Ⅰ. 서 론

고령화는 전 세계 인구 분포의 뚜렷한 추세이다. 인구 예측에 따르면 2050년까지 60세 이상 인구의 비율은 25%로, 전체 21억 명 정도일 것으로 예상된다(World Population Prospects: The 2017 Revision). 중장년층은 노화가 진행 되는 과정에서 신체기능 저하와 호흡근 약화가 발생하고 갈비연골의 석회화, 폐섬유의 탄성 저하, 가슴우리의 활 동 범위 감소 및 호흡 기능의 저하를 초래한다(Rong, 2009). 건강한 사람들도 나이가 증가할수록 폐 기능은 저 하되며 이러한 호흡 기능의 변화는 질병을 유발한다 (Brandenberger & Muhlfeld, 2017). 폐기능의 저하는 비 교적 큰 체력활동을 할 때 산소 공급 부족으로 피로감을 느끼게 하여 나이가 들수록 운동능력 저하를 나타나게 하 고(Ren, 2000), 각종 질병에 저항하는 능력이 현저히 약 화되어 대내외 환경에 대한 적응력이 점차 감퇴되어 호흡 기질환, 심혈관질환 등 관련 질병의 발병률이 크게 증가 한다(Duprez, 2018).

고령화에 따른 노인의 신체기능은 노화의 진행에 따라 호흡기계에 변화를 보이는데 폐포와 폐포관 주위 탄성조 직의 감소, 환기-관류의 불균형, 폐용적당 표면적의 감소 를 동반한 가슴주위 근육의 뻣뻣함(stiffness)의 증가 및 호흡근의 약화로 인해 호흡 기능의 저하를 보인다( Dunn et al., 2018). 호흡기능의 약화는 보행과 같이 지구력이 필요한 유산소 운동을 하는 동안 높은 피로도를 보이고, 노인 환자에서 흔히 보이는 폐렴과 같은 질환이 동반되면 호흡기계의 약화가 가속화되어 일상적인 활동의 수행을 제한하며, 결과적으로 기능적인 회복을 저해하는 요인이 된다(Fabero-Garrido et al., 2022). 최근 노인 및 운동 선수들을 대상으로 한 호흡근 훈련이 신체기능을 향상시 킬 수 있다는 연구들이 보고되고 있다. 들숨근 훈련 (Inspiratory Muscle Training, IMT)은 호흡 기능 개선에 중요한 역할을 하며, 역치값 부하 훈련, 유속 저항 부하 훈련, 가로막 호흡법 등 다양한 방법으로 시행된다(Miao et al., 2022). 20명의 운동선수를 대상으로 10주 동안 주6 회 흡기근 훈련이 흡기근의 근력, 지구력의 향상을 보였 다(Inbar et al., 2000). Florian 등(2024)은 65명의 COPD 환자를 대상으로 3주간 흡기근 훈련을 동반한 호흡 훈련 이 호흡 기능, 보행지구력 및 보행 능력에 유의한 차이가 있다고 보고하였다. 호흡근의 저항 운동이 감염 후 1년 정 도 지난 코로나 회복 환자의 호흡곤란 증상 경감과 수면· 심리적 문제 개선 및 운동능력 향상에 도움이 된다고 보고 하였다(McNarry et al., 2022).

선행 연구에 따르면 신체 기능을 유지하는 근력이 부족 하면 호흡기 관련 질환의 위험도가 높아진다고 하였고, 몸통근육의 근력과 호흡근의 근력은 상관관계가 높다고 보고된다(Benton et al., 2010). 따라서 호흡근 훈련을 통해 몸통의 안정성을 개선하고 균형 능력을 향상시킬 수 있다. 노인을 대상으로 호흡운동 프로그램을 실시한 결과 대상자 의 균형 능력이 현저하게 개선된 반면 대조군에서는 통계 적으로 유의한 차이가 없다고 보고하였다(Ferraro et al., 2019). 또한 호흡운동 프로그램은 1초간 노력성 호기량, 호흡근의 두께 및 균형능력 향상에 효과적이며, 자세 유지 에 도움이 된다고 하였다(Oh et al., 2016). Lee 등(2018)의 연구에 따르면 뇌졸중 환자의 폐 기능은 일상생활동작 및 기능수준과 상관관계가 높다고 하였고, 폐 기능 저하가 근감소와 사망률 증가의 원인이 된다고 하였다.

이렇듯 선행연구들은 호흡운동 프로그램이 운동선수, 만성폐쇄성폐질환자, 뇌졸중 환자의 기능 향상에 도움이 되고, 자세조절 능력에 도움이 된다는 연구들이 많았다. 그러나 건강한 노인들을 대상으로 시행한 연구는 비교적 적은 실정이고 호흡운동 프로그램 중재 후 호흡근의 근활 성도와 보행 능력을 알아본 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지역 경로당 이용 노인들을 대상으 로 가정기반 호흡운동 프로그램과 객관적 장비를 이용한 생체되먹임 들숨근훈련을 6주간 중재한 후 호흡근의 근활 성도와 보행 변화를 분석하여 지역사회에서 폐질환을 예 방하고 관리하는 방안을 마련하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상자

본 연구는 2024년 8월부터 2025년 1월까지 6개월간 전 라남도 소재 경로당을 이용하는 노인들을 대상으로 시행 하였다. 연구 대상자는 65세 이상 노인을 대상으로 본 연 구의 취지와 목적을 설명한 후 자발적으로 참여하기를 동 의한 자를 선정하였다. 본 연구에서 설정한 기준에 적합 한 노인 30명을 표본 추출하여 분류하여 각 그룹에 15명씩 무작위 배치하였으며, 연구 대상자의 세부 선정기준은 급 성 호흡기 질환이 없는 자, 실험에 영향을 줄 수 있는 정형 외과적 질환의 병력이 없는 자, 보조기를 사용하거나 또 는 사용하지 않고 독립적으로 10m를 걸을 수 있는 자, 시 각장애 또는 청각장애가 없는 자, 한국형 간이 정신상태 (MMSE-K)가 24점 이상인 자, 심장 박동기(cardiac pacemaker) 착용자, 부정맥(arrhythmia), 심부전(heart failure) 병력이 있는 대상자는 연구에서 제외하였다. 대 상자들의 일반적인 특성은 다음과 같다(Table 1).

2. 측정도구 및 실험도구

1) 호흡근 근활성도 측정

본 연구에서는 호흡근의 근활성도를 측정하기 위해 표면 근전도 기기인 BTS FreeEMG 1000(BTS Bioengineering, Italy)을 사용하였다. BTS FreeEMG 1000의 구성은 표면 근전도와 무선으로 제공되는 데이터를 수신하기 위한 수 신기, 수집된 자료를 분석하기 위한 컴퓨터로 구성되어 있다. 전극은 Ag-Ag/Cl을 이용하여 부착하였고, 표면 근 전도 신호에 대한 피부의 저항을 줄이기 위해 부착 부위의 털을 제모한 후, 피부를 사포로 문지르고 알코올 솜으로 닦아내어 각질을 제거하였다. 전극을 피부에 부착하고 전극 을 가볍게 눌러 전극 내 근전도용 전해질 겔(electrolytic gel)이 피부와 전극 사이에서 유지되게 하였다(Camara et al., 2016). 측정 근육은 목빗근, 바깥갈비사이근, 배곧은 근의 근활성도를 측정하였다(Figure 1).

Figure 1

Electrode attachment location & BTS FreeEMG 1000

측정 근육들의 신호들은 실효치진폭(root mean square, RMS)으로 변환하였으며, 대상자들의 근전도 신호를 정규 화(normalizing)하기 위해 먼저 환자들을 편안하게 앉은 자세를 취하게 한 후 자연스러운 호흡을 10회 실시하여 호흡근의 실효치 진폭값을 측정하였고, 이 중 시작과 끝 2회를 제외한 8회 호흡 시 실효치진폭값의 평균값을 특정 동작 시 실효치진폭값으로 설정하였다.또한 저항성 들숨 호흡운동기구인 Powerbreathe K5(Powerbreathe International Ltd., UK)의 역치값을 최대로 설정하여 최대들숨용량으 로 들숨운동을 2초간 실시하였고 이때 발생되는 동일한 근육의 실효치 진폭값을 측정하여 기준동작 시 실효치 진 폭값으로 설정하였다(Figure 2). 특정동작 시 실효치 진폭 값을 기준동작 시 실효치 진폭값으로 나눈 후 백분율 하여 대상자들의 근전도신호를 정규화 하였으며 모든 동작들 은 3회 반복 측정 후 평균값을 구하였고 측정 간 2분의 휴식시간을 동일하게 적용하였다.

Figure 2

Powerbreathe K5

2) 보행 평가

본 연구에서는 걸음 평가를 위해 걸음 분석기(G-Walk, BTS Bioengineering, Italy)를 이용하여 걸음 매개변수를 측정하였다(Figure 3). 걸음 분석기는 컴퓨터와 무선센서 를 이용하여 걸음의 시·공간적(spatiotemporal) 변수를 측 정 및 분석하는 장비이고, 측정 변수로는 분속수(cadence), 걸음속도(velocity), 한걸음 길이(stride length) 등이 있다. 걸음분석기는 급내 상관계수가 ICC=.84∼.99로 높은 신뢰 도를 가진 도구이다(De Ridder et al., 2019).

Figure 3

G-Walk

3. 실험절차

본 연구는 전라남도 소재 경로당을 이용하는 노인들을 대상으로 30명을 표본 추출하여 생체되먹임 들숨근 훈련 을 병행한 가정기반 호흡운동 프로그램을 중재한 그룹을 실험군으로 가정기반 호흡운동 프로그램을 시행한 그룹 을 대조군으로 분류하여 6주간 주 2회 중재 후 그룹 간 호흡근 근활성도와 보행 능력의 변화를 알아보기 위해 실 시하였다.

실험 전 표본 추출된 30명의 연구 대상자들을 무작위 임의선정으로 각각 15명씩 두 그룹으로 분류하였다. 중재 전 호흡근 활성도 및 보행 능력을 측정하였고, 6주 후 동 일하게 재측정하여 그룹 내 전·후 비교와 그룹 간 분석을 시행하였다.

1) 호흡운동 프로그램

본 연구에서 호흡운동 프로그램은 Kong 등(2020)의 연 구를 기반으로 실시하였다. 팔과 다리의 스트레칭 후 고 양이, 낙타 등 운동(cat and camel)을 실시하였고, 몸통 돌린 후 정지 운동(trunk rotation and hold)을 실시하였 다. 큰가슴근과 작은가슴근의 스트레칭을 시행하였고, 입 술오므리기 호흡운동과 가로막 호흡운동 후 골반 관절 회 전하기(hip joint circling)를 실시하였으며. 그 후 장딴지 스트레칭(calf stretching)과 어깨관절 회전하기(shoulder joint to circling) 실시하였다. 중재 시간은 총 40분으로 준비운동 5분, 본 운동 30분, 마무리 운동 5분으로 구성하 였다(Burianova et al., 2008).

2) 생체되먹임 들숨근 훈련

본 연구에서는 들숨근 훈련을 위해 시각적 되먹임을 할 수 있도록 고안된 들숨근 훈련기(Powerbreathe K5, Powerbreathe International Ltd., UK)를 이용하였다. 들 숨근 훈련 장비는 본체와 마우스피스, 코마개로 구성되어 있고 스크린과 연결하여 들숨근 훈련을 하는 동안 시각적 되먹임을 제공한다. 훈련은 Klusiewicz 등(2008)의 연구 를 기반으로 훈련 프로토콜을 적용하였다. 훈련시간은 총 30분으로 3세트로 구성되며 1세트당 7분의 훈련과 3분의 휴식 시간을 제공하고, 7분의 훈련시간 중 앞, 뒤 1분씩 2분은 준비운동과 정리운동 단계로 훈련 강도의 50 %의 힘을 가한다. 6주 동안, 주 2회, 1회 30분의 훈련을 중재하 였다.

4. 자료분석

본 연구의 결과분석은 수집된 자료는 SPSS(statistical package for the social sciences)version 26.0 for window software(SPSS Inc., Chicago)를 이용하여 통계 처리하였다.

각 집단의 정규성 검정은 Shapiro-Wilk 검정을 시행하 였으며, 집단 내 호흡근 활성도 및 보행을 비교 분석하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test)을 시행하였다. 두 집단 간의 호흡근 활성도 및 보행을 비교 분석하기 위해 공분산 분석(ANCOVA)을 실시하였으며, ANCOVA분석 시 각 변수의 사전 값을 공변량으로 설정하여 실험군과 대조군 간 차이를 분석하였다. 통계학적유의 수준은 α= .05로 하였다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 중재 전·후 호흡근 활성도 변화 비교

실험군의 중재 전·후 호흡근 활성도의 변화 비교 결과 목빗근의 변화는 중재 전 28.58±2.59 %RVC에서 중재 후 32.65±6.88 %RVC로 통계학적으로 유의한 차이를 보였다 (p<.05). 바깥갈비사이근의 변화는 중재 전 29.54±5.12 %RVC에서 중재 후 38.15±3.94 %RVC로 통계학적으로 유의한 차이를 보였고, 배곧은근의 변화는 중재 전 31.76±3.88 %RVC에서 중재 후 38.67±5.53 %RVC로 통 계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.001)(Table 2).

대조군의 중재 전·후 호흡근 활성도의 변화는 다음과 같다. 목빗근의 변화는 중재 전 27.19±4.98 %RVC에서 중재 후 30.04±5.71 %RVC로 통계학적으로 유의한 차이 를 보였다(p<.05). 바깥갈비사이근의 변화는 중재 전 27.54±4.77 %RVC에서 중재 후 32.95±2.94 %RVC로 통 계학적으로 유의한 차이를 보였고, 배곧은근의 변화는 중 재 전 30.46±5.88 %RVC에서 중재 후 32.58±5.53 %RVC 로 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.001)(Table 3).

중재 후 그룹 간 비교에서 바깥갈비사이근과 배곧은근 에서 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05, p<.001) (Table 4).

2. 중재 전·후 보행 변화 비교

실험군의 중재 전·후 보행의 변화 비교 결과 분속수의 변화는 중재 전 83.48±4.94 steps/min에서 중재 후 89.71±5.60 steps/min로 통계학적으로 유의한 차이가 있 었고, 걸음속도의 변화는 중재 전 0.84±0.06 m/sec에서 중재 후 0.96±0.08 m/sec로 통계학적으로 유의한 차이 를 보였으며, 한발짝 길이의 변화는 중재 전 96.83±7.88 cm에서 중재 후 106.25±8.17 cm로 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.001)(Table 5).

대조군의 중재 전·후 보행의 변화 비교 결과 분속수의 변화는 중재 전 85.34±3.94 steps/min에서 중재 후 87.12±4.60 steps/min로 통계학적으로 유의한 차이를 보 였고, 걸음속도의 변화는 중재 전 0.83±0.06 m/sec에서 중재 후 0.92±0.07 m/sec로 통계학적으로 유의한 차이 를 보였으며, 한발짝 길이의 변화는 중재 전 97.83±6.99 cm에서 중재 후 101.15±7.54 cm로 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.001)

중재 후 그룹 간 비교에서 분속수, 걸음속도 및 한발짝 길이에서 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05, p<.001)(Table 6).

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 생체되먹임 훈련이 노인의 호흡근 활성도와 보행의 변화를 알아보고자 하였다. 고령화 사회가 진행됨 에 따라 노인 인구의 보건이 사회적 문제로 대두되고 있 다. 60세 이상 노인의 70~80% 가 만성질환자이며, 노인 인구의 유병률은 전체 인구의 유병률에 비해 4.2배 높다 (Xu, 2005). 노화로 인해 신체의 뼈대 근육은 감소하며 폐 기능의 저하와 호흡근력 약화가 진행된다(Senefeld et al., 2017). 호흡근력의 저하는 신체활동을 저해하며 이는 기능적 장애를 증가시키고 노인의 삶의 질을 저하시킨다 (Buchman et al., 2008). 호흡에 사용되는 근육은 들숨 근, 날숨근 그리고 들숨 보조근으로 이루어져 있다. 바깥 갈비사이근은 들숨 시 활성화 되는 대표적인 근육으로 갈 비뼈를 가쪽과 상방으로 확장시켜 가슴우리의 부피를 증 가시켜 폐로 공기가 들어오는 공간을 제공하는 역할을 한 다. 배 곧은근은 날숨근육으로 주로 강제 호기시 활성화 되어 복부의 압력을 증가시키고 가슴우리를 내려 폐에서 공기를 보내는 역할을 한다. 목빗근은 들숨 보조근육으로 깊고 강한 들숨이 요구될 때 가슴우리의 상부를 들어 올려 공기 유입을 촉진하는 역할을 하고(Lima et al., 2024), 호흡근의 수축과 이완으로 인해 가슴우리가 리드미컬하 게 확장과 축소를 반복한다(Zhang, 2013). 본 연구 결과 실험군과 대조군의 호흡근 활성도는 통계적으로 유의한 차이를 보이며 증가하였고, 실험군에서 더 큰 변화를 보 였다. 이러한 결과는 생체되먹임 들숨근 훈련이 호흡근력 을 효율적으로 증가시킬 수 있다는 것을 제시한다. 선행 연구에 따르면 COPD 환자에게 8주간 가정기반 호흡운동 프로그램을 중재한 결과 대상자들의 목빗근과 바깥갈비 사이근의 활성도가 통계적으로 유의하게 증가하였다(Wu et al., 2017). Seixas 등(2020)은 60세 이상 노인들을 대 상으로 들숨근 훈련을 시행한 결과 호흡 근력의 현저하게 증가해 노인의 폐 기능 개선에 들숨근 훈련이 효율적인 중재방법이 된다고 보고하였다. 또한 만성폐쇄성폐질환 자를 대상으로 생체되먹임 들숨근 훈련을 적용한 결과 최 대 들숨 압력과 최대 들숨 속도를 현저하게 개선할 수 있 다는 것을 확인 할 수 있었다(Yasar et al., 2012). 본 연구 에서도 호흡근의 활성도에 유의한 차이를 확인 할 수 있었 다. 본 연구에서 적용된 생체되먹임 들숨근 훈련을 통해 대상자의 들숨능력에 따라 최적화된 저항이 제공되고, 그 래프를 통한 시각적 되먹임을 통해 대상자의 훈련에 대한 흥미와 동기부여를 통해 중재가 적용되는 동안 집중력을 잃지 않고 훈련에 긍적적인 영향을 끼쳐 호흡근 활성도에 효과적인 요인으로 작용된 것으로 생각된다.

본 연구 결과 중재 후 실험군과 대조군 모두에서 분당 걸음 수(Cadence), 보행 속도(Velocity) 및 한걸음 길이 (Stride length)가 향상되었고 실험군에서 더 큰 변화를 보여 통계적으로 유의한 차이를 보였다. Jandt 등(2011)은 뇌졸중 환자를 대상으로 몸통조절, 호흡근의 근력, 폐 기능 의 연관성을 비교한 결과 몸통 조절 능력과 최대날숨속도와 최대날숨압력에 양의 상관관계를 보였고, Jung(2014)은 들숨근 훈련을 적용한 그룹이 보행 지구력 검사에서 유의한 차이를 보였다. Ferraro 등(2019)은 건강한 노인을 대상으 로 호흡근 훈련을 실시한 결과 대상자들의 균형능력이 현저 하게 개선된 반면 대조군의 차이는 통계학적 유의한 차이를 보이지 않았다고 보고하였다. 호흡근은 복강 내 압력을 유지하고 자세조절에 중요한 요소로 작용한다. 그러나 호 흡기는 나이가 들수록 각종 생리적, 해부학적 변화를 겪어 호흡근력은 나이가 들수록 계속 감소하게 되고(Deniz et al., 2020), 신체에 대한 균형, 체중 이동능력의 감소로 보행능력에 제한을 보인다(Elmorsi et al., 2016). 본 연구에 서도 보행에 유의한 차이를 확인 할 수 있었다. Jun 등 (2016)은 노인의 호흡 운동을 통한 배곧은근의 근 활성도의 증가는 몸통의 안정성에 영향을 준다고 하였다,본 연구에 서 적용된 생체되먹임 들숨근 훈련이 호흡 근육의 효과적인 근력 증가와 복강내압에 대한 조절작용이 강화되어 중심부 안정화에 기여함으로써 보행시 몸통 조절능력을 증가시켜 으로 인해 분당 걸음 수, 보행 속도 및 한걸음 길이에 유의한 증가를 보인 것으로 생각된다.

본 연구결과 생체되먹임 들숨근 훈련과 호흡운동 프로 그램을 병행하여 중재하면 노인의 호흡근 활성도와 보행 능력을 효율적으로 증가시키고 노인의 삶의 질 향상에도 도움이 될 것이다. 향후 연구를 발전시켜 지역사회의 더 많은 노인들에게 다양한 호흡운동 프로그램을 적용하여 효과를 규명하는 연구들과 폐질환 환자들을 대상으로 연 구를 확대할 필요가 있다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 전라남도 소재 경로당을 이용하는 65세 이상 노인 30명을 대상으로 시행하였다. 가정기반 호흡운동 프 로그램과 생체되먹임 들숨근 훈련을 병행하여 중재한 실 험군 15명과 가정기반 호흡운동 프로그램만을 중재한 대 조군 15명으로 나누어 중재 후 호흡근 활성도, 보행 능력 변화를 분석하였다. 연구 결과 실험군에서 호흡근 활성도 와 보행 능력이 더 크게 개선되어 통계학적으로 유의한 차이를 보였다. 이러한 결과는 새로운 치료법에 대한 효 과를 규명하고 노인의 호흡 운동 프로그램 중재에 대한 이러한 효율적인 방법을 제시하였다. 향후 연구를 발전시 켜 지역사회의 더 많은 노인들에게 다양한 호흡운동 프로 그램을 적용하여 효과를 규명하는 연구들과 폐질환 환자 들을 대상으로 연구를 확대할 필요가 있다.