Ⅰ. 서  론

수소수 음용이 축구선수들의 운동수행력에 미치는 영향

김남주(목포대학교)·김갑선(목포대학교)

책임저자 : 김남주(우: 58554, 전라남도 무안군 청계면 영산로 1666 목포대학교 레저스포츠학과, soccerknj@naver.com, 010-3186-7671)

교신저자 : 김갑선(kabsun@naver.com)

국문초록

본 연구는 수소수 음용이 성인 축구선수들의 항산화 및 운동 수행능력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 대한축구협회에 소속되어 있는 전라남도에 M시에 위치한 내셔널리그 축구선수 20명의 피험자를 10명씩 두 집단으로 분류하여 실험집단(EG)은 H사에서 판매되고 있는 G 음료기를 이용하여 수소수를 직접 제조하여 섭취하였고, 대조군(CG)은 L사의 I생수를 섭취하였다. 섭취량은 2일간 300mL를 조식 전, 중식 전, 저녁 전, 훈련 전, 훈련 후, 취침 전, 6번을 같은 시간대에 섭취하였다(3600mL/day). 음료 복용 전 젖산, pH, 활성산소를 검사하였고 요요테스트 검사 후 동일한 검사를 실시하였다. 요요테스트 전과 요요테스트 후 뇨 변인과 혈액 변인들의 평균과 표준편차를 산출하고 각 집단 간, 측정 시점 간 차이 검증을 위해 이원변량분석(two-way repeated ANOVA)을 실시하였다. 요요테스트 회복 능력(metre)에 대한 집단 간 차이는 t-test를 실시하였다. 통계적 유의수준(α)은 .05로 설정하였다. 연구결과 첫째, 수소수 복용과 생수 복용 간 젖산의 변화는 유의한 차이를 보이지 않았으며, 프로그램 처치 전·후에는 유의한 차이가 있었다. 둘째, 수소수 복용과 생수 복용 간 pH의 변화는 유의한 차이를 보였으며, 프로그램 처치 전·후에는 유의한 차이가 보이지 않았다. 셋째, 수소수 복용과 생수 복용 간 활성산소의 변화는 유의한 차이를 보였으며, 프로그램 처치 전·후에도 유의한 차이가 있었다. 넷째, 요요테스트 주행 거리는 집단 간 유의한 차이가 나타났다. 이상의 내용을 종합해보면 수소수 음용이 운동 전․후 항산화 및 운동수행능력에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

주요어 : 수소수, 활성산소, 젖산, pH, 근피로

김남주․김갑선

수소수 음용이 성인 축구선수들의 운동수행력에 미치는 영향

코칭능력개발지 2017. 제 19권, 제1 호, pp.49-57

온 국민을 하나로 이어주는 축구는 운동이라는 하나의 매개체를 통해 신체뿐만 아니라 정신을 강하게 만들어주는 구기 종목 중 하나이다. 장소에 제약이 없고 규칙이 단순하다는 특성 때문에 오래전부터 많은 사람으로부터 사랑을 받아왔고 세계적으로 가장 인기 있는 스포츠이다. 특히 정보 통신의 발달로 국내 축구는 물론 국외 리그까지 접근성이 좋아졌으며 모든 사람이 즐기는 스포츠로 자리매김하였다. 그러나 대한민국 축구 국가대표팀 FIFA 순위는 1998년 17위로 시작해서 2016년 현재 50위대에 머무르고 있어(FIFA, 2016), 선수들의 경기력 향상을 위한 과학적인 훈련 프로그램과 체계적인 관리가 무엇보다 중요한 부분으로 제시되고 있으며, 효과적인 관리행동은 선수들에게 성공적인 경기수행의 결과를 가져다 줄 수 있다(한건수, 이문숙, 2010). 축구특성을 살펴보면 90분 동안 움직일 수 있는 순발력, 민첩성, 평형감각, 협응력 등의 체력적 요인이 요구되는데(김용권, 2000), 특히 현대 축구는 압박축구전술 형태로 변화되면서 더욱 강안 체력을 요구 한다(김헌주, 2003). 경기나 훈련 이후 스트레스 호르몬인 코티솔, 아드레날린의 증가(Gleeson,  Nieman, Pedersen, 2004)로 인한 회복 속도를 높이기 위해 가장 중요하게 보는 시간은 2〜3일로, 이때 선수들에게 충분한 영양을 체내에 충족시키지 못하면 스피드, 힘, 민첩성, 유연성, 점프력 등 운동수행 능력이 떨어지게 되며 체조직이나 효소의 합성능력이 감소된다. 영양 과잉 섭취 또한 운동수행 능력을 저하시키고 생리 과정에도 부적절한 영향을 미치는데(McArdle 등, 1999), 운동에 동원되는 근육의 피로물질을 더욱 누적시키게 되고 이는 통증 및 산성화를 일으키는 원인이 된다(Sedlock, Lee, Fynn, Park, & Kamimori, 2010).

오늘날 축구에서는 전문적인 과학 지식을 바탕으로 선수들에게 최상의 운동수행 능력과 경기력 향상을 위한 수많은 보조제(ergogenic aids)가 사용되고 있다. 보조제란(ergogenic acid) 작업능률을 향상시킨다는 의미로써 일(work)을 뜻하는 ergo와 생산(production)을 뜻하는 genic이 합쳐진 고대 그리스어이며(Morgan, 1972), 인체의 운동수행력을 향상시키기 위한 일환으로(McNaughton, 1987) 운동보조물 사용에 높은 관심을 보이고 있다(김선호, 2010). 이에 운동선수들의 운동수행 능력 향상을 목적으로 시중에는 수분 섭취와 관련하여 다양한 음료들이 개발되고 있다. 근력증강을 위한 음료(Azevedo, Tietz, Two-Feathers, Paull, & Chapman, 2007)와 중탄산염, 산소수(oxygenated water), 이온음료 등 기능성 스포츠음료들이 출시되고 있다. 특히 대외적인 경기가 많고 순간적이며 폭발적인 동작과 전·후반 끊임없는 근육의 수축과 이완을 동반하고 다양한 환경의 영향을 받으며 경기가 진행되는 축구선수들에게 체온조절 및 신진대사 유지 과정에서 수분은 가장 많이 소모가 되는 중요한 구성요소이며 무엇보다 경기력유지와 향상에 필수적인 요소로 작용한다(이진숙, 1993; 정일규, 1997; Kozlowski et al., 1985).

인체의 약 70%를 차지하고 있는 수분은 골격계를 제외하면 약 90% 유지하고 있다. 또한, 수분이 부족할 경우 탈수 및 체온상승을 유발하고 혈압 하강을 보이게 된다(Brody, 1994). 신체는 체중의 2% 정도의 수분을 손실할 경우 운동능력이 감소되고 4% 정도의 수분 상실은 경기능력에 상당한 지장을 초래하게 되며(DeCastro, Von-Eiff, Tröger, Nowacki, 1981), 9〜12% 수분을 손실할 경우 생명에 치명적이다.

이러한 이론적 논리가 있음에도 불구하고 과거에는 수분섭취가 위통, 복부팽만감, 위의 불쾌감 등으로 운동 수행력이 저하된다는 인식으로 훈련 중 수분 섭취를 제한했다(김성수, 1988). 선수들은 평소 인체의 항상성을 유지하기 위해서는 운동 중 수분섭취는 필수적으로 해줘야 하며, 하루 성인 수분 섭취량은 3.7L 정도 요구되며 음용이 가능한 음료나 음식을 통해 보충해줘야 된다(Food and Nutrition Board of the Institute of Medicine, 2004). 최근에는 운동 전후 최대운동능력을 향상하기 위해 스포츠음료뿐만 아니라 에너지음료 등 다양한 방법으로 수분을 섭취하고 있으며, 혈당조절 및 설사나 변비, 피로감 완화에 효과가 있는 알칼리수가 개발되어 출시되고 있고, 이러한 알칼리수는 전자(수수이온이 풍부한)를 얻은 물의 구조로 치밀하게 강화되고 입자의 크기가 작아 체내 모세혈관까지 도달며(이규재, 김수기, 김진원, 김현원, 2003), 수돗물보다 알칼리성 성분이 높고, 나트륨, 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 등 미네랄이 성분이 다량 포함되어 있다(Watanabe, 1997). 또한, pH 9.0 이상인 알칼리수는 운동을 통해 나타나는 젖산과 많은 대사산물을 제거하는 효능이 있으며(Hayashi, 1995), 이규재등(2003)은-200mv에 낮은 산화환원전위(oxidation-reduction potential)상태를 나타낸다고 하였다. 또한 Yoshikawa, Naito, Kondo(1999)는 세포성 및 체액성 면역을 증가시켜주는 사이토카인을 증가시키며, 김은주(2017)는 혈중 LDL과 산화 스트레스 물질 등을 현저히 줄어든다고 보고하였다. 그러나 지속적인 알칼리수를 음용할 때 pH가 균형이 깨지면서 전해질 불균형 및 위산분비를 자극시켜 각종 세균과 바이러스를 제거할 수 있는 효능이 약화된다.  Watanabe(1997)에 의하면 일부 연구에서는 심근 괴사를 일으킬 수 있다고 하였다. 한편 활성수소수(Hydrogen water)는 pH 7.1〜7.5이하이며 산도 수치가 중성에 가까운 약알칼리성이며 활성수소수는 알칼리수보다 부작용이 적다. 보통의 물에는 수소농도가 0.1ppb/ml 이하로 극히 조금밖에 함유되어 있지 않지만 활성수소수(Hydrogen water)는 0.4 〜 1.6ppb/ml이다. 물의 분자구조(H2O)를 보면 물속에는 수소분자가 매우 많다는 걸 알 수 있으나 이는 극히 드문 경우 외에는 생성되지 않고 물을 전기분해를 해야만 인위적으로 H와 H2가 발생한다(하야가와 히데오, 2005).

현재 한국을 포함한 타국에서의 수소수에 대한 연구는 매우 부족한 실정이며 일본에서의 선행연구를 살펴보면 수소수가 인체에 다양한 작용을 하는 것으로 알려져 있으나 아직까지는 운동선수의 수행능력에 대한 연구와 자료는 정확히 밝혀져 있지 않다. 수소수는 음용수에 용존수소가 풍부한물로(박종석, 김상호, 2010), 초과 산물 음이온과 과산화수소와 같은 활성산소를 제거해 DNA, RNA를 보호해주고 Superoxide Dismutase(SOD)와 유사한 작용을 하며(Shirahata et al., 1997), 헥소카이네이즈(hexokinase)의 활성이 증가하고 아데노신 삼인산(Adenosine TripHospHate: ATP) 합성에 도움을 주는(Wantanabe, 1997) 것으로 알려져 있다(Vorobbjeva, 2005). 수소수의 주 기능은 활성산소 제거이다(Feig, Reid, Loeb, 1994). 활성산소는 체내에 이물질 등이 침입 했을 때 몸을 지키는 살균 역할을 하지만 지나치게 증가하면 오히려 공격하는 양면성을 지닌 물질이다. 즉 인체 과다한 활성산소는 산화성 스트레스(oxidative stress)를 유발하여 암, 당뇨, 심장질환, 고혈압 등 성인병의 원인이 된다. 또한 세포변성을 일으켜 노화를 촉진시킨다. 이때 활성수소수 음용이 활성산소와 결합하여 인체에 무해한 물로 변환되어 인체를 보호해주는 역할을 한다.

축구선수의 경우 격렬한 골격근 운동으로 젖산이 축적되고 세포 내 pH 감소로 근피로가 발생하는데, 전박근(2010)은 활성수소수 음용이 운동선수들에게 피로도에 대한 내성도를 높이고, 운동 및 회복능력을 향상시키며, 운동수행능력을 높여준다고 하였다. 또한 세포 기능 장해에 치유적인 산화방지의 기능을 높여주며(Ohsawa et al., 2007), Th-1, Th-2 타입의 싸이토카인의 발현으로 인해 면역계 조절의 긍정적인 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Choi, Shin, & Yoo, 2001). 이처럼, 선행연구들은 활성수소수를 이용하여 다양한 효과 검증을 수행해 오고 있지만, 운동수행능력과 피로해소에 대한 복합적인 연구는 미비한 실정이다.

이에 본 연구는 남자 성인축구선수 20명을 대상으로 활성수소수와 생수를 각각 섭취 전, 섭취 후, 선수들의 스피드-지구력 회복능력 테스트(이용수, 윤영길, 2005)를 측정 하기위한 요요테스트를 수행한 후 혈중젖산, 뇨 pH, 뇨 활성산소, 운동수행능력을 분석하여 안정성을 확인하고 운동 수행 향상에 도움을 줄 수 있는지 알아보고자 하였다.

Ⅱ. 연구방법

1. 연구대상

본 연구의 대상자는 현재 N리그 M시청 엘리트 남자축구 선수 20명으로 하였다. 의학적으로 질환이 없고, 약물 복용 경험이 없으며 체계적인 식단 구성과 같은 훈련에 참여하는 선수들이다. 본 실험을 진행하기 이전에 목적과 실험의 내용 및 예상되는 효과를 충분하게 설명하였으며 실험 참여에 앞서 동의서를 작성하고 실험에 참여하였다. 연구 대상자의 신체적 특성은 <표 1>과 같다.

2. 실험장비

본 연구의 측정 항목 및 기기는 <표 2>와 같다.

표 1. 대상자의 신체적 특성

Variablesn	Group
	EG	CG
Age(yer)	24.34±4.81	24.55±3.98
Height(cm)	175.09±8.55	175.73±7.04
Weight(kg)	73.02±4.20	73.64±5.13
Body fat(%)	15.23±5.83	15.81±6.02

표 2. 측정항목 및 기기

Test	Model	Manufacturer	Country
젖산	ACCUTREND PLUS	ROCHE	GERMANY
pH	CYBOW	DFI	USA
활성산소	BS-501	BIONICS	KOREA
주행거리	RS400	POLAR & PS	FINLAND

3. 실험절차

실험에 참여한 20명의 선수를 대상으로 실험에 배정된 그룹에 따라 실험 군은 수소수 복용 전 운동 전․후 총 3차에 걸쳐 검사를 시행하였다. 대조군은 단순 생수 음료 군으로, 실험 군과 동일한 방법으로 검사를 시행하였으며 동일한 운동프로그램과 체계적인 영양섭취를 통해 집단 간 수준차를 최소화할 수 있도록 하였다. 구체적인 실험절차는 <그림 1>와 같다.

그림 1. 실험절차

20명의 피험자들을 두 집단으로 분류하여 EG그룹(10명)은 H사에서 판매되고 있는 용존수소 농도 0.7〜1.2ppm G음료기를  이용하여, 수소수를 직접 제조하여 300ml씩 조식 전, 중식 전, 석식 전, 훈련 전, 훈련 후, 취침 전, 총 6번(1800ml/day)을 동일한 시간대에 섭취하였고, CG그룹(10명) 또한 L사에 I생수를 300ml씩 조식 전, 중식 전, 석식 전, 훈련 전, 훈련 후, 취침 전, 총 6번(1800ml/day)을 동일한 시간대에 섭취하였다.

4. 자료분석

1) 젖산

혈중 젖산 측정은 공복 상태에서 finger-tip 방법을 이용하여 검사지를 Accutrend Plus에 끼운 후 채혈기로 손가락에서 채혈하여 시험지에 떨어뜨려 자동으로 분석되는 과정으로 젖산의 농도를 측정하였다.

2) PH

뇨 분석은 건조 용기에 채취한 뒤 검사지를 뇨에 1초 정도 침지 시킨 후, 과잉의 소변을 제거하기 위해 흡수성의 물질에 검사지를 가볍게 두드린 후 60초 정도 밝은 빛에서 병 라벨에 있는 비색표와 시험 부분의 색을 비교하여 pH를 판정하였다.

3) 활성산소

활성산소는 깨끗한 일회용 용기에 뇨를 채취해 스트립을 소변 용기에 담근 후 1초 내에 꺼낸 스트립을 휴지에 90도 직각으로 세워 잔뇨를 제거한 후 검사지를 왼쪽 방향으로 향하게 검사기를 밀어 넣었다. TEST 버튼을 2∼3초간 누른 후 대기 시간 3분 후 검사결과 값을 확인 하였다.

4) 요요테스트

트랜스미터와 RS400 GPS를 이용하여 운동 후 이동한 거리 변화를 관찰하였고, 운동 중 IRDA USB 2.0을 통해 PC에 기록하였다. 또한 회복 능력 “유-무산소성 능력”(Recovery Ability "Aerobic- Capacity") Yo-Yo Intermittent Recovery Level 1 Test는 유-무산소성 능력 가운데 유산소성 능력의 평가에 좀 더 초점을 맞춘 테스트 실시하여 이동거리를 분석하는 방법으로 회복 구간에서는 10초간의 회복 시간이 주어졌으며 점차적으로 빨라지는 속도를 신호음에 맞춰 달렸다. 신호음에 맞춰 출발/도착 구간까지 도달하지 못하면 1회 경고(엘로 카드)및 출발/도착 구간까지 2회째 도착하지 못하면 탈락(레드카드)하는 방식으로 1회만 실시하도록 하였다. 구체적인 방법은 <그림 2>와 같다.

그림 2. 실험절차

표 3. 혈중 젖산에 대한 결과

집단	음용전	운동전	운동후	Source	F	P
실험집단	1.90±0.86	2.85±1.74	4.70±4.45	집단	2.11	0.1631
				시기	3.27	0.0497*
비교집단	1.91±1.25	2.39±0.93	2.52±1.71	집단☓시기	1.46	0.2453
* p<.05

Ⅲ. 결  과

1. 혈중 젖산의 변화

두 집단 간 음용 전, 운동 전, 운동 후 혈중 젖산의 변화를 알아보기 위해 이원변량분석을 실시하고 변화량을 비교한 결과는 <표 3> 및 <그림 3> 같다. 집단 및 측정 시점 간에는 상호작용 효과는 없었고 집단 간 차이도 없었으나 생수 음용 집단은 측정 시점 간에 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<.05). 즉, 수소수 음용 집단은 생수를 섭취한 집단보다 운동전과 후에 젖산이 상대적으로 적었다.

표 4. 뇨 pH에 대한 결과

집단	음용전	운동전	운동후	Source	F	P
실험집단	5.75±0.54	6.20±1.00	6.20±0.34	집단	5.22	0.0346*
				시기	2.64	0.0850
비교집단	5.45±0.59	5.85±0.62	5.60±0.51	집단☓시기	0.36	0.7017
* p<.05

그림 3. 젖산(Lactate)의 변화 그래프

2. 뇨 PH의 변화

집단 간 음용 전, 운동 전, 운동 후의 뇨 pH의 차이를 알아보기 위해 이원변량분석을 실시하고 차이를 실시한 결과는 <표 4> 및 <그림 4>와 같다.

집단 및 측정 시점 간 상호작용 효과는 나타나지 않았다. 두 집단 간에는 유의한 차이가 나타났고(p<.05) 측정 시점 간 통계적인 차이는 아니지만 생수 집단은 운동 후 pH가 떨어진 반면 수소수 음용 집단은 운동 후에도 pH가 유지되는 것으로 나타났다.

그림 4. pH 변화 그래프

3. 활성산소의 변화

집단 및 측정 시점 간 음용 종류에 따른 음용 전, 운동 전, 운동 후 활성산소의 차이를 알아보기 위해 이원변량분석을 실시하고 변화량을 알아본 결과는 <표 5> 및 <그림 5>와 같다.

표 5. 뇨 활성산소에 대한 결과

집단	음용전	운동전	운동후	Source	F	P
실험집단	3277.30±1055.42	2693.30±1552.21	2374.20±931.96	집단	27.26	<.0001
				시기	7.19	0.0024**
비교집단	3083.40±1263.16	634.30±957.34	1583.10±1163.02	집단☓시기	2.55	0.0924
** p<.01

그림 5. 활성산소(Oxygen Free Radical) 변화 그래프

<표 5>와 같이 집단 및 측정 시점 간 차이를 알아본 결과 상호작용 효과는 없었지만 두 집단 간 차이가 있었고 측정 시점 간에도 차이가 나타났다(p<.01). 즉, 수소수 집단이 생수 집단에 비해 활성산소가 낮았고 측정 시점 간에도 수소수 집단이 생수 집단에 비해 운동 전 수치가 낮은 것으로 나타났다.

4 운동수행력의 차이

집단 및 측정 시점 간 운동수행력의 차이를 알아보기 위해 요요 테스트를 실시하고 t-test를 실시한 결과는 <표 6>에 나타난 바와 같다.

표 6. 두 집단 간 요요테스트 거리 t-test

Group	M±SD	Diff	T	P
EG	2180 ± 249.62	352.0 ± 125	2.82	0.01
CG	2532 ± 306.40

수소수 섭취 집단이 2,532m이고 생수 섭취집단은 2,180m로 수소수 섭취 집단이 생수집단보다 더 많은 거리를 뛰었으며 통계적으로도 유의한 차이가 나타났다(p<.01).

Ⅳ. 논  의

본 연구는 수소수가 운동수행 시 혈중 젖산 및 뇨 pH, 뇨 활성산소, 회복 능력 테스트에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 대한축구협회 정식으로 등록된 성인 남자 축구선수 20명을 대상으로 2일간 수소수와 생수를 섭취하고 회복능력 테스트 프로그램인 “유-무산소성 능력”(Recovery Ability "Aerobic- Capacity") Yo-Yo Intermittent Recovery Level 1 Test 전과 후에 혈중 젖산, 뇨 pH, 뇨 활성산소를 측정하여 수소수가 단기간 인체 수행력에 미치는 영향력을 알아보았다.

1. 혈중 젖산의 변화

신체는 호기성 또는 혐기성 대사를 통해 에너지를 생성하게 며, 이 과정에서 젖산 탈수소효소의 촉매에 의하여 젖산이 생성 된다(Gladden, 2004). 젖산은 운동 수행력과 밀접한 연관성을 지니고 있으며(조성봉, 2000), 산소 공급이 제한될 때 주로 형성되는데 저 강도 보단 운동 강도가 높고 짧은 시간 내에 수행될 수 있는 고강도 운동에서 주로 사용 되는 제한된 에너지원이다 (Baker, Thomas, Cooper, Davies, & Robergs, 2012).

혈중 젖산은 피로 발생에 의한 주된 물질로써 운동수행능력을 제한시키는 요인이 된다(Thomas, Roger, 2000). 또한 해당과정 억제와(진정권, 이대택, 이명천, 2006) 골격근 감소 및 근력저하가 동반되며(Costill, 1985), 농도가 축적되어 기준치에 비해 0.4% 이상만 높아져도 산성증(acidosis)이 나타나 근육통으로 이어진다. 따라서 젖산의 축적 및 제거는 운동능력 및 회복과정을 해석할 수 있는 대표적인 생리적 피로물질이라고 할 수 있다(최재현, 양점홍, 2005).

(Watanabe et al., 2000)은 윙게이트 테스트동안 수소수 복용이 헥소소카이네이즈의 활성으로 인해 에너지 공급을 원활하게 하여 젖산회복이 더 빠르다고 보고하였다.

본 연구에서 생수와 수소수를 섭취한 유․무산소 테스트 시 혈중 젖산 농도는 집단 간 차이는 나타나지 않았으나 측정 시점 간에는 차이가 나타났다(p<0.05). 이러한 변화는 예측 가능한 결과지만 생수 음용집단보다 수소수 음용 집단이 상대적으로 테스트 후에 젖산 축적이 적게 나타났다. 이는 수소수에 함유되어있는 미네랄 성분이 젖산 생성의 완충작용과 제거에 영향을 준 것으로 사료된다.

2. 뇨의 pH

중탄산염과 혈장 단백질 결합에 의한 이온화 칼슘은 수소와 경쟁하는데, pH는 칼슘 조절에 있어서 중요한 영향을 미치는 요인 중 하나이다. 운동수행 후 pH 감소에 영향을 미치는 암모니아와 젖산은 대표적인 산성 물질로 알려져 있다(Gaiter,  Bonfant, Manes, Belfanti, & Alloattis, 1997). 뇨의 pH는 산성기와 염기성 성분에 따라 4.2∼8.2 사이로 신체 활동량에 따라 뇨의 산도가 변동될 수 있으며 신체활동에 의해 생긴 젖산 등은 유기산 증가에 기인한다. 건강한 뇨는 산성이라 하는데 알칼리성 뇨라고 해서 반드시 병적이라고 단정 지을 수 없으며 알칼리를 먹은 후나 과식한 후에는 정상적으로 알칼리성을 나타낼 수 있다. Alex, Sonnenwirth, Leonard(1980)는 운동수행 후 혈중의 변화는 뇨로 변환되는데 혈중의 산도가 높아지면 배출되어 뇨의 산도도 높아진다고 보고하였다.

한편 간헐적 운동 시 혈중젖산농도 변화에 따라 배출되는 뇨의 pH도 같은 양상으로 나타났는데 McLellean, Kavanagh, Jacobs(1990)는 에르고미터 30~45초 운동수행 후 pH가 7.28로 낮춰졌다고 보고하였다. 본 연구에서 유․무산소 테스트 시 뇨 pH는 두 집단 간에 유의한 차이가 나타났다(P<.05). 수소수 집단은 테스트 전에도 생수 집단보다 높았고 테스트 후에도 생수 집단보다는 떨어지지 않았다. 뇨의 pH는 혈액의 산과 염기 성분에 따라 좌우되는 민감한 반응으로 섭취하는 수분의 양, 온도, 계절, 환경조건, 신체적 조건에 따라 차이가 많고 그 결과도 측정자의 측정 방법에 따라 편차가 있다. 격렬한 운동 중에는 발한에 의해 체수분이 증발하고 뇨량이 감소하여 유기산과 H+의 배출이 다소 늦어진다. 수소수가 혈액의 젖산이나 기타 산성 물질에 영향을 미쳤는지, 뇨에 직접적으로 작용했는지는 알 수 없으나 대사성 산화를 완화시킨다는 것은 확실하다고 판단된다.

3. 뇨의 활성산소

생물이 생존하는데 가장 중요하고 필수적인 물질인 산소는 전자전달계의 전자수용체가 되어 다양한 대사과정에 관여한다. 대사과정에 산소는 불완전하게 환원되고 인체에 독성뿐만 아니라 각종 반응성 중간 대사산물들이 발생한다. 또한 유리기인 수소원자(H)는 전자를 잃으면서 수소이온(H+)이 되어 전자를 얻으면서 수소분자(H2)로 존재한다. 이와 같은 수소원자는 상태가 불완전하게 반응하려 하고 전자를 잃거나 얻는 과정에서 가장 강한 반응을 보인다.

인체는 활성산소의 생성에 대항하여 항산화 효소를 생성하여 활성산소의 폐해로부터 인체를 보호한다. 과격한 운동 부하는 체내에 항산화 효소를 감소시키는 원인으로 작용하면서 세포 손상이 발생된다. 활성산소와 관련된 많은 질환들이 있는데 대표적으로 암, 동맥경화, 폐기종, 동맥염, 천식, 노화 등 이러한 질환들은 음주, 흡연, 스트레스 및 과도한 운동 등에 의해 증가되며, 또한 세포의 여러 대사과정에서 생성되면서 생체조직을 공격한다. 또한 운동수행 중 산화스트레스의 생성 증가로 인해 생화학 및 생리학적 변환들을 발생시켜 근 피로 및 손상을 유발하고 동시에 산화스트레스로 인한 변환들은 운동수행 능력을 결국 떨어뜨린다(Pyne, 1994). 그러나 규칙적이고 장기적인 운동은 항산화 효소를 활성화시키고 활성산소의 생성을 늦추는 역할을 한다.

본 연구에서 생수와 수소수를 섭취한 유․무산소 테스트 시 뇨 활성산소는 테스트 전에 두 집단 간의 유의한 차이가 나타났다(P<.01). 이러한 결과는 생수보다 수소수의 음용은 안정된 초분자적 구조의 수소 결합 형태를 만들어 산화적 손상을 유발하는 활성산소와 반응하여 손상을 억제한다는(Shirahata et al., 1997) 선행연구들이 설득력이 있어 보인다. 수소수의 섭취를 통해 체내 항산화 방어계의 활성에 도움을 주고 운동으로 인한 인체 세포기능 장애에 산화방지역할을 한다는 보고도 있다(Ohsawa et al., 2007). 이러한 결과를 종합해보면, 수소수 섭취는 산화적 스트레스 발생을 억제하는 긍정적인 역할을 하는 것으로 여겨진다. 또한 수소수의 음용은 체내 활성수소와 활성산소의 결합에 의한 산화 스트레스 발생을 방지하고 근수축 및 근피로 발생을 방지하여 운동수행 능력에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 생각된다.

4. 운동수행의 차이

스포츠 종목에서 경기력 향상에 있어서 절대적인 체력 요소로써 무산소 및 유산소성 지구력은 경기력 향상에 가장 중요시한 요소이다. 특히 체력 소모가 많은 종목 중 하나인 축구는 지구력 체력 요소가 무엇보다 중요하다. 지구력이란 심장과 폐의 기능이 발달되어 체력적으로 지치지 않고 지속적으로 운동을 할 수 있는 능력을 말한다. 축구는 체력적 특성에서 심폐지구력이 매우 중요시되는데, 본 연구에서 t-검증결과 수소수 집단이 생수집단보다 20m 요요테스트에서 주행거리가 유의하게 향상된 것으로 나타나 심폐지구력에 긍정적인 효과를 가져 온 것으로 보인다(P<.05). 이러한 결과는 김동현, 강현식(2008)의 연구에서 알칼리수의 복용 후 윙게이트 테스트에 평균 파워 향상에 긍정적인 영향을 미쳤다는 연구결과와 수소수 음용 그룹이 이온음료 음용그룹보다 신장성 수축운동 수행 시 더욱 긍정적인 영향을 미쳤다는 전박근(2010)의 연구와 유사한 결과를 나타내었다.

수소수의 섭취를 통한 체내 산소 이용률의 향상은 산소부채를 완화하여 유산소성 대사에 일부 긍정적인 영향을 줄 수 있으리라 판단된다.

참고문헌

김동현, 강현식(2008). 이온성 알칼리수 음용이 무산소성 능력과 항산화 방어계에 미치는 영향. 한국사회체육학회지, 34(2), 1157-1169.

김선호(2010). 단기간의 크레아틴 섭취가 태권도 선수의 운동수행력, 체중, 혈장효소 및 무산소성 파워에 미치는 영향. 코칭능력개발지, 12(1), 127-137.

김성수(1988, 6월30일). 스포츠 음료. 동아일보, 9쪽.

김용권(2000). 프로축구선수의 포지션별 체력특성 연구. 한국대한스포츠의학회지, 18(2), 217-226.

김은주(2017). 수소수의 음용이 중년 여성의 피부 상태에 미치는 영향. 건국대학교 대학원 박사학위논문.

김헌주(2003). 중학교 축구선수의 유▪무산소성 운동능력의 인자구조분석. 경성대학교 대학원 석사학위논문.

박종석, 김상호(2010). 산소수 및 수소수의 섭취가 운동수행력, 피로회복 및 산화 스트레스에 미치는 영향. 한국사회체육학회지, 41(2), 997-1011.

이규재, 김수기, 김진원, 김현원(2003). 동물실험을 통해 살펴본 미네랄 이온성 알칼리수의 다양한 효과. 한국정신과학학회지, 7(2), 21-35.

이용수, 윤영길(2005). 축구선수를 위한 요요테스트. 서울: 대한미디어.

이진숙(1993). 스포츠 영양학. 서울: 대한미디어.

전박근(2010). 고활성수소수 음용이 대학 농구선수들의 근피로도에 미치는 영향. 경희대학교 대학원 석사학위논문.

정일규(1997). 최신운동영양학. 서울: 대경출판사.

조성봉(2000). 점증적 운동부하 및 지속적 운동부하시 혈중 젖산농도 및 암모니아 농도 변화의 비교. 한국사회체육학회지, 13(1), 623-632.

진정권, 이대택, 이명천(2006). 운동과 젖산순환. 운동 학술지, 8(2), 85-92.

최재현, 양점홍(2005). 근대5종선수의 수영과 달리기 시 동일심박수에 따른 피로물질의 비교 분석. 한국사회체육학회지, 23(1), 411-420.

한건수, 이문숙(2010). 고등학교 육상선수의 여가활동 참가자 자기관리에 미치는 영향. 코칭능력개발지, 12(3), 57-62.

히야가와 히데오(甲川英雄)(2005). 미네랄환원수. 동광미디어.

Alex C, Sonnenwirth and Leonard Jarett (1980). Gradwohl's Clinical Laboratory Methos and Diagnosis. London: Mosby Co.

Azevedo, J. L., Tietz, E., Two-Feathers, T., Paull, J. & Chapman, K. (2007). Lactate, Fructose and glucose oxidation profiles in sports drinks and the effect on exercise performance. PloS ONE, 2(9), e927.

Baker, J. S., Thomas, N., Cooper, S. M., Davies, B., & Robergs, R. A. (2012). Exercise dur ation and blood lactate concentrations following high intensity cycle ergometry. Res. Sports. Med., 20, 129-141.

Brody, T (1994). Nutritional biochemistry. California: Academic Press, 490-519.

Choi, I. S., Shin, S. J. & Yoo, H. S. (2001). Modulatory effects of ionized akali mineral complex (IAMC) on mRNA expression of porcine cytokines. J. Vet. Med. Sci, 63(11), 1179-1182.

Costill, D. L. (1985). Carbohydrate nutrition before, during, and after exercise. Federation proceedings, 44(2), 364-368.

DeCastro, P., Von-Eiff, E., Tröger, Nowacki, P. E. (1981). Kardiorespiratorische reaktionen jugendlicher Basketballspieler im Grenzbereich ihrer Leistungsfähigkeit. In Rieckertert, H. (Hrsg). Sport an der Grenze menschlicher Leistungsfahigkeit (pp. 251-259). Kongreband kieler WoChe Juni, kiel. Berlin: Springer-Verlag GmbH.

Feig Di, Reid TM, Loeb LA. (1994). Reactive oxygen species in tumorigenesis. Cancer Res, 54(7), 1890-1894.

FIFA(2016). Ranking table. http://www.fifa.com/

Food and Nutrition Board of the institute of Medicine (2004). Dietary Reference Intakes for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. Washington, DC: National Academies Press.

Gaiter, A. M., Bonfant, G., Manes M.., Belfanti, P. & Alloattis, S. (1997). Relation between blood pH and ionized calcium during acute metabolic alteration of the acid-base balance in vivo. Scand J Clin Lab Invest., 57(4), 317-323.

Gladden, L, B. (2004). Lactate metabolism. Joumal of Physiology, 558(1), 53-56.

Gleeson, M, Nieman, D. C., Pedersen, B. K. (2004). Exercise, nutrition and immune function. In Maughan RJ, burke LM, Coyle EF (eds). Food, Nutrition and Sports Performance Ⅱ(pp. 186-203). London: Rouledge.

Hayashi, H. (1995). Water, the chemistry of life. Part IV Explore, 6, 28-31.

Kozlowski, S., Brzezinska, z., Kruk, B., kaciuba- Uacilko, H Greenleaf, J E, & Nazar, K. (1985). Exercise hyperthermia as a factor limiting pHysical performance: temperature effect on muscle metabolism. Journal of Applied pHysiology, 59(3), 766-773.

McArdle WD, Katch FI, Katch VL. (1999). Sports & Exercise Nutrition, Lippincott Willians & Wilkins.

McLellean, T.M., Kavanagh, M.F. and Jacobs, I. (1990). The effect of hypoxia on performance during 30 s or 45 s of supramaximal exercse, Eur. J. Appl. pHysiol, 60(2), 155-161.

McNaughton, L. R. (1987). Two levels of caffeine ingestion on blood lactate and free fatty acid responses during incremental exercise. Researh Quatery for Exercise and Sport. 58(3), 255-259.

Morgan, W.P. (1972). Ergogenic aids and muscular performance. New york: Academic Press, 193-233.

Ohsawa, I., Ishikawa, M., Takahashi, K., Watanabe, M., Nishimaki, K., Yamagata, K., Katsura, K., Katayama, Y. Asoh S. and Ohta, S. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat. Med., 13, 688-694.

Pyne, D. B. (1994). Exercise-induced muscle damage and inflammation: a review. Aust. J. Sci. Med. Sport., 26(3-4), 49-58.

Sedlock, D. A., Lee, M.G., Fynn, M..G., Park, K.S. & Kamimori, G.H. (2010). Excess post-exercise oxygen consumption after aerobic exercise training. J. Sport. Nutr. Exerc. Metab. 20, 336-349.

Shirahata, S., Kabayama, S., Nakano, M., Miura, T., Kusumoto, K., Gotoh, M., Hayashi, H., Otsubo, K., Morisawa, S. and Katakura, Y. (1997). Electrolyzed-reduced watter strength training and conditioning. Champaign, Il: Human Kinetics.

Thomas, R.B. & Roger, W.E. (2000). Essentials of strength training and conditioning. Champaign. Il: Human Kinetics.

Vorobjeva NV. (2005). Selective stimulation of the growth of anaerobic microflora in the human intestinal tract by electrolyzed reducing water. Midical Hypothesies 64(3), 543-546.

Wantanabe. T., Kamata, H., Fukuda, Y., Murasugi, E., Sato, T., Uwatoko, K., Pan, I-J. (2000). Influences of alkaline ionized water on milk electrolyte concentrations in maternal rats. J Toxicol Sci, 25(5), 417-422.

Watanabe T. (1997). Influence of alkaline ionized water on rat erythrocyte hexokinase activity and myocardium. J Toxicol Sci, 22(2) 141-152.

Yoshikawa, T., Naito, Y., Kondo, M.. (1999). Effects of alkaline ionized water on gastric function and gastric mucosal injury in rats. Fragrance Journal, 27(3), 14-17.

ABSTRACT

Effects of Hydrogen Water Consumption on Physical

Performance among Adult Soccer Players.

Kim, Nam-Ju (Mokpo National University), Kim, Kab-Sun (Mokpo National University)

The purpose of this study was to examine the effects of hydrogen water consumption on physical performance among adult soccer players, as well as its antioxidant effects. The study participants were 20 soccer players. The treatment group (GG) consumed hydrogen water, while the control group (WG) consumed I bottled water. 300mL was taken six times over the course of a day, at the following times: before breakfast, before lunch, before dinner, before training, after training, and before going to bed. Lactic acid, PH, and active oxygen were measured in the study participants before they consumed water. After a yo-yo intermittent recovery test, the same measurements were taken again. The findings of this study are as follows. First, there was a significant difference even before the program. Second, after the test there was a significant difference. Third, there was a significant difference for active oxygen between the two groups, and there was a significant difference even after water consumption. Fourth, there was a significant difference for the yo-yo test travelled distance between the two groups. The findings of this study indicate that consumption of hydrogen water has a positive effect on physical performance and it has an antioxidant effect before and after exercise.

Key words : hydrogen water, active oxygen, lactic acid, pH, muscle fatigue.or

논문투고일 : 2017년 01월 13일

심  사  일 : 2017년 02월 10일

심사완료일 : 2017년 03월 22일