어떻게 하면 더욱 더 많은 글리코겐을 우리 근육에 저장 할 수 있는가는 장거리 달리기를 하는 분들에게는 공통된 관심사입니다. 탄수화물이 장거리 달리기에 가장 중요한 연료이기 때문이죠. 즉, 많은 양의 탄수화물을 근육과 간에 축적하고 있으면, 장거리 달리기에 당연 도움이 됩니다.
장거리 달리기 운동 시 주로 쓰이는 연료는 탄수화물과 지방입니다. 단백질도 쓰이지만, 인체가 만들어 내는 연료의 5% 미만이 단백질의 연소를 통해서 이루어지기 때문에, 단백질에 의한 5%는 주로 과학자들이 무시하곤 합니다. 서로 다른 연료이지만, 탄수화물과 지방은 서로 밀접한 관계가 있습니다. 우리는 항상 탄수화물만 생각해 왔습니다. 그러나, 지방을 사용해서 에너지를 만들면 우리에게 유리한 점이 있습니다. 왜 그럴까요? 그럼 지방을 사용해서 에너지를 만들면 항상 유리한가요? 그러면 우리는 왜 지방보다 탄수화물이 더 중요한 연료라고 생각할까요? 그러므로, 이번 글에서는 탄수화물과 지방의 관계, 탄수화물의 중요성과 카보로딩(carbohydrate loading)의 방법 그리고 운동수행능력에 미치는 영향을 생각해 보겠습니다.
탄수화물의 중요성
장거리 달리기선수 또는 고수 달림이들은 초보 달림이와 비교했을 때, 같은 운동강도에서 더 많은 에너지(예를 들어서 ATP)를 지방의 연소를 통해서 만들어 냅니다. 즉, 엘리트 선수 그리고 고수 달림이들은 탄수화물의 의존도를 최대한 낮추어서 탄수화물을 아껴서 쓸려고 합니다. 이러한 현상을 탄수화물 절약효과(Glycogen Sparing Effect)라고 합니다. 즉, 같은 운동 강도에서 엘리트 선수 그리고 고수 달림이들은 초보 달림이보다
(1) 글리코겐 즉 탄수화물을 아껴서 쓰고
(2) 이로인하여 상대적으로 모자라는 에너지를 더욱 더 많은 지방의 연소를 통해 보상해야 하므로
(3) 지방을 사용해서 에너지를 만드는 능력이 뛰어납니다. 이러한 요인들이 운동 중 에너지를 만드는 과정에서 고수 달림이와 초보 달림이의 차이를 결정짓는 가장 중요한 요소입니다.
상대적으로 지방을 많이 사용하여 탄수화물을 아껴 쓰면 유리한 점이 과연 무엇일까요?
첫째, 무엇보다도 먼저 우리의 두뇌를 위해서 입니다. 뇌는 불수의운동을 제외한 우리 신체의 거의 모든 움직임을 통제하고 있습니다. 그러므로, 뇌가 제 기능을 못하면 우리 몸도 제 기능을 못 합니다. 그러나, 뇌가 쓰는 유일한 연료는 지방도 아니고 단백질도 아닌 바로 당(탄수화물)입니다. 그러므로, 뇌가 아닌 다른 신체의 일부분이 당을 아껴 쓰면 쓸수록 뇌를 위해 사용 가능한 당이 많아지고, 더욱 더 잘 그리고 오랫동안 신체활동을 통제 그리고 조절할 수가 있습니다.
둘째, 우리 몸은 탄수화물을 저장하는 장소(근육 그리고 간에 저장함)와 양의 한계는 있지만, 지방을 저장하는 장소와 양의 한계는 거의 없습니다. 그로 인하여 상대적으로 많은 양의 지방이 우리 몸에 축적되어 있기에 이것을 쓰면 당연 유리하겠죠.
셋째, 같은 단위 무게에서는 지방이 탄수화물보다 더욱 더 많은 양의 에너지를 만들어 냅니다. 이것에 대한 증명은 일단 생략하겠습니다.
넷째, 탄수화물을 저장하기 위해서는 물을 반드시 동반 해야 하므로 저장을 위해선 탄수화물 외적인 요소 즉 물이 동반되어야 하기에 무게가 늘어 나지만, 지방 즉 기름은 아시다시피 물과 상극이므로 지방의 저장에는 물이 필요 없기에 상대적으로 무게에 대한 신체의 중력부담이 적습니다. 그러므로, 무게에 대한 중력부담 때문에, 먼 거리를 나는 철새의 경우에는 먼 거리를 이동하기에 앞서 탄수화물 보다는 많은 양의 지방을 몸에 저장하는 것이 필수적이고, 이러한 철새들 역시 지방을 사용해서 에너지를 만드는 능력이 뛰어납니다. 그러므로, 하루종일 또는 밤새도록 쉬지 않고 이동하는 철새도 지방의 연소능력이 이처럼 뛰어나므로, 우리 인간의 엘리트 장거리 선수들처럼 지구력이 좋습니다. 즉 지방의 연소 능력이 뛰어난 포유동물은 대개 지구력이 좋습니다.
그러나, 지방은 다음과 같은 결정적인 약점들이 있기에 운동 시 탄수화물이 중요한 에너지임을 증명할 수 있습니다.
첫째는, 지방을 연소해서 에너지를 만들려면 산소가 반드시 필요합니다. 그러므로, 잘 발달된 산소 공급과정이 필요합니다. 그리고, 산소와 관련된 생화학적인 반응이 일어나야 하기 때문에 지방의 연소에는 많은 화학반응을 동반하므로, 지방을 사용하여 에너지를 만드는 데에는 시간이 걸립니다. 참고로, 탄수화물은 산소의 유무에 관계 없이 에너지를 만들어 냅니다.
둘째는, 이러한 첫번째 이유 때문에 단위 시간당 에너지를 만들어 내는 속도가 탄수화물보다는 지방이 훨씬 느립니다. 즉, 많은 양의 에너지를 짧은 시간에 필요로 하는 움직임을 위해서는 사실 지방이 많은 양의 에너지를 공급하기가 어렵습니다. 즉, 이런 경우에는 탄수화물을 상대적으로 많이 이용하여 에너지를 만들어야 합니다. 그래서, 높은 운동 강도에서는 탄수화물의 의존도가 높을 수 밖에 없습니다.
셋째, 우리의 신체활동을 위한 우리의 근육은 지방보다는 탄수화물을 사용하여 에너지를 만들기를 더욱 더 선호합니다. 탄수화물은 근육 내에 존재하기 때문에 가까이에 있어서 쓰기 편하지만, 에너지로 사용되기 위해선 지방은 일단 지방세포에서 먼 거리를 달려와서 근육 안으로 들어가야 하기 때문에 시간이 걸립니다. 이러한 것을 우리는 근거리법칙(Principle of Proximity)라고 합니다. 즉, 우리 근육은 가까이에 있는 연료를 선호한다는 이론입니다.
다른 한편으로는, 근육 내에 저장 되어 있는 지방도 에너지를 만들기 위해서 사용된다고 보고된 논문들도 꽤 있습니다. 그러나, 근육 내에 있는 지방을 분석하는 방법 자체가 현재로서는 정확하지 않기 때문에 이 부분은 현재로서는 많은 논란이 있습니다. 하지만 운동초기 혈중 유리지방산(Free Fatty Acid)이 충분하지 않는 1시간가량 근육속의 지방이 중요한 역활을 한다는데는 이론이 없습니다. 실제로 잘 훈련된 선수의 근육은 초반에 근육의 지방을 많이 이용하며 이런기능이 탄수화물을 절약하는데 일조합니다.
넷째, 지방을 사용하여 에너지를 만들려면 탄수화물의 존재가 반드시 필요합니다 (이것에 대한 증명은 지면 관계상 일단 생략하겠습니다). 그러나, 탄수화물은 지방의 유무에 관계 없이 에너지를 만들 수 있습니다. 지방이 가지는 바로 이 네 번째 약점이 탄수화물의 중요성을 더욱 더 부각시킵니다.
즉, 지방을 통해서 에너지를 만들어 내는 능력이 뛰어난 장거리 육상선수가 탄수화물을 아무리 아껴 쓰더라도, 운동 중 탄수화물은 불가피하게 쓰이게 되어 있고, 운동을 하면 할수록 결국 탄수화물이 고갈될 것이므로, 바로 이 순간 지방을 연소하여 에너지를 만드는 능력 또한 떨어지고, 결국 운동수행능력이 저하되는 순간입니다. 즉, 지방을 쓰려면 탄수화물(글리코겐+포도당)도 있어야 되고, 탄수화물의 고갈은 피로를 높임과 동시에 운동수행능력의 저하를 수반합니다. 즉, 장거리 달리기동안에 피로를 느끼는 순간은 곧 탄수화물 또는 글리코겐의 고갈과 밀접한 관계가 있습니다.
카보로딩의 방법
(1) 요나스 버그스트롬 (Jonas Berstrom)의 방법
1966년과 1967에 스웨덴의 과학자인 요나스 버그스트롬 (Jonas Berstrom)은 그 당시 세상이 놀랄 정도의 훌륭하고 영리한 실험을 했습니다. 글리코겐을 고갈시킬 목적으로 버그스트롬은 일단
(1) 피실험자에게 자전거를 지칠 때까지 타게 해서 글리코겐을 고갈시키고
(2) 그리고 나서 탄수화물이 없는 단백질과 지방으로만 구성된 식사를 3일 동안 하게 하고 그런 다음에
(3) 다시 자전거를 지칠 때까지 타서 다시 글리코겐을 고갈시키고
(4) 마지막으로 이번에는 3일 동안 탄수화물 식단을 주었더니
원래 가지고 있던 양보다 거의 2배 이상 높은 양의 글리코겐이 저장되었습니다. 이러한 현상을 "글리코겐 초과보상(Glycogen Supercompensation)"이라고 합니다. 즉, 원래 자기가 가지고 있던 것 보다도 더 많은 양의 글리코겐을 보상시켜서 저장한다는 의미입니다. 이러한 방법을 사용하여 글리코겐을 저장시키고 나서 운동을 시켰더니 글리코겐을 더 많이 가지고 있는 사람이 더 뛰어난 장거리 운동 수행능력을 가진다는 사실도 발견하였습니다. 이연구의 단점으로 지적되는 부분은 실험대상자들이 초보자인데 있습니다. 실제로 카보로딩은 훈련이된 달림이들이 이용하기 때문입니다.
이러한 방법은 6일이 걸리기에 시간을 절약하려는 목적으로 다음과 같은 3일 방법을 사용했습니다. 즉, 글리코겐을 고갈 시키기 위해서 운동을 한 후에 3일 동안 쉬면서 탄수화물을 섭취했더니 앞의 6일 방법과 같은 양의 글리코겐을 저장 할 수 있었습니다. 결론은 즉, 글리코겐을 운동을 통하여 고갈시키고 나서 쉬면서 탄수화물을 섭취하면 자신이 원래 가지고 있던 양보다도 더 많은 양의 글리코겐을 저장 할 수 있고, 많은 양의 글리코겐을 가진 사람이 뛰어난 장거리운동수행능력을 가진다는 것입니다. 이 방법이 사실 우리가 알고 있는 "글리코겐을 고갈 시키고 나서 3-6일 동안 휴식과 동시에 탄수화물을 섭취하면 더욱 더 많은 양의 글리코겐을 저장 시킬 수 있다"는 방법의 시초입니다.
그러나, 이 방법의 카보로딩은 사실 문제점이 있습니다.
일단 방법의 순서를 다시 한 번 보겠습니다.
첫째, 글리코겐을 많이 저장 시키기 위해선 일단 먼저 글리코겐을 고갈시켜야하는 운동이 선행되어야 하고, 그리고 나서, 탄수화물을 섭취하되 운동을 안 하면서 3일 동안 섭취해야 한다는 점입니다. 사실 글리코겐을 고갈 시킬 정도의 운동은 사실 근육손상을 가져오기 쉽습니다. 그리고 3일 동안 운동을 안 해도 그 손상을 회복 시킬 수 있는 지에 대한 의문이 생깁니다.
두번째 탄수화물을 섭취 안 하는 기간에는 사실 상당한 저혈당을 동반하기 때문에 두통과 다른 불쾌한 증상을 느낄 수 있습니다.
(2) 윌리엄 셔먼 (WIlliam Sherman)의 방법
요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)의 방법은 앞에서 말한 문제점이 있기에, 1981년 미국의 윌리엄 셔먼 (William Sherman)은 다른 방법을 사용(Modified regimen)해서 요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)의 방법으로 한 것과 거의 같은 양의 글리코겐을 저장 시킬 수 있다는 것을 보여 주었습니다.
즉, 윌리엄 셔먼 (William Sherman)은 일단 운동의 강도를 최대산소섭취량의 약 70%로 하여 90분, 40분 그리고 20분으로 운동의 양을 5일 동안에 걸쳐서 점진적으로 줄이고, 동시에 탄수화물의 섭취량을 점점 늘리고 마지막 날에는 운동을 안 하면서 오로지 탄수화물을 섭취하였더니 요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)이 사용했던 방법과 같은 양의 글리코겐을 저장할 수 있었습니다.
이렇게 운동강도를 서서히 줄이는 방법을 테이퍼링 (Tapering)이라고 합니다. 윌리엄 셔먼 (William Sherman)이 고안한 방법의 장점은 글리코겐을 고갈 시키기 위하여 힘든 운동을 할 필요가 없어서 근육손상을 방지할 있다는 점입니다. 그리고, 테이퍼링을 통하여 운동을 약한 운동강도로나마 계속 할 수가 있다는 점입니다. 그러나, 처음 5일 동안은 하루에 90분 미만으로 운동을 했고, 마지막 날은 휴식을 취했다는 점은 혹시나 운동부족으로 인한 장거리 운동수행능력에 지장을 줄 수 있다는 노파심을 줄 수 있습니다. 또한 글리코겐 초과보상을 위해서 앞서 말한 요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)의 방법은 짧게는 3일이 걸렸지만, 윌리엄 셔먼 (William Sherman)의 이러한 방법은 6일이라는 짧지 않은 시간을 투자해야하는 단점도 있습니다. 물론, 요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)의 방법과 윌리엄 셔먼 (William Sherman)의 방법은 결국 거의 똑 같은 양의 글리코겐을 저장할 수 있고 장거리 운동수행능력을 향상시킨다고 증명이 되었지만, 각기 마름대로의 장단점이 있기에 그 효과는 모든 사람에게 똑 같이 나타날 수는 없습니다. 즉 셔만의 방법은 지속적으로 훈련된 달림이에겐 효과를 나타내지만 훈련이 안된 사람에겐 별효과가 없습니다.
(3) 최근에 발표된 방법과 의문점
위에서 말한 2가지 방법에는 반드시 운동을 통해서 글리코겐의 양을 낮추고 나서 짧게는 3일에서 길게는 6일간의 탄수화물 식단을 통해서 글리코겐을 저장한다는 공통점이 있습니다. 그러나, 최근 호주의 과학자들은 장거리 달리기 선수들에게 평상시에 하는 운동 후에 하루에서 3일 동안 많은 양의 탄수화물 식단을 주었더니, 하루 만에 많은 양의 글리코겐을 저장했으며, 3일 후에도 더 이상의 글리코겐이 축적 되지 않았다고 발표했습니다.
즉 하루면 충분한 양의 글리코겐을 저장 할 수 있으니 상당히 효과적인 방법이라 하겠습니다. 즉 이 방법은 글리코겐을 저장하기 위해서 요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)과 윌리엄 셔먼 (William Sherman)이 사용했던 방법과 달리 글리코겐을 고갈시켜야하는 운동을 하지 않아도 상당히 많은 양의 글리코겐을 저장할 수 있다는 것을 보여 주었습니다. 그러나, 이러한 방법 또는 약간의 변형된 방법을 다른 과학자들이 사용을 해서 똑같은 결론을 내린 논문이 아직은 없습니다. 그리고, 이 논문을 발표한 호주의 과학자들은 실험 대상자들에게 서로 다른 운동 그리고 탄수화물 식단을 적용했기에 어떤 통일된 방법이 아닌 선수 개개인마다 서로 다른 방법이 적용되어서 아직은 여러 가지로 검증되어야 하는 방법입니다.
어떤 방법이 카보로딩에 가장 좋은가?
이러한 질문에는 사실 정답이 없을지 모릅니다. 한가지 확실한 것은 장거리 달리기에 잘 훈련이 되어 있고 탄수화물의 섭취량을 높일 수록 더욱 더 효과적인 카보로딩을 할 수 있습니다. 그러나, 요즈음에 사용되고 있는 카보로딩 방법은 요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)과 윌리엄 셔먼 (William Sherman)이 만들어 낸 방법을 사용하거나 변형해서 많은 과학자들이 각기 서로 다른 장거리 종목에 맞는 카보로딩에 대한 방법을 개발했습니다. 이것은 즉 요나스 버그스트롬 (Jonas Bergstrom)과 윌리엄 셔먼 (William Sherman)의 방법이 이미 검증되었다는 이야기입니다. 대부분의 논문들에게서 얻을 수 있는 결론은 "글리코겐을 고갈시키고 나서 일단 글리코겐을 최고치까지 저장시키려면 적어도 하루에서 길게는 3일에서 6일까지의 탄수화물 섭취가 필요하다"입니다.
카보로딩이 과연 장거리 달리기에 도움이 되는가?
세계의 유명한 과학자들은 카보로딩이 과연 장거리 달리기에 도움이 되는가에 대한 의문을 제기했습니다. 정답은 어떤 종류의 장거리 달리기를 어느 정도의 운동 강도로 뛰느냐에 따라 카보로딩이 도움이 될 수도 있고 또는 없을 수도 있다고 발표했습니다.
(1) 약 80% 이상의 운동강도로 약 20분 정도의 달리기
이러한 종류의 달리기는 약 5-6 Km를 뛸 때에 세울 수 있는 기록입니다. 이러한 종류의 달리기를 위해서는 특별히 카보로딩이 별 도움이 안된다고 합니다. 많은 과학자들이 발표한 논문을 종합해보면, 글리코겐을 고갈 시킨 후에 탄수화물을 적게 먹은 경우와 많이 먹은 경우에 약 80%이상의 운동 강도로 5-6 Km를 뛰게 했을 때에 기록에 별다른 차이가 없다는 것을 알 수 있습니다. 결국, 5-6 Km를 약 80% 이상의 운동 강도로 20분 이내로 뛰는 달리기에는 위에서 말한 세 가지 서로 다른 카보로딩의 방법을 사용해도 기록 단축에 도움이 안된다고 봐야합니다.d
(2) 약 60-80%의 운동 강도로 약 60분 정도의 달리기
60-80%의 운동 강도 즉 마라톤 풀코스에서 쓰이는 달리기 강도로 약 20 Km를 달리면 약 60-90분 정도에 주파되는 달리기입니다. 많은 논문을 통해서 얻을 수 있는 결론은 글리코겐을 고갈 시킨 후에 탄수화물을 적게 먹은 경우와 많이 먹은 경우에 약 60-80%의 운동 강도로 뛰게 했을 때에 기록에 별다른 차이가 없다는 것입니다. 즉, 60-80%의 운동 강도로 약 20 Km를 뛰는 장거리 달리기에도 역시 카보로딩이 크게 도움이 안된다는 결론이지만, 이 정도의 거리를 달리는 사람이 기록 단축을 위해서 운동 강도를 80%이상 잡게 되면 아무래도 탄수화물의 이용도가 높아지므로, 이럴 경우에는 카보로딩을 해도 별 다른 해는 없을 것으로 생각됩니다.
(3) 60-90분 이상 뛰는 장거리 달리기
앞에서 말한 대로 약60- 90분 이내로 뛰는 달리기에는 카보로딩이 기록 향상에 크게 도움이 안된 반면, 60-80%의 운동 강도로 60-90분 이상 되는 장거리 달리기에는 카보로딩이 도움이 된다는 증거는 사실 많은 과학자들이 발표 하였습니다. 즉, 카보로딩을 시킨 후에 60-90분 이상 뛰는 장거리 달리기에는 기록 단축을 시킨다고 많은 과학자들이 발표했습니다. 즉, 마라톤 풀 코스를 뛰는 경우에는 카보로딩이 기록 단축에 결정적인 영향을 미칩니다.
결론을 내리자면,
60-90분 이내의 기록으로 장거리 달리기를 할 경우에는 카보로딩에 (해도 크게 해로운 점은 없을 수도 있지만) 대한 효과를 거의 볼 수 없습니다. 이것을 증명 할 수 있는 자료는 일단 카보로딩을 한 경우와 안 한 경우에 별 다른 기록에 차이가 없었다는 점입니다. 또한 이러한 종류의 달리기를 하고 나서 근육내의 글리코겐을 측정해도 상당량의 글리코겐이 남았기 때문이기도 합니다. 즉, 이러한 종류의 달리기에는 글리코겐을 일정량 갖고 있으면 기록향상에 글리코겐이 제한적인 요소가 되지 않는다는 것입니다. 다른 한편으로는, 마라톤과 같은 즉 20 Km 이상을 60-90분 이상 뛰는 경우에는 글리코겐을 많이 장거리 달리기 전에 저장 할 수록 기록 향상에 도움이 됨니다. 왜냐하면, 피로를 느껴서 마라톤과 같은 장거리 달리기를 그만 해야 되는 시점이 바로 글리코겐이 고갈 되는 시점이기 때문에, 글리코겐을 많이 가지고 마라톤을 하면 할 수록 피로를 적게 느끼거나 또는 운동 강도를 높여서 기록을 단축 시킬 수 있습니다.
출처 : 마라톤 온라인 / 김용수 / 2007-10-12 |
