우리나라 성인남성의 흡연율은 세계에서 1, 2위를 다툴 정도로 높은 수준이다. 30대 성인남성의 하루 평균 흡연량은 14.1개비이고, 40대 성인남성은 16.2개비로 연령별 흡연율을 보았을 때 2007년부터 현재까지 30대와 40대가 가장 큰 비중을 차지하고 있다[1]. 흡연은 일시적으로 우리 몸에 영향을 주진 않지만, 장기적으로 건강에 치명적인 손상을 초래할 수 있다[2]. 담배연기 속에는 약 4,000여 가지의 화학물질이 존재하며, 여러 유해물질 중에서도 니코틴(nicotine), 타르(tar), 일산화탄소(CO) 등이 인체에 치명적이다[3]. 니코틴은 교감신경계를 향진시켜 화학수용기를 자극하고 카테콜라민의 유리를 증가시켜 혈압을 상승시킨다. 타르는 기도점막의 손상과 기도저항을 증가시켜 폐에 부정적인 영향을 미치며, 일산화탄소는 일산화 헤모글로빈(CO-Hemoglobin)을 형성하여 산소운반능력을 저하시킴으로써 신체운동능력을 약화시킨다[4]. 흡연은 폐암을 비롯한 각종 암(구강인두암, 방광암, 간암, 직장암, 췌장암 등) 발생의 직간접적인 원인을 가져오며, 심혈관질환 및 만성폐질환등 질병을 발생시킬 수 있다. 관상동맥질환은 혈관 내의 염증이 진행되어 전신의 염증반응 지표들의 혈중 농도가 증가시킬 수 있다[5].

C-반은성 단백질(C-reactive protein, CRP)은 대표적인 혈중 염증지표이며 흡연자들은 대부분 CRP농도가 높다. 규칙적인 신체활동은 혈관염증과정을 개선시키지만[6], Croisier et al. [7]과 Czarkowska-Paczek et al. [8]은 IL-6의 순환량은 증가시키지만 염증인자들에는 유의한 변화가 나타나지 않았다고 보고하였다. 또한 흡연은 심장질환의 위험을 높이는 중심성 비만을 증가시키며 인슐린저항성과 당뇨병을 일으킬 수 있다[9]. 특히 흡연은 폐기능에 부정적인 영향을 주며, 담배의 니코틴은 혈액 응고 작용을 증가시키고 헤모글로빈의 산소공급능력을 저하시켜 체내의 저산소 상태를 초래하는 것으로 보고하고 있다[10].

흡연이 호흡기에 미치는 생리학적 영향은 담배의 유해물질들이 기도의 점막을 자극하여 천식, 기관지염을 일으키고 기도저항과 기도폐색을 높여 폐기능의 저하를 가져온다. 흡연으로 인한 호흡기 질환은 주로 기침과 호흡곤란이 나타나며 호흡근의 기능이 결여되어 있다. Roh & Choi [11]는 대학생의 흡연집단과 비흡연 집단의 각종 체력요인과 폐기능의 비교에서 비흡연 집단이 흡연 집단보다 근력, 1RM, 유연성, 순발력 등 체력요인과 FVC, FEV1, MVV의 폐기능이 높게 나타났다고 하였다. 또한 Sun et al. [12]의 연구에서는 비흡연군(n =93), 흡연군(하루 평균 19.8개비, 흡연기간 7.7년; n=106)의 유산소 운동능력 비교에서 장기적인 흡연이 20대 성인 남성의 유산소 운동능력이 우수하였다. 이처럼 흡연집단은 비흡연 집단보다 체력적인 요인과 폐기능 요인이 현저히 떨어지는걸 알 수 있다. 약화된 체력과 폐기능을 회복하기 위해서는 금연이 가장 좋은 방법이지만 흡연은 중독성과 의존성을 갖는 물질이기 때문에 사실상 어렵다고 볼 수 있다. Choi [13]의 연구에서는 홉연자의 운동습관은 심폐능력과 호흡 능력의 증가뿐만 아니라 심혈관위험인자 등에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하였고 Kim [14]의 연구에서도 만성 흡연자의 짐스틱(gymstick)을 이용한 상지운동과 사이클(cycle)을 이용한 하지운동 후 폐기능의 유의한 증가를 보고하였다.

최대운동능력을 결정하는 중요한 요인으로 폐환기능력을 평가하는데 최대운동능력의 약 85%를 상회하는 운동에서 횡격막의 피로가 발생한다고 보고하고 있다[15,16]. 횡격막 근육과 호흡근육은 형태학적으로나 기능적으로 골격근에 해당하여 적절한 생리적 자극이 주어지면 그 훈련에 따라 반응하게 된다[17]. 따라서 호흡근육의 근력강화는 피로를 줄여주거나 지연시켜 운동능력을 향상시킬 수 있다[18]. Yoon & Jeon [19]의 연구에서는 높은 강도의 흡기근육 훈련이 건강하고 체력이 좋은 대상자들의 VO2max와 심폐기능의 향상을 보고하였고 Jung & Lee [18]의 연구에서도 흡기근육 훈련과 유산소운동의 동시적용이 심폐반응과 폐기능의 향상을 보고하였다. 이외에도 낭포성섬유증(cystic fibrosis)환자에 흡기근육훈련을 적용한 연구[20]와 건강한 대상자에게 흡기근육훈련을 적용한 연구[21], 운동선수 대상자에게 흡기근육훈련을 적용한 연구[19,22,23] 등 다양한 대상자에서 호흡근육 근력강화의 긍정적인 효과가 있음을 보고하였다.

Yang [24]의 흡연경력이 1년 이상 하루 10개비 이상 흡연하는 20대 남학생을 대상으로 호흡근 강화훈련을 4주간 주 2회 실시한 후의 폐기능의 영향에서 호흡근 폐기능 향상의 정적인 상관관계가 확인되었다. 또한 Choi et al. [25]은 격렬한 운동 및 호흡에 대한 강한 요구가 생기면 외늑간근은 흡입 공지의 부피를 증가시켜 예비 흡기량을 늘리고, 내늑간근은 내보내는 공기의 양을 늘려 예비호기량을 증가시키는 것으로 미루어, 운동을 할 때 호흡법은 횡격막뿐만 아니라 복부근, 늑간근을 효율적으로 활용하고 있어 흡연자의 심폐기능 향상에 적절한 방법이라고 하였다.

태권도는 우리 민족의 얼과 혼이 담긴 국기로 전 세계적으로 보급되어 있으며 올림픽 정식종목으로 채택되어 현재 204개국에서 약 7,000만이 수련하고 있는 국제적인 스포츠이다. 태권도는 스포츠경기이지만 수련방법이나 성격상 여전히 무도의 본질을 고수하고 있으며 양생을 근본으로 하는 복식호흡을 강조하고 있다[26]. 태권도 수련은 전신을 움직이는 신체활동이기 때문에 근력, 근지구력, 민첩성, 평형성 등 균형 있는 신체발달을 유도하며, 신경계 근육 및 순환계의 생물학적 기능을 발달시킨다[27]. 또한 신체의 조직력과 순환계에도 커다란 영향을 주어 백혈구 수가 늘어나고 적혈구의 생성이 왕성해짐에 따라 신체의 동적 건강을 향상시킨다. 또한 호흡법을 통해 심폐기능을 촉진시킬 수 있으며, 상대를 압도할 수 있는 순간적인 지적 활동이 전개됨으로써 뇌와 신경계의 지적 판단력과 응용력을 길러주게 된다[28]. 태권도 수련과 관련된 선행연구를 살펴보면 Chun et al. [29]은 지속적으로 태권도 수련을 하고 있는 대학생 집단과 평소 운동경험이 없는 대학생 집단의 기초체력을 비교분석 하였는데 태권도 수련집단에서 유연성, 순발력, 근지구력이 높게 나타났고(p <.05) 등속성 근력 또한 각속도 180°/sec와 60°/sec에서 높게 나타났다. Koo et al. [30]에서도 여유심박수 50-70%의 운동강도로 주 5일, 12주간 태권도 품새 수련을 실시한 결과 태권도그룹에서 FVC, VC, ERV가 증가하였다고 보고하여 호흡을 필요로 하는 품새수련이 폐기능에 긍정적인 변화를 나타내었다. 그러나 흡연 중년남성들에 대한 태권도의 폐기능 효과에 대한 연구는 미진한 실정이다.

본 연구에서는 태권도 수련에 참여하는 흡연중년남성이 흡기근육 훈련을 병행함으로써 얻어지는 체력, CRP, 폐기능 및 등속성근기능의 변화를 연구함으로써 기존 태권도 수련을 통하여 얻어지는 생리적 변화와 호흡근 강화운동을 추가하여 얻어지는 생리적 변화의 비교를 통하여 태권도 운동과 흡연의 기초자료를 마련하는 데 목적이 있다.

본 연구는 8주간 호흡훈련을 포함한 태권도 수련을 통해 흡연중년남성의 체력, CRP, 폐기능 및 등속성근기능에 미치는 영향을 비교 분석하고자 하는 것이다. 이를 위하여 복합운동집단(흡기근육 훈련+태권도 수련집단; n=7), 태권도 수련집단(n=7), 통제집단(n=7)으로 구분하였으며 체력(신체구성, 근력, 근지구력, 유연성, 심폐지구력, 평형성), CRP, 폐기능(FVC, FEV1, FEV1/FVC), 등속성 근기능(peak torque %BW, average power %BW)을 종속변인으로 설정하여 집단과 측정시기에 따른 변화를 분석한 결과는 다음과 같다.

1. 신체구성의 변화에서 집단 내에서의 체중, 체지방량, BMI는 모두 IMT+TE 집단에서만 유의한 차이가 나타났다(p <.01). 집단 간 변화율의 비교에서는 세 집단 모두 운동 후 차이가 없었고 집단과 시기 간 상호작용에서는 체지방량에서만 나타났다(p<.05) (Table 3).

2. 체력의 변화에서 집단 내에서의 근력, 근지구력, 유연성, 평형성은 IMT+TE 집단에서 평형성은 뺀 나머지 모두 유의한 차이가 나타났고(p<.01), TE 집단에서는 근력에서만 유의한 차이가 나타났다 (p <.01). 집단 간 변화율의 비교에서는 세 집단 모두 운동 후 차이가 없었고 집단과 시기 간 상호작용에서는 평형성을 제외한 체력요인에서 유의한 차이가 나타났다 (p<.05, p<.01, p<.05) (Table 3). 심폐지구력의 변화에서 집단 내에서의 운동지속시간 최대산소섭취량은 IMT+TE 집단에서는 모두 유의한 차이(p<.01)가 나타났고 TE 집단에서는 최대산소섭취량에서만 유의한 차이가 나타났다(p<.05). 집단 간 변화율의 비교에서는 세 집단 모두 운동 후 차이가 없었고 집단과 시기 간 상호작용은 모두 나타났다(p<.01) (Table 3).

3. CRP의 변화에서 집단 내에서의 유의한 차이는 모두 나타나지 않았고, 집단 간 변화율의 비교에서도 세 집단 모두 운동 후 차이가 없었다. 집단과 시기 간 상호작용에서도 나타나지 않았다(Table 3).

4. 등속성 근력(peak torque%BW)에서 집단 내에서의 R-extension, R-flexion, L-extension, L-flexion 는 IMT+TE 집단에서 모두 유의한 차이가 나타났고(p<.05 p<.01 p<.05 p<.05), TE 집단에서는 R-flexion와, L-flexion에서만 유의한 차이가 나타났다(p<.05, p<.05). 집단 간 변화율의 비교에서는 세 집단 모두 운동 후 차이가 없었고 집단과 시기 간 상호작용은 R-extension만 나타났다(p<.01) (Table 4). 등속성 근파워(average power %BW)에서 집단 내에서의 R-extension, R-flexion, L-extension, L-flexion는 TE 집단에서의 R-flexion에서만 유의한 차이가 나타났다(p<.01). 집단 간 변화율의 비교에서는 세 집단 모두 운동 후 차이가 없었고 집단과 시기 간 상호작용은 R-flexion만 나타났다(p <.05)(Table 4).

흡연은 폐암을 비롯한 각종 암과 만성폐쇄성폐질환의 주요 원인이며, 호흡기 질환과 밀접한 관련이 있다. 또한 심혈관질환 및 관상동맥질환의 발생에서도 직간접적인 영향을 미친다. 흡연자의 운동습관은 심폐능력과 호흡능력의 증가뿐만 아니라 심혈관위험인자 등에 긍정적인 영향을 미친다. 호흡운동을 할 때 횡격막 근육은 환기량을 증가시키며 호흡기질환의 복식호흡에 효과적이다. 횡격막 근육과 호흡근육은 형태학적으로나 기능적으로 골격근에 해당하는데 호흡훈련을 통해 발달시킬 수 있다. 호흡근육 훈련의 연구대상자나 훈련유형의 방법의 차이가 존재한다고 하는데[38], Lee & Lee [39]의 연구에서는 Ultrabreath (AQUS, UK)의 호흡근 강화 운동기구를 사용하여 20대 남성 20명을 대상으로 8주간 운동프로그램을 실시한 결과 흡연자와 비흡연자 모두 최대호기량과 호흡근 근력이 증가하였다고 보고하였다. 태권도 수련은 전신을 움직이는 신체활동이며 우리 민족 고유의 전통 무예로 양생을 근본으로 하는 복식호흡을 강조하고 있다.

인간의 신체는 중년기로 접어들수록 노화나 스트레스, 흡연, 음주 등 각종 생활양식으로 인하여 신체적 기능의 퇴화와 체력의 감소를 동반한다. 이중 흡연은 많은 연구자에 의해 심폐체력의 감소를 가져온다고 보고되고 있다. Knapik et al. [40]은 젊은 남성들을 대상으로 최대산소섭취량을 비교한 결과 흡연자들이 비흡연자들에 비해 더 낮다고 지적하였고 Lustiola et al. [41]은 흡연자들이 비흡연자들의 비해 최대심박수가 더 낮다(p<.01)고 보고하였다. 흡연의 4,000여 가지의 유해물질 중 대표적인 일산화탄소(CO)는 헤모글로빈(Hb)과 높은 친화력을 가지고 있어 혈액 속 carboxy hemoglobin (COHb)이 증가되어 혈액의 산소운반 능력을 저해하는데[42] 이처럼 흡연은 혈액학적인 변인과 심폐기능에 연구가 집중되어 있어 운동습관과 체력의 다양한 요인과의 연구는 부족하였다. 본 연구에서는 흡기근육훈련과 태권도 수련을 통해 신체구성, 근력, 근지구력, 유연성, 심폐지구력, 평형성의 다양한 체력요인을 측정하였다. Sin [43], Jung [44]의 연구에서는 태권도 수련으로 체지방률의 감소와 단백질, 무기질의 증가를 보고하여 본 연구의 IMT+TE집단의 체중, 체지방률, BMI의 감소 결과와 동일한 결과를 나타냈다. TE집단에서는 약간의 감소가 있었으나 유의한 차이는 나타나지 않았다. 본 연구에서 IMT+TE집단의 변화는 흡기근육 장비를 사용하여 태권도 수련 중 인터벌 트레이닝 중간에 호흡훈련을 포함하여 break time을 줄인 유산소성 훈련으로 체지방감량에 효과적인 것으로 판단된다. Lee & Yang [45]의 연구에서는 장기간의 태권도 수련집단이 대조집단에 비해 근력과 근지구력이 유의하게 증가한다고 보고하여 본 연구에서의 태권도수련결과와 동일한 결과를 나타냈다. 그러나 근력과 근지구력에서는 IMT+TE집단과 TE집단에서 큰 차이를 보이지 않았다.

본 연구에서는 호흡훈련을 포함한 태권도 수련집단에서 평형성을 제외한 체력요인을 모두 증가시켰는데 Kim [46]의 연구에서도 12주간 주 5회 60분 약 60%의 운동강도를 적용한 태권도 수련에서 대학생 30명의 체력을 비교분석한 결과 유연성, 민첩성, 순발력 등은 유의한 차이를 보였지만 평형성 검사에서 유의한 차이를 보이지 않아 본 연구와 일치하였다. 태권도 수련 중 외발로 중심을 잡으며 발차기를 하는 동작을 반복하면 고유수용기의 적응이 일어나 평형성을 증가시킬 수 있으나 중년남성들에게 발차기는 다소 어려운 동작이기 때문에 평형성의 증진이 어려웠을 것으로 판단된다.

CRP는 염증반응과 대사과정 중 비특이적 반응이 나타날 때 증가하는 혈장 단백질 중 하나로 조직의 상처, 감염 및 염증에 반응하는 염증인자이며 인체 내 염증수준을 혈중CRP 농도로 측정할 수 있다. 또한 심혈관계 질환의 예후인자 및 독립적 질환의 예후인자로 측정하기가 매우 편하고 안전하기 때문에 임상에서 가장 많이 쓰인다.

운동과 CRP에 관한 선행연구는 많이 이루어지고 있지만 운동강도, 운동기간, 운동형태 등에 따라 다양한 결과를 나타내고 있다. Geffken et al. [6]은 주 5일 높은 수준의 신체활동은 혈중CRP농도를 감소시킨다고 보고하였고 Albert et al. [47]은 높은 수준의 신체활동은 남성들의 CRP수준을 낮추지만 여성들에게는 나타나지 않는다고 보고하였다. Kim & Kim [48]의 연구에 의하면 12주간 60%의 1RM강도로 저항운동을 실시한 결과 혈중CRP농도가 감소하여 긍정적인 영향을 보고하였고 Kim [49]의 연구에 의하면 8주간 고강도 낮은 반복횟수의 근력운동집단과 저강도 높은 반복횟수의 근지구력 운동집단의 CRP농도를 비교한 결과 두 집단 모두 운동 후 유의한 차이가 나타나지 않았다고 하였다.

CRP의 IMT+TE집단은 운동 전 0.10 ±0.11 mg/dL에서 운동 후 0.07±0.05 mg/dL으로 0.03 mg/dL감소하였고 TE집단에서는 운동 전 0.10 ± 0.10 mg/dL에서 운동 후 0.08±0.09 mg/dL로 0.02 mg/dL감소하였다. C집단에서는 운동 전 0.09±0.06 mg/dL에서 운동 후 0.08±0.05 mg/dL로 0.01 mg/dL감소하였다. 연구결과 세 집단 모두 CRP의 농도는 약간 감소하였으나 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않아 Kelly et al. [50]의 운동수행 후 체중감소와 체력이 유의하게 향상되었음에도 불구하고 혈중CRP 농도의 변화가 없었다고 보고한 결과와 일치하였으나 IMT+TE집단과 TE집단에서 감소하는 경향을 보였다. Cottell et al. [51]은 운동기간과 운동강도에 따라 CRP의 농도의 변화는 다양하다고 보고하였고 Yoon & Lim [52]은 운동을 통해 CRP를 포함한 염증유발지표들을 개선시키기 위해서는 운동기간을 증가시켜야 한다고 보고하였다. 이 연구의 결과는 3년 이상 흡연자의 8주간의 짧은 운동기간으로 CRP의 농도에 영향을 미치지 못한 것으로 생각된다. 따라서 흡연기간이 길수록 운동기간을 길게 설정하면 CRP에 더욱 긍정적인 영향을 미칠 것으로 생각되기 때문에 향후 후속적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

흡연은 니코틴, 일산화탄소, 타르 등 유해가스가 부교감신경을 마비시켜 심박수와 혈압이 필요이상으로 증가하여 심장의 작업량을 증가시키게 되고 폐환기를 위하여 호흡근이 더욱 많은 산소를 필요로 하게되어 운동을 수행하는 골격근에는 적은양의 산소가 공급된다[4]. 폐기능의 능력을 결정하는 생리적 요인은 근 활동을 위한 에너지원의 축적과 영양소와 산소를 조직에 운반하는 혈관망의 발달이며 그 기능의 향상과 비만 측정치를 감소시키는데 호흡 운동이 요구된다[53]. 따라서 본 연구에서는 흡연자 21명을 대상으로 흡기근육훈련과 태권도 수련 등 운동방법에 따른 폐기능을 측정하였는데 폐기능은 폐의 특성과 기능을 파악하는 것으로 운동수행능력을 판단할 수 있는 한 가지 지표이다. 폐기능의 변인으로 노력성 폐활량(forced vital capacity, FVC), 1초간 노력성 호기량(forced expiratory volume in one second, FEV1), 1초율(forced expiratory volume in one second/forced vital capacity, FEV1/FVC)을 측정하였는데 연구결과 세 그룹 중 IMT+TE집단에서만 FEV1과 FEV1/FVC (%)가 유의하게 증가하였다. FEV1은 1초 동안에 하는 노력성 호기량을 나타내는데 실제 FVC의 80% 이상을 차지한다. FEV1이 FVC의 75% 이하로 떨어지면 기도폐쇄가 있는 것으로 진단될 수 있기 때문에 FEV1의 증가는 호흡능력의 지표로 나타난다.

Nourry et al. [54]은 8주간 하루 30분 이상 주3-4회 이상 유산소운동을 한 흡연중년남성 6,235명을 조사한 결과 FVC와 FEV1이 유의하게 증가하였고 Yoon & Jeon [19]은 엘리트 선수를 대상으로 8주간 호흡근 훈련을 병행한 레슬링 훈련 후 FEV1, FVC 및 PEF에서 긍정적인 효과가 나타났다고 보고하였다. 본 연구에서는 FEV1과 FEV1/FVC (%)의 유의한 차이를 가져왔지만 FVC는 변하지 않았다. 폐기능의 유의한 차이가 없는 것은 호흡근 향상이 8주보다 더 많은 시간이 필요한 것으로 판단된다.

등속성 운동은 일정한 속도에 의해 근력의 측정이 이루어 지는데 근력을 평가하는 방법에서 가장 객관적이고 신뢰도가 높은 방법으로 보여진다[55].

본 연구에서는 무릎 관절의 좌, 우 신전과 굴곡의 등속성 근력인 peak torque %BW (60°/sec)와 근 파워인 average power %BW (90°/sec)를 측정하였다. Peak torque %BW의 좌, 우 신전과 굴곡에선 모두 IMT+TE 집단에서 통계적으로 유의한 증가가 나타났고 TE집단에서는 증가하였으나 유의한 차이가 나타나지 않았다. C집단에서도 약간 증가하였으나 유의한 차이가 나타나지 않았다. 전체적으로 등속성 근기능의 평가에선 세 집단 모두 증가하는 경향을 보였는데 그 이유는 사전측정에서 장비를 한번 다뤄보았기 때문으로 판단된다. 8주간 운동을 한 IMT+TE집단과 TE집단에서는 C집단의 증가보다 향상되어 태권도 훈련은 근력 및 등속성 근력에서 유의한 향상을 보였다는 선행연구와 일치하였다[56].

Average power %BW의 좌, 우 신전과 굴곡에선 IMT+TE집단의 오른쪽 굴근에서만 통계적으로 유의한 차이가 나타났는데 이는 40대 운동경험이 부족한 중년남성에게 근 파워를 증진시킬 수 있는 태권도 기본 발차기(앞차기, 돌려차기, 옆차기, 찍어차기)는 어려운 동작으로 8주간 동작을 완벽하게 수행하여 정확한 발차기를 구사할 수 없었기 때문에 파워 증진이 어려웠던 것으로 판단된다. 그 중 굴근에서만 통계적인 차이를 보인 이유는 굴곡근은 신전근에 비해 일상생활에 상대적으로 적게 사용되기 때문에 효과가 크게 나타난 것으로 생각된다.

본 연구는 흡연중년남성 21명을 대상으로 복합운동집단(흡기근육훈련+태권도 수련집단; n=7), 태권도 수련집단(n =7), 통제집단(n =7)으로 구분하고 8주간 주 3회 POWERbreathe를 사용한 복합운동과 태권도 수련을 실시하여 체력, CRP, 폐기능 및 등속성근기능의 변화를 알아본 결과 내린 결론은 다음과 같다. IMT+TE (n=7)은 흡연자의 혈중염증지표인 CRP의 변화에 있어서는 유의한 차이는 없었지만 감소하는 경향을 보였다. 신체구성의 체지방률(p<.013), 근력(p<.038), 근지구력(p<.000), 유연성(p <.045), 심폐지구력의 운동기간, 최대산소섭취량(p<.004, p<.000), 등속성 근력과 근파워의 오른발(p <.007, p <.034)에서는 집단 내 유의한 차이를 보였다. 하지만 집단간의 유의한 차이가 나타나지 않아 향후 실험군의 수를 늘리거나 운동기간을 늘려 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.