *** p<.001. p Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상실험참여전학생과학생의부모님들에게측정내용과이유를설명하고학부모로부터동의서를받은후실험을진행하였다. 또한참여학생의담임및체육교사들에게도본연구의측정내용과이유를설명하여협조를구하였다. 본연구의참여기준은심혈관질환이나대사성질환, 근골격계질환등질환이없는건강한학생만을대상으로하였으며, 실험중측정결과에영향을미칠수있는약물을복용하거나습관성흡연자는본연구에서제외하였다. 본연구의대상선정은 I시소재 1개교의중학교여학생이실시했던 20 m PSRT의약 600여명 (1개여자중등학교의학생은 400명에서 800명임. 따라서평균 600여명 ) 의등급별비율을토대로 1학년 50명, 2학년 84명, 3학년 60몇총 194명을선발하였다. 본연구에서는새롭게개발되는추정식의타당성과일반화를확보하기위하여모수통계분석을위한정규분포에입각하여 600명의심폐지구력등급별비율 (1등 2. 연구방법 1) 새로운 20 m PSRT 프로토콜 20 m PSRT는매분마다지속적으로속도가증가하는형태의달리기로구성되어있다. 기존의 20 m PSRT의초기속도는 8.5 km/h로시작하여매분마다 0.5 km/h의속도가증가하나본연구에서는초기속도를 7.5 km/h의속도로낮추어실시하였다 (Table 2). 측정전준비운동으로체조를실시한후대상자들이신호음을명확히들을수있는지확인하였다. 무선심박측정기 (POLAR, Newyork, USA) 를착용하고검사전안정을취한후 20 m PSRT를위해새롭게만들어진음원에맞추어 20 m PSRT를실시하였다. 각단계에따라신호음의주기가짧아지는데본연구에서사용된 20 m PSRT 점증속도및음원의신호주기는 <Table 2> 와같다. 20 m PSRT를실시하면서대상자들의심박수를실시간으로체크하였고대상자들이신호음이울리기전에목표지점까지도달하지못한횟수가 2회가될때왕복달리기가종료되고그때까지의왕복횟수또는실패전마지막단계 (stage) 를최종횟수로산정하였다.

4 4 20 m 점증왕복달리기검사를이용한여중생의 VȮ2max 추정식개발 Table 2. Modified protocol for the 20 m PSRT Stage Speed (Km/h) Split time (sec/20 m) Laps Time (sec/stage) 1 * * * Traditional 20 m PSRT protocol (initial speed at 1 st stage=8.5 km/h) vs. new developed 20 m PSRT protocol (initial speed at 1 st and 2 nd stage=7.5 km/h and 8.0 km/h, respectively) 2) 최대산소섭취량측정 최대산소섭취량 (VȮ2max) 의측정은트레드밀을이용한 GXT를실시하였다. 대상자들은무선심박측정기 (POLAR, Newyork, USA) 를착용하고 10분동안안정을취한후심폐기능분석장치 (True One 2400, USA) 를이용하여 VȮ2max를측정하였다. GXT는일반여성을대상으로하는 KSSI 프로토콜 ( 체육과학연구원 ) 을이용하였다. 이프로토콜은최초운동시작부하를속도 5.5 km/h, 경사도 2% 에서 2분간실시하고이후단계별증가폭은경사도를고정한상태에서매 2분마다 1.29~1.49 km/h( 평균 1.38 km/h) 씩속도를점증적으로증가시킨다. 운동중에는심박수, 호흡교환율, 운동자각도, 산소섭취량등을체크하면서달리기지속여부를수시로확인하고, 대상자의최대운동상태 (All-out) 를유도하였다. VȮ2max는아래의기준이세가지이상포함될때로하였다 : 1 운동중심박수가나이로추정된최대심박수 (206.9-[0.67 나이 ])(Gellish et al., 2007) 의 ±10 bpm 안에있을때, 2 호흡교환율 (RER)>1.1, 3 운동자각도가 17 이상일때, 4 운동부하가증가됨에도불구하고산소섭취량 (VO 2 ) 의수준이항정상태에있을때로간주하였다. 3) 새로운 20 m PSRT 프로토콜의타당도검사 본실험을위해총 194명중 127명 (1학년 38명, 2학년 41 명, 3학년 48명 ) 을대상으로 GXT 검사를통해얻은 VȮ2max 를준거로하여새롭게개발한프로토콜을사용한 20m PSRT 검사시휴대용가스분석기 (Metamax 3B, Germany) 를통해 VȮ2max를측정하였다. 이들 VȮ2max 값 ( 고정식 vs. 이동식 ) 과의비교분석을통해새로운 20 m PSRT 프로토콜 (Table 2) 의타당도를분석하였고 20 m PSRT는트레드밀 GXT 실시 7일후에측정하였다. 20 m PSRT 검사에서는매운동단계및운동종료직후산소섭취량, 심박수, 최고속도, 최대왕복횟수, 최종단계등을측정하였다. 20 m PSRT 검사시대상자의 VO 2 를측정하기위하여대상자는휴대용가스분석기 (Metamax 3B, Germany) 를착용하고실시하였다. 본연구에서사용한휴대용가스분석기는배터리를포함하여약 1 kg의무게가나가며, 이휴대용분석기는고정식가스분석기를이용하여산출한 VȮ2max 간유의한차이가없으며, 신뢰도가증명된방법이다 (McLaughlin et al., 2001; Flouris et al., 2005). 또한대상자들의운동중심박수의변화를알아보기위하여무선심박측정기 (polar RS400, USA) 를착용함으로써산소섭취량과함께심박수를측정하였다. 4) 20 m PSRT 신뢰도검사두번째실험으로 20 m PSRT 신뢰도검사 (test-retest reliability) 를위해서본연구에참여한 194명중 99명을대상으로 (1학년 33명, 2학년 31명, 3학년 35명 ) 20 m PSRT를 1주일간격으로 2회실시하였다. 20 m PSRT 측정시최대심박수 (HRmax), 최종속도 (km/h), 최대왕복횟수 ( 회 ), 최종단계 (stage) 등을측정하였다. 이실험에참여한학생들중 32명은 20 m PSRT의타당도검사에도참여하였다. 5) VȮ2max 추정식의타당도검사 1차실험에서의새로운 20 m PSRT 프로토콜의타당도검사를위해참여한 127명의 VȮ2max 실측값 ( 트레드밀 ) 을종속변인으로하여 20 m PSRT 측정시관찰한최대심박수 (HRmax), 최종속도 (km/h), 최대왕복횟수 ( 회 ), 최종단계 (stage) 및인체계측변인 ( 신장, 체중, BMI, 체지방률, 골격근량등 ) 등의변인들을투입변인으로하여회귀식을통해 VȮ2max 실측값을잘대변할수있는추정식을개발한후이에대한타당도분석을실시하였다. 3. 자료처리본연구의자료처리를위하여통계프로그램 SPSS 17.0(kr)

5 박동호ㆍ송정란ㆍ이상현ㆍ김창선 5 을이용하여각변인들의평균과표준편차를구하였다. 아울러회귀식의개발과교차타당도검증을실시하기위하여 20 m PSRT 시의측정변인 ( 최대왕복횟수, 최고속도, 최종단계등 ) 과체격변인 ( 신장, 체중, 체지방률, BMI 등 ) 그리고트레드밀에서의최대점증부하검사에서얻은 VȮ2max간의상관분석을실시한후요인간의상관성을바탕으로 VȮ2max 를추정할수있는다중회귀분석 (multiple linear regression analysis) 을이용하였다. 또한추정식의정확성에대한타당도를분석하기위하여회귀식을통해개발된추정식을활용하여얻은 VȮ2max 예측값과실제트레드밀에서의 VȮ2max 실측값간의차이를알아보기위하여 paired t-test를실시하였다. 모든통계적유의수준은 α=0.05로설정하였다. 9.9±0.6 km/h) 에비해고정식 (8.2±1.6 min, 10.7±1.3 km/h) 이평균적으로약 2분 54초 (2.9분) 더오랫동안지속하였으며 (p<.001), 최종속도역시약 0.8 km/h 더높았다 (p<.001). 사후분석결과, 1, 2, 3 학년모두이동식에비해고정식에서운동지속시간 (p<.001, p<.001, p<.001) 과최종속도 (p<.001, p=.004, p<.001) 가유의하게길거나높은것으로나타났다. 또한 1st 단계에서의심박수역시학년간과상호작용효과가나타나지않았으나이동식 (20 m PSRT, 153.1±17.0 bpm) 프로토콜을사용할때가고정식 ( 트레드밀, 141.2±15.4 bpm) 프로토콜을사용할때보다평균적으로약 12 bpm 더높게나타났다. 사후분석결과, 1, 2, 3 학년모두고정식보다이동식측정시 1st 단계심박수가유의하게높은것으로나타났다 (p<.001, p<.001, p<.001). Ⅲ. 연구결과 1. 새로운 20 m PSRT 프로토콜의타당도분석 <Table 3> 은고정식 ( 트레드밀 ) 과이동식 (20 m PSRT) VȮ2max 측정시관찰한변인들의결과를제시하였다. <Table 3> 에서처럼최대심박수 (HRmax) 는학년간, 방법간모두통계적으로유의한차이가없었으며, 상호작용효과역시나타나지않았다. 반면운동지속시간과최대속도는학년간과상호작용효과가나타나지않았으나이동식 (5.3±1.1 min, m PSRT 신뢰도분석 20 m PSRT의신뢰도검사 (test-retest reliability) 를위하여총 194명중무작위로 99명을선정하여 (1학년 33명, 2학년 31명, 3학년 35명 ) 20 m PSRT를 1주일간격으로 2회실시하였고그결과는 <Table 4> 에제시하였다. 본연구에서 20 m PSRT의신뢰도검사와관련하여관찰한변인인 1차와 2차시기의왕복횟수 (r=.88, p<.001), 최종속도 (r=.85, 0.21 km/h), 소요시간 (r=.83, 22초 ), 최대심박수 (r=.65, p<.001) 모두높은상관을보였고따라서반복측정 Table 3. Measured variables during grade exercise test (stationary) and 20 m PSRT (potable gas analyzer) Variable HRmax (bpm) Exercise duration (min) Last speed (km/h) HR at 1st stage (bpm) VȮ2max (ml/kg/min) Method Stationary Portable Stationary Portable Stationary Portable Stationary Portable Stationary Portable 1 st Grade (n=50) 200.8± ±8.6 2 nd Grade (n=84) 197.0± ±6.2 3 rd Grade (n=60) 197.4± ±7.0 Total (N=194) 198.5± ± ± ± ± ± ±1.3 *** 5.2±0.8 *** 5.4±1.1 *** 5.3± ± ± ± ± ±0.6 *** 9.8±0.5 *** 9.9±0.6 *** 9.9± ± ± ± ± ±16.5 ** 149.9±16.3 * 152.6±17.7 *** 153.1± ± ± ± ± ± ±4.5 *** 38.3±5.5 * 39.2±5.1 p (3 2 mixed ANOVA results) G.214 M.143 G M.935 G.774 M.000 G M.496 G.811 M.000 G M.704 G.695 M.000 G M.750 G.073 M.000 G M.648 Values are means and SD. G=Grade, M=Method. a: significantly different from 1st grade, b: significantly different from 2nd grade, c: significantly different from 3rd grade. : significantly different from the method. : correlation coefficient. * p<.05, ** p<.01, *** p<.001. r.62 **.52 **.85 ***.39 **.88 ***

6 6 20 m 점증왕복달리기검사를이용한여중생의 VȮ2max 추정식개발 Table 4. The results of reliability analysis (test-retest) of 20 m PSRT Variable # of Laps (repetition) Last Speed (km/h) Exercise duration (sec) HRmax (bpm) Time 1 st Grade (n=33) 1 st 34.5±12.0 * 2 nd 37.7± st 2 nd 9.6±.7 9.8±1.0 1 st 2 nd 296.8± ± st 202.4±7.6 ** 2 nd 201.3±8.1 2 nd Grade (n=31) 32.1±12.5 *** 36.5± ±.8 *** 9.8± ±93.8 ** 306.1± ±7.9 *** 198.8±9.6 3 rd Grade (n=35) 40.8±15.0 * 44.0± ±.9 * 10.2±.8 Total (N=99) 35.8± ± ± ± ±107.9 ** 305.6± ±88.4 b* 327.6± ±10.4 *** 202.6± ± ±9.4 p (3 2 mixed ANOVA results) G.060 T.000 G T.760 G.058 T.000 G T.255 G.038 T.001 G T.543 G.053 T.664 G T.209 Values are means and SD. G=Grade, M=Method. a: significantly different from 1st grade, b: significantly different from 2nd grade, c: significantly different from 3rd grade. : significantly different from time period. : correlation coefficient. *p<.05, **p<.01, ***p<.001 r.88 ***.85 ***.83 ***.65 *** Table 5. The summary of the 20 m PSRT equation developed from regression equation to predict VȮ2max Input variables Equation r r 2 SEE F p Laps & weight y=.231 Laps weight ***.000 Laps y=.255 Laps ***.000 r=correlation coefficient between actual and predicted values; r 2 : coefficient of determination; SEE: standard error of the estimate; F= ANOVA F statistic; p= Pearson's coefficient significant 시재현성이높은것으로판단되나최대심박수를제외한왕복횟수 (3.67회차이, p<.001), 최종속도 (0.21 km/h 차이, p<.001) 및소요시간 (22초차이, p=.001) 등이 1차시기에비해 2차시기에서다소유의하게증가함을관찰하였다. 3. VȮ2max 예측값에대한 20 m PSRT 추정식의타당도분석 127명 (1학년 38명, 2학년 41명, 3학년 48명 ) 을대상으로트레드밀에서의 GXT를통해얻은 VȮ2max 실측값과상관이있는인체계측변인들 ( 키, 체중, BMI, 체지방률, 골격근량등 ) 과 20 m PSRT 시측정된변인들 ( 최종속도, 왕복달리기횟수등 ) 을활용하여 VȮ2max(ml/kg/min) 를예측할수있는추정공식을개발하기위하여다중회귀분석을실시하였다. 이들변인들중체중변인 (x, kg) 과 20 m PSRT 시왕복횟수 (x, 횟수 ) 변인이독립변인으로함께투입되었을때종속변인인 VȮ2max(y, ml/kg/min) 실측값을가장잘대변하는것으로나타났다. 회귀분석을통해얻은공식은아래와같으며, 이회귀모형에대한요약은 <Table 5> 에제시하였다. y =.231 왕복횟수 체중 (kg) Ⅳ. 논의 1. 새로운 20 m PSRT 프로토콜의타당도분석분석결과에서처럼최대심박수의경우, 두프로토콜간 ( 고정식 = 시작속도 5.5 km/h, 경사도 2% 고정, 2분마다약 1.38 km/h vs. 이동식 = 시작속도 7.5 km/h, 매분 0.5 km/h) 유의한차이가없었고각각의최대심박수는 198.5±9.0 bpm( 고정식 ) 과 197.0±7.5 bpm( 이동식 ) 으로나이로추정 [ [0.67 나이 ](Gellish et al., 2007), 14세 =197.2 bpm, 15세 =196.6 bpm, 16세 =195.9 bpm, 평균 bpm] 되는최대심박수와매우유사한수준이었다. 이는 VȮ2max 결정기준중하나인최대심박수 ±10 bpm의기준에상응하는수치로피험자들은프로토콜과상관없이최선을다한것으로판단되며, 두프로토콜모두운동종료시까지의생리적요구수준은유사한것으로나타났다. 그러나두프로토콜간운동지속시간과최종속도는고정식 ( 트레드밀 ) 에비해이동식 (20 m PSRT) 이유의하게짧고낮은반면 1st 단계의심박수는높게나타났다. 이것은프로토콜의차이로비록고정식프로토콜이경사도를 2% 에고정하고매단계마다약 1.38 km/h( 시작속도 5.5 km/h, 2분 stage) 의속도를증가시키도록고안되어있으

7 박동호ㆍ송정란ㆍ이상현ㆍ김창선 7 나이동식프로토콜 ( 시작속도 7.5 km/h, 매 1분마다 0.5 km/h, 2분 stage로계산할경우 1 km/h) 의초기속도가약 2 km/h 높으며, 20 m PSRT가갖는특성 ( 대사적및생체역학적요인 ) 이주요원인으로판단된다. 이와관련하여 Jones & Doust(1996) 은실험실에서의트레드밀달리기는공기저항의부족으로인하여경사도 1% 의트레드밀에서의달리기는실외평지달리기의에너지소비량과유사하다고제안하였다. 그럼에도불구하고 20 m PSRT 시낮은최종속도는 20 m PSRT 달리기시 180 턴동작에서인체무게중심의수직이동과달리기효율성의저하 ( 절대적부하에대한 VO 2 섭취의증가 ) 와관련된생체역학적요인 ( 가속, 감속및방향전환의지속적인사이클 )(Ahmaidi et al., 1992b) 에의한무산소대사의증가가피험자로하여금같은속도라할지라도더힘들게느끼도록했을것이고결과적으로 20 m PSRT에서의최종속도를약 0.8 km/h 유의하게낮아지도록유도하였을것으로판단된다. VȮ2max의경우, 시기에대한유의한차이가없었으며, 상호작용효과역시나타나지않았으나고정식 ( 트레드밀 ) 가스분석기를이용하여측정한 VȮ2max 값보다이동식 (20m PSRT) 가스분석기를이용하여측정한 VȮ2max 값이전체적으로약 1.5 ml/kg/min (4% 차이 ) 유의하게높았으며 (p<.001), 두측정방법간의상관계수는.88로매우높은상관을보였다 (p<.001). Flouris 등 (2010) 은이동식가스분석기를이용하여실험실 ( 트레드밀 ) 과필드 (20 m PSRT) 에서같은프로토콜 ( 시작속도 8.5 km/h) 을사용하여 VȮ2max를측정하였고본연구의결과에서처럼트레드밀에서의 VȮ2max (51.3±3.1 ml/kg/min) 가 20 m PSR T에서얻은 VȮ2max (53.4±3.5 ml/kg/min) 보다통계적으로유의하게낮게나타났다 (2.1 ml/kg/min, 4.1% 차이, p=.001). 이러한결과는 Flouris 등 (2010) 의연구에참여한피험자들의 VȮ2max가본연구에참여한대상자들의 VȮ2max보다높다는점에서유사한차이 (4% vs. 4.1%) 로판단되며, 이러한차이는아마도대사적요인 ( 무산소대사의증가 ) 및생체역학적요인들에의해비롯된것으로생각된다 (Ahmaidi et al., 1992a; Grant et al., 1995; Sproule et al., 1993). 이들연구들에의하면, 트레드밀에서보다 20 m PSRT 종료시젖산농도가높게나타나며이것은 20 m PSRT 시반환구간에서의 180 턴동작중인체무게중심의수직이동과이로인한달리기효율성의저하그리고왕복구간에서의가속과감속의반복등이무산소대사를증가시키는것으로생각된다 (Ahmaidi et al., 1992b). 결과적으로트레드밀과비교할때 20 m PSRT 달리기시증가된 VȮ2max 수치는턴동작과관련된신체의수직이동과달리기효율성의감소 (Flouris et al., 2010) 로인한추가적인 VȮ2 증가로유발되었을것으로판단된다. 또한 20 m PSRT 회귀식을이용하여개발한추정식의 VȮ2max 예측값과 VȮ2max 실측값간의상관계수는 Grant 등 (1995) 의경우 0.86, Ramsbottom 등 (1988) 은 0.83, Paliczka 등 (1987) 은 0.93 그리고 Leger와 Lambert(1982) 는 0.91로본연구에서얻은 0.88은선행연구들에서보고한 의범위이내에해당하는것으로나타났다. 결론적으로새롭게개발된 20 m PSRT 프로토콜을이용하여측정한 VȮ2max 값은트레드밀에서측정한 VȮ2max 값보다유의하게높았으나그수치가 1.5 ml/kg/min으로매우좁은범위에해당하며, 이러한차이는기존의프로토콜과새로운프로토콜의초기시작속도차이 ( 기존 8.5 km/h vs 새로운 7.5 km/h) 에서비롯되기보다는 20 m PSRT의특성 ( 가속과감속및턴동작과관련된생체역학적및대사적요인 ) 과관련된것이고두 VȮ2max 값간 ( 트레드밀 vs. 20m PSRT) 매우높은상관계수를지닌다는점에서타당한프로토콜로판단된다 m PSRT 신뢰도분석본연구에서의 20 m PSRT의신뢰도검사와관련하여관찰한변인인 1차와 2차시기의왕복횟수 (r=.88, p<.001), 최종속도 (r=.85, 0.21 km/h), 소요시간 (r=.83, 22초 ), 최대심박수 (r=.65, p<.001) 모두높은상관을보였다. 따라서반복측정시재현성이높은것으로판단되나최대심박수를제외한왕복횟수 (3.67회차이, p<.001), 최종속도 (0.21 km/h 차이, p<.001) 및소요시간 (22초차이, p=.001) 등이 1차시기에비해 2차시기에서다소유의하게증가함을관찰하였다. 1차시기에비해 2차시기에서의증가한왕복횟수 (3.6회) 는최종속도 (0.2 km/h) 및소요시간 (22초) 의증가를수반하였다. 이것은아마도학습효과에의한것으로판단된다. 이와관련하여 Aandstad 등 (2011) 의연구에서는 41명의남성을대상으로실시한 20 m PSRT 시 1차시기에비해 2차시기에서 2.7회증가하였고, Leger와 Lambert(1982) 의초기연구에서는남성에비해여성의경우이러한차이가두드러지게나타남을관찰하였다 ( 여자 p=.008 vs. 남자 p=.115). 또한 22명의남성과 13명의여성을대상으로실시한 Lamb와 Rogers(2007) 의연구에서는 3회에걸친반복측정이이루어졌고 1차시기에비해 2차시기에서 5.3회증가하였으나 2차시기와 3차시기

8 8 20 m 점증왕복달리기검사를이용한여중생의 VȮ2max 추정식개발 에서는 1.4회로감소함으로써통계적으로유의한차이는나타나지않았다. 이러한결과는아마도 20 m PSRT 시 20 m 구간반환시점에서의방향전환을위한민첩성이요구되며민첩성은남성에비해여성에서두드러지게떨어진다는점 (Sekulic et al., 2013; Galpin et al., 2008) 에서이러한학습효과가여성에게서크게나타날수있음을시사하는것이고, 또한이러한학습효과는반복적인측정에의해서감소될수있음을의미하는것이다. 결론적으로 20 m PSRT 측정의신뢰도검사와관련하여최대심박수를제외한왕복횟수 (3.67회차이, p<.001), 최종속도 (0.21 km/h 차이, p<.001) 및소요시간 (22초차이, p=.001) 등이 1차시기에비해 2차시기에서다소유의하게증가함을관찰하였으나이는학습효과에의한것으로반복적인측정에의해서감소될수있으며, 1차와 2차시기의왕복횟수 (r=.88, p<.001), 최종속도 (r=.85, 0.21 km/h), 소요시간 (r=.83, 22초 ), 최대심박수 (r=.65, p<.001) 모두높은상관을보였다. 따라서반복측정시재현성 (test-retest reliability) 이높은것으로판단된다. 다만, 본연구에서는추정식의독립변인으로왕복횟수가투입됨을감안할때이러한학습효과가추정식에의해산출된 VȮ2max 값에영향을미칠수있음으로최소 3회이상측정경험이있는여자중학생을대상으로실시할때보다높은신뢰도를확보할수있을것으로판단된다. 3. VȮ2max 예측값에대한 20m PSRT 추정식의타당도분석본연구의회귀분석결과에서는 20 m PSRT를통해 VȮ2max를유의하게추정할수있는추정식을회귀분석을통해얻었다 (F=22.3, p<.001). 본연구에서도출된 VȮ2max 추정식을활용할경우, 실측값과추정식을이용한예측값간의차를나타내는추정값의표준오차 (standard error of the estimeat: SEE) 는 4.29 ml/kg/min이며두값간.73의높은상관을지니고있는것으로나타났다 (p=.001). 또한본연구에서개발된공식의타당도분석을위하여트레드밀을이용하여얻은 VȮ2max 실측값과 20 m PSRT 추정식으로부터산출된 VȮ2max 예측값의정확도를확인하기위하여두값에대한종속 t-test를실시하였고, 두값간유의한차이가없는것으로나타나 ( 실측값 38.3±6.1 vs. 추정값 39.0±4.2 ml/kg/ min, t=-1.271, p=.208) 유용한공식으로활용할수있을것으로판단된다. 최근본연구의대상자수와비슷한 244명의미국남녀청소년 (10-16세) 을대상으로 20 m PSRT의추정식개발연구 (Mahar et al., 2011) 가진행되었고이연구에서개발된 VȮ2max 추정식의 SEE는 6.29 ml/kg/min이었고실측값과예측값상관은.74로나타나본연구에비해높은 SEE를보인반면유사한높은상관을보였다. 이외에도 20 m PSRT의추정식개발과관련된 9편의선행연구와본연구에서얻은타당도계수 (r=.73) 를비교해보면, Leger와 Lambert(1982) 그리고 Boreham 등 (1990) 의계수 (r=.84, r=.90) 보다는다소낮게나타났고 Leger 등 (1988), Mahar 등 (2011) 과는유사 (r=.71, r=.74) 하게그리고 van Mechelen 등 (1986), Liu 등 (1992), Stickland 등 (2003), Aandstad 등 (2011) 의연구에서얻은계수 (r=.69, r=.51, r=66, r=.69) 보다는다소높게나타났다. 또한본연구에서도출된추정식을이용하여 VȮ2max의예측값과실측값과의차를나타내는 SEE 값은 4.29 ml/kg/min로나타났다. 이것은 VȮ2max 실측값 ( 트레드밀 ) 을토대로회귀식을이용하여개발된추정식을활용하여얻게되는 VȮ2max 예측값은실측값의 4.29 ml/kg/min의매우좁은범위내에속한다는것을의미하는것이다. SEE 값을보고한선행연구들과본연구를비교해볼때 Stickland 등 (2003) 의 SEE(3.64 ml/kg/min) 보다는다소높으나 Leger와 Lambert(1982), Liu 등 (1992), Mahar 등 (2011) 의연구에서얻은 SEE 수치 (5.4, 5.27, 6.29 ml/kg/min) 보다는다소낮은것으로나타났다. 또한 VȮ2max를예측하기위하여다른형태의운동과변인들을활용하여개발된추정식에서도약 4-.7 ml/kg/min의 SEE를보고하였다 (Conley et al., 1991). 따라서본연구에서개발된추정식을활용하여여중생의체중및 20 m PSRT 결과 ( 왕복달리기횟수 ) 를 VȮ2max 예측값으로전환하는것은타당한것으로판단된다. 하지만본연구에서개발된추정식이다른연령대 ( 여고생또는성인여성 ) 에게적용되기위해서는여중생의연령대가아닌다른연령대의여성을대상으로한추가적인연구가필요할것으로판단된다. Ⅴ. 결론 결론적으로, 새롭게개발된 20 m PSRT 프로토콜을이용하여측정한 VȮ2max 값과트레드밀을이용하여측정한 VȮ2max 값 ( 1.5 ml/kg/min) 간매우높은상관 (r=.88, p<.001) 을보여새롭게개발된 20 m PSRT 프로토콜은타당한것으로판단된

9 박동호ㆍ송정란ㆍ이상현ㆍ김창선 9 다. 또한 20 m PSRT 측정의신뢰도검사와관련하여 1차와 2차시기의왕복횟수 (r=.88, p<.001), 최종속도 (r=.85, 0.21 km/h), 소요시간 (r=.83, 22초 ), 최대심박수 (r=.65, p<.001) 모두높은상관을보여반복측정시재현성이높은것으로판단된다. 다만, 본연구에서는추정식의독립변인으로왕복횟수가투입됨을감안할때학습효과가추정식에의해산출된 VȮ2max 값에영향을미칠수있음으로최소 3회이상측정경험이있는여자중학생을대상으로실시할때보다높은신뢰도를확보할수있을것으로생각된다. 마지막으로, 본연구에서도출된 VȮ2max 추정식을활용할경우, 실측값과추정식을이용한예측값간의차를나타내는추정값의표준오차는 4.29 ml/kg/min이며, 두값간.73의높은상관을지님으로 (p=.001) 유용한공식으로활용할수있을것으로판단된다. 따라서본연구에서개발된추정식을활용하여여중생의체중및 20 m PSRT 결과 ( 왕복달리기횟수 ) 를 VȮ2max 예측값으로전환하는것은타당한것으로판단되나본연구에서개발된추정식이다른연령대 ( 여고생또는성인여성 ) 에게적용되기위해서는여중생의연령대가아닌다른연령대의여성을대상으로한추가적인연구가필요할것으로판단된다. 참고문헌 고병구 (2006). 실용적인현장유산소능력검사, 왕복오래달리기. 스포츠과학, 96: 김나영, 김준수, 박동호 (2012). 여중생의심폐지구력평가를위한다양한 20m 점증왕복달리기추정식의일치도평가. 체육과학연구, 23(2): 류경화, 박동호, 윤성원, 정동식 (2003). 운동부하방법에따른수영선수들의 LT 및 OBLA에서의심박수반응분석. 체육과학연구, 14(2): 인천광역시교육청 (2007). 맞춤형학생건강체력평가시스템구축연구보고서. 인천 : 인천광역시교육청. Aandstad, A., Holme, I., Berntsen, S., & Anderssen, S. A. (2011). Validity and reliability of the 20 meter shuttle run test in military personnel. Military Medicine, 176(5): Ahmaidi, S., Collomp, K., & Prefaut, C. (1992a). The effect of shuttle test protocol and the resulting lactacidaemia on maximal velocity and maximal oxygen uptake during the shuttle exercise test. Eur. J. Appl. Physiol., 65(5): Ahmaidi, S., Collomp, K., Caillaud, C., & Prefaut, C. (1992b). Maximal and functional aerobic capacity as assessed by two graduated field methods in comparison to laboratory exercise testing in moderately trained subjects. Int. J. Sports Med., 13(3): Astrand, P. O., & Saltin, B. (1961). Oxygen uptake during the first minutes of heavy muscular exercise. J. Appl. Physiol., 16: Barnett, A., Chan, L. Y. S., & Bruce, I. C. (1993). A preliminary study of the 20-m multistage shuttle run as a predictor of peak VȮ2 in Hong Kong Chinese students. Pediatric Exercise Science, 5(1): Boiarskaia, E. A., Boscolo, M. S., Zhu, W., & Mahar, M. T. (2011). Cross-validation of an equating method linking aerobic FITNESSGRAM(R) field tests. Am. J. Prev. Med., 41(4 Suppl 2): S124-S130. Boreham, C. A., Paliczka, V. J., & Nichols, A. K. (1990). A comparison of the PWC170 and 20-MST tests of aerobic fitness in adolescent schoolchildren. J. Sports Med. Phys. Fitness, 30(1): Buchfuhrer, M. J., Hansen, J. E., Robinson, T. E., Sue, D. Y., Wasserman, K., & Whipp, B. J. (1983). Optimizing the exercise protocol for cardiopulmonary assessment. J. Appl. Physiol., 55(5): Conley, D. S., Cureton, K. J., Dengel, D. R., & Weyand, P. G. (1991). Validation of the 12-min swim as a field test of peak aerobic power in young men. Med. Sci. Sports Exerc., 23(6): Fernhall, B., Pitetti, K. H., Vukovich, M. D., Stubbs, N., Hensen, T., Winnick, J. P., & Short, F. X. (1998). Validation of cardiovascular fitness field tests in children with mental retardation. American Journal of Mental Retardation, 102(6): Flouris, A. D., Metsios, G. S., & Koutedakis, Y. (2005). Enhancing the efficacy of the 20 m multistage shuttle run test. Br. J. Sports Med., 39(3): Flouris, A. D., Metsios, G. S., Famisis, K., Geladas, N., & Koutedakis, Y. (2010). Prediction of VȮ2max from a

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