ACSM 대사량 공식을 이용한 운동처방 강의 11

ACSM 대사량 공식 ACSM? ACSM 대사량 공식 장점/단점 미국스포츠의학협회(American College of Sports Medicine) ACSM 대사량 공식 운동 중 산소소비량 추정 걷기, 달리기, 고정자전거 타기, 스텝핑 운동 장점/단점 개인차 없이 누구에게나 적용가능 비교적 정확한 대사량 측정 결과는 추정치일 뿐 운동강도 설정을 위해서는 심박수 반응이나 운동자각도의 수준을 참고해야 함

ACSM 대사량 공식(계속) 걷기 VO2 = 3.5 + 0.1(속도) + 1.8(속도)(경사도) 달리기 자전거 VO2 = 7 + 1.8(운동부하) / (체중) 팔 에르고미터 VO2 = 3.5 + 3(운동부하) / (체중) 스텝핑(승강운동, 계단 오르내리기) VO2 = 3.5 + 0.2(승강율)(계단높이) 단위 VO2 : ml·kg-1·min-1 속도: m·min-1 운동부하: kg·m·min-1 체중: kg 승강율: 분당 스텝 수 계단높이: m 휴식상태 VO2(ml·kg·분-1) = +3.5 트레드밀 걷기 신체를 중력에 대항해서 위로 요구되는 산소의 양은 약 1.8ml·kg·분-1 신체를 수평적으로 움직이기 위해서 요구되는 산소의 양은 약 0.1ml·kg·분-1 트레드밀 달리기 수직적 운동을 위한 산소요구량은 트레드밀 걷기의 절반(0.9ml·kg·분-1) 수평적 운동을 위한 산소요구량은 트레드밀 걷기의 2배(0.2ml·kg·분-1)

대사량 공식의 이용 대사량 공식의 목적 산소소비량(총 산소소비량) 운동 중 소비되는 산소량 (에너지 소비량)을 계산하는데 이용 -> 감량체중 예측 목표하는 운동부하를 계산하는데 이용 -> 트레드밀/자전거 운동부하로 운동강도 설정 및 평지에서의 걷기/달리기 속도 설정 산소소비량(총 산소소비량) 총 산소소비량 = 안정시 산소소비량 + 운동 중 순 산소 소비량 총 산소소비량 = 3.5ml·kg-1·min-1 + 운동 중 순 산소 소비량 운동 중 순 산소 소비량 = 총 산소 소비량 - 3.5ml·kg-1·min-1

단위의 전환 산소소비량(ml·kg-1·min-1) 속도(m·min-1) 자전거 운동부하(kg·m·min-1) L·min-1 / METs(안정 시 산소소비량) kcal·min-1(에너지 소비량) 속도(m·min-1) mph 혹은 kph 자전거 운동부하(kg·m·min-1) watt MET (metabolic equivalent): 안정 시 산소소비량(1MET=3.5ml/kg/min) 1.6km = 1mile 1km = 0.625mile

단위의 전환 VO2(L·min-1) x 1000 / 체중 = VO2(ml·min-1·kg-1) VO2(ml·min-1·kg-1) (체중) / 1000 = VO2(L·min-1) VO2(METs) x 3.5 = VO2(ml·min-1·kg-1) VO2(ml·min-1·kg-1) / 3.5 = VO2(METs) VO2(L·min-1) x 5 = 열량소비가(kcal·min-1) 열량소비가(kcal·min-1) / 5 = VO2(L·min-1) 속도(mph) x 26.8 = 속도(m·min-1) 속도(m·min-1) / 26.8 = 속도(mph) 속도(kph) / 0.06 = 속도 (m·min-1) 속도 (m·min-1) x 0.06 = 속도(kph) 부하량(kg·m·min-1) / 6 = 파워(W) 파워(W) x 6 = 부하량(kg·m·min-1) 체중(kg) x 2.2 = 체중(lb) 체중(lb) / 2.2 = 체중(kg) 신장(inch) x 0.0254 = 신장(m) 신장(m) / 0.0254 = 신장(inch) MET: 안정 시 산소소비량(1MET=3.5ml/kg/min) 1.6km = 1mile 1km (1000m) = 0.625mile kg·m·min-1는 파워의 단위가 아니다. 중력가속도를 고려하여 파워의 단위로 바꾸려면 전환요인 6.12를 이용해야 한다. 그러나 ACSM은 운동처방 시 사용하기 편하도록 6을 사용한다.

걷기 에너지 소비는 속도와 비례 대사량 공식 – 정상적인 속도의 걷기 사용 빠른 걸음(혹은 경보) 시 에너지 소비 급증하므로 대사량 공식 적용이 적절하지 못함 편평하거나 오르막 경사(내리막 경사에는 공식을 이용하지 못함)

사례연구 1: 걷기-산소소비량 구하기 김철수는 51세로 체중은 163lb이다. 그는 스트레스 해소를 위해 최근 운동을 시작하였다. 편안하게 트레드밀 운동을 하기 위해 속도 3mph, 경사도 6%의 강도를 선택하였다. 예상되는 총 산소소비량은 ml·kg-1·min-1의 단위로 얼마나 될까? 또 이 사람은 분당 몇 kcal의 열량을 소비할까?

사례연구 1: 해답 3mph x 26.8 = 80.4m·min-1 163lb/2.2 = 74.1kg VO2 = 3.5 + 0.1(속도) + 1.8(속도)(경사도) = 3.5 + 0.1(80.4) + 1.8(80.4)(0.06) = 3.5 + 8.04 + 8.6832 = 20.2ml·min-1·kg-1 운동 중 순 산소소비량 계산 순 산소소비량(net VO2) = 20.2 – 3.5 = 16.7ml·min-1·kg-1 5. 열량계산 16.7ml·min-1·kg-1 x 74.1kg/1000 = 1.237 L·min-1 1.237 L·min-1 x 5 kcal·L-1 = 6.2 kcal·min-1

사례연구 2: 걷기 – 운동기구 부하 결정하기 홍길동은 34세의 심장이식 환자로서 운동을 시작하여도 심박수의 변화가 매우 적다. 그의 최대산소소비량은 32ml·min-1·kg-1이다. 그의 주치의가 권하여 당신의 운동시설에 왔으며, 여유산소소비량의 40%-60% 사이의 강도로 운동을 하려고 한다. 당신은 이 사람이 2.5mph의 속도에서 편하게 걸을 수 있다는 것을 알았다. 이때 트레드밀 경사를 얼마로 설정하면 목적하는 운동강도 범위로 운동을 하게 될까?

사례연구 2: 해답 단위전환(걷기속도를 m·min-1로 전환) 2.5mph x 26.8 = 67m·min-1 2. 걷기 공식에 대입할 목표 산소소비량을 여유심박수 공식을 사용하여 구한다. 목표 산소소비량 = (운동강도율)(VO2max-3.5) + 3.5 목표 산소소비량 하한선 = (0.40)(32-3.5) + 3.5 = 11.4 + 3.5 = 14.9ml·min-1·kg-1 목표 산소소비량 상한선 = (0.60)(32-3.5) + 3.5 = 17.1 + 3.5 = 20.6ml·min-1·kg-1 목표 심박수 공식: 목표심박수 = (운동강도율)(최대심박수 - 안정시 심박수) + 안정시 심박수 목표 산소소비량 = (운동강도율)(최대산소소비량 – 안정시 산소소비량) + 안정시 산소소비량 최대산소소비량 = VO2max 안정시 산소소비량 = 3.5ml/min/kg

사려연구 2: 해답(계속) 3. 걷기 공식에 알고 있는 수치를 대입하고 경사도를 구한다. 하한선 경사도: VO2 = 3.5 + 0.1(속도) + 1.8(속도)(경사도) 14.9 = 3.5 + 0.1(67) + 1.8(67)(경사도) 14.9 = 10.2 + 120.6(경사도) 경사도 = 0.039(3.9%) 상한선 경사도: 20.6 = 3.5 + 0.1(67) + 1.8(67)(경사도) 20.6 = 10.2 + 120.6(경사도) 경사도 = 0.086(8.6%) 4. 결론: 목표 산소소비량에 도달하려면 2.5mph의 속도로 경사도 4-9%의 범위로 트레드밀 운동을 하면 된다.

사례연구 3: 달리기-산소소비량 구하기 박민수는 26세의 저 위험군에 속하는 고객이며 체중이 118lb이다. 이 사람이 속도 7mph, 경사도 3%의 트레드밀 달리기를 할 때 총 산소소비량은 MET로 얼마인가? 그리고 운동에 소비한 순 열량은 얼마인가?

사례연구 3: 해답 단위를 공식에 맞도록 전환한다. 7mph x 26.8 = 187.6 m/min 118lb / 2.2 = 53.6 kg 2. 공식에 대입 VO2 = 3.5 + 0.2(속도) + 0.9(속도)(경사도) = 3.5 + 0.2(187.6) + 0.9(187.6)(0.03) = 3.5 + 37.57 + 5.0652 = 46.1 ml/min/kg

사례연구 3: 해답(계속) 3. 총 산소소비량을 MET로 구하고 순 열량 소비를 구한다. (46.1 ml/min/kg) / 3.5 = 13.2 METs (안정시 대사의 약 13배) 순 산소소비량 = 46.1-3.5 = 42.6 ml/min/kg L/min로 전환하려면: (42.6 ml/min/kg)(53.6kg) / 1000 = 2.283 L/min Kcal/min로 전환하려면: 2.283 L/min x 5 = 11.4 kcal/min 4. 결론: 이 사람이 트레드밀에서 7mph, 3%의 부하로 달릴 때 안정시 대사량 이외에 11.4 kcal/min의 열량을 소비하게 된다.

사례연구 4: 달리기 – 운동 부하 구하기 이숙희는 57세의 노장 달리기 선수이다. 이 사람은 나이 때문에 중간 위험군에 속하지만 일주일에 50-60마일을 달릴 정도로 건강하고 체력이 우수하다. 훈련 중 대부분을 평지에서 달리고 경기 중의 페이스는 마일당 6분 30초 정도이다. 앞으로 참가할 경기의 코스에는 긴 언덕이 있어서 이 언덕을 어떤 속도로 달려야 할 지 궁금해 한다. 이 언덕의 평균 경사도는 8%이다. 이 사람의 최대산소소비량은 62ml/min/kg이다. 경기 중에 약 75-85% VO2R의 강도로 달린다고 가정하면 위에서 말한 언덕을 달릴 때 속도는 얼마여야 하는가?

사례연구 4: 해답 산소소비량을 구한다(목표의 하한선/상한선) 최저 목표 산소소비량 = 0.75(62-3.5) + 3.5 = 47.4ml/min/kg 최고 목표 산소소비량 = 0.85(62-3.5) + 3.5 = 53.2ml/min/kg 2. 대사량 공식에 대입 목표 하한선의 속도: VO2 = 3.5 + 0.2(속도) + 0.9(속도)(경사도) 47.4 = 3.5 + 0.2(속도) + 0.9(속도)(0.08) 속도 = 161.4 m/min 목표 상한선의 속도: 53.2 = 3.5 + 0.2(속도) + 0.9(속도)(0.08) 속도 = 182.7 m/min

사례연구 4: 해답(계속) 3. 요구하는 단위로 전환(m/min->mph) 목표 하한선: 목표 상한선: (182.7 m/min) / 26.8 = 6.8 mph 4. Mph -> min/mile (60 min/hour) / (6.0 mph) = 10 min/mile (60 min/hour) / (6.8 mph) = 8.82 min/mile = 8분 + 0.82 x 60초 = 8분 49초/mile

사례연구 5: 자전거 – 산소소비량 구하기 조대용은 37세로 체중이 173lb이고 체중조절을 위해 운동을 하려고 하는데, 중간 위험군에 해당하는 사람이다. 이 사람은 저항 3kg, 50rpm으로 운동을 한다. 이런 식으로 운동을 하면 몇 분만에 체지방 1lb를 줄일 수 있을까?

사례연구 5: 해답 공식에 맞게 모든 단위를 전환한다. 173 lb / 2.2 = 78.6kg 부하량(일률) = (저항 값)(페달링 1회당 바퀴 회전거리)(분당 회전수) = (3kg)(6m)(50rpm) = 900kg/m/min 2. 자전거 공식에 대입하여 산소소비량을 구한다. VO2 = 7 + 1.8(부하량) / 체중 = 7 + 1.8(900) / 78.6 = 27.6 ml/min/kg RPM = revolution per minute

사례연구 5: 해답(계속) 3. 순 산소소비량(L/min)을 구하고 다시 에너지 소비가(kcal/min)로 전환한다. 순 산소소비량 = 27.6 – 3.5 = 24.1 ml/min/kg (24.1 ml/min/kg)(78.6 kg) / 1000 = 1.894 L/min (1.894 L/min) x (5 kcal/L) = 9.47 kcal/min 4. 체지방 1lb는 약 3500 kcal의 열량가에 해당하므로 소요되는 시간은 3500 / 9.47 = 370분이다. 그러므로 1lb를 감량하려면 약 6시간의 자전거 운동을 하여야 한다.

사례연구 6: 자전거 – 운동 부하 구하기 최진수는 나이 42세, 체중 147lb이며 중간 위험군에 속한다. 이 사람의 최대산소소비량을 29ml/min/kg로 추정하고 VO2R의 60-70% 강도의 운동을 시키려고 한다. 이 사람은 운동부하가 watt로 나타나는 고정식 자전거를 구입하였는데, 그렇다면 적합한 운동강도에 해당하는 부하의 범위는 얼마인가?

사례연구 6: 해답 단위를 전환한다. 147lb / 2.2 = 66.8kg 목표 VO2 = (운동강도의 백분율)(VO2max – 3.5) + 3.5 최저 목표 VO2 = (0.60)(29-3.5) + 3.5 = 18.8 ml/min/kg 최고 목표 VO2 = (0.70)(29-3.5) + 3.5 = 21.4 ml/min/kg

사례연구 6: 해답(계속) 2. 자전거 공식에 대입한다. 최저 목표 운동기구의 부하: VO2 = 7 + 1.8(부하) / (체중) 18.8 = 7 + 1.8(부하) /66.8 부하 = 437.9 kg·m/min 최고 목표 운동기구의 부하: 21.4 = 7 + 1.8(부하) / 66.8 부하 = 534.4 kg·m/min 3. 요구하는 단위로 전환한다(kg·m/min->watt) 최저: (437.9 kg·m/min) / 6 = 73 W 최고: (534.4 kg·m/min) / 6 = 89 W