[운동과 식이요법] 운동이 다이어트에 얼마나 도움이 될까?

안녕하세요. 핏짜 김진모입니다.

먼저 이번 포스팅을 요약하면

1. 운동을 통한 칼로리 소비는 기대보다 크지 않다.

2. 소비한 칼로리를 탄수화물과 지방으로 역산해보면 그 양은 너무나 적다.

3. 운동으로 소비된 탄수화물, 단백질, 수분을 보충하고 나면 실질적인 다이어트 효과는 그다지 크지 않다.

4. 다이어트에는 식이요법 대비 운동이 효과가 없다는 말이 일견 일리 있어 보인다.

5. 하지만 운동을 통한 체질의 개선 및 체력의 증가는 단기간의 다이어트 효과보다 더욱 중요하다.

6. 운동 후 소비된 탄수화물, 단백질 등의 영양소를 충분히 섭취하는 것이 좋다.

7. 운동을 위해서는 충분한 탄수화물이 필요하니 다이어트를 위해 무리한  식이요법과 고강도 운동을 병행하면 위험하다.(6번, 7번의 세부 내용은 클릭)

정도로 정리 할 수 있습니다.

운동 전 후에 체중을 기록하시나요?

매번 기록할 필요야 없겠지만 그래도 한번씩 기록해 두고 해석해보면 재밌습니다.

이번에 등산 전, 후로 몸무게를 측정 해보았습니다.

등산은 자주 다니던 코스인 천마산 - 시약산 - 구덕산 - 승학산 - 꽃마을 - 구덕운동장 - 집까지의 21km이고 시간은 4시간 25분이 걸렸습니다.

보다 정확한 체중의 변동량 측정을 위하여 등산 시작 후 끝날 때까지 행동식은 물론 물도 마시지 않았습니다.

사실 4시간이 넘는 장거리, 속보 산행에서 행동식과 물을 마시지 않는 것은 몸에 상당한 부담을 주는 일입니다.(위험할수도 있으니 절대로 권하지 않습니다.)

등산 전, 후의 체중의 변화는 87.5kg에서 84.5kg으로 무려 3kg이나 줄었습니다. 상당히 많이 빠졌습니다.

등산이 이렇게 힘든 운동입니다~~~ 여러분~~~!!!

이번 포스팅의 목적인 운동 중 체중의 변화가 의미하는 것이 무엇인지 한가지씩 알아보겠습니다.

우리 몸은 에너지 대사를 통해 체내의 탄수화물과 지방을 연소하여 에너지를 생성합니다. 이 과정에서 일반적으로 단백질은 크게 유의미한 에너지 생성을 하지 않기 때문에 제외합니다.

파워운동생리학 8판 표4.2 체중 70kg(체지방률 20%)인 건강한 남성의 탄수화물, 지방의 주요 저장 부위

이 책의 전반적인 내용은 지방 1g당 9kcal로 설명이 되어 있는데 유독 이 표에서만 지방 1g당 7.7kcal로 계산되어 있습니다. 출판사에 문의한 결과 역자로부터 받은 답변은 식품의 경우 1g당 9kcal로 계산하는 것이 일반적이고 인체 대사 기준으로는 1g당 7.7kcal가 보다 정확하다고 합니다. 하지만 인체 대사 기준으로 1g당 9kcal로 설명하는 서적도 있습니다. 제 글에서는 탄수화물은 1g당 4kcal, 지방은 7.7kcal의 에너지를 생성 하는 것으로 계산하겠습니다.

Exercise Physiology 7th edition

표 4.2에서 주의 깊게 보아야 할 내용은 체내의 탄수화물 저장량입니다. 체지방 20%, 체중 70kg의 건강한 남성 기준으로 고탄수화물 식이를 하는 경우 700g, 저탄수화물 식이를 하는 경우 340g 정도입니다. 체지방이 이보다 높은 사람들은 저장량이 더 적을 것입니다.

또한 다음에 별도로 포스팅 하겠지만 지구성 운동을 많이 하는 훈련자와 비훈련자의 차이도 상당합니다.

마라톤과 운동생리학 한국체육과학연구원

표 3.3에 따르면 고탄수화물식이를 하는 비훈련자의 근육과 간에 저장된 탄수화물의 양은 각 각 18g/kg, 70g/kg이며 훈련자의 경우 21g/kg, 70g/kg입니다. 간에 저장되는 탄수화물의 양은 차이가 없는 반면 근육에 저장된 탄수화물의 양은 15% 정도의 차이를 보이고 있습니다. 시합을 위해 카보로딩을 하는 경우는 무려 200%의 차이를 보여줍니다.

지금까지의 내용을 가지고 정리를 해보면 체지방률 20%, 체중 70kg의 건강한 남성이 다이어트를 위해 저탄수화물 식이를 한다면 체내 탄수화물의 저장량은 340g 정도이지만, 체지방이 20% 이상일 경우는 탄수화물의 저장량이 이보다 더 적을 것이고 별로 운동을 하지 않는 사람(다이어트의 필요성을 느끼는 사람?)의 경우라면 이보다 더욱 적을 것으로 예상됩니다.

여러분의 체내 탄수화물의 양은 얼마정도로 예상되시나요?

또 한가지 알아야 되는 사실은 탄수화물은 1g당 2.7g의 수분과 결합하고 있습니다.

파워운동생리학 8판 364page

이러한 이유로 다이어트를 위하여 탄수화물의 섭취를 줄이게 되면 체중 감량의 효과가 크게 나타나게 됩니다. 하지만 탄수화물의 체내 함량이 적으면 그만큼 사용할 수 있는 주요 에너지원이 줄어 드는 것이기 때문에 운동하시는 분들은 주의 하셔야 합니다. 탄수화물이 고갈되면 체내의 단백질(근육 등)을 에너지원으로 사용하기 때문에 근손실을 피할수 없으며 특히 저혈당 증상으로 위험할 수 있습니다. 운동으로 인한 저혈당 증상은 일반적으로 겪기 어렵지만 마라톤이나 등산시는 항상 생각하고 있어야 합니다.

저혈당의 원인과 증상: http://www.samsunghospital.com/dept/main/index.do?DP_CODE=DM&MENU_ID=003043051

운동 중 체중의 변화는 이처럼 탄수화물, 지방, 수분의 감소에 의한 것이며 이를 수식으로 정리하면 다음과 같습니다.

그리고 운동 중 지방과 탄수화물의 에너지 비율은 다음과 같습니다.

파워운동생리학 8판 그림 4.11 지방과 탄수화물의 에너지 비율

즉 지방과 탄수화물의 사용 비율은 서로 반비례 관계입니다. 지방의 에너지 사용 비율이 늘면 탄수화물의 사용 비율이 줄고, 탄수화물의 에너지 사용 비율이 늘면 지방의 에너지 사용 비율이 줄어듭니다. 그리고 지방과 탄수화물의 에너지 사용 비율은 운동 강도와 밀접한 관련이 있습니다.

파워운동생리학 8판 그림 4.12 일반인이 다양한 운동강도에서 사용하는 지방대사 비율

지방을 가장 많이 소비하는 운동 강도는 VO2max 50% 부근입니다. VO2max 20% 부근은 VO2max 50% 보다 지방대 탄수화물 소비 비율에서 지방의 소비 비율이 더 높지만 칼로리 소모 자체가 낮기에 효율이 떨어집니다.

파워운동생리학 8판 그림 4.13 장시간 운동 시 탄수화물대사에서 지방대사로의 변화

또한 동일한 운동 강도로 운동 하더라도 시간이 길어질수록 탄수화물보다 지방의 사용 비율이 증가하므로 운동을 하게 되면 가급적 장시간 하는 것이 다이어트에 더욱 효과적입니다.

VO2max 50% 정도의 운동은 일반적으로 서로 대화가 가능한 조깅 수준이라고 생각하시면 됩니다. 또한 그래프 상에서는 그보다 약한 운동 강도인 35% 정도에서 지방과 탄수화물의 에너지 사용 비율이 동일하다고 나와 있지만 정확한 수치를 의미하는 것은 아닙니다.

그래서 처음 만들었던 수식에 탄수화물과 지방의 반비례 관계를 덧붙여 계산식을 만들면 다음과 같습니다.

계산은 울프람알파가 도와줬습니다.

울프람알파 좋아요~~~^^

이 계산식에서 a를 0.1 부터 0.9 까지 변경하며 표와 차트로 나타내면 다음과 같습니다.(운동 강도가 얼마정도인지 확인 할 수 있으면 상기 지방과 탄수화물의 에너지 비율 차트를 참고하여 VO2max 60% 수준의 운동이면 탄수화물 70%, 지방 30% 정도라고 생각하고 계산하면 되지만 장시간 걷고, 뛰고, 오르고, 내리는 등의 운동 강도 변화가 많은 등산의 경우 운동 강도를 기준으로 확인하는 것 보다 다양한 경우의 값들을 구해놓고 근사치를 추정하는 것이 더 효과적이라고 생각됩니다. 조깅의 경우는 VO2max 50%를 말하면서 달릴 수 있는 정도로 예측한 후 가감을 하면 될것입니다.)

총칼로리소모량은 단위가 너무 커서 같은 그래프에서 보기 위해 10으로 나눈값을 추가하였습니다.

VO2max 50% 정도의 운동 강도일 때 탄수화물과 지방의 에너지 비율이 60%, 40% 정도 입니다. 이 경우를 가정해서 보면 총 칼로리 소모량은 4,943kcal, 지방 소모량은 257g, 탄수화물 소모량은 741g, 탄수화물과 결합된 수분의 소모량은 2,002g입니다.

VO2max 60% 정도의 운동 강도일 때는 70%, 30% 정도이며, 칼로리 4,370kcal, 지방 170g, 탄수화물 765g, 수분 2,065g이 소모 되었습니다.

VO2max 35% 정도의 운동 강도일 때는 50%, 50% 정도이며, 칼로리 5,688kcal, 지방 369g, 탄수화물 711g, 수분 1,920g이 소모 되었습니다.

제 개인적인 느낌으로는 VO2max 50% ~ 60% 정도라고 생각됩니다. 아마 VO2max 60% 이상이었다면 4시간 30분 정도나 되는 장시간을 계속해서 운동할 수 없었을테고 VO2max 50% 이하였다면 체중이 3kg 이나 줄어들만큼의 운동 강도가 안되었으리라 생각합니다.

그러면 정확하지는 않지만 제가 등산하는 동안 지방은 257g~170g, 탄수화물은 741g~765g, 수분은 2,002g~2,065g 사이의 감소가 있었으리라고 예상할 수 있습니다.

탄수화물 약 750g을 4시간 30분 정도에 소모한다는 것은 시간당 167g 정도 소모한 것이 됩니다.

지방의 소모량이 170g~257g인데 이 정도의 양이 얼마인지 알아보겠습니다.

식약처 식품영양성분분석데이터베이스: http://www.foodnara.go.kr/kisna/index.do?nMenuCode=17

우리들이 즐겨 먹는 삼겹살의 경우 100g당 지방 함유량은 26.4g입니다. 200g만 먹어도 지방 50g이 넘습니다. (2번의 구운 삼겹살의 경우는 지방이 100g당 45.2g인데 아마 소금을 뿌려 구운 후 무게를 측정하였기 때문에 수분이 줄어든 상태의 베이컨과 유사한 상태라고 생각됩니다. 따라서 생것에 비해 지방의 함유량이 월등히 높은 것 같습니다.)

체중이 3kg이나 줄어들 정도의 장시간, 고강도 운동을 해봐야 기껏 삼겹살 600g이면 지방은 거의 복구가 되어 버립니다.(한 번에 600g이나 먹기는 양이 좀 많습니다만...못먹을 양도 아니죠~)

이정도면 다이어트를 하는 데는 운동보다 식이요법이 더 효과가 있다는 의미를 잘 알 수 있습니다. 저렇게 운동해봐야 고기 몇 점 먹으면 땡~

하지만 다들 아시리라 생각됩니다. 지속적인 운동은 체질의 개선 및 체력의 증가 등 많은 것을 변화시킨다는 것을...

그런데 여기엔 더 고민해봐야 할 문제가 있습니다.

운동 중 흘리는 땀은 이 계산에서 나온 2,002g~2,065g의 수분에 포함되는가 하는 것입니다.

마라톤과 운동생리학 한국체육과학연구원(마지막 줄의 시간당 50ml는 500ml의 오자로 보입니다.)

상기 내용에 따르면 운동 중 흘리는 땀은 탄수화물 대사로 발생하는 2L의 수분과 추가 2L의 수분으로 구성되며 이 수분의 무게인 4kg이 손실된 체중 4kg이라고 설명하고 있습니다.

하지만 이러한 가정은 탄수화물 대사와 지방 대사로 소모되는 탄수화물과 지방의 양을 설명하지 못합니다. 즉, 상기 내용에 따르면 탄수화물 폐기물과 지방의 폐기물이 체내에 축적되어 있다는 가정이 필요합니다.

사실 위의 연구는 1978년의 연구이기에 이러한 생각이 일반적이였으리라고 봅니다. 불과 얼마전에서야 지방 대사로 소모되는 지방은 이산화탄소(84%)와 수분(16%)으로 분해되어 호흡과 땀 등으로 사라진다는 연구결과를 발표하였습니다.

기사: http://www.kormedi.com/news/article/1213886_2892.html

상기 기사의 내용 중 지방은 84%의 이산화탄소와 16%의 수분으로 분해된다고 하였으니 지방 257g~170g은 41.1g~27.2g의 수분을 추가로 생성시키고, 아래의 포도당과 지방의 화학 반응식으로 유추해보면 탄수화물은 94%의 이산화탄소와 6%의 수분으로 분해된다고 가정할 수 있으니 741g~765g의 탄수화물 분해로 44.5g~45.9g의 수분이 생성됩니다.(이 수치는 가정입니다.)

파워운동생리학 8판 75~76page 포도당과 지방의 화학 반응식

그래도 여전히 운동 중 흘리는 땀은 이 계산에서 나온 2,002g~2,065g의 수분에 포함되는가라는 의문에 대한 해답으로는 부족합니다.

개인적으로 에너지 대사로 발생하는 수분 외에 땀으로 소실되는 추가적인 수분이 있다고 생각합니다만 지금까지의 공부로는 아직 알지 못하고 있습니다.

추가적인 수분이 있다고 한다면 이 수분이 땀으로 변환하기 위한 대사와 그 양에 대한 내용을 알게 되면 다시 포스팅을 하도록 하겠습니다.

지금 현재로서는 알지 못하는 추가적인 수분의 손실이 500ml라고 가정한다면 운동 후 체중이 2,500g 감소한 것으로 하여 계산하면 아래와 같습니다.

지방은 214g~142g, 탄수화물은 618g~637g, 수분은 1,668g~1,721g + 500g의 소모가 있었으며 총칼로리 소모량은 4,119kcal~3,642kcal 정도라고 볼 수 있습니다.

이 포스팅의 처음에 소개한 21.21km를 4시간 25분간 평속 4.8km로 아무런 보급식 없이 고강도, 장시간 등산(트레일런닝)한 정도에서 소비된 양이라고 생각하기에는 너무나 적은 양이라고 생각됩니다.

우리가 일반적으로 하는 10km 조깅의 경우를 생각해보면 상기의 결과에 비해 더욱 작은 양이 소비될 것입니다.(지방의 소비량은 50g 보다 적을 것 같습니다.)

마지막으로 이번 포스팅은 무엇보다 세계 최초로 운동을 통해 소모되는 칼로리와 운동 강도를 기준으로 계산하여 운동시 소비되는 지방과 탄수화물의 양을 수치로 확인한데 의미가 크다고 생각합니다. 

따라서 이 수치를 통해서 운동에 따른 체중 감량 정도를 예상할 수 있으며 운동 후 회복을 위하여 섭취하여야 할 적정 영양분의 양을 알 수 있습니다.

또한 평소 섭취하는 음식물의 영양 성분의 양과 자신이 하는 운동으로 인해 소비되는 영양 성분의 양의 직접적인 비교가 가능하게 하여 스스로 운동량과 음식물 섭취량의 기준을 확립 할 수 있게 된 것은 지금까지 단순히 칼로리로 운동의 효과를 계산하던 방식에 비해 훨씬 발전한 방식이라고 자평하고 있습니다.

한 번쯤 운동 전 후 체중을 측정해보시고 계산해 보세요. 그리고 자신만의 운동 계획도 세워보시기 바랍니다.

아마 보다 효과적으로 운동을 할 수 있지 않을까 기대됩니다.

계산에 사용된 엑셀 파일은 첨부 파일로 저장되어 있으니 다운 받으셔서 사용해보세요.

탄수화물과 지방의 소모 비율.xlsx

감사합니다.