아동기의 활발한 신체활동은 신체적, 심리적, 사회적 및 인지기능의 발달에 매우 중요한 요인으로 알려져 있다[1]. 그러나 우리나라의 경우 서구식 생활패턴, 스마트폰 사용, 인터넷 게임 등 좌식생활의 증가로 신체활동량이 감소하고 있으며, 아동기에 85% 이상이 신체활동 부족으로 보고되고 있다[2]. 이러한 신체활동의 부족은 체력저하, 소아 성인병 및 골밀도를 저하시키는 가장 큰 요인으로 보고하였으며, 감소된 골량, 뼈의 불안전성과 근력의 감소 등은 성인기의 골절 위험에 중요한 원인이 되는 것으로 보고되고 있다[3,4]. 특히 여성은 폐경 이후에 호르몬의 변화로 골밀도의 감소가 급격히 일어나며, 이는 통계적으로도 여성이 남성보다 더 높은 골다공증 유병률을 나타낸다[5]. 우리나라의 골다공증 진료 통계를 살펴보면, 2007년 535,000명에서 2011년 773,000명으로 44.3%로 증가하였으며, 성별 분석의 결과 여성의 점유율은 약 92.5-93.6%로 남성에 비해 압도적으로 높게 나타났다[6].

아동기에서 초기 성인기 동안 최대 골질량이 평균 수준보다 낮으면 골다공증 발생 가능성이 증가하며, 여성의 경우 최대 골질량이 형성되는 시기는 약 12.5세 전후에 최대비율에 도달하는 것으로 보고되고 있다[7]. Hansen et al. [8]은 아동기에 골밀도 형성과 최대 골질량 획득이 폐경 이후 여성의 골다공증 예방을 위한 최선책으로 보고하였다. 2015년 National Osteoporosis Foundation에서는 생애 골밀도 발달에 영향을 줄 수 있는 요인에 대하여 발표를 하였다[7]. 발표 결과, 가장 직접적인 요인은 개인의 유전자가 60-80%의 영향을 주며, 나머지 20-40%는 영양소, 건강에 해로운 습관(흡연, 음주 등)과 고강도 신체활동이 포함되었다. 이 중 수년간의 연구에서 골 건강에 강력한 효과를 가지는 요인은 고강도의 신체활동과 칼슘의 섭취라고 보고하였다.

규칙적인 운동은 인체의 조골세포에서 골을 자극하여 골 생성을 촉진하며, 골밀도는 운동강도와 긍정적인 관계를 가진다[9]. 골밀도의 향상을 위해서는 낮은 운동강도보다 높은 운동강도의 트레이닝이 효과가 있으며[10], 체중 및 중량부하 운동은 골 건강에 필수적인 운동으로 기계적인 부하의 자극은 골의 발달 및 재형성에 가장 중요한 인자이다[11]. Mitchell et al. [12]도 아동기의 골무기질량과 골밀도의 증가는 고강도 신체활동의 수행 시간과 긍정적인 관계가 있는 것으로 보고하였다. 10대 초반 아동들을 위한 신체활동 지침에 의하면 30분 이상의 운동시간에 10분 이상은 고강도의 운동이 포함되어야 한다고 권장하였다[13]. Jung et al. [14]은 비만 여자 초등학생을 대상으로 유산소 운동의 하나인 스텝 박스 운동을 12주간 실시하여 골밀도의 향상을 보고하였으며, MacKelvie et al. [15]은 사춘기 전의 여자아동을 대상으로 7개월 동안 다양한 점프 운동 프로그램을 주 3회, 10분간 중재하여 요추, 대퇴골의 골밀도 향상을 보고하였다. 여자 아동을 대상으로 골대사와 관련한 연구는 주로 줄넘기와 같은 점핑(jumping) 동작의 유산소 운동 프로그램으로 이루어져 있으며[16,17], 저항성 운동 프로그램을 적용한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 유행하는 고강도 저항성 운동종목 중의 하나인 크로스핏을 여자 아동에게 적용하여 그 효과를 알아보고자 시도하였다.

크로스핏은 1996년에 미국의 체조 및 피트니스 코치인 Grag Glassman에 의해 만들어졌으며, 신체활동 중 가장 좋은 운동유형으로 소개하였다. 크로스핏 관련 지도자들은 주로 체조, 올림픽 역도 및 파워리프팅(power lifting)과 같은 다양한 동작들을 운동 프로그램에 포함하고 있다[18]. 크로스핏 프로그램은 주로 성인을 대상으로 만든 것으로 여겨지지만, Bakshi [19]는 지난 10년간 아동들을 대상으로 한 크로스핏 운동으로 “CrossFit Kids”를 언급하였다. CrossFit Kids는 모든 동작들을 적절하게 조정할 수 있기 때문에 운동경험에 관계없이 모든 아동들에게 적용할 수 있는 운동 프로그램으로 체조, 맨몸운동과 웨이트 리프팅 요소들을 결합하여 실시하며, 10가지 영역의 신체능력(심폐지구력, 최대근력, 유연성, 협응력, 민첩성, 균형감각, 정확성, 파워, 스테미너, 속도)을 개발하고, 특히 골밀도 및 전정기관의 개발을 촉진하는데 중점을 두고 있다[20]. 또한, 크로스핏의 특징은 저항성 운동처럼 특정 근육이 아닌 전신의 근육을 동시에 자극하는 운동으로 구성되어 운동량이 크며, 운동수행 방법에 경쟁적인 요소가 포함되어 흥미유발과 동기부여가 가능하다[21].

크로스핏과 관련된 선행연구를 살펴보면, Kang et al. [22]은 남자 초등학생을 대상으로 12주간 크로스핏 운동을 실시하여 근력, 근지구력, 유연성, 심폐지구력, 체지방률과 골밀도에서 T-score의 유의한 향상을 보고하였다. Bakshi [19]는 20명의 초등학생(남 13명, 여 7명)을 대상으로 매일 30분씩 크로스핏 운동을 진행하여 학업성취도에 관련한 연구를 수행하였다. Yu [23]는 중년남성을 대상으로 12주간 크로스핏 운동집단과 웨이트 트레이닝 운동집단으로 구분하여 실시한 결과, 건강 및 기능관련체력에서는 최대산소섭취량과 사이드 스텝에서 크로스핏 운동집단이 높은 효과를 보였다. 혈중지질은 두 집단 모두 총콜레스테롤(total cholesterol, TC), 중성지방(triglyceride, TG)과 저밀도 지단백 콜레스테롤(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)은 감소하였으며, 고밀도 지단백 콜레스테롤(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)은 증가하였으며, 크로스핏 프로그램의 경우 웨이트 트레이닝 프로그램보다 짧은 운동시간에 효과를 보여 효율적인 운동 프로그램으로 보고하였다. Kim [24]은 비만중년여성을 대상으로 12주간 크로스핏을 실시하여 건강관련체력은 심폐지구력, 근력, 유연성, 근지구력은 유의한 증가를 보고하였으며, 혈중지질성분은 TC, TG와 LDL-C는 감소, HDL-C는 증가를 보고하였다. Yoo & Huh [25]의 연구에서 12주간 크로스핏 운동을 실시하여 TG, LDL-C는 감소하였고, HDL-C의 증가를 보고하였다. 크로스핏과 관련된 대부분의 연구들이 성인 남녀들을 대상으로 이루어지고 있으며, 아동들을 대상으로 한 연구는 매우 부족한 실정이다. 특히 여자 아동을 대상으로 골대사 지표와 관련된 연구는 전무한 실정이다.

따라서 본 연구는 여자 아동을 대상으로 10주간 크로스핏 트레이닝을 실시하여 체력, 혈중지질 및 골대사 지표를 분석하고, 크로스핏 트레이닝의 효과에 대한 객관적인 기초자료를 제공하기 위해 시도하였다.

아동기의 규칙적인 신체활동은 균형 잡힌 신체조성과 체력증진에 도움을 주며, 건강한 체력의 유지로 인하여 질병예방에도 긍정적인 효과가 있는 것으로 알려져 있다[33]. 크로스핏 트레이닝은 신체의 힘과 컨디셔닝을 가장 잘 반영할 수 있는 신체활동유형이며, 모든 연령대에 확장 가능한 보편적 운동프로그램으로 전면적인 체력향상에 효과적인 운동으로 소개되고 있다[18]. 또한, 크로스핏 트레이닝의 운동 범위 내에서 활용되는 모든 운동 동작들은 적절하게 조정할 수 있기 때문에 모든 아동들에게 적용할 수 있는 운동 프로그램으로 보고되고 있다[19].

본 연구에서 전면적 체력 향상을 소개한 크로스핏 트레이닝 프로그램을 10주간 수행한 결과, 전신반응을 제외한 배근력, 윗몸 일으키기, 서전트 점프, 눈 감고 외발서기, 체전굴에서 유의한 향상을 나타내었다. Kang et al. [22]은 남자 초등학생을 대상으로 12주간 크로스핏 운동을 주 3회, 주 운동시간 30분을 실시하여 근력, 근지구력, 심폐지구력, 유연성 및 체지방률의 개선을 보고하였다. Kim [34]은 여자 초등학생 32명을 대상으로 12주간 음악줄넘기 운동을 주 4회, 주 운동 40분간을 실시하여 윗몸 일으키기, 제자리 멀리뛰기, 오래달리기, 유연성에서 향상을 보고하였다. 본 연구에서 주목할 부분은 여러 선행연구에서 주 운동시간의 경우 대부분이 최소 30분 이상으로 진행되었으며, 본 연구에서는 주 운동시간이 7분 미만의 짧은 운동시간에 향상된 결과를 보였다는 것이다. 이러한 결과는 크로스핏 트레이닝의 특성으로 특정 근육보다는 전신의 근육을 동시에 자극하는 프로그램으로 구성되어 운동량이 크며, 모든 체력 요소를 한 번에 획득하여 일반적인 운동 프로그램보다 시간이 단축되는 것으로 보고하였다[35]. 따라서 여성 아동들에게 크로스핏 트레이닝은 짧은 시간에 다양한 체력 변인의 향상 및 개선효과가 있는 것으로 나타났으며, 추후 다양한 크로스핏 트레이닝 프로그램의 적용 연구가 이루어져야 할 것이다.

규칙적인 신체활동은 지방대사를 활성화시켜 TC, TG, HDL-C 및 LDL-C 등의 혈중지질 성분에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다[25,36]. 본 연구에서 10주간 크로스핏 트레이닝 프로그램 적용 후 TC, TG, LDL-C는 유의하게 감소하였으며, HDL-C는 유의하게 증가하였다. 이는 크로스핏 트레이닝이 에너지 소비를 증가시켜 TC, TG 및 LDL-C의 낮은 농도를 유도하였으며[37], HDL-C 농도의 증가는 운동으로 인해 활성화된 지질대사 및 HDL-C의 혈장 내 유입이 증가한 것으로 생각된다[38]. Yoo & Huh [25]는 12주간 남자대학생을 대상으로 크로스핏 운동 프로그램을 실시하여 TG, LDL-C의 유의한 감소와 HDL-C의 유의한 증가를 보고하였다. 그러나 TC의 경우 감소하는 경향은 보였지만, 운동 전후 유의한 차이가 나타나지 않았다. Kim [24]은 비만 중년여성을 대상으로 12주간 크로스핏을 실시한 후 TC, TG, LDL-C는 감소하였고, HDL-C는 증가를 보고하여 본 연구와 일치하는 결과를 보여주었다. 반면, Lee [39]는 9주간 중년여성들을 대상으로 크로스핏을 실시하여 TC, TG, HDL-C는 운동 전후 통계적 유의한 차이가 나타나지 않았다고 보고하여 상반된 결과를 보였으며, 이는 운동기간, 운동형태, 연령 및 식이습관 등에 따라 혈중지질의 변화는 다른 양상을 보일 수 있다[40]. 그러나 본 연구에서 TC, TG, HDL-C 및 LDL-C의 사전·사후 변화의 결과는 크로스핏 트레이닝 집단이 통제집단과 비교 시 모든 변인에서 유의한 차이를 보여 혈중지질에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 신체 전신을 사용하는 운동일수록 TC, TG, LDL-C는 감소하며, HDL-C는 증가하는 것으로 알려져 있다[41].

아동기에는 왕성한 골대사 활동을 통하여 뼈의 길이가 성장하며, 골무기질량과 골밀도가 증가하는 시기이다[42]. 이 시기에 칼슘을 포함한 적절한 식이섭취와 더불어 다양한 체중부하를 이용한 신체활동은 골밀도를 증가시키며, 노년기의 골다공증을 예방할 수 있다[43]. 일반적으로 골형성에 흔히 사용되는 지표로는 ALP, OC를 들 수 있으며, ALP는 조골세포에서 분비되는 당 단백질로 임상에서 골대사 지표로 유용하게 이용되고 있다. ALP와 운동과의 관련 연구에서 Lee et al. [44]은 유아들을 대상으로 12주간 복합운동프로그램을 실시하여 집단과 시기 간의 상호작용효과에서 유의한 차이가 나타났으며, 운동집단은 운동 전 502.13 IU/L에서 운동 후 553.79 IU/L로 10.3% 증가를 보고하였다. Back & Oh [45]는 비만 남자중학생을 대상으로 12주간 배드민턴 프로그램을 실시하여 운동군에서 유의한 증가를 보고하였다. 반면, Lee et al. [46]은 학년별 남자고교생에게 8주간 웨이트 트레이닝을 실시한 결과, 3학년에서만 유의한 차이가 나타났으며 1, 2학년에서 다소 증가하였지만 유의한 차이는 나타나지 않았다. 본 연구에서도 10주간 크로스핏 트레이닝 프로그램의 적용 후 ALP의 변화는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이는 연령, 성별, 폐경 상태 등에 따라 ALP의 농도는 변화하며, 발육기에는 보다 개인차가 많이 나타나는 것으로 보고되고 있다[47]. ALP 농도는 소아의 참고치 198-660 IU/L로 성인의 참고치 66-220 IU/L보다 2-3배가량 높게 나타난다[27]. 본 연구에서 운동 전 ALP의 농도는 운동집단 283.44 IU/L, 통제집단 260.78 IU/L로 성인의 참고치보다 높게 나타나 골대사가 활발한 시기임을 알 수가 있다.

OC는 조골세포에서 합성된 후 골기질 속에서 침착되며, 새롭게 합성된 것 중 약 30%가 혈중으로 방출되며 이를 측정하면 골형성 정도를 예측할 수 있다[48]. 본 연구에서 10주간 크로스핏 트레이닝 프로그램의 적용 후 OC 농도의 결과는 14.7% 유의하게 증가하였다. Kim et al. [49]은 초등학교 남학생 42명을 대상으로 10주간 유산소 운동과 무산소 운동을 실시하여 OC의 비율이 각각 10.8%, 18.7%의 유의한 증가를 나타내었으며, Byun [50]의 연구에서도 초등학생을 대상으로 12주간 태권도 운동을 실시하여 OC의 유의한 증가를 보고한 연구와 유사하게 나타났다. 이와는 반대로 Lee [51]는 여중생에게 체중부하운동을 실시한 결과 OC의 유의한 차이가 없었다고 보고하여 선행연구들 간에 상이한 결과들을 보이고 있다. 이러한 연구결과들의 차이는 참가자의 연령, 운동종류와 기간의 차이로 인한 결과라고 할 수 있다.

CT는 조골세포의 활성화 및 파골세포의 활동억제에 효과적인 호르몬으로 골밀도에 영향을 주며, 세포내의 칼슘의 이동을 조절하며, 신경전달물질로 작용하여 뼈와 신장에서 칼슘의 대사를 제어하는 역할을 한다[52]. Kim et al. [53]은 남자 중학생을 대상으로 12주간 태권도 트레이닝을 실시하여 운동집단은 감소하는 경향을 보였으며, 통제집단에서 유의한 변화가 나타나지 않았다고 보고하였다. Lee et al. [44]의 연구에서도 유아들을 대상으로 12주간 복합 운동을 실시한 결과, 운동집단에서 CT의 유의한 감소를 보고하였다. 이와는 반대로 Kim et al. [54]은 여대생을 대상으로 태권도 운동을 실시하여 운동 전후에 CT의 변화가 없었다고 보고한 연구와 본 연구는 동일한 결과를 나타내었다. 고강도 운동에 대한 CT 농도는 감소하고, 단시간 운동에는 증가되고, 지속적인 운동에 대해서는 변화가 없다는 여러 선행연구들이 보고되고 있다[55]. 따라서 이러한 연구들의 결과로 미루어 보면 운동에 따른 CT 농도의 변화는 운동강도, 시간 및 빈도에 따라 다르게 영향을 받는 것으로 생각된다.

본 연구에서 여자 아동에게 10주간의 크로스핏 트레이닝 프로그램은 체력과 혈중지질 변인에는 긍정적인 효과를 가지는 것으로 나타났다. 그러나 골대사 지표는 OC는 증가하였지만, ALP와 CT는 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 더욱이 크로스핏 트레이닝 집단은 통제집단과의 골대사 지표의 변화량 차이는 모든 변인에서 유의한 차이가 나타나지 않았다. 최근에 사춘기가 늦어지는 소년들에게서 골밀도가 낮은 것으로 보고되어[56], 성호르몬의 분비 변화는 골대사와 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다. 초경 후 2-3년에 가장 골대사 활동이 활발한 것으로 보고되고 있으며[57], 본 연구 대상자들은 초경 경험이 없는 자들로 골대사 지표의 결과와 성호르몬의 관련성은 낮은 것으로 생각된다. 따라서 운동 프로그램의 유형, 운동기간 및 강도, 운동량에 영향을 받은 것으로 생각되며, 추후 이를 검증하기 위해 초경의 경험 유무, 성호르몬과 다양한 운동 프로그램을 반영한 연구가 필요한 것으로 생각된다.

본 연구는 여자 초등학생을 대상으로 10주간 크로스핏 트레이닝 프로그램을 실시하여 체력, 혈중지질 및 골대사 지표에 미치는 효과를 알아보고자 시도하였으며 결론은 다음과 같다. 첫째, 체력은 전신반응을 제외한 모든 변인에서 유의한 향상이 나타났다. 둘째, 혈중지질은 TC, TG, LDL-C는 감소하였고, HDL-C는 증가하였다. 셋째, 골대사 지표에서 OC는 증가하였지만, ATL와 CT는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이상의 결과 10주간 크로스핏 트레이닝 프로그램은 체력과 혈중지질에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 여러 선행연구에서 주 운동시간보다 상대적으로 짧은 주 운동시간에 체력과 혈중지질이 개선된 결과를 보여 효율적인 운동 프로그램인 것을 확인할 수 있었다. 아울러 골대사의 긍정적인 변화를 위해서는 적절한 운동 강도와 장기간 운동 프로그램의 적용이 필요한 것으로 생각되며, 추후연구에서 초, 중, 고 여학생들을 대상으로 다양한 크로스핏 트레이닝 프로그램의 적용에 대한 심층적인 연구가 이루어져야 할 것이다.