운동시 체온변화와 조절

 

 

 

 

 

 

1. 체열의 이해

 

 생체에서 일어나는 대사과정은 주로 발열 반응이다. 이 과정에서 얻어진 생물학적 에너지는 각종 형태의 생체활동에 이용되고 일부는 열로서 방출되며, 체온의 형태로 남아 있게 된다.

체중 70kg의 일반인이 1.6km 당 5분 30초의 속도로 달리기를 실시할 경우, 대략 20kcal/min의 에너지를 소모한다. 인체는 약 25%의 열효율릉 가지므로 이 에너지 중의 75% 정도는 열로 발산된다. 만약, 이 열이 발산되지 않는다면 신체의 온도가 빠른 속도로 위험 수준까지 증가하게 될 것이다. 그러므로, 효과적인 체온조절은 선수의 효율적인 운동수행뿐만 아니라 생명을 유지하기 위해서도 절대적으로 필요하다. 선수들은 가끔 고온다습한 환경에서 운동을 수행해야 하기 때문에 체온조절 문제가 야기되는 것이다.

 45도 이상의 체온 증가는 효소의 단백질 구조를 파괴하여 결국 사망에 이를 수도 있는 반면, 34도 이하로의 체온 감소는 신진대사를 느리게 하여 비정상적인 심장기능(부정맥)을 유발하게 할 수도 있다. 그러므로, 체온은 일정하게 잘 조절되는 것이 중요하다.

이렇게 일정한 체온을 유지하기 위해서는 체내에 열생산과 체외로의 열방출이 균형을 이루어야 하는데, 이 균형이 깨어지면 체온은 변화하기 마련이다. 만일, 체열생산은 증가하고 체열손실이 감소하면 체온은 올라가고(고체온), 반대로 체열손실은 잘 되고 체열생산이 줄어들면 체온은 떨어진다(저체온).

 

체열 평형은 열생산(대사열 ; 기초대사, 근육운동, 갑상선호르몬 작용, 아드레날린 작용, 온도 효과/환경적 열)과 열손실(전도, 대류, 복사, 증발)이 같을 때 이루어진다. 따라서 체온은 열생산과 열손실 사이의 평형을 반영한다.

 

2. 운동시 열생산

 

 대사에 의한 열생산율은 달리는 속도에 비례하며, 운동시 체열생산의 가장 중요한 원인이다. 또 다른 열의 원인은 태양의 복사열이다.

 

3. 운동시 열손실

 

 피부의 땀증발은 온도와 상대습도, 신체주위의 대류, 환경에 노출된 피부 표면의 양 등 3가지 인자에 의해 결정된다. 높은 온도에서 상대습도는 증발에 의한 열손실률을 결정하는 가장 중요한 요소이다. 높은 상대습도는 증발율을 감소시킨다. 증발은 피부와 공기의 수증기압 차이로 발생한다. 덥고 습한 날(예를 들어, 상대습도가 80-90%일 때) 대기 중의 수증기압은 촉촉한 피부의 수증기압에 가깝고, 따라서 증발율은 크게 감소한다.

운동 중 증발을 통한 열손실량은 얼마나 될까?

증발하는 물 1ml 당 신체의 열손실은 약 0.5kcal이다. 그러므로 1리터의 땀이 증발하면 580kcal의 열을 잃는다(1,000ml * 0.58kcal/ml = 580kcal).

 

**** 휴식 상태 및 장기간 운동 동안의 열손실을 칼로리로 추산한 경우를 살펴보면,

전도와 대류 : 휴식시는 전체의 20%(0.3kcal/min),  운동시는 전체의 15%(2.2kcal/min)

복사 : 휴식시는 전체의 60%(0.9kcal/min), 운동시는 전체의 5%(0.8kcal/min)

증발 : 휴식시는 전체의 20%(0.3kcal/min), 운동시는 전체의 80%(12.0kcal/min)

 

**** 위에서 보는 것 처럼 휴식 중에는 대부분의 열이 복사를 통해 상실된다. 그러나 운동 중에는 증발이 가장 중요한 열손실 방법이다.

 

운동을 하면 체내 온도가 증가된다. 이렇게 되면 피부혈관의 확장이 이루어지고 말초부위로 혈류의 재분배가 일어나 열손실이 발생한다.

열손실에는 수동적 열손실 메커니즘(복사 rediation, 대류 convection, 전도 conduction)과 증발(evaporation)에 의한 능동적 열손실 메커니즘이 있다.