운동처방을 적용한 숲길 걷기가 노인의 신체조성에 미치는 영향

본 연구는 K대학교 기관생명윤리위원회의 심의 승인(KNU_IRB_2022-102)을 받아 진행되었다. 연구대상자는 만 65세 이상 75세 미만의 노인을 대상으로 진행하였으며, 연구목적을 이해하고 연구에 자발적 참여를 희망하여 서면 동의서를 제출한 자를 대상으로 하였다. 연구 참여 제외기준은 관절 및 통증으로 인해 걷기 운동이 불가능한 자, 심장질환 및 뇌혈관질환 병력이 있는 자, 호흡 기능 장애로 걷기 운동이 불가능한 자, 의사소통 불가능자로 설정하였다. 본 실험은 준실험(quasi-experiment)에 해당되는 비동등성 대조군 사전 사후 설계로 설계하였다. 연구대상자 모집을 위해 관련 포스터를 제작하였다. 서울특별시 송파구 S 노인 요양센터 및 온라인 커뮤니티 사이트의 게시판에 홍보하여 실험군 49명, 대조군 26명이 모집되었다. 최종적으로 연구에 참여한 대조군의 수는 22명이었으며, 이들의 연령, 만성질환 여부, 성별을 고려하여 실험군도 22명의 데이터를 사용함으로써 실험군과 대조군의 수를 동일하게 설정하였다. 연구대상자의 평균연령, 키, 몸무게를 Table 1에 나타내었다. 더불어, 연구대상자의 일반적 특성(성별, 교육수준, 경제적 수준, 교육 수준, 일상생활에서의 신체활동률, 음주 및 흡연 정도, 만성질환 여부)을 조사하였다. 이 중, 경제적 수준은 응답자의 판단으로 상, 중상, 중, 중하, 하의 5단계로 평가하도록 하였으며, 일상생활 신체활동률은 질병관리청에서 제시하고 있는 신체활동 실천 지표를 참고하여(Ministry of Education and Korea Disease Control and Prevention Agency, 2023) 평소 최소 10분 이상 운동을 하는지에 대한 여부를 조사하였다. 숨이 많이 차거나 심장이 빠르게 뛰는 운동(달리기, 줄넘기, 등산, 농구시합, 수영, 배드민턴)은 고강도로, 숨이 약간 차거나 심장이 약간 빠르게 뛰는 운동(빠르게 걷기, 웨이트 트레이닝, 골프, 댄스스포츠, 필라테스)은 중강도로 분류하여 조사하였다.

숲길을 걸으면서 발생할 수 있는 위험성 및 상해를 최소화하면서 운동의 효과를 높이기 위해 Lee et al.(2023)이 개발한 숲길 걷기 알고리즘을 사용하여 개인별 운동 강도를 처방하였다. 해당 알고리즘은 운동주의군 여부, 연령, 규칙적 운동 여부, 피로도에 따라 30~60%의 운동강도를 산출하며, 이를 토대로 목표심박수를 제시한다.

목표심박수는 Karvonen et al.(1957)가 개발한 ‘(최대심박수-안정시 심박수)×운동강도(%)+안정시 심박수’ 공식을 통해 계산하였으며, 최대심박수는 Fox et al.(1971)이 개발한 ‘220-연령’의 공식을 통해 산출하였다. 본 연구에서는 처방된 운동강도에 맞추어 운동할 수 있도록, 손목밴드 형태의 웨어러블 디바이스에 산출된 목표심박수를 기준으로 ±5bpm 범위를 산출하고, 해당 목표심박수 구간 내에서 운동하도록 안내하였다.

실험은 2022년 10월 17일부터 1월 17일까지 송파 둘레길에서 진행되었다. 송파 둘레길은 송파구 외곽을 따라 흐르는 4개의 하천(성내천, 장지천, 탄천, 한강)을 기준으로 4개의 구간으로 나누어져 있는 21.2 km의 순환형 산책로이다. 연구대상자의 체력 수준을 고려하여 실험대상지는 구립 송파노인요양센터와 가장 가까운 장지천 둘레길을 시작으로 종료점인 장지천 벚꽃길까지의 약 2.5 km의 구간으로 한정하였다(Figure 1). 국토정보플랫폼에서 제공하는 축적 1:1000 수치지형도를 기반으로 QGIS(version 3.22)를 사용하여 연구대상지의 해발고도, 거리, 평균 경사각을 산출하여 Figure 2, Table 2에 나타내었다. 해당 구간은 장지 그린공원, 유아숲체험원, 장사 약수터, 소규모 생물 서식지 등으로 이루어져 있으며 구간별로 스트로브 잣나무, 벚나무, 소나무 등 다양한 가로수가 식재되어 있다. 실험 당시 둘레길의 노면은 흙으로 덮여있거나, 콘크리트로 포장되어 있는 등의 형태가 혼재되어 있었다.

Figure 1. Experimental site.

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Figure 2. Elevation of course.

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실험 디자인을 Figure 3에 나타내었다. 사전 측정의 절차는 다음과 같다. 연구대상자는 희망 날짜에 S의원에 방문하였으며, 연구의 배경과 목적, 연구방법 등에 대한 충분한 설명을 들은 후, 자발적으로 실험에 참여하겠다는 내용의 동의서에 서명한 다음, 실험에 참여하였다. 만성질환 여부, 규칙적 운동 여부와 같은 설문지를 작성하고 신체조성 검사를 받은 후 대조군은 집으로 귀가하였으며, 실험군은 처방된 목표심박수 범위가 입력된 시계 형태의 웨어러블 기기(InBodyBAND3; InBody Co., Ltd., Seoul, Korea)를 배부받고 사용 교육을 받았다. 사용 교육 시, 숲길 운동을 할 때 가급적 목표심박수 범위 내에서 걸어야 한다는 주의사항을 전달하였다.

Figure 3. Experimental design.

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실험군은 매주 3회, 회당 1시간 정도(최소 30분 이상) 본인에게 처방된 목표심박수 구간 내 숲길 걷기 운동을 8주 동안 실시하였다. 운동 횟수 및 최소 시간은 연구진이확인하여, 설정한 운동 횟수 및 최소 걷기 시간을 잘 지켰는지 점검하였다. 운동은 원하는 날짜에 자유롭게 실시하였으며, 운동 간격은 따로 지정하지 않았다. 대조군은 평소와 같은 생활을 지속하였다.

사전측정일로부터 8주가 경과한 후, 연구대상자는 ‘S의원’에 재방문하여 사후 측정을 진행하였으며, 측정 순서 및 방법은 사전 측정과 동일하였다. 사전 및 사후 측정에서 인체 반응에 영향을 미칠 수 있는 카페인 음료와 흡연은 실험 두 시간 전부터 제한되었다.

본 연구에서는 조직의 생물학적 특성에 따른 전기 전도성의 차이를 확인하는 생체전기저항측정 방식(Bioelectrical impedance analysis, BIA)의 기계(BWA2.0, Inbody, Korea)를 사용하여 체성분을 측정하였다. BIA는 체성분 비율을 추정하여 쉽고 간편하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라(Wyatt et al., 2006), 객관적인 신체구성요소의 평가지수로써 높은 신뢰도와 타당도를 나타내고 있어(Roubenoff et al., 1995), 비만을 진단하는데 활발히 사용되고 있다. 본 연구에서는 신장, 체중, 체수분, 세포내수분, 세포외수분, 세포외수분비, 오른팔수분, 왼팔수분, 몸통수분, 오른다리수분, 왼다리수분, 단백질, 무기질, 체지방, 골격근량, 신체비만지수, 체지방률, 오른팔근육량, 오른팔근육비율, 왼팔근육량, 왼팔근육비율, 몸통근육량, 몸통근육비율, 오른다리 근육량, 오른다리 근육 비율, 왼다리 근육량, 왼다리 근육비율로 이루어진 27개의 지표를 사용하였다.

통계분석 프로그램으로 Statistical Package for Social Sciences(version 27.0)을 사용하였으며, 유의수준은 p< 0.05로 설정하였다.

실험군 및 대조군의 8주 동안의 체성분 변화를 확인하기 위해 ①실험군의 숲길 걷기 전후 비교, ②대조군의 사전 사후 측정 결과 비교, ③실험군과 대조군의 변화량(사후-사전 측정값) 비교의 3가지 관점에서 분석을 진행하였다.

모집단 및 수집된 체성분 데이터 모두 정규성을 만족하여 모수검정을 기반으로 분석을 진행하였다. ①번과 ②번 분석은 대응표본 t-test를 사용하였다. 실험군과 대조군 비교에 앞서 두 집단의 인구통계학적 특성에 차이가 없는지 확인하기 위해, 빈도의 분포가 같은지 여부를 검정하는 Chi-square test를 사용하였다. ③번 분석에는 독립표본 t-test를 사용하였다.

최종적으로 본 연구에 참여한 연구대상자의 일반적 특성을 조사하여 Table 3에 나타내었다. 남성 16명(36%), 여성 28명(64%)으로 여성이 남성보다 많이 참가하였다. 경제적인 측면에서는 44%의 참가자들이 스스로 중상층으로 평가한 것으로 나타났으며, 교육수준의 경우 고등학교 졸업자와 대학교 졸업자 비율의 합이 약 61%로 가장 높았다. 일상생활에서의 신체활동률의 경우, 전체 참여자 중 80%가 최소 10분 이상의 중강도 운동을 하고 있으나, 숨이 많이 차는 고강도의 운동을 하는 참가자는 30% 정도에 그쳤다. 또한, 절반 이상의 참가자들이 음주와 흡연을 하지 않는 것으로 나타났으며, 전체 인원의 34%와 38%의 참가자들이 고혈압이나 고지혈증을 앓고 있었다.

두 집단의 인구통계학적 특성에 차이가 없는지 확인하기 위해 동질성 검사를 실시하였다. 교차 분석 결과, 모든 항목에서 집단 간에 차이가 발견되지 않았다(Table 3).

실험군의 숲길 걷기 전후 비교결과를 Table 4에 나타내었다. 사전보다 사후에 실험군의 체중(사전: 59.96±2.03kg, 사후: 59.38±1.90kg), 체지방(사전: 20.10±1.18kg, 사후: 19.54±1.04kg), 체질량지수(사전: 24.07±0.61kg/m², 사후: 23.80±0.56kg/m²)가 유의하게 감소하였다(p<0.05). 또한 체지방률(사전: 33.40±1.41%, 사후: 32.87±1.36%), 세포외 수분비(사전: 0.389±0.01, 사후: 0.388±0.00), 왼다리 체수분 (사전: 4.84±0.23L, 사후:4.79±0.23L)은 감소하는 경향을 보였다(p<0.10).

해당 결과는 숲길 운동이 노인의 신체 건강 개선에 도움을 준다는 선행연구와 부분적으로 일치하여(Choi et al., 2016; Lee et al., 2016; Wang et al., 2021), 운동처방을 적용한 숲길 걷기 운동이 노인에게 효과가 있을 것이라는 가설을 지지한다. Lee et al.(2016)은 숲길 걷기 운동이 노인의 무릎관절 근력과 근지구력, 그리고 요추와 대퇴 전자부의 골밀도 향상에 효과가 있었다고 보고하였으며, Choi et al.(2016)은 숲길 걷기 운동이 하체근력, 상체와 하체 유연성, 민첩성과 평형성, 심체지구력 향상에 도움을 준다고 발표하였다. Wang et al.(2021)은 8주 동안의 도시숲 걷기 프로그램이 골격근을 향상시키고, 내장지방을 감소시킨다고 보고하였다. 본 연구결과는 기존의 숲길걷기 연구에서 운동처방이라는 방법적 요소를 추가하였을 때의 효과를 검증하였다는 점에서 의의를 가지며, 해당 연구결과가 노인의 건강 개선 및 삶의 질 향상에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

대조군의 숲길 걷기 전후 비교결과를 Table 5에 나타내었다. 사전보다 사후에 대조군의 오른팔 근육량(사전: 2.45±0.16kg, 사후: 2.41±0.17kg), 오른팔 근육비율(사전: 98.56±2.20%, 사후: 95.82±2.51%), 몸통 근육비율(사전: 99.16±1.36%, 사후: 97.54±1.38%), 왼다리 근육량(사전: 7.05±0.36kg, 사후: 6.99±0.35kg), 왼다리 근육비율(사전: 96.40±1.57%, 사후: 94.48±1.23%), 오른팔 체수분(사전: 1.91±0.13L, 사후: 1.88±0.13L)이 유의하게 감소하였다(p<0.05). 오른다리 근육량(사전: 7.12±0.37kg, 사후: 7.06± 0.36kg), 오른다리 근육비율(사전: 97.35±1.72%, 사후: 95.44±1.37%), 오른다리 체수분(사전: 5.56±0.28L, 사후: 5.51±0.28L)은 감소하는 경향을 보였으며, 체지방률(사전: 29.65±1.67%, 사후: 30.89±1.47%)은 증가하는 경향을 보였다(p<0.10).

이는 노화에 따라 근육이 감소한다는 선행연구와 일치한다(Carmeli et al., 2002; Nair, 2005). 노인의 근감소증은 단백질 섭취 저하, 노화와 동반된 호르몬 부족 등이 원인으로 지목되고 있으나, 운동량 부족 또한 주요 원인으로 거론되고 있다(Morley, 2012). 본 연구에서 운동을 지속하지 않은 대조군의 경우 근육량이 사전보다 사후에 감소하여, 노인 운동의 중요성을 확인하였다.

그룹간 숲길 걷기 전후의 변화량 비교 결과를 Table 6에 나타내었다. 실험군의 체중 및 체지방은 사전보다 사후에 감소한 반면(체중 변화량: -0.59±0.32kg, 체지방 변화량: -0.56±0.28kg), 대조군은 증가하여(체중 변화량: 0.63±0.63 kg, 체지방 변화량: 0.85 ± 0.64kg) 그룹간 유의차가 발견되었다(p<0.05). 실험군의 체질량 지수와 체지방률은 사전보다 사후에 감소하고, 대조군은 증가하여 그룹간 차이가 발견되었으며(p<0.10), 몸통 근육비율 및 오른다리 근육 비율 또한 실험군은 증가하고, 대조군은 감소하여 그룹간 차이가 있었다(p<0.10).

운동처방 기반 숲길 걷기는 노인의 체중 및 체지방을 감소시켰다. 이는 지속적인 운동이 노인의 신체조성을 개선시킨다는 선행연구와 부분적으로 일치한다(Lee and Bae, 2010; Rutjes and Di, 2014; Oh, 2018). Rutjes and Di(2014)는 24주간의 유산소 운동은 노인의 지방량 감소에 도움을 준다고 보고하였으며, Lee and Bae(2010)는 주 3회씩 12개월 동안의 유산소 운동 및 근력 운동은 노인의 체중, 체지방량을 감소시키고 근육량을 증가시킨다고 보고하였다. Oh(2018)은 주 1회씩 12주 동안의 운동프로그램이 여성 노인의 근육량을 증가시키고 골밀도를 증가시킨다고 보고하였다. 지속적인 운동은 신체조성을 개선시킬 뿐만 아니라, 고혈압을 완화하고(Kim et al., 2008), 혈중 지질을 감소시켜(Jee et al., 2001), 심혈관 건강을 향상시킨다는(Kang and Jung, 2010) 연구결과가 보고 되고 있다. 노인의 경우 동맥과 세동맥의 탄력성이 떨어지고, 혈관이 경직되어 심혈관질환에 매우 취약하다(Lee and Oh, 2010). 운동처방 기반 숲길 걷기를 지속적으로 수행한다면 신체조성 개선 뿐만 아니라, 심혈관 건강에도 긍정적인 영향을 주어 노인 건강 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

더불어 운동처방 기반 숲길 걷기는 노인의 근육 감소를 억제하는데 도움을 준다는 점을 확인하였다. 나이가 들어감에 따라 인체 근육 조직은 점점 소실되면서 크기와 힘이 떨어진다. 이는 하지 무력감, 피곤감 등을 유발하며, 신체 기능을 감소시켜 부상의 위험을 높인다(Morley, 2012). 근 감소증이 있는 노인은 그렇지 않은 노인보다 사망위험이 3.74배 높은 것으로 높은 것으로 밝혀져(Kwon et al., 2023), 골다공증처럼 노년층이 꾸준한 관심을 가지고 치료해야 할 대상으로 보는 견해가 높아지고 있다. 그러나, 근골격계가 약화 된 노인의 신체 기능을 무시한 운동은 부상을 초래할 위험이 있으며, 관절의 퇴화로 인해 움직임이 제한되는 노인들은 부상 후 회복 시기가 길어지기 때문에, 적절한 강도의 운동이 중요하다. 이러한 관점에서 체력 수준 및 건강 상태를 고려한 운동처방 기반 숲길 걷기는 안전하고 효과적인 노인 건강 개선 방안이 될 수 있을 것으로 생각된다.