사강(Dead Space)을 알면 호흡이 좋아진다

                                                                                                 글 / 김경배 (육군사관학교 교수)


운동을 할 때 인체의 호흡과 관련하여 잘 이해하여야 할 사항이 몇 가지 있지만 오늘은 그 중에서 무심코 지나치기 쉬운 내용을 하나 다루고자 한다. 우리는 평상시 숨을 쉴 때 특별히 무언가 의식하지 않기 때문에 인체내로 들어온 외부의 기체가 폐에서 가스교환이 되는 것에 대해 크게 관심을 두지 않는 경우가 많다. 한 번 들이마신 공기가 모두 폐 깊숙이 전달되면 좋겠지만 그 중 20∼30%는 아무 기능도 수행하지 못하고 그대로 다시 배출된다는 사실이 놀랍지 않는가! 그렇다면 이것이 운동을 수행함에 있어서 의미하는 바는 무엇일까? 그럼, 지금부터 그 궁금증을 해소해 보자.
 
사람의 안정시 분당 호흡수는 12∼15회 정도이며 1회 호흡량은 약 500∼600ml라고 한다. 또한, 최대운동시에는 분당 호흡수가 50∼60회 또는 그 이상으로 증가하며 1회 호흡량도 2500∼3000ml까지 늘어난다. 하지만, 안정시에 한 번 호흡할 때 들이 쉰 공기 중에서 100∼150ml는 폐포에 도달하지 않아 가스교환이 이루어지지 않는데, 이렇게 호흡에 사용되지 않는 분당환기량을 사강환기량(dead space ventilation)이라고 하며, 사강환기량이 차지하고 있는 비강, 후두, 기관, 기관지 등의 공간을 통틀어 해부학적 사강(anatomic dead space)이라고 한다. 그리고 운동 중 인체는 다량의 산소가 필요함에 따라 환기통로가 팽창되어 해부학적 사강은 2배까지 증가하게 된다. 한편, 호흡영역에 도달하여 가스교환이 이루어지는 흡기 기체의 용적은 폐포환기량(alveolar ventilation)이라고 한다.

폐포환기는 호흡의 횟수, 깊이, 사강의 크기에 영향을 받는데, 아래의 도표와 같이 분당환기량이 6000 ml로 일정하게 유지되더라도 심호흡부터 얕은 호흡으로 분당호흡수가 증가하게 되면 사강환기량이 증가하게 되어, 폐포환기는 감소하게 된다. 중요한 점은 분당환기량보다는 폐포환기량이 높아야 운동에 유리하다는 것인데, 이는 운동 시 환기요구가 높을 때 심호흡을 하는 것이 얕은 호흡을 여러 번 하는 것보다 폐포환기를 높일 수 있기 때문이다.
운동을 위한 복식호흡이나 요가, 국선도, 기공, 명상 등에서 실시하는 호흡법들이 다소 차이가 있으나, 생리학적인 측면에 있어서는 깊은 호흡을 통해 호흡수를 감소시키고 사강환기량을 줄임으로써 폐포환기량을 증가시킨다는 공통점이 있다. 이와는 반대로 운동을 하면서 호흡수가 지나치게 많아진다면, 사강이 늘고 폐포환기가 줄어들며 결과적으로는 근육, 심장, 뇌 등의 인체 기관과 조직으로 적절한 산소운반이 이루어지지 않아 운동수행과 관련된 기능적 장애 뿐만 아니라 어지러움증 또는 실신, 심장마비 등의 신체 이상증세를 초래할 수 있다.

            * 사진 : 흉강내 주요 폐 구조(왼쪽 그림), 호흡 통로, 폐포, 폐포에서의 가스교환 기능을 
                         보여주는 환기 시스템(오른쪽 그림)- McArdle & Katch(2001), p.253.

 

트레이닝을 통해 폐의 구조를 크게 바꾸거나 환기량을 의미있게 증가시키지는 못하지만, 미토콘드리아, 마이오글로빈, 헤모글로빈 등과 관련된 유산소 운동 능력의 변화를 통해 운동 중 요구되는 환기량을 감소시키는 것이 일차적으로 중요하며, 보조적으로 사강환기량을 줄이고 폐포환기량을 증가시키는 호흡법이 적용될 때 운동수행력을 배가시킬 수 있을 것이다. 또한 이러한 호흡법을 훈련할 때에도, 운동강도가 증가함에 따라 호흡수는 늘어날 수밖에 없기 때문에, 지나치게 호흡수를 줄이는 것보다는 개인에게 적절한 수준의 호흡수와 깊이를 유지하면서 최대한 폐포환기량을 늘리는 방법을 고려하는 것이 바람직하다고 생각된다.

* 참고문헌 : 파워운동생리학, 2008(역자:최대혁, 최희남, 전태원)

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