에너지소비량

에너지 소비량 측정

 

 

1) 열에너지

 

- 신체가 일을 할 때 에너지를 사용하게 되면 세포호흡과 세포작용으로 인해 열 발생

- 열 발생은 대사율과 직접적으로 관련

- 열에너지 측정의 국제단위는 Joule(J)

- 그러나 일반적으로 칼로리(Calorie)를 사용함

- 1Kcal = 4186J

 

 

2) 직접열량 측정법

 

- 열 생산을 측정해 사람의 대사율을 측정하는 과정

- 사람의 열 사용량 = 열 발생량 + 열 손실량

- 열 발생량 : 사람을 열량계에 들어가게 한 후, 사람의 체온으로 인해 증가된 방 주위 물의 온도 변화량을 측정

- 열 손실량 : 호흡기관이나 피부를 통해 수분이 증발하면서 발생되는 열 손실량을 배출되는 공기를 통해 측정

 

 

 

체온 측정을 통해 대사율을 산출하는 열량계

 

 

 

3) 간접열량 측정법

 

- 산소 소비량을 통해 인체 대사율의 추정치를 구하는 측정법

- 산소 소비량을 열 대사당량으로 바꾸기 위해 대사작용을 하는 영양소를 알아야 함

- 운동으로 인한 칼로리 소모량 = 산소 1L 당 약 5kcal

- 개방회로 폐활량계법(open-circuit spirometry) : 운동 시 입김과 입김 방법을 통해 발생한 기체를 컴퓨터 통해 자동으로 분석해 산소와 이산화탄소 계산하는 방법

 

 

 

폐활량 측정기

 

 

 

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에너지 소비량 표현

 

 

1) VO2(L·min-1)

 

- 분당 사용한 산소 섭취량

- (ex. 100Kg 남자가 최대 부하로 트레드밀에서 운동 시 산소섭취량 =  5L·min-1)

 

 

2) VO2(ml·kg-1·min-1)

 

- 분당 체중의 1Kg 당 산소 1ml 소비량

- 분당/리터로 나타낸 산소흡입량 X 1000 ÷ 체중

- (ex. 100Kg 남자가 최대 부하로 트레드밀에서 운동 시 체중당 산소섭취량 = 5L·min-1 X 1000 ÷100Kg = 50ml·kg-1·min-1)

 

 

3) Kcal·min-1

 

- 1분당 사용한 kcal

- 산소섭취량을 분당 kcal로 변환시 1L당 5kcal

- (ex. 100Kg 남자가 최대부하로 트레드밀에서 1시간 운동 시 소비 칼로리양= 5L·min-1 X 5kcal x 60min = 1500kcal·min-1)

 

 

4) 대사당량(MET)

 

- 안정상태의 대사율

- 1MET = 3.5ml·kg-1·min-1

 

 

 

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운동효율성

 

 

1) 순수효율성(Net efficiency)

 

- 순수효율성(%) = 운동량 ÷ 안정 시를 제외한 에너지소비량 X 100

- 인간은 열에 의해 에너지를 소모하기 때문에 100%의 효율성 불가능

- 순수효율성 계산 시 산소섭취량이 항정 상태일 때 평가해야 함

 

 

2) 운동효율성에 영향 주는 요인

 

ㄱ. 운동 강도

   - 운동 강도 증가 시 운동효율성 감소

   - 높은 운동 강도에서는 산소 소모량이 급격히 증가하기 때문

 

 

운동강도 증가시 에너지소비량의 급격한 증가로 인해 운동효율성 감소

 

 

ㄴ. 운동속도와 운동효율성

   - 느린 속도의 운동은 움직임을 멈추고 다시 수행하는 에너지 소비 증가로 효율성 감소

   - 낮은 운동 강도에서의 빠른 운동속도는 골격근의 마찰을 증가시켜 효율성 감소

   - 일정한 운동강도에서 최고의 효율성을 내기 위한 최상의 운동속도가 존재

 

 

일정한 운동강도에서 최고의 효율성을 내기 위한 최상의 운동속도

 

 

ㄷ. 근섬유 형태와 운동효율성

   - 지근 섬유가 속근 섬유보다 운동효율성이 높음

   - 운동 수행능력에 필요한 ATP가 지근보다 속근에 더 많이 필요하기 때문

 

 

 

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※ 정리 문제

 

1. 열에너지를 측정하는 단위와 단위에 대해 설명하라

2. 직접열량측정법이란?

3. 간접열량측정법이란?

4. 100Kg의 남자가 10 MET의 강도로 10분간 운동 시 소비되는 칼로리는?

5. 사이클에서 저항이 2Kg이고 원주가 6m인 휠을 50 rpm의 속도로 운동 시 운동량은?

6. 5번의 상황에서 안정 시 산소섭취량이 0.25L·min-1, 운동 시 산소섭취량이 1.5L·min-1일 때 순수효율성은?

 

답 ↓

1. SI 단위는 Joule이나 대부분 calorie를 사용하며 calorie는 1g의 물을 1도 올리기 위해 필요한 열의 양

2. 열량계를 사용해 사람의 열 손실과 열 발생량을 측정해서 열 사용량을 측정하는 방법

3. 열 생산량과 관계있는 산소 소비량을 측정해 대사율을 간접적으로 추정하는 방법

4. 산소섭취량 = 100Kg X (10 X 3.5ml·kg-1·min-1) X 20 min = 70000ml 이므로, 보통 산소섭취량 1L당 5kcal를 소비되므로 70L X 5kcal = 350 kcal가 소비됨

5. 운동량 = 2Kg X 50 rpm X 6m·rev-1 = 600 kgm·min-1

6. 운동량을 칼로리로 변환하면 600 kgm·min-1 ÷ 426.8 kgm·min-1 = 1.41 kcal·min-1이고, 에너지 소비량 = 600 kgm·min-1 X (1.5L·min-1 - 0.25L·min) = 6.25kcal·min-1 이므로, 순수효율성 = (1.41 kcal·min-1 ÷ 6.25 kcal·min-1) X 100 = 22.6%