유산소 운동 중 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템 개발

Abstract

최근 바쁜 일상생활과 좌식생활에 따른 신체활동의 부족은 심혈관 질환의 주요 요인이 되고 있다. 따라서 운동을 통한 체력 향상이 절실히 필요한 실정이고 이러한 체력 향상의 가장 중요한 지표는 심폐지구력이다. 심폐지구력은 유산소운동으로 향상되며 이에 대한 적절한 평가를 통해 운동 효과를 최대한 이끌어내는 것이 필요하다. 심폐지구력은 호흡가스 분석기로 측정한 최대 산소 섭취량으로써 스포츠생리학에서 운동능력의 지표로 사용되고 있다. 그러나 최대 산소 섭취량은 반복 측정의 어려움, 장소의 제약, 의료진 동참 하에 측정해야하는 단점들을 갖고 있다. 운동 효과를 평가하는 또 다른 방법으로 Anaerobic Threshold(AT)와 심박수를 이용한 방법들이 있고, 이 방법들로 운동의 효과를 평가하는 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 이러한 연구들 또한 심박수 만을 측정하여 운동의 효과를 평가하기 때문에 운동에 따라 다양하게 변화하는 신체의 상태를 평가할 수 없다. 따라서 운동의 효과를 평가하기 위해서는 다양한 생체신호의 동시 측정이 요구되고 있다. 운동 중 다양한 생체신호 측정의 일환으로 본 연구에서는 심전도와 피부온도를 동시에 측정하는 생체신호계측 단말기를 개발하였고 피부온도를 이용해 운동 효과를 평가하는 새로운 지표로 제시하고자 하였다. 생체신호계측 단말기는 체스트 벨트를 이용한 간편한 착용으로 기존의 단말기들의 장점과 블루투스를 이용한 무선통신으로 휴대성과 호환성을 극대화 시켰다. 또한 여러 부위에서 측정해야만 했던 기존의 피부온도 측정 방법과 달리 가슴 한곳에서 측정하는 피부온도를 이용하는 방법을 고안하였다. 이 단말기를 이용해 피실험자 개인의 운동능력에 맞는 운동(60% )을 4주간 실시하여 신체의 4부위인 이마, 가슴, 하완, 허벅지에서 운동 중 심전도와 평균 피부온도를 측정하였다. 또한 귀에서는 고막온도를 측정하여 피부온도와 비교 하였다. 따라서 가슴 피부온도와 평균 피부온도를 비교해 운동 중 피부온도의 변화 추이를 보인다는 것을 검증하였다.그 결과로 첫째, 귓속형 단말기에서 측정한 고막온도와 각 부위에서 생체계측단말기를 이용해 측정한 체온이 기존 연구와 동일한 양상을 보이는 것을 확인하였다. 또한 이마, 가슴, 하완, 허벅지에서 측정한 평균 피부온도와 가슴 피부온도의 시간당 변화율이 0.9825±0.012, p<0.01로 매우 높은 상관성을 갖는 것을 보였다. 따라서 가슴 피부온도가 운동 중에 조절되는 체온의 변화를 대변할 수 있음을 확인하였다. 둘째, 운동 효과의 평가는 가슴 피부온도 측정을 통해 주차별 피부온도의 기울기를 새롭게 제안하였다. 4주간 운동으로 가 47.3±3.4에서 53.0±6.5로 증가하였으나 와 피부온도 기울기간 유의확률은 0.88, p value는 0.065로 유의성이 없었다. 따라서 생체계측단말기를 이용하여 가슴 한 곳에서 측정하는 가슴 피부온도는 운동능력 자체를 평가할 수는 없었다. 하지만 4주간의 트레드밀 운동을 통해 주차가 지날수록 피부온도의 기울기가 감소해 간다는 평가 기준을 고안함으로써 체온조절 능력이 향상된다는 것을 제시하였다.마지막으로, 본 연구는 체스트 벨트 타입의 생체신호계측 단말기를 이용한 간편한 착용으로 심전도와 피부온도를 측정하였다. 이 단말기는 기존의 단말기들의 장점과 블루투스를 이용한 무선통신으로 휴대성과 호환성을 극대화 시켰다. 또한 생체신호계측 단말기를 이용해 운동효과를 평가하는 시스템을 구현하였고 이 시스템을 이용해 사용자에게 운동 성과를 제시할 수 있다.