운동부하검사 후 심박수 회복 반응에 영향을 미치는 요인의 성별 차이 분석

Ⅰ. 서 론

현대인들은 웨어러블 디바이스를 활용해 개인 맞춤형 건강 관리를 하는 경향이 있다. 미국스포츠의학회(ACSM)의 2025년 피트니스 트렌드 조사 결과에 따르면, 웨어러블 기술(1위), 모바일 운동 앱(2위), 데이터 기반 트레이닝 기술(7위)이 10위 안에 포함되었으며 이를 통해 운동과 건강 관리 형태의 변화를 확인 할 수 있다(A’Naja, Batrakoulis, Camhi, McAvoy, Sansone & Reed, 2024). 디지털 기반 운동 관리 환경에서는 심박수(Heart Rate, HR), 운동 강도, 활동량, 칼로리 소모, 수면 패턴 등 다양한 생리적 데이터 실시간 수집 및 분석이 가능하다(Hughes, Shandhi, Master, Dunn & Brittain, 2023). 특히, 웨어러블 디바이스를 통해 쉽게 측정 및 데이터 관리가 가능한 신체 조성 지표, 심박수(Heart Rate, HR) 최대산소섭취량(VO₂max)등 은 건강 수준 평가 및 맞춤형 트레이닝 전략 수립에 적극 활용 되고 있다(Carrier, Marten Chaves & Navalta, 2025; Jung et al., 2021).

그 중 심박수는 웨어러블 디바이스를 통해 확인할 수 있는 대표적 생리 지표로 실시간 심박수 측정은 최대심박수, 목표심박수 영역 설정에 기반한 운동 강도 조절을 가능하게 하며, 맞춤형 트레이닝을 실현하는 핵심 도구로 기능한다(Duking, Giessing, Frenkel, Koehler, Holmberg & Sperlich, 2020). 심박수 대부분의 활용은 운동 중 반응에 초점이 맞추어져 있으며, 운동 종료 후 회복기에 나타나는 생리적 반응, 특히 심박수 회복 반응은 상대적으로 간과되는 경향이 있다. 심박수 회복(HRR)은 운동 직후 회복 구간에서 나타나는 자율신경계, 특히 부교감신경계의 회복 능력을 반영하는 지표로 해석 된다(Pierpont, Adabag & Yannopoulos, 2013). Cole, Blackstone, Pashkow, Snader & Lauer(1999)는 최대운동부하검사 후 1분 시점의 심박수 회복(HRR)이 12bpm 이하일 경우 모든 원인 사망률과 심혈관질환 사망률의 강력한 독립적 예측인자임을 제시하였다. 이처럼 예후적 가치가 높음에도 불구하고 운동 현장에서 활용은 미흡하며(Pe anha, Silva‐Jnior & Forjaz, 2014) 질병 관리뿐만 아니라 운동 훈련 설계 차원에서도 그 중요성이 강조되고 있다. 임소정, 성봉주, 박노환(2024)은 남자 국가대표 운동선수들을 대상으로 진행한 운동부하검사를 통해 최대산소섭취량, 환기량 회복률, 심박수 회복률을 종목별 비교분석하여 현장에서 간편하고 유용한 훈련 프로그램 평가 지표로 제시하였다.

심박수 회복 반응 매커니즘에 대해서는 다양한 의견이 제시되고 있다. Miao, Yan, Zhu & Li(2024)는 중국 성인 남녀를 신체활동 수준에 따른 3개 그룹을 운동부하검사를 통해 측정한 최대산소섭취량(VO₂max)과 HRR의 관계를 분석한 결과, 최대산소섭취량(VO₂max)이 높을수록 심박수 회복 능력이 우수하며, 빠른 심박수 회복은 유산소 운동 능력의 우수성과 직결됨을 보고하였다.신세영, 김원중, 진승모(2019)는 20대 남녀를 대상으로 심박수 회복 경향을 BMI 집단별로 비교하여 남녀 모두 과체중집단이 저체중집단 보다 상대적으로 빠른 회복을 보이는 경향을 확인하였다. 한편 Boby, Katanic, Citozi, Govindasamy & Geantă(2025)는 여성크리켓 선수 대상으로 체성분 요인과 심박수 회복 간의 관계를 분석한 결과, 대부분의 체성분 지표가 HRR1 및 HRR2와 음의 상관을 보였으며, 특히 체지방률이 심박수 회복 능력에 부정적 영향을 미칠 수 있음을 제시하여, 여성의 회복 생리 반응 및 운동 처방에서 체성분 고려의 중요성을 강조하였다. Bouakkar, Pereira, Johnston, Pakosh, Drake & Edgell(2024)에 따르면, 심장재활 프로그램에서 여성은 남성보다 HRR 및 심폐체력 개선 폭이 작거나 불규칙하게 나타났으며, 이는 체성분, 호르몬 환경, 자율신경계 활성 차이 등 다양한 생리적 요인에 기인할 수 있다고 하였다. 이렇게 심박수 회복은 심폐지구력, 체성분 요인, 성별 등 다양한 요인에 의해 달라 질 수 있다.

심박수는 웨어러블 기기를 통해 쉽게 측정 할 수 있는 기본 건강 지표로 최근에는 제조사별 알고리즘을 기반으로 심박수 회복(HRR)과 같은 고급 피트니스 지표까지 제공되고 있으나, HRR에 대한 과학적 데이터는 아직 충분히 확보되지 않은 상황이다(Petek et al., 2023). 따라서 HRR을 실제 건강 관리 및 훈련 지표로 활용하기 위해서는 개인별 특성에 따른 심박수 회복 양상을 면밀히 파악하는 과정이 선행되어야 한다. 기존 연구들은 비슷한 연령, 운동 선수, 환자 집단 등을 대상으로 심박수 회복 매커니즘을 살펴보았으며 성별을 나누어 나이, 최대산소섭취량, 신체 조성 지표 등이 심박수 회복에 어떤 영향을 미치는지 복합적으로 분석한 연구는 부족한 실정이다.

따라서 본 연구는 일반 성인을 대상으로 신체 특성과 운동 중 발생하는 생리 반응 지표들을 연령대를 나누어 남녀 차이를 비교하고, 측정 요인들을 중심으로 심박수 회복(Heart Rate Recovery, HRR)반응에 미치는 영향을 성별에 따라 분석함으로써 개인 맞춤형 트레이닝 전략 수립에 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상

연구 대상은 20∼40대 비환자 집단으로 남성 133명, 여성 94명 총 227명으로 구성 되었다. 20대 38명(16.7%), 30대 131명(57.7%), 40대 58명(25.6%)이며 연구 대상자의 특성은 <표 1>과 같다. 연구 대상자는 실험 참여전 PAR-Q(Physical Activity Readiness Questionnaire) 설문지를 통해 건강 상태를 자가 보고하였으며, 심혈관계, 호흡기계, 정형외과계 질환 또는 만성질환 이력이 있는 경우 대상에서 제외하였다. 실험 참여 동의서는 실험의 목적과 내용, 위험 가능성, 철회 권한 등을 충분히 설명한 후 서면으로 동의서를 작성받았다.

표 1.

연구 대상자의 특성 (Mean±SD)

Ⅲ. 연구 결과

1. 남성그룹과 여성그룹의 신체조성의 차이

연구 대상자의 체성분 요인에 대한 결과는 <표 2>와 같다.

표 2.

성별에 따른 신체조성

체중(Weight), 제지방량(Fat-Free Mass), 골격근량(Skeletal Muscle Mass), 체질량지수(BMI), 허리-엉덩이 비율(Waist-Hip Ratio)은 남성이 여성보다 유의하게 높았다(p<.001). 체지방률(Body Fat Percentage)은 여성이 남성보다 유의하게 높았으며(p<.001), 체지방량(Fat Mass)은 유의한 성별 차이가 나타나지 않았다.

2. 운동부하검사 후 성별 연령대에 따른 운동 생리 지표 차이 분석

운동부하검사를 통해 측정된 운동 생리 반응 지표들을 연령대 별로 나누어 살펴본 결과는 다음과 같다.

20대 그룹에서 남성이 여성보다 최대산소섭취량(VO₂max)이 유의하게 높았다(p<.001). 심박수 회복량(bpm)과 심박수 회복률(HRR%)은 모두 여성이 유의하게 높았다(p<.05). 안정시 심박수(RHR), 평균 심박수(HRMean), 최대심박수(HRMax)는 성별 간의 유의한 차이가 없었다<표 3>.

표 3.

성별에 따른 20대의 운동 생리 지표

30대 그룹은 남성이 여성보다 최대산소섭취량(VO₂max)이 유의하게 높았다(p<.001). 평균심박수(HRMean), 최대심박수(HRMax)도 남성이 여성 보다 유의하게 높았다(p<.01, p<.001). 심박수 회복률(HRR%)은 3동안의 모든 시점에서 여성이 유의하게 높았다(p<.05, p<.001, p<.05). 심박수 회복량(bpm)은 모두 여성 그룹이 높았지만, 2분 시점만 유의한 차이가 나타났다(p<.05). 안정시 심박수(RHR)는 성별 간의 유의한 차이가 없었다<표 4>.

표 4.

성별에 따른 30대의 운동 생리 지표

40대 그룹에서는 남성이 여성보다 최대산소섭취량(VO₂max)이 유의하게 높았다(p<.001). 안정시 심박수(RHR), 평균심박수(HRMean), 최대심박수(HRMax), 모든 심박수 회복량(bpm)과 심박수 회복률(HRR%)은 성별 간의 유의한 차이가 나타나지 않았다<표 5>.

표 5.

성별에 따른 40대의 운동 생리 지표

3. 성별에 따른 신체 특성과 운동 생리 지표가 심박수 회복률에 미치는 영향

연구 대상자를 성별로 나누어 만 나이, 체성분 요인 중 체중(Weight)과 체질량지수(BMI)와 체지방률(Body Fat Percentage), 운동부하검사 중 측정된 운동 생리 지표인 최대산소섭취량(VO₂max), 안정시 심박수(RHR), 평균심박수(HRmean), 최대심박수(HRmax)가 심박수 회복률에(HRR%)에 어떤 영향을 미치는지 다중선형회귀분석(multiple regression analysis)을 통해 확인 하였다.

남성그룹의 HRR1%에 유의한 영향을 미치는 요인으로 만 나이가 높을수록(partial r=.164, p<.05), 안정시 심박수가 높을수록(partial r=.331, p<.001), 평균심박수는 낮을수록(partial r=-.334, p<.001), 최대심박수는 높을수록(partial r=.170, p<.05) HRR1%은 높아진다. 체중, 체질량지수, 체지방률, 최대산소섭취량은 영향을 미치지 않았으며 모형의 총 설명력은 21.2%였다(R²=.212, F=4.159, p<.001).

HRR2%모형의 총 설명력은 32.1%였다(R²=.321, F=7.325, p<.001). 만 나이가 높을수록(partial r=.205, p<.05), 최대산소섭취량은 높을수록(partial r=.177, p<.05), 안정시 심박수가 높을수록(partial r=.364, p<.001), 평균심박수는 낮을수록(partial r=-.291, p<.001) HRR2%는 높아진다. 체중, 체질량지수, 체지방률, 최대심박수는 유의한 영향을 미치지 않았다.

HRR3%는 만 나이가 높을수록(partial r=.232, p<.001), 최대산소섭취량이 높을수록(partial r=.235, p<.001), 안정시 심박수가 높을수록(partial r=.426, p<.001), 평균심박수(partial r=-.261, p<.001)는 낮을 수록 높아진다. 체중, 체질량지수, 체질방률, 최대 심박수는 유의한 영향을 미치지 않았다. 총 설명력은 37.1%(R²=.371, F=8.972, .p<.001)였다<표 6>.

표 6.

남성그룹의 신체 특성과 운동 생리 지표가 심박수 회복률에 미치는 영향

여성그룹의 HRR1% 모형의 총 설명력은 23.1%였다(R²=.231, F=3.157, p<.01). 유의한 영향을 미치는 요인은 평균심박수였으며 낮을수록(partial r=-.375, p<.001) HRR1%은 높아진다. 만 나이, 체중, 체질량지수, 체지방률, 최대산소섭취량, 안정시 심박수, 최대심박수는 유의한 영향을 미치지 않았다.

HRR2% 모형의 총 설명력은 22.4%였다(R²=.224, F=8.8929, p<.01). 안정시 심박수가 높을수록(partial r=.268, p<.01), 평균심박수는 낮을수록(partial r=-.338, p<.001) HRR2%는 높아진다. 만 나이, 체중, 체질량지수, 체지방률, 최대산소섭취량, 최대심박수는 유의한 영향을 미치지 않았다.

HRR3%에 유의한 영향을 미치는 요인으로는 안정시 심박수는 높을수록(partial r=.288, p<.01), 평균심박수는 낮을수록(partial r=-.277, p<.01)높아진다. 만 나이, 체중, 체질량지수, 체지방률, 최대산소섭취량, 최대심박수는 유의한 영향을 미치지 않았다. 총 설명력은 19.7%였다(R²=.197, F=2.614, p<.05)<표 7>.

표 7.

여성그룹의 신체 특성과 운동 생리 지표가 심박수 회복률에 미치는 영향

Ⅳ. 논 의

본 연구는 일반 성인을 대상으로 인바디 및 운동부하검사를 통해 측정된 신체 조성 지표와 운동 생리 반응 지표들을 연령대 별로 성별을 나누어 확인하였다. 또한 심박수 회복 반응에 어떤 요인이 영향을 미치는지 성별을 나누어 비교 분석 하였다. 측정된 요인들의 성별 차이는 연령대에 따라 다르게 나타났으며, 심박수 회복률(HRR%)에 영향을 미치는 요인은 성별에 따라 상이하게 나타났다.

Ⅴ. 결론 및 제언

본 연구는 20∼40대의 일반인을 대상으로 신체 조성 측정과 운동부하검사를 통해 신체 특성과 운동 중 발생하는 생리 반응 요인들이 심박수 회복(Heart Rate Recovery, HRR)에 미치는 영향을 분석함으로써 다음과 같은 결과를 확인하였다.

첫째, 20대와 30대에서는 여성의 심박수 회복률이 남성보다 유의하게 높게 나타났으며, 40대에서는 성별 간 심박수 회복률 차이가 나타나지 않았다.

둘째, 남성은 모든 연령대에서 만 나이, 안정시 심박수, 평균 심박수가 HRR%에 영향을 미쳤고 HRR1%는 최대심박수, HRR2%부터는 최대산소섭취량이 추가적으로 영향력을 보였다. 반면, 여성은 안정시 심박수와 평균 심박수와 같은 운동 중 심박 반응만 HRR%에 영향을 미치는 요인으로 나타났다.

이러한 연구 결과는 연령대에 따른 심박수 회복 반응의 성별 차이와 심박수 회복에 영향을 미치는 요인들의 성별 차이를 규명하였다는 점에서 의의가 있다. 본 연구 결과는 심박수 회복 해석 시 성별에 따른 분석 기준의 차별화가 필요함을 시사하며, 웨어러블 디바이스를 활용한 개인 맞춤형 건강 관리 체계 구성에 기초 자료 를 제공한다. 후속 연구에서는 연령대 및 성별에 따른 운동 수행 중 나타나는 생리적 변인뿐만 아니라, 일상생활에서 감지되는 신체 활동 데이터와 함께 다양한 생활 습관 요인을 통합적으로 분석함으로써, 각 요인들이 상호 간에 미치는 영향력과 작용 매커니즘을 보다 정밀하게 규명할 필요가 있다. 이를 통해 더욱 과학적이고 개별화된 건강 관리 데이터 기반 마련이 가능할 것으로 기대된다.

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