유소년 축구선수의 흡기 기능이 유·무산소성 운동능력에 미치는 영향 = The Effect of Inspiratory Function on Aerobic and Anaerobic Exercise Capacity in Youth Soccer Players

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Introduction: Aerobic and anaerobic exercise capacity is essential to soccer players who need to repeat continuous and high-intensity movement for 90 minutes of soccer game. Inspiratory function has been known to be in charge of stable intake of oxygen necessary for performance of exercise and contribute to the basic role for continuous performance of exercise, having an effect on the motor ability through delay of respiratory muscle fatigue and adjustment of metaboreflex in athletes. However, studies that have been conducted so far are limited to adult and elite groups, so studies targeting youth is considered necessary. Such studies are expected to be of help to improvement of aerobic and anaerobic exercise capacity and performance for youth soccer players. Accordingly, this study aims to examine the effects of inspiratory function on aerobic and anaerobic exercise capacity in youth soccer players.

Methods: Study subjects include 41 players in a youth soccer club(Age: 14 ± 1.0 yrs, Height: 162.4 ± 9.9 cm, Weight: 51.2 ± 10.4 kg). For diaphragm thickness, this study measured both resting and maximal inspiratory thickness of the left and right using ultrasound equipment. For measurement of maximal inspiratory pressure, this study found mean value after selecting only 2 maximum value with less deviation by measuring 3 time seach for 3 times using a Spirometer(POWER Breathe K5). VO2max was calculated by formula upon completion of 2.4km run test. Maximal lactate production rate was calculated by formula through measurement of maximal blood lactate concentration after 100m sprint test. For analysis of measured value, this study carried out One-way ANOVA and Kruskal-Wallis test for analyzing difference between position groups after Shapiro Wilk Normality Test. For analysis of correlation between variables, this study conducted Pearson’s correlation analysis and Spearman’s rank correlation analysis respectively. To analyze the effects of inspiratory function on aerobic and anaerobic exercise capacity, this study conducted the simple linear regression. Statistical significance level was set to 0.05.

Results: In regards to diaphragm thickness, maximal inspiratory pressure, VO2max, maximal lactate production rate in youth soccer players, no difference was found between position groups(p>0.05). In the diaphragm thickness on the right, negative correlation was discovered in the 2.4km Run time(r=-.346). And positive correlation was found in the diaphragm thickness and VO2max on the left and right respectively (r=.327, r=.336). Correlation between maximal inspiratory pressure and aerobic motor ability was not discovered. But negative correlation was found in the diaphragm thickness and 100m sprint time on the left and right(r=-.683, r=-.650). Correlation between diaphragm thickness and maximal lactate production rate was not discovered. And negative correlation was found between maximal inspiratory pressure and 100m sprint time(r=-.448). However, correlation between maximal inspiratory pressure and maximal lactate production rate was not found. And diaphragm thickness exercised an effect on 2.4km Run time and VO2max(R=-.346, R2=0.125, F=5.58, p<0.05), (R=.336, R2=0.132, F=5.938, p<0.05). Meanwhile, diaphragm thickness and maximal inspiratory pressure had an effect on 100m sprint timeR=-.650, R2=0.376, F=23.59, p<0.01), (R=-.448, R2=0.196, F=9.510, p<0.01).. Volume which is the variable of maximal inspiratory pressure affected maximal lactate production rate(R=.361, R2=0.130, F=5.846, p<0.05).

Conclusions: The results of this study significantly discovered the effects and correlation of inspiratory function on and with aerobic and anaerobic exercise capacity in youth soccer players. It is considered that diaphragm thickness and maximal inspiratory pressure that play a role of inspiratory function contributed to the role of stable intake of oxygen and basic respiration while exercising aerobic and anaerobic exercise capacity in youth soccer players. Therefore, consideration of inspiratory function is considered positively necessary for improvement of aerobic and anaerobic exercise capacity in youth soccer players. In addition to the foregoing, this study suggests training of inspiratory muscle for improvement of inspiratory function, which is expected to be a more effective training program for improvement of soccer performance.

Keywords: inspiratory function, diaphragm thickness, maximal inspiratory pressure, aerobic and anaerobic exercise capacity, VO2max, VLamax

국문 초록 (Abstract)

서론 : 유·무산소성 운동능력은 90분의 축구경기 시간 동안 지속적이고 간헐적인 고강도 동작을 반복 수행해야 하는 축구선수에게 필수적이다. 흡기 기능은 운동 수행에 필요한 산소 섭취를 안정적으로 담당하고 지속적인 운동 수행유지를 할 수 있도록 기초적인 역할에 기여하며, 운동선수의 호흡 근육의 피로(Respiratory muscle fatigue) 지연과 대사적 반사(Metaboreflex) 조절을 통한 운동능력에 영향을 미치는 것으로 알려져 왔다. 그러나 지금까지 진행 된 연구는 성인 및 엘리트 그룹에 국한 되어 유소년 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구의 목적은 유소년 축구선수의 흡기 기능이 유·무산소성 운동능력에 미치는 영향을 알아보는 것이다.

방법 : 본 연구의 변인은 유소년 축구선수의 횡격막 두께(Diaphragm thickness), 최대흡기압력(Maximal inspiratory pressure), 최대산소섭취량(VO2max), 초당 최대 젖산 생성률(Maximal lactate production rate, VLamax)이다. 연구대상자는 유소년 축구 클럽 선수(나이: 14 ±1.0 years, 키: 162.4 ± 9.9 cm, 몸무게: 51.2 ± 10.4 kg) 45명이다. 본 연구에서는 횡격막 두께를 측정하기 위하여 초음파 검사 장비를 사용하여 좌, 우의 안정 시(Resting), 최대 흡기 시(Inspiration) 두께를 측정 하였다. 최대흡기압력 측정을 위해 Spirometer(POWERBreathe K5) 사용하여 3회씩 3번 측정하여 편차가 적은 최대 값 2개만을 선택 후 평균 값을 구하였다. VO2max는 2.4km run test를 실시하여 공식에 의해 산출 하였다. VLamax는 100m sprint test 후 혈중 최대 젖산 농도를 측정하여 공식에 의해 산출 하였다. 측정 데이터 분석을 위해 Shapiro Wilk Test 정규분포 검사 후 포지션 그룹간 차이 분석을 위해 각각 일원 배치 분산 분석(One-way ANOVA), Kruskal-Wallis test를 실시하였다. 변인간 상관관계 분석을 위해 각각 Pearson 상관 분석, Spearman 순위 상관 분석을 실시하였다. 흡기 기능이 유·무산소성 운동능력에 미치는 영향을 분석하기 위하여 단순회귀분석(Simple linear regression)을 실시하였다. 통계적 유의 수준은 0.05로 설정 하였다.

결과 : 유소년 축구선수의 횡격막 두께, 최대흡기압력, VO2max, VLamax는 포지션 그룹간 차이가 발견되지 않았다(p>0.05). 우측의 횡격막 두께는 2.4km run time과 부적 상관관계가 발견되었다(r=-.346). 좌, 우 횡격막 두께와 VO2max는 각각 정적 상관관계가 발견 되었다(r=.327,r=.336). 최대흡기압력과 유산소성 운동능력과의 상관관계는 발견되지 않았다. 좌, 우 횡격막 두께와 100m sprint time은 각각 부적 상관관계가 발견 되었다(r=-.683, r=-.650). 횡격막 두께와 VLamax와 상관관계는 발견되지 않았다. 최대흡기압력은 100m sprint time과 부적 상관관계가 발견 되었다(r=-.448). 최대흡기압력과 VLamax와의 상관관계는 발견되지 않았다. 또한, 횡격막 두께는 2.4km run time과 VO2max에 영향을 미쳤다(R=-.346, R2=0.125, F=5.58, p<0.05), (R=.336, R2=0.132, F=5.938, p<0.05). 횡격막 두께와 최대흡기압력은 100m sprint time에 영향을 미쳤다(R=-.650, R2=0.376, F=23.59, p<0.01), (R=-.448, R2=0.196, F=9.510, p<0.01). 최대흡기압력 변인 흡기량(Volume)은 VLamax에 영향을 미쳤다(R=.361, R2=0.130, F=5.846, p<0.05).

결론 : 본 연구 결과는 유소년 축구선수의 흡기 기능이 유·무산소성 운동능력에 미치는 영향 및 상관성을 유의미하게 발견 하였다. 이는 흡기 기능을 담당하는 횡격막 두께와 최대흡기압력이 유소년 축구선수들의 유·무산소성 운동능력을 발휘하는 동안 안정적인 산소 섭취와 기초적인 호흡의 역할에 기여한 것으로 사료된다. 따라서, 유소년 축구선수의 유·무산소성 운동능력 및 경기력 향상을 위해 흡기 기능의 고려가 반드시 필요 할 것으로 보여진다. 또한, 흡기 기능 향상을 위한 흡기 근육 훈련을 제안하며, 이는 축구 퍼포먼스 향상을 위한 보다 효율적인 훈련 프로그램이 될 수 있을 것으로 보여진다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 목적 5
• 3. 연구의 가설 5
• Ⅱ. 문헌 고찰 6
• 1. 축구 6
• 가. 축구선수의 신체적 특성 6
• 나. 축구선수의 생리학적 특성 7
• 다. 최대산소섭취량 8
• 라. 유소년 축구선수의 특성 11
• 마. 에너지 대사와 초당 최대 젖산 생성률 12
• 2. 호흡 14
• 가. 흡기 14
• 나. 호기 14
• 다. 흡기 근육 트레이닝 15
• 라. 흡기 근육과 운동 수행 능력 16
• 마. 축구선수의 흡기 근육 트레이닝 17
• Ⅲ. 연구 방법 19
• 1. 실험 설계 19
• 2. 표본 크기 20
• 3. 연구 대상자 20
• 4. 실험 절차 22
• 5. 실험 장비 26
• 6. 측정 방법 29
• 7. 자료 처리 38
• 8. 통계 처리 38
• Ⅳ. 연구 결과 39
• 1. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 횡격막 두께 차이검증 결과 39
• 가. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 Rt. Inspiration 두께 차이검증 결과 39
• 나. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 Rt. Resting 두께 차이검증 결과 39
• 다. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 Rt. DTF 차이검증 결과 40
• 라. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 Lt. Inspiration 두께 차이검증 결과 40
• 마. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 Lt. Resting 두께 차이검증 결과 41
• 바. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 Lt. DTF 차이검증 결과 41
• 2. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 최대흡기압력 차이검증 결과 42
• 가. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 MIP Mean 차이검증 결과 42
• 나. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 PIF Mean 차이검증 결과 42
• 다. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 V. Mean 차이검증 결과 43
• 3. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 유산소성 운동능력 차이검증 결과 44
• 가. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 2.4km run time 차이검증 결과 44
• 나. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 VO2max 차이검증 결과 44
• 4. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 무산소성 운동능력 차이검증 결과 45
• 가. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 100m sprint time 차이검증 결과 45
• 나. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 VLamax 차이검증 결과 45
• 다. 유소년 축구선수의 포지션에 따른 tAlac 차이검증 결과 46
• 5. 유소년 축구선수의 흡기 기능과 유·무산소성 운동능력의 상관관계 47
• 가. 횡격막 두께와 유산소성 운동능력과의 상관관계 47
• 나. 최대흡기압력과 유산소성 운동능력과의 상관관계 48
• 다. 횡격막 두께와 무산소성 운동능력과의 상관관계 49
• 라. 최대흡기압력과 무산소성 운동능력과의 상관관계 50
• 6. 유소년 축구선수의 흡기 기능이 유·무산소성 운동능력에 미치는 영향 51
• 가. 횡격막 두께가 유산소성 운동능력에 미치는 영향 51
• 나. 횡격막 두께가 무산소성 운동능력에 미치는 영향 52
• 다. 최대흡기압력이 무산소성 운동능력에 미치는 영향 1 53
• 라. 최대흡기압력이 무산소성 운동능력에 미치는 영향 2 54
• V. 논의 55
• Ⅵ. 결론 및 제언 64
• 참고문헌 65
• Abstract 83