중등 임용 체육, 운동 생리학 (호흡계와 운동)

호흡계통

폐 조직의 역할

폐는 산소와 이산화탄소의 가스 교환을 통해 운동 중에 발생하는 산, 염기의 균형을 조절한다.

호흡작용의 기능

신체는 호흡을 통해 조직 세포에 산소를 공급하고 체내 이산화탄소를 제거하며 체내 pH 농도를 일정하게 유지한다. 뿐만 아니라 호흡을 통해 체온을 유지하고 수분을 제거하게 된다. 

호흡계통의 구성 

호흡계는 코, 인두, 기관, 폐 등으로 구분된다. 폐는 좌엽 두 개, 우엽 세 개로 구성되어 있으며 허파꽈리는 기관지 끝부분에 달려있는 주머니로 가스 교환이 이루어지는 기본적 단위라고 할 수 있다. 허파꽈리의 환기는 1회 호흡량, 호흡수, 사강의 크기에 따라 달라진다. 

외호흡과 내호흡

외호흡

외호흡은 허파꽈리 조직과 혈액 사이의 가스 교환을 의미한다. 산소와 이산화탄소는 혈액에 의해 운반되며 이산화탄소는 모세혈관에서 허파꽈리로 이동하고, 산소는 허파꽈리에서 모세혈관으로 이동하게 된다. 

내호흡

내호흡은 혈액과 조직 사이의 가스 교환을 의미한다. 산소를 운반하는 혈액이 조직세포를 지날 때 조직과 모세혈관 사이에서 기체 교환이 일어난다. 산소는 모세혈관에서 조직 세포로 이동하며 이산화탄소는 조직세포에서 모세혈관으로 이동하게 된다. 

 

 

폐의 구조와 기능

분당 환기량

분당 환기량이란 1회 호흡량에 호흡수를 곱한 값을 의미한다.

폐 용적

폐 용적이란 폐를 통해 출입하는 모든 공기의 용적을 의미한다.

1회 호흡량은 1회 숨을 쉴 때 폐에 들어왔다 나가는 공기량을 의미한다. 일반적인 1회 호흡량은 500ml 정도이다. 흡기 예비용적은 최대로 들이마실 수 있는 공기의 용적을 의미하며 평균적인 흡기 예비용적은 3100ml다. 반대로 호흡을 통해 최대로 내뱉을 수 있는 공기의 용적을 호기 예비용적이라고 하며 평균 수치는 1200ml다. 최대한 공기를 밖으로 배출해도 허파꽈리 속에는 잔여 공기가 남아있게 되는데 이를 잔기 용적이라고 한다. 

운동과 폐 기능

환기량과 무산소성 역치

무산소성 역치란 운동강도가 증가하면서 신체 에너지 대사가 무산소 운동으로 전환되며 근육의 피로도가 높아지는 시점을 의미하는데 환기량은 무산소 대사의 시작점을 제시하는 척도이다. 무산소성 역치는 근육 내의 낮은 산소 농도와 해당작용 증가, 속근 섬유의 사용 증가 등의 이유로 발생하게 된다. 

환기 역치란 환기량이 산소 섭취량에 비해 급격히 증가하는 시점을 말한다. 이는 혈중 젖산 농도가 급격하게 증가하는 시점과 비슷한데, 젖산을 완충하는 과정에서 발생한 이산화탄소가 화학수용기를 자극해 환기량이 증가하기 때문이다. 

사점과 세컨드 윈드

운동 생리학에서 말하는 사점이란 운동 초기 겪게 되는 심한 호흡 곤란, 빠르고 얕은 호흡, 가슴 통증을 의미한다. 운동 초기 발생하는 사점은 운동에 의해 내장 혈관이 수축하게 됨으로써 혈액 공급이 제한되고 젖산이 혈액의 산성화를 유발해 호흡 곤란으로 이어지게 된다.  

세컨드 윈드란 신체가 운동 초기 느린 환기에 적응하며 호흡곤란을 회복하게 되고 혈류 지연을 통해 축적된 젖산이 제거되면서 편안하게 호흡하고 운동을 수행할 수 있는 상태를 의미한다.