환경과 운동

환경과 운동

우리의 인체는 장시간 고강도 운동을 한다고 하면 체온이 약 40도 이상으로 상승할 수 있다. 체온이 매우 높게 상승하면 세포의 골격이 손상되어 장기 및 충추 신경계에 손상이 될 수 있다. 이처럼 정상적인 체온의 범위와 체온의 항상성이 유지돼야 인체의 생리적 기능이 정상으로 유지할 수 있다. 따라서 운동 중 체온조절과 기온에 따른 생리적 변화에 대해 알아보고 다양한 환경에 따라 인체의 변화에 대해 알아보자.

 

체온조절 기전

인간은 열생산과 열방출의 조절이 가능해 체온을 일정하게 유지한다. 체온 조절을 위해 두 가지 시스템을 가지고 있다. 첫째, 행동적 체온조절 시스템은 체온을 조절하기 위한 의식적인 것으로 추울 때 옷을 입거나, 더우면 그늘을 찾아가는 것이다. 둘째, 생리적인 체온조절 시스템은 무의식적인 반응 영역으로 발열과 발한 등이 있다. 체내의 대사과정, 신경조직의 자극전도 속도, 근수축 등은 체온의 증감에 비례하며 운동과 관련 있다. 고온 또는 저온환경에서 격렬하게 운동하는 선수들은 체온조절능력에 따라 경기력에 영향을 주게 된다. 인간의 안정 시 정상 체온 범위는 36~38도이다. 인체의 체온조절 범위는 최저 35도, 최고 41도까지 라고 볼 수 있고 이 범위를 벗어나면 체온조절능력이 상실되었다고 볼 수 있다. 체온이 일정한 상태로 유지되려면 열량이 균형을 이루어져야 한다. 체온조절을 담당하는 중추는 시상하부이다. 시상하부와 감각기 및 효과기, 그리고 이들을 연결하는 것은 신경계로 이루어져 있다. 시상하부는 체온조절의 여러 과정을 통합한다. 시상하부로부터 나오는 열손실 명령과 열보존 명령은 자율신경계와 운동 신경을 통해 효과기로 전달된다. 자율신경계의 교감신경은 혈관 운동과 발한 반응을 조절하며, 운동 신경은 근육의 긴장이나 떨림 같은 근육 운동을 조절한다.

 

고온 환경과 운동

고온 환경에서의 체온 조절은 땀이다. 고온 환경에서 운동을 할때는 체열을 방출하기 위해 혈류 순환과 발한량이 증가된다. 이때 우리 몸에서 체액이 부족하게 되며 유산소 능력이 떨어진다. 시간당 2L의 땀이 배출되기에 수분을 보충해야 한다. 보충을 하지 않는다면 혈액 순환의 장애가 생긴다. 수분 부족 상태가 지속되면 체온조절기능의 저하로 열질환이 발생할 수 있다. 고온환경에서는 운동 중 탈수로 손실된 체액을 보충해줘야 한다. 운동 시작 10~20분 전에 미리 수분을 섭취하고 운동 중에서 수분 공급을 반드시 해야 한다. 약 5도 정도의 찬물이 위에서 가장 빨리 소화된다. 물의 양은 한 번에 250mL 정도를 10~15분 간격으로 마시는 것을 추천한다. 장시간 운동 시에는 탄수화물을 같이 보충해 주는 것이 좋은데 이때는 15분 간격으로 7%의 포도당 용액을 200~300mL씩 섭취하는 것이 좋다. 갈증이 나지 않아도 의도적으로 수분을 섭취하자. 발한을 통해 수분이 배출될 때는 전해질 손실이 비교적 적지만, 섭취하는 물에 약간의 전해질을 같이해서 마시면 체액을 효과적으로 보충할 수 있다. 음료수에 소량의 나트륨을 추가하거나, 150mL 정도의 오렌지 주스나 토마토 주스를 섭취해도 좋다. 고온 환경에서는 체온 및 순환조절에 문제가 생겨 열질환이 발생될 수 있는데, 열경련, 열탄진, 열사병 등으로 구분되지만 증상은 중복된다. 열질환이 발생하면 즉시 물수건이나 얼음주머니고 열을 식히고 수분을 섭취시켜야 한다.

 

저온 환경과 운동

저온환경은 고온환경의 비해 운동할 때 심각한 문제가 발생할 확률이 적다. 다만 극심한 추위에 노출이 된 상태에서는 말초현관이 수축되고, 손과 발에 부위가 동상에 걸릴 수 있으니 조심해야 한다. 또한 사지의 온도가 매우 낮에 내려가서 위험한 수준에 처할 수도 있다. 따라서 기온이 낮은 겨울철 운동은 체온 저하를 예방하는데 신경 써야 한다. 저온환경에서 운동은 적절한 운동복을 입으면 체온저하의 위험은 적다. 다만 저온의 자극을 장시간 받으면 심부온도와 근육의 운동 능력이 저하된다. 심부온도가 낮게 지면 심박출량이 감소하고, 조직으로 산소운반이 방해를 받게 된다. 겨울철 운동 시 주의사항은 운동 중 땀이 많이 나면 겉옷을 벗고 땀의 배출을 최소화한다. 그리고 옷이나 장갑 등이 땀에 젖으면 마른 옷으로 갈아입는 것이 좋다. 바람을 잘 막아주고 땀 배출이 용이한 스포츠 의류를 입는 것을 권장한다.

 

고지 환경과 운동

고지 환경에서는 압력이 감소하고 동일한 공기의 양에 존재하는 분자도 적다. 또한 고지 환경에서 호흡을 할 때 산소가 부족하고 중력이 약화된다. 고지 환경은 산소분압이 낮아지기 때문에 운동하는데 충분한 산소 공급이 어려워져서 저산소증이 유발될 수 있다. 감소돈 산소분압은 운동 강도, 고지 환경의 고도와 개인 체력에 따라 달라질 수 있다. 운동선수들의 고지환경에서의 목표는 적혈구 수를 증가시켜 동맥혈 산소 운반능력과 조직으로의 산소공급을 끌어올리기 위함이다. 최대산소섭취량과 유산소성 능력을 개선시킨다는 의미이기도 하나. 대부분 1,800~2,200m 사이의 고지에서 대략 2~3주 동안 생활하고 훈련을 한다. 

 

수중 환경과 운동

인간은 육지에서 사는 포유류이다. 생존을 위해 산소가 필요하다. 숨을 쉬며 산소를 흡입하고 그 산소를 신진대사로 사용한다. 우리는 호흡의 주된 목적은 숨을 내쉬며 이산화탄소를 제거하고 우리 몸에 산소를 공급하는 것이다. 물속에서 오랜 시간 신체활동을 하면 글리코겐이 고갈되고, 지방 대사 속도가 증가한다. 지방을 에너지로 소비하려면 더 많은 산소를 사용해야 한다. 지방을 에너지원으로 얻는 과정에서 이산화탄소 생성도 적다. 탄수화물의 저장량이 작은 잠수하는 사람은 더 빨리 저산소 상태가 되고 이산화탄소에 의해 호흡 자극은 지연된다. 탄수화물이 풍부한 식사를 한 사람이 공복인 사람에 비해 호흡을 참는 시간이 줄어든다. 적절한 에너지 섭취가 위험을 감소할 수 있고, 공복에 잠수는 위험할 수 있다. 지속적인 잠수는 숨을 들이마시고 호흡을 참으면, 성문이 닫히고 폐에 약간의 압력이 가해진다. 이 상태가 지속되면 폐 내압도 증가한다. 체내에는 이산화탄소가 축척되어 호흡의 욕구가 강하게 일어난다. 해녀를 예로 들면 물속에 잠수하여 호흡을 정지하면 혈중 이산화탄소 축적이 시작된다. 호흡을 하라는 신호를 무시한 체 더 많은 해산물을 얻기 위해 이런 신호를 계속해서 무시한다면 이산화탄소의 허용치가 정상 수준 이상으로 증가한다.