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Exerc Sci > Volume 31(1); 2022 > Article
공군사관생도의 G-test 결과에 따른 피로도, 국방체력 및 신체조성의 관련성

Abstract

Purpose

This study aimed to analyze the G-test results based on body composition and heart rate of fourth grade Air Force cadets, identify the relationships among body composition, heart rate, and G-resistance, and provide basic data for pilots and Air Force cadets to strengthen the G-tolerance.

Methods

This study used wearable devices to measure the heart rate and fatigue of 27 fourth-grade cadets of the Air Force Academy. Physical composition and physical fitness were assessed. Based on the measurement results, G-test result analysis and correlation analysis were performed.

Results

G-test results showed a steady heart rate (p=.015), deep sleep time (p<.001), and fatigue (p=.008) which have significant differences. Further, a 10-second heart rate at G-test (p<.001) and maximum heart rate (p<.001). There was also a statistically significant difference.

Conclusions

Effective G-test success for Air Force cadets would require improving aerobic performance, continuous fatigue, and physical fitness management. If various variables that affect G-test are analyzed and applied to physical education and physical training through continuous research over the next 2–3 years, it is expected to have a better outcome on the G-test success for every cadet.

서 론

과학기술의 발전과 더불어 전투기 성능은 지속적으로 향상되어 왔다. 대한민국 공군이 운용하는 최신예 전투기(F-35, F-15K 등)는 현존하는 과학기술의 집합체이며, 이전 세대 전투기와는 비교할 수 없을 정도의 공중기동력과 파괴력을 구비하고 있다[1]. 이에 따라 공군 조종 사들은 고강도 중력가속도 환경에서 임무를 수행하여야 하며, G-내성과 신체적 컨디셔닝을 더 높은 수준으로 유지해야 한다. 공군사관학교는 조종사에게 적합한 항공체력을 갖추기 위해 교육프로그램을 운영하고 있으며, 국방체력을 유지 및 향상을 위해 기초체력평가(3 km, 푸쉬업, 싯업), 체지방률, 조종사근력5종(암컬, 벤치프레스, 렛풀다운, 레그컬, 레그프레스)을 매 학기마다 실시하고 있다[2]. 또한, 항공우주의 료원 훈련센터에서 운영하는 G-test (5G/30 sec)를 통해 중력가속도에 대한 내성(G-내성)을 검증하고, 비행 초급, 중급, 고급과정을 거쳐 조종사를 양성한다. 이후 전투기 조종사가 되기 위해서는 7G/20 sec, F-15K, F-35 조종사는 9G/15 sec를 통과해야 한다[3,4].
공중환경에서 인체는 다양한 생리적 변화를 경험하게 되는데, 대표적으로 Gravity induced loss of consciousness (G-LOC) 높은 가속도에 의한 의식상실, 저산소증, 가속도, 비행착각 등이 있다[5]. 특히, G-LOC 에 의한 항공기 사고는 막대한 인명 피해 및 재산 손실을 불러일으킨다. G-LOC에 의한 항공기 사고는 발생 빈도는 적지만 대부분 사망사고로 이어지기 때문에 매우 위협적인 사고 요인이다[1]. 그렇기에 공군 조종사는 공중환경에서 경험하는 다양한 생리적 변화를 이겨내기 위해 공중환경에 적합한 신체적 능력이 수반되어야 하며, 특히 G-내성 강화가 중요하다. G-내성은 항공기가 급선회할 때 체중의 최대 9배까지 신체에 주어지는 양가속도(+Gz)를 극복하고 의식을 지켜내는 능력으로, 항공기 사고뿐만 아니라 조종사의 생명을 좌우하는 중요한 요인이다[6].
G-내성 강화에 대한 선행연구를 살펴보면, 중력가속도를 이겨내기 위한 L1 호흡법(중력가속도를 이기기 위한 호흡법)과 Anti-G Suit(중력방지비행복)는 각각 +2.4 Gz, +2.8 Gz의 내성을 높일 수 있는 방법으로 보고하였다[7]. 신체적 능력으로는 신체조성, 근력과 근지구력의 발달이 G-내성 향상과 관련이 있으며[8], 높은 가속도 상황에 노출되면 모세혈관과 말초에 높은 압력이 발생하기에, 이를 유지하기 위해 동맥 압력을 조절하는 능력인 심폐지구력도 G-내성에 밀접한 관련이 있는 것으로 보고되고 있다[9].
반면, 신체조성과 G-내성에 관한 연구에서는 상반된 결과를 보고하고 있다. 선행연구에 의하면 G-내성이 근육량, 체지방률 등에 관계가 있음을 보고[10]하였으나, 신체조성과 G-내성이 관계없음을 보고한 연구[11]도 있었다. 또한, 예비조종사의 신체조성과 G-test 결과 분석에 관한 연구에 의하면 체지방률이 낮은 그룹이 높은 그룹보다 G-test 통과율이 높다고 주장하였으나[5], 체지방률이 높은 그룹은 낮은 그룹보다 G-test 통과율이 유의하게 높게 나타나, 상반된 연구[3]결과를 주장하고 있어, 신체조성과 G-내성의 관계에 대해 명확하게 규명할 필요성이 있다.
이처럼 G-내성 강화에 관한 연구와 공군 조종사의 ACTN-3 유전자형에 따른 신체조성 및 체력, G-내성과의 연관성을 분석한 연구[2,6]는 비교적 활발하게 이루어지고 있지만 항공체력의 발전을 위해서는 추가 변인을 분석하는 연구가 필요하다. 특히, G-내성과 심혈관계의 관련 연구는 기존 신체조성, 근력 및 ACTN-3유전자형 등의 선행연구에 비해 부족한 실정이다.
최근 4차 산업의 발달로 다양한 기능을 탑재한 스마트 워치(Smart Watch)가 출시되고 있다. 대부분의 스마트 워치는 가속도, 광학, 터치센서 등을 내장하고 있으며 이러한 센서들로 다양한 정보(걸음수, 심 박수, 수면시간 등)를 쉽게 측정할 수 있다[12]. 이러한 기능을 활용하여 웨어러블 디바이스를 활용하여 다양한 연구가 진행 중이다. 구체적으로 살펴보면, 스마트 웨어러블 디바이스 사용자의 피로도측정 시스템을 개발 연구[13], 운동 시 폴라와 스마트 워치의 심박수를 비교 분석하는 연구[12], 스마트기기를 활용하여 엘리트 운동선수들의 경기력 향상을 위한 연구[14] 등 다양한 방면에서 4차 산업 시대에 부합하는 연구들이 진행되고 있다. 그렇기에 항공체력과 G-내성 관련강화를 위해 스마트 웨어러블 디바이스를 활용한 연구가 필요하다 볼 수 있다.
이에 본 연구는 스마트 웨어러블 디바이스의 한 종류인 스마트 워치를 활용한 피로도 분석, 국방체력, 신체조성 결과를 바탕으로 공군사관생도의 G-test 성패에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 즉, 공군사관생도 4학년의 피로도와 국방체력, 신체조성에 따른 G-test 성패를 분석하여 각 변인에 대한 G-test 성패의 관계를 규명하고, 추후 공군사관생도의 항공체력단련, G-내성 강화 및 조종사 피로도 분석의 기초자료를 제공하는데 목적이 있다.

연구 방법

1. 연구 대상

본 연구는 2021년 G-test를 실시하는 공군사관학교 4학년 전체 남생도 중 연구에 목적과 취지에 자발적으로 동의한 27명의 생도를 대상자로 선정하였다. 연구는 대상자 모두 정확히 통제된 환경(기상, 식사시간, 일과시간, 취침시간)에서 진행되었으며, 연구 시작 전, 공군 항공우주의료원, 21-2차 기관 생명 윤리위원회 승인(ASMC-21-IRB-006)을 받았으며, 대상자들은 연구에 대한 설명을 듣고 동의서에 서명 후 진행되었다. 연구대상자는 G-test 결과에 따라 GP (G-test 통과 그룹), GF (G-test 탈락 그룹)로 구분하였다.
본 연구에 참여한 대상자의 일반적 특성은 Table 1과 같다.
Table 1.
Participants characteristics
Factor GP (n=13) GF (n=14) t p
Age (yr) 23.69±0.75 23.28±0.91 1.257 .220
Height (cm) 173.53±4.75 174.07±6.47 −.242 .811
Body weight (kg) 71.45±6.77 68.34±7.06 1.166 .254
Skeletal muscle mass (kg) 34.44±3.81 32.37±4.44 1.292 .208
Fat mass (kg) 10.97±2.91 11.02±2.19 −.045 .964
Body fat (%) 14.86±3.43 16.32±3.95 −1.021 .317
Body mass index (kg/m2) 23.73±2.12 22.52±1.62 1.668 .108

Values expressed as mean±SD.

GP, G-test passed; GF, G-test failed.

2. 측정방법

1) G-test

G-test는 공군항공우주의료원에 위치한 고속 원심운동 곤돌라(ETC, USA)를 활용하여 측정하였다. 대상자들은 조종석 형태 좌석에 착석 하여 5 G 가속도로 30초간 G-test를 실시하게 된다. 시작 직후 곤돌라는 0.8 G의 속도로 회전을 시작 하였으며, 대상자가 직접 레버를 당기는 순간 5 G로 가속되었다. 측정종료는 시작 후 30초가 종료되거나, 대상자 스스로 레버를 밀거나, G-LOC로 인해 의식을 잃게 되면 종료된다[2]. G-LOC의 기준은 피험자의 상체가 크게 주저앉는 경우, 눈이 감기는 경우, 턱근육이 이완되어 입이 벌어지는 경우 G-LOC로 판단하였다. G-test 시작 전 조종경력 20년 이상의 교관이 G-test에 요구되는 자세와 호흡법(Anti-G Straining Maneuver)과 주의사항에 관한 교육을 시행한 후 테스트를 실시하였다.

2) 피로도 측정

본 연구에서는 블루투스 통신이 가능한 스마트 워치(Mi Smart Band 5, Xiaomi, China)를 활용하여 심박수를 측정하였으며, 스마트 워치는 각 대상자들의 스마트폰과 연동하여 데이터를 확인하였다. 대상자들은 G-test 시작 2주 전부터 스마트 워치를 착용하였으며, 또한, G-test 내내 착용하여 테스트 중 실시간으로 심박수 변화를 측정하였다.
피로도 측정은 스마트 워치를 활용한 피로도 측정과, 자가 피로도 측정 설문을 통해 진행하였다. 스마트 워치 활용 피로도 측정은 평균 심박수와 걸음 수, 깊은 수면 시간, 얕은 수면 시간을 통해 산출하였다. 하루 3번(08시, 14시, 19시) 심박수를 측정하여 다음날 아침에 평균 심박수를 산출하였다. 걸음 수 데이터는 매일 22시에 데이터를 기록하였고, 수면 시 워치를 착용하여 일어난 후 수면시간을 기록하였다. 측정된 데이터는 매일 평균값을 계산했고, 2주간의 데이터 평균을 활용하여 선행연구에서 제시한[13] 피로도 계산 공식을 활용하여 피로도를 측정하였다. 피로도 계산 공식은 다음과 같다.
(α×0.192)+(β×0.008)-(γ×0.35)+(δ×0.45)
α: 심장박동수, β: 걸음 수, γ: 깊은 수면시간, δ: 얕은 수면시간
자가 피로도 측정 설문지는 대상자가 체감하는 피로도를 점수화 한 것으로, 설문지 작성은 21시에 10분간 작성하였으며, 2주간 매일 같은 시간에 작성하였다. 작성된 설문지는 그룹별 평균값으로 계산하였다.

3) 체력측정

체력측정은 G-test 측정 2주일 전인 4월에 실시하였으며, 국방부 장병체력검정 기준인 3 km 달리기, 푸쉬업, 싯업을 실시하였다. 3 km 달리기는 경사도 0% 평지에서 실시하였으며, 푸쉬업은 높이 30 cm 보조기구에서 시작 구령에 맞춰 2분간 실시하였다. 마지막으로 싯업은 싯업바에 누워 2분간 측정을 실시하였다. 푸쉬업과 싯업의 경우 정해진 기준에 부합하는 동작으로 실시하지 않을 경우 개수를 인정하지 않았으며, 측정은 공군사관학교 항공체육처 교수들이 실시하였다.

4) 신체 조성

신체조성 측정은 G-test 측정 5일전 실시하였다. 연구대상자는 전날 고강도 활동을 자제하고 충분한 수면을 취했으며, 공복 상태 유지를 위해 오전 09시에 신체 조성 측정을 실시하였다. 다주파수 임피던스기기 (Inbody 720, BiospaceCop, Seoul, Korea)를 이용하여 체중(kg), 골격근량(%), 체지방량(kg), 체지방률(%), 체질량지수(kg/m2)를 측정하였으며, 신장(cm)은 체신계를 이용하여 측정하였다.

3. 자료처리방법

본 연구의 자료 처리는 SPSS version 22 (IBM Corp, Armonk, NY, USA) 통계프로그램을 이용하여 모든 자료의 평균과 표준편차를 산출하였다. 사관생도들의 G-test 통과 여부에 따른 피로도 차이와 심박수 차이를 분석하기 위해 independent samples t-test를 사용하였다. 또한 피로도와 심박수, 실험참여자의 G-test훈련 지속시간과의 상관관계를 확인하기 위해 상관관계분석을 실시하였다. 모든 가설검증의 유의수준은 p <.05로 설정하였다.

연구 결과

1. 피로도요인에 따른 G-test결과

피로도요인에 따른 G-test결과는 Table 2와 같다. GP (G-test 통과 그룹)가 GF (G-test 탈락 그룹)에 비해 안정시 심박수(p <.015), 깊은 수면 시간(p <.001), 피로도 지수(p <.008)에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 이 외에도 총 수면 시간과 얕은 수면시간에서 GP가 GF에 비해 더 많은 수면을 취한 것을 확인할 수 있었으나 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다.
Table 2.
G-test results by fatigue Index factor
Factor GP GF t p
Resting heart rate (day) 59.46±6.19 66.00±6.71 −2.631 .015
Mean heart rate (day) 67.44±27.98 67.73±27.38 −.080 .937
Total sleep time (min) 344.57±92.13 329.36±113.23 −1.145 .253
Deep sleep time (min) 61.55±31.97 46.61±32.98∗∗∗ −3.565 <.001
Light sleep time (min) 257.02±88.61 238.46±119.33 −1.375 .171
Step count (day) 11,658.77±6740.81 11,440.24±6,069.97 .263 .793
Fatigue index Scale 91.90±55.33 118.54±59.89∗∗ 2.700 .008
Subjective Survey Scale 14.26±6.28 14.02±6.76 .256 .798

Values expressed as mean±SD.

GP, G-test passed; GF, G-test failed.

p<.05

∗∗ p<.01

∗∗∗ p<.001 vs. GP by t-test.

G-test 도중 심박수 측정결과는 Table 3과 같다. 10초 당시 심박수(p <.001)와 테스트 중 최대 심박수에서 GP가 통계적으로 낮은 심박수를 나타냈다(p <.001). 테스트 중 최대 심박수 역시 GP가 GF에 비해 통계적으로 낮은 심박수를 나타냈다(p <.012). 마지막으로 테스트 지속 시간도 GP가 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p <.001).
Table 3.
Heart rate during G-test
Factor GP GF t p
Heart rate (10 sec) 106.53±22.13 145.38±21.90∗∗∗ −4.497 <.001
Heart rate max 123.76±22.11 146.46±20.30∗ −2.726 .012
Testing time 33.36±5.82 10.92±8.21∗∗∗ 6.324 <.001

Values expressed as mean±SD.

GP, G-test passed; GF, G-test failed.

∗∗ p<.01,

∗∗∗ p<.001 vs. GP by t-test.

2. 체력요인에 따른 G-test결과

체력요인에 따른 G-test결과는 Table 4와 같다. 3 km 달리기와 푸쉬업의 경우 GP그룹과 GF그룹 간의 결과차이가 나타나지 않았으며, 통계적으로 유의한 차이 또한 나타나지 않았다. 싯업의 경우 GP가 GF에 비해 높은 수치를 나타냈지만 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않다.
Table 4.
Physical fitness by G-test
Factor GP GF t p
3 km run (min) 11.81±0.59 11.86±0.73 −.211 .856
Push up (reps) 94.00±9.17 94.07±9.57 −.019 .985
Sit up (reps) 100.25±12.78 93.35±21.75 1.001 .345

Values expressed as mean±SD.

GP, G-test passed; GF, G-test failed.

∗∗ p<.01

∗∗∗ p<.001 vs. GP by t-test.

3. 신체조성에 따른 G-test결과

신체조성에 따른 G-test 분석 결과, GP그룹이 GF그룹에 비해 체중과 골격근량은 높고, 체지방량과 체지방률은 낮은 결과를 보였지만 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다(Table 1).

4. 심박수, 피로도 요인, G-test 상관관계분석 결과

심박수와 피로도 요인 및 G-test 상관관계분석 결과는 Table 5와 같다. 분석결과 G-test와 깊은 수면(.225, p <.001), 피로도 지수(−.226, p < .008), 10초 당시 심박수(.676, p <.001)와 테스트 중 최대 심박수(.486, p <.012), 그리고 테스트 지속 시간(−.784, p <.001)에서 통계적인 상관관계를 확인하였다.
Table 5.
Coefficients for Pearson's correlation between G-test and factors
Factor R-value p
Resting heart rate (day) .473 .013
Mean heart rate (day) .005 .937
Total sleep time (min) .074 .253
Deep sleep time (min) .225∗∗∗ <.001
Light sleep time (min) .089 .171
Step count (day) −.017 .793
Fatigue Index Scale −.226∗∗ .008
Subjective Survey Scale −.019 .799
Heart rate (10sec) .676∗∗∗ <.001
Heart rate max .486 .012
Time for G-test −.784∗∗∗ <.001

p<.05

∗∗ p<.01

∗∗∗ p<.001 vs. G-test by pearson's correlation.

논 의

본 연구는 공군사관생도를 대상으로 G-test 성패에 따른 스마트 워치를 활용한 피로도, 국방체력, 신체조성에 대해 연구하였다. 연구결과 그룹 간 심박수(10초), 최대심박수, 안정시 심박수, 피로도에서 통계적으로 유의한 결과가 나타났다. 국방체력에서는 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 신체조성에서는 통과그룹이 체중, 골격근량은 높고 체지방량, 체지방률은 낮은 결과를 보였지만 유의한 차이는 나타나지 않았다.

1. G-test 성패에 따른 피로도

기계와 달리 인간은 일과 휴식을 조화롭게 계획하여 과도한 피로의 누적으로 업무 효율이 저하되지 않도록 주의해야 한다. 피로와 항공안전에 관한 자료를 보면 민항 항공기 사고의 4-7%는 피로에 의한 것으로 추정하였다[15]. 본 연구에 적용한 G-test는 중력의 5배인 5 G에서 30초간 노출되며, 의식유지를 위해서는 복부와 하체에 지속적인 힘이 가해져야 하고 L-1 호흡법으로 뇌의 혈류량을 유지해야 한다. 이러한 생리적 현상들을 유지하기 위해서는 최상의 컨디션으로 G-test에 임해야 하며, 공군사관생도 뿐만 아니라 조종사들도 매 3년마다 실시하는 G-test에 부담을 갖고 있으며, G-test 훈련 전에는 최상의 컨디션을 유지하기 위해 노력하고 있다[8]. 본 연구에서 피로도를 분석한 결과 통과그룹이 탈락그룹보다 통계적으로 낮은 피로도를 나타냈다. G-test와 관련하여 피로도를 분석한 연구는 전무한 실정이며, 조종사를 대상으로 활동량과 수면시간 등을 분석하여 피로와 연관된 연구를 살펴보면, Fitbit를 허리에 착용하여 보행수와 보행거리만을 측정[16]하여 본 연구에 사용된 스마트 워치보다는 착용에 불편할 수 있었으며, 단편적인 결과만 도출할 수 있었다. 본 연구에 적용한 스마트 워치는 가속도, 광학, 터치센서 등을 내장하고 있으며 이러한 센서들로 다양한 정보(걸음수, 심박수, 수면시간 등)를 쉽게 측정할 수 있다. 이러한 정보는 대상자들의 휴대폰과 연동하여 측정 정보를 쉽게 볼 수 있다. 선행연구에서는 스마트 웨어러블 디바이스 사용자의 피로도측정 방법[12]를 제시하였으며, 운동 시 폴라와 스마트 워치의 심박수를 비교 분석하는 연구[13], 스마트기기를 활용하여 엘리트 운동선수들의 경기력 향상을 위한 연구[14]등이 이루어지고 있다. 스마트 웨어러블은 운동 시 쉽게 착용 가능하며, 실시간으로 데이터 전송이 가능하기 때문에 향후 연구에서도 다양한 방법으로 활용 될 것으로 생각된다. 미 항공안전단에서 미공군 A급 항공기 사고의 7.8%로 피로와 연관되어 있다고 하였다[17]. A급 사고는 사고로 인하여 사망자가 발생하거나 약 20억 이상의 피해가 있는 경우이다. 또한, 1974년부터 1992년 사이 미 공군 야간 임무 A급 사고의 25%가 피로에 의한 것으로 나타났다[18]. 이러한 사고와 관련하여 피로의 원인으로 많은 요인이 있을 수 있지만 선행연구에서는 피로의 원인으로 가장 중요한 것을 수면시간으로 제시[19]하였으 며, 본 연구에서도 피로도를 분석하기 위해 수면시간을 분석한 결과 G-test 통과그룹의 깊은 수면시간이 탈락그룹에 비해 통계적으로 높은 결과를 볼 수 있었다. 피로도 다음으로 심박수를 분석한 결과, 5G/30초 동안의 G-test 중 10초 당시 통과그룹이 탈락그룹보다 통계적으로 낮은 심박수를 나타냈다. 또한, G-test 중 최대 심박수 역시 통과그룹이 탈락그룹보다 통계적으로 낮은 심박수를 나타냈다. 통과그룹의 심박수가 낮게 나타난 결과는 유산소성 능력이 탈락그룹보다 높다라고 제시할 수 있다. 이러한 결과를 뒷받침해주기 위해 대상자들의 안정시 심박수를 분석한 결과 통과그룹의 안정시 심박수가 탈락그룹의 안정시 심박수 보다 낮게 나타나 통계적으로 유의한 결과가 나타났다. 선행연구에서는 조종사의 혈압 감소 원인이 심박출량 감소에 있는 것으로 추론하고 있으며, 조종사들의 G-내성 강화를 위해서는 유산소성 운동에 의한 심박출량 및 1회 박출량 증가를 위한 운동처방이 필요하다고 제시하고 있다[20]. 따라서 본 연구결과를 바탕으로 공군사관생도를 대상으로 4년간 트레이닝을 통해 신체적인 능력을 지속적으로 향상시켜야 할 것이며, 지속적인 피로도 연구를 통해 G-test 성패와 관련성을 찾을 필요성이 있다. 또한 G-test에 실패한 생도들을 대상으로 일정기간 트레이닝과 피로관리를 통해 G-test에 성공할 수 있는 데이터가 필요할 것이다.

2. G-test 성패에 따른 국방체력

G-test 성패에 따른 국방체력 결과는 모든 요인에서 유의한 차이를 나타내지 않았다. 근지구력를 측정하는 윗몸일으키기와 팔굽혀펴기에서 유의한 차이가 나타나지 않은 것은 선행연구와 유사한 결과를 보였다[3,21]. 3 km 달리기는 조종사 심폐지구력 측정[22], 윗몸일으키기는 가속도 상황에서 일정한 자세유지와 요통예방을 위해[23] 필요하며, 상체 근지구력인 팔굽혀펴기 역시 가속도 상황에서 상체의 자세유지와 조종 스틱을 컨트롤 하기위해 필요하다[1]. 그럼에도 본 연구에서 국방체력이 집단 간 유의한 차이가 없었던 것은 생도들이 4년간의 강도 높은 트레이닝으로 일정 수준이상 체력수준에 도달되어 있다고 설명할 수 있으며, 선행연구에서도 조종사의 G-test와 관련된 체력요인의 중요성을 제시하기에는 이미 체력수준이 높기 때문에 차이가 없으므로 체력요인별로 명확하게 분석할 필요가 있다고 보고하였다[23]. 공군사관생도를 대상으로 1학년과 4학년의 국방체력을 분석한 선행연구에서는 윗몸일으키기, 팔굽혀펴기, 3 km 달리기 모두 1학년보다 4학년의 체력 수준이 통계적으로 높게 나타나[16] 본 연구에서 4학년 생도들만 대상으로 한정하였기에 높은 체력수준을 가지고 있어 유의한 차이가 나타나지 않은 것으로 생각된다.

3. G-test 성패에 따른 신체조성

G-test 성패에 따른 신체조성 결과는 모든 요인에서 유의한 차이를 나타내지 않았다. 다만, 통과그룹이 탈락그룹보다 체중과 골격근량이 높게 나타났으며, 체지방량과 체지방률에서는 낮게 나타났다. 이는 통과그룹에서 골격근량이 요구된다는 점[2426]이 본연구의 결과를 뒷받침해 주고 있다. 근육량 증가는 모세혈관을 증가시켜 말초저항을 상승시키는 요인으로 필요 시 혈압 상승을 통해 의식상실을 방지하는 역할을 하는 것으로 보고되고 있다[27]. 근육은 anti-G suit와 같이 혈관을 강하게 압박하여 혈액이 하지로 내려가는 것을 방지하는 동시에, 혈액의 정맥회귀를 늘려 심장의 이완기말 좌심실의 혈액을 증가시킴으로써 1회 박출량을 늘리는 매커니즘으로 뇌에 혈액공급을 원활하게 하여 G-내성을 향상시킨다. 또한, 근육의 증가로 인한 수축력과 호흡근 발달은 anti-G straining maneuvers (AGSM)의 효과를 강화시킴으로써 의식상실을 방지한다[28]. 선행연구를 통해 공중임무를 수행하는 전투조종사에게는 G-내성을 극복하기 위해 근육의 역할이 중요하다는 것을 제시해주고 있으며, 본 연구에서도 통과그룹의 골격근량이 높게 나타난 결과를 볼 수 있었다. 체지방량과 체지방률에서는 통과그룹이 탈락그룹보다 낮게 나타났으며, 예비조종사를 대상으로 한 연구[4]에서는 G-내성을 향상시킬 수 있는 체지방량과 체지방률 각각 9.9 kg, 16.6%로 제시하였으며, 기성 전투조종사를 대상으로 한 연구[2]에서는 과도한 체지방 관련 요인들은 G-내성에 부정적인 영향을 줄 수 있다고 제시하였다. 또한, 선행연구에서도 공군 조종사를 대상으로 가속도 훈련을 실시한 결과 가속도 훈련을 통과한 82.4%가 비만도를 판정하는 body mass index (BMI)에서 고위험군(BMI>30 kg/m2)이 한 명도 없는 것으로 나타났다[20]. 본 연구에서는 G-test결과에 따른 신체조성에는 차이가 없었지만, 신체조성에 따른 비교를 진행한것이 아니기에 과체중과 G-test결과에 대한 후속연구가 필요하다 생각된다. 또한 현재 사관생도들이 4년간 꾸준하게 신체조성을 관리하고 있는 체계를 뒷받침 해주고 있다. 다만, 신체조성 결과가 선행연구와 비슷한 경향을 나타내고 있지만 후속연구를 통해 G-내성에 효과적인 골격근량, 체지방량, 체지방률 등 신체조성에 대한 데이터를 지속 관찰할 필요성이 있다고 생각된다.
본 연구의 제한점은 공군사관생도의 피로도 및 심박수 변화를 위한 스마트 워치로 사용한 Mi Smart Band 5의 경우 과거 모델 보다 신뢰도가 증기하였지만 Samsung 및 Apple 스마트 워치에 비해 측정 신뢰도가 떨어진다. 특히, 심박수 및 걸음수, 그리고 수면측정 부분에서 현저한 차이를 보이고 있다. 또한 Mi Smart Band 5를 활용한 수면검사의 경우 수면다원검사(Polysomnography)를 대체할 수 없기에 후속연구에서는 Mi Smart Band 5와 다른 스마트워치와의 비교, 그리고 수면다원검사 등 신뢰성 있는 검사도구를 활용한 연구의 진행이 필요하다 생각된다.

결 론

결론적으로 G-test의 성패에 따른 스마트 워치를 활용한 피로도에서는 통과그룹의 피로도가 통계적으로 낮게 나타났으며, 안정시 심박수, 최대심박수에서도 통과그룹이 통계적으로 낮게 나타났다. 신체조성에서는 G-test 통과그룹과 실패그룹에서 유의한 차이는 나타나지 않았다. G-test 성패에 따라 피로도와 심박수의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 예비조종사인 공군사관생도의 효과적인 G-test 성공을 위해 안정시 심박수와 최대심박수를 낮추는 트레이닝이 필요할 것이며, 지속적인 피로도와 신체조성 관리가 필요할 것이다. 향후 G-test 실패 생도들에 대한 피로도 관리가 G-test 성패에 영향을 주는지 지속적인 연구를 통해 분석하고 사관생도 체육교육 및 체력단련에 적용한다면 사관생도들의 G-test 성공에 보다 큰 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

Conflict of Interest

이 논문 작성에 있어서 어떠한 조직으로부터 재정을 포함한 일체의 지원을 받지 않았으며, 논문에 영향을 미칠 수 있는 어떠한 관계도 없음을 밝힌다.

AUTHOR CONTRIBUTION

Conceptualization: IK Kim, JY Sung, DH Jung, Data curation: IK Kim, JY Sung, DH Jung, Formal analysis: JY Sung, Funding acquisition: IK Kim, Methodology: JY Sung, Project administration: KS Kim Visual-ization: IK Kim, JY Sung, DH Jung, Writing-original draft: IK Kim, JY Sung, DH Jung, Writing-review & editing: KS Kim.

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