최대심박수 이론의 허와 실
오래전 젊은 시절 미국 휴스턴에 있는 심장관련 연구소에 단기연수를 갔을 때의 일이다. 지긋한 연륜 만큼 학식도 풍부하지만 평소 농담을 즐기는 연구소장이 어느 날 함께 모닝커피를 마시며 망중한의 시간을 가지는 중 문득 나에게 질문을 던졌다.
그 질문은 “사람과의 대화 중 상대방을 손쉽게 기죽이는 방법이 무엇인지 아는가?”라는 것이었다. 대답을 못하고 우물쭈물하고 있으니까 연구소장은 웃으며,
첫째는 상대방이 알던 모르던 약자를 많이 사용하는 것이고
둘째는 숫자를 가능한 많이 인용하는 것이라고 하였다.
이 중 두 번째 숫자 인용의 경우, 그 후 세월이 흐르는 동안에 정말 그럴듯하다는 생각을 하게 될 때가 많았다.
비근한 예로 2012년 연말을 뜨겁게 달구었던 대선만 보더라도 후보자들이나 각 캠프 참모들 간의 토론에서 각종 숫자들을 능수능란하게 제시하는 상대방에게 그렇지 못한 쪽은 괜스레 위축이 되어 보였다.
운동의 세계라고 해서 예외일 수는 없다. 특히 최근에는 스포츠과학, 스포츠의학이라는 명칭 하에 수많은 관련 숫자들이 전문가들에 의해 소개되고 있다.
이를 듣게 되는 일반인들은 그저 경외감으로 가득 차, 그 숫자의 진정한 의미가 무엇이던 간에 귀를 기울이지 않을 수 없게 된다.
피트니스 분야에서 널리 퍼져있는 ‘최대심박수(maximum heart rate)’와 ‘목표심박수(target heart rate)’라는 숫자도 바로 이 중의 하나다.
일반인들은 관련 숫자들을 듣는 순간 그 전문가적인 분위기에 움칫하는 느낌을 받기 십상이지만 사실 이 용어들이 가르치는 의미 자체는 그렇게 어려운 것이 아니다.
‘최대심박수’는 글자 그대로 어떤 사람이 운동을 할 때 얻을 수 있는 최대 심장박동수를 뜻한다.
보통 사람들은 대개 안정 시에 분당 60-80회 사이에서 심장이 박동을 하는데 운동을 하게 되면 필요한 조직에 혈액을 빨리 공급해 주기 위해 심장 박동이 그만큼 빨라지게 된다.
그렇다고 해서 심장박동수가 끝없이 올라갈 수는 없고 또 실제 그럴 정도가 되면 위험하기 때문에, 최대심박수는 그 직전 상태에서의 심장박동수를 의미하게 된다.
최대심박수를 가장 정확하게 측정할 수 있는 방법은 흔히 병원에서 정밀 건강진단을 받을 때 경험할 수 있는 트레드밀 테스트다. 그러나 일반 헬스클럽에서는 이런 검사를 할 수 없기 때문에 손쉬운 대안으로 활용되고 있는 것이 그 유명한 ‘최대심박수 계산공식’이다.
즉 220이라는 숫자에서 자신의 나이를 뺀 값이 자신의 최대심박수가 된다는 것이다. 이 간단한 공식은 오늘날 전 세계적으로 유산소운동의 금과옥조로 받들어지면서 그 명쾌함만큼이나 각종 분야에서 폭넓게 수용되고 있다.
최대심박수가 중요한 이유는 유산소운동으로 최대의 심폐기능 개선 효과를 얻을 수 있다는 이른바 목표심박수를 계산하는 기준점이 되기 때문이다.
일반적으로 목표심박수는 최대심박수의 65-85% 사이에서 결정된다.
한 40세 남자를 예를 들어보자.
그의 최대심박수는 220에서 나이를 뺀 분당 180회가 된다.
이 숫자로부터 아래쪽 목표심박수는 최대심박수의 65%인 분당 117회로 나오고, 위쪽의 목표심박수는 85%인 153회가 얻어진다. 즉 이 사람이 유산소운동을 통해 제대로 된 효과를 얻으려면 분당 117-153회의 심박수가 유지될 정도의 강도로 운동을 하여야 된다는 이론이다.
그런데 이 중요한 이론의 근간이 되고 있는 최대심박수 계산공식은 과연 어떤 근거에 의해 만들어진 것이고, 또 계산으로 나온 결과에 따라 자신의 운동 강도를 조정해야 할 정도로 신뢰성이 있는 것일까?
이 의문에 관해서 구체적으로 관심을 가지고 적극적으로 파고 든 최초의 사람은 아마 미국 ‘뉴욕 타임스’의 과학전문 기자였던 지나 콜라타(Gina Kolata)였을 것이다. 자기 자신이 대단한 유산소운동광으로 알려진 그녀는 2001년 4월 24일 뉴욕타임스에 게재된 ‘최대심박수 이론의 진실(Maximum Heart Rate Theory Is Challenged)'이라는 제목의 글을 통해 최대심박수 계산공식의 탄생 배경에 얽힌 내막을 정밀 취재하였다.
그녀에 의하면 최대심박수 계산 공식은 1960년대 말 당시 미연방 공중 위생국에 근무하고 있던 젊은 운동생리학자 윌리암 헤스켈이 그의 직속 상사인 심장의학자 샘 폭스의 지도하에서, 심장병 환자들에서 어느 정도 강도까지 유산소운동이 활용될 수 있을까에 대한 조사를 하던 도중에 그야말로 우연히 탄생된 것이었다.
폭스는 당시 세계보건기구로부터 심장병 환자들의 운동 테스트에 대한 정확한 기준 설정을 의뢰받고, 심장박동수를 운동 강도의 지표로 활용하기 위해 헤스켈에게 관련 조사를 부탁하였다. 조사에 나선 헤스켈은 도서관에서 그때까지 발표된 관련 논문들을 바탕으로 연령별 최대심박수에 대한 자료들을 수집해 나갔다.
그러던 중 1970년 관련 학회에 참석하기 위해 헤스켈이 폭스와 같이 비행기를 타고 가던 중의 일이었다. 헤스켈이 그때까지 모은 데이터들을 정리한 그래프를 폭스에게 보여 주면서 “이 전체 데이터들을 바탕으로 보면, 대충 20세에서는 분당 최대심박수가 200회, 40세에서는 180회, 그리고 60세에서는 160회로 나타나는 것 같다.”라고 말하였다. 그러자 폭스가 문득 “220에서 나이를 뺀 것이 <최대심박수>로구먼 그래” 라고 응답하였다.
바로 이것이 오늘날 유산소운동 처방의 핵심으로 널리 알려진 최대심박수 계산 공식의 탄생 과정이다.
그런데 이 계산공식은 헤스켈 자신도 훗날 인정하였듯이 과학적으로는 문제가 많았다.
우선 자료들의 샘플 자체가 무직위로 추출되지 않았던 것이 큰 문제였다.
자료 조사 대상자가 모두 65세 이하의 남성인데다 무엇보다도 트레드밀 검사를 위해 자진해서 검사실로 온 사람들을 대상으로 한 것이었다.
이는 마치 대통령선거 여론 조사에서 65세 이하의 남성만으로 한정지어, 그것도 스스로 여론조사기관에 전화를 해 오는 사람들만을 대상으로 조사를 해 그 결과를 발표하는 것과 다를 바가 없는 방법이었다.
또 데이터의 변동 폭이 상당히 컸기 때문에, 예를 들면 최대심박수가 150회로 계산되어 나왔다고 하더라도 실제로는 최소 120회에서 최대 180회까지 왔다 갔다 하였다.
그러나 이런 문제점들에도 불구하고, 헤스켈과 폭스의 최대심박수 계산 공식은 외부에 알려지면서 폭발적인 인기를 얻기 시작하였다. 사람들은 무엇보다도 적당한 운동 강도에 대해 숫자로 제시되는 명쾌한 지침을 원했다. ‘적당히 땀이 날 정도로 운동하면 된다.’와 같은 조언은 그야말로 비과학적이고 비전문가적인 막연한 말로 생각하였다.
더구나 헤스켈의 공식은 무엇보다도 그 계산이 매우 간단하고 군더더기 없이 일목요연한 숫자로 제시되는 장점이 컸다.
여기에다 이 공식의 대중화에는 한 기업의 상업적 기도도 큰 역할을 하였다. 이 기업은 바로 핀란드에 본사를 두고 있는 폴라 엘렉트로(Polar Electro)라는 회사로 1970년대 말부터 헤스켈의 공식을 상업적으로 이용하여 최초로 심장박동모니터를 만들기 시작한 것이었다. 이 회사는 1983년에는 세계 최초로 완전 신체 부착이 가능한 무선심장박동모니터를 개발하기도 하였다.
폴라사는 현재 세계 80여개 국가에 35,000개가 넘는 판매처를 두고 있을 정도로 성장하였다. 우리나라에서도 판매되고 있기 때문에, 아직까지는 그렇게 흔하지는 않지만 주위에서 이를 활용하여 유산소운동을 하는 사람들을 가끔 볼 수 있다.
어쨌든 그 인기도만큼이나 헤스켈의 최대심박수 계산 공식의 부정확성과 문제점들을 지적하는 많은 학자들은 이을 보완하기 위한 다양한 계산공식들을 내어 놓기 시작하였다.
그중 대표적인 것이 실스(Douglas Seals)의 공식으로, 그는 공동연구자들과 함께 대규모 샘플 조사를 통해 '208-(0.7 x 나이)'라는 새로운 계산 공식을 제시하였다.
그러나 이런 공식들은 헤스켈의 공식보다 상대적으로 보다 정확할 수는 있지만, 계산 방법 자체가 헤스켈의 것만큼 간명하지를 못하고 이 또한 완전한 최대심박수 수치를 측정하는 데에는 한계가 있기 때문에 헤스켈의 공식만큼 큰 호응을 얻지는 못하고 있다.
결론적으로 말하자면 현재 어떤 사람의 최대심박수를 계산만으로 정확하게 예측할 수 있는 공식은 없다. 그러나 자신의 최대심박수가 과연 얼마이며 이를 유산소운동에 어떻게 적절히 활용할 수 있을까에 대해서 궁금해 하는 사람은 갈수록 늘어날 것이기 때문에 관련 계산공식에 대한 수요는 클 수밖에 없다.
이런 상황에서 어떤 획기적인 대체 방법이 등장하지 않는 한 헤스켈의 최대심박수 계산 공식은 그 간명성 때문만이라도 앞으로도 한동안 우리 곁에서 그 위상을 유지하고 있을 수밖에 없을 것이다.
어차피 인생의 모든 분야가 그렇듯이, 과학적 진실과 사람들이 이미 적응이 되어 그렇게 믿고 싶어 하는 진실과는 어느 정도 괴리가 있기 마련이 아닌가?^^
출처 : 김원곤교수의 망달당달(망가지느냐 달라지느냐 당신에게 달려있다) - 최대심박수 이론의 허와 실
