[체육측정평가] 신체활동 측정방법

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[체육측정평가] 신체활동 측정방법

헹 2022. 8. 30. 11:59

신체활동 측정방법

신체활동의 측정이유는 질병과의 간접적인 관련 및 질환의 종료와 직접적 관련성 때문에 신체활동 측정이 필요하다. 신체활동을 측정하기 위해서는 FITT 즉 빈도(frequency), 강도(intensity), 종류(type), 시간(time)을 필요로 한다. 신체활동 측정방법은 평 가도구에 기초한 객관적 측정방법과 개인의 자각에 기초한 주관적 측정방법으로 나뉠 수 있다(Welk, 2002). 객관적 방법은 오차가 적고, 작고 가벼우며, 단순하다. 하지만 비용이 많이 들고 특별한 형태의 활동은 측정 불가능하며 외부 인자의 영향을 많이 받는다. 이에 반해 주관적 방법은 비용이 저렴하며 측정이 용이하고 단시간에 많은 평가를 할 수 있다. 하지만 부정확한 응답이 나올 수 있고, 활동형태를 정확하게 파악하는데 어려움이 있다. 또한 기억력을 요하는 항목이기에 아동에게 권장하기 어렵다. 또한 아동들의 신체활동을 측정할 경우 성인과 달리 신 체활동을 지속적으로 하는 것이 아니라 간헐적이고 산발적인 경우가 많으므로 아동의 신체활동을 측정하는 것은 많은 어려움이 있다(Bailey et al., 1995). 그러므로 아동의 신체활동을 측정하는 방법은 각각의 방법이 장점과 단점을 가지므로 어느 하나가 좋다고 말하기는 어렵다(Dollman et al., 2009).

주관적 방법 중 첫 번째는 자기보고식 도구(Self-Report Methods)이다. 자기보고식 종류에는 신체활동 일기, 회상 질문지, 정량역사 질문지, 전반적인 자기 보고가 있다. 자기보고식 도구는 행위를 시간, 종류, 강도로 기록하는 것으로 행위가 이루어질 때 마다 기록하는 방법과 일과를 마친 후에 기록하는 2가지 방법이 있다. 얻어진 자료를 신체활동 일람 표에 해당하는 점수에 대입하여 에너지 소비량을 추정한다. 자기보고식 도구의 장점은 대규모 대상 자의 자료를 적은 비용으로 동시에 얻을 수 있고 다양한 정보를 얻을 수 있으며 관찰자나 면접관이 불필요하다. 대게 참가자의 부담이 적고 신속하게 실행될 수 있다. 단점은 자료를 분석하고 처리하는 데 많은 시간이 소요되고 참가자의 협조와 동기부여가 중요하다. 또한 자료를 해석하는데 있어 기록자, 분석자의 주관성이 개입될 여지가 있으며 장기 간 자료를 수집할 경우 활동의 회상과 관련된 신뢰 도와 타당도의 문제가 있다(Sallis JF et al., 1991). 최근에 밝혀진 연구에 따르면 산발적인 움직임의 습관 및 행동으로 인해 아동들이 자신의 신체활동을 정확하게 회상하는 것이 어렵다고 보고되었다 (Mattocks et al., 2008). 또한 자신들의 신체활동을 과대평가하여 보고하는 습관이 있다(Hussey et al., 2007). 여러 발행된 총설논문에서 자기보고식, 즉 자기진단에 의한 신체활동 측정의 신뢰도와 타당도를 평가하였는데 신뢰도는 0.56-0.93, 타당도는 0.03-0.88 이었다(van der Ploeg HP et al., 2010). 낮은 타당도의 문제 때문에 10살 미만의 아동들은 반드시 객관적인 방법으로 신체활동을 측정하던지, 그것이 불가능하다면 부모의 도움으로 신체활동 보 고서를 작성하는 것이 요구된다.

두 번째는 관찰법(Direct Observation)이다. 관찰 법은 자기 보고법에 한계가 있는 초등학교 4학년 미만의 아동들의 신체활동 수준을 평가하는데 특히 유용하다. 신체활동 종류, 시간, 강도로 범주화된 신체활동 목록을 기초로 하여 관찰자는 연구대상을 15분, 30분 단위로 관찰하고 관찰된 정보를 신체활 동 목록에 씌여진 MET단위로 변환하여 에너지 소 비량을 추정한다. 에너지 소비량 (kcal) = 1.05 × 운동 (METs /시간(h)) × 체중(kg)으로 쉽게 계산 할 수 있다. 예를 들어, 체중 60kg의 남성이 1시간 도보 (3 Mets)를 한 경우의 에너지 소비량은 189kcal (1.05 × 3 METs/시간 × 60kg)이다. METs 는 활동 강도를 나타내는 단위로, 국제적으로도 널리 사용되고 있다. 이를 이용한 활동기록법은 편리성이 높고, 질문지법과 비교해도 뛰어난 추정 정밀도를 가지고 있기 때문에 역학 조사에 자주 사용되고 있지만 몇 가지 문제점을 가지고 있다.

우선 평가법을 적용할 대상 연령에 제한이 있다. 예를 들어, 유아와 아동에 있어서 활동 내용에 대한 필요한 정보를 정확하게 기술하는 것이 곤란하 고, 성인과 동일한 정도의 평가 정밀도를 획득하는 것은 어렵다. 또한, 스포츠 선수에 스포츠 활동 중인 상황을 상세하게 기록하는 것도 용이하지 않다. 즉 활동 기록에 의해 얻어진 결과의 타당성 및 재현성은 대상자에 의존한다는 것이다. 따라서 활동 기록 방법을 이용하는 경우는 대상자의 연령과 활동 특성을 고려하여 사용하는 것이 중요하다. 관찰법의 장점은 양적인 측면의 신체활동정보 뿐만 아니라 신체활동의 원인, 주위 환경, 중요한 타인의 유무, 장난감이나 기구의 사용능력 등 질적인 정보를 제공할 수 있다. 흔히 역학연구에 쓰이며 참가자의 부담이 없다. 하지만 많은 대상을 동시에 관찰할 수 없고, 관찰 시간과 비용이 많이 들며, 관찰자가 정확한 기록을 할 수 있는 능력을 우선시 되어야 한다. 대표적인 관찰방법으로 system for observing play and leasure(SOPLAY)와 observational system for recording physical activity in children (OSRAC), Children's activity rating scale (CARS), system for observing fitness instruction time(SOFIT)가 있다.

객관적 방법 중 첫 번째는 보수계(Pedometer)로 써 골반의 수직적 운동을 전자신호로 바꾸어서 보행수를 측정하는 것이다. 보수계의 장점은 가속도계에 비해서 가격이 저렴하다. 또한 작고 가벼워서 일상생활에 지장을 주지 않으며 쉽게 데이터를 수집하고 분석할 수 있다. 실험자들에게 참여의 부담감을 주지 않으며 보수, 칼로리 소비량, 거리 정보 를 제공하고 최근에는 휴대폰의 앱(App)을 통해서 도 제공된다. 단점은 보행시만 측정 가능하고 운동 강도, 형태, 지속시간은 측정 불가능 하다. 또한 고도의 변화와 같은 지형에 따른 변화는 측정 불가능하고 수중에서 사용이 불가능하다. 빠른 속도에서 과대 측정치가 나오는 경향이 있으며 브랜드별, 기종별 일관성이 낮다(Trost SG et al., 2001).

두 번째는 가속도계(Accelerometers)이다. 가속도계는 가장 널리 쓰이는 신체활동 측정기 중 하나로 몸의 방향 전환에 따른 가속도를 측정한 후 에너지 소비량을 추정한다(Freedson PS et al., 2000). 구체적으로 가속도계는 시간에 따른 속도의 변화와 주행거리를 알 수 있으므로 신체활동량을 좀 더 정밀히 파악 할 수 있다. 진동식 센서를 통해 보행을 카운트 하는 것에 이어 1차원 가속도계는 기기 내에 진동판이 부착되어 있어 진동을 통해 보행을 카운트 한다. 최근에는 심박 동시에 기록하는 3차원의 가속도계(Triaxial accelerometer)를 이용한 신체 활동량의 평가법도 있다. 기계 내에 가속도 센서가 상하, 좌우, 전후의 3방향으로 내장되어 있고 활동에 의한 방향으로 생기는 힘을 받아 전압이 발생하 는 알고리즘으로 구성되어 있다. 즉 아치방향으로 해서 중력가속도가 발생하고 센서의 기울기 변화에 따라 가속도 신호가 변동하는 기기이다. 전압출력은 운동이나 움직임에 의해 생기는 가속에 비례해서 증가한다. 이러한 원리를 응용한 기기로써는 흉부에 부착하는 ActiHeart, 대퇴부에 부착하는 ActivPAL, 허리와 대퇴부에 다센서를 부착하는 IDEEA 등 다 양한 기기가 개발되고 있다. 가속도계는 모든 연령대에 적합하고 착용이 간편하며 장기간의 신체활동 빈도, 강도, 기간의 저장이 가능하다. 그러나 자료 처리 비용이 고가이고 가동 범위가 큰 상지의 움직임을 정확하게 측정하는 것은 불가능하다. 또한 에너지가 많이 소비되는 웨이트나 오르막길을 걷는 신체활동의 소모량을 과소평가하는 경향이 있다 (Freedson PS et al., 2005).

세 번째는 심박률 감지기 (Heart Rate Monitor) 로 트랜스미터에 저장되어 있는 +, - 전극이 심작 박동 반응을 감지하여 신호를 polar와 같은 리시버에 전송한다. 운동 중에 심박수를 측정, 관찰함으로 써 운동 강도를 파악하고 과다한 운동으로 인한 운동 사고를 미연에 방지할 수 있다. 연령, 체력수준, 운동 목적에 따라 개인의 최대, 최소 심박수를 각 각 설정하여 운동 강도를 효율적으로 조정이 가능 하고 장시간 기록 및 저장이 가능하다. 또한 각기 다른 강도의 활동도 측정이 가능하다. 하지만 활동 형태를 측정하는 것은 불가능하고 3일 이상 측정 시 참가자에게 불편함을 초래한다. 또한 기기간의 오류가 발생할 수 있으며 신체활동과 관련되지 않 은 주변 환경 온도, 감정 상태, 심폐기능 수준, 피로 등이 오차를 발생시킬 수 있는 잠재적인 요소이다(Manohar C et al., 2013).

네 번째는 이중표지물 (Doubly Labeled Water) 로써 이는 대사과정의 속도를 추적하는 생화학적 방법이다. 물 구성 성분인 수소와 산소에 안정 동위 원소(stable isotope)를 사용한 측정 방법으로 중 수소 물 ( 2 H2 16O)과 산소 ( 1 H2 18O)를 혼합한 이중 라벨 물을 경구 투여하고, 각각 체내에서 균일 농도에 도달 한 후 약 1 - 2 주간에 걸쳐 체외로 천천히 배출된다. 이때 수소는 땀이나 소변 등 수분 (H2O)으로 배출되지만, 산소는 수분 이외에 이산화 탄소(CO2)로 배출 경로를 가지고 있다. 이 수소와 산소의 배출 경로 차이를 이용하여 여러 차례에 걸쳐 채취한 소변의 동위 원소 분석에서 이산화탄소 생산량을 산출한다. 실제 신체 활동량이 많은 사람은 산소를 많이 사용하기 때문에 몸 수분의 농도가 빠르게 감소하며, 이러한 원리를 사용하여 신체 활동량을 평가하는 방법이다. 이 평가법의 특징은 대상자를 구속 없이 정상 생활 조건에서 장기간의 에너지 소비량을 측정 할 수 있다는 점과 함께 신체활동량을 평가하는데 있어서 가장 정확한 수치를 나타내는 방법(golden standard)이다. 그러나 이 중 표식물이 매우 비싸며 분석에 고가의 측정 장비가 필요하므로 실용성은 좀 떨어진다(Kaskoun MC et al., 1994).

위에서 언급한 것과 같이 다양한 종류의 측정방법이 있고 각각의 장단점이 있다. 측정 결과의 신뢰도 및 타당도를 높이기 위해, 방법을 선택할 시에 조사자는 연령대, 샘플크기, 참가자에 대한 부담감, 측정시간, 요구되는 신체정보, 데이터 관리와 데이터 처리 비용, 측정 오류와 측정비용을 반드시 고려하여야만 한다. 측정기기와 신체활동에 관한 데이터를 살펴보면, 가속도계와 심박 감지기를 함께 사용하여 신체활동을 측정했을 때 각각의 기기를 단독으로 사용했을 때 보다 더 정확한 에너지 소비량을 측정할 수 있었다. 또한 가속도계는 신체 활동 강도와 패턴에 대해 연구하고자 할 때 추천되는 방법이다(Ann et al., 2007). 그러나 비용적인 측면으로 보았을 때 이러한 기기의 동원은 현실성이 부족하며, 단순한 신체활동량만을 측정할 때에는 보수계의 사용이 추천할 만하다.

<아동들의 신체활동을 높이기 위한 방법 및 전략에 관한 최신 동향>, 박경만, 정주혁, 김맹규, 한국체육교육학회지, 2013

가속도계는 신체활동량 측정에서 가장 빈번하게 활용되고 있다. 가속도계는 자유롭게 생활하는 조건에서 신체활동량을 측정 평가하기 위해 가장 많이 사용하는 방법 중 하나이며, 가속도나 움직임의 강도에 관한 정보를 제공하며 컴퓨터로 전송하여 쉽게 자료를 처리할 수 있다.

<청소년기 여학생의 학교 내 신체활동 평가기준치 설정>, 김혜진, 한국체육측정평가학회지, 2018

3차원 가속도계는 기존에 사용되고 있는 신체활동량을 측정할 수 있는 도구들에 비해 간편하고 정확하며 다양한 정보를 제공해주는 객관적인 신체활동 측정 도구이다. 측정 과정을 살펴보면, 수업 전, 노트북과 연결해 측정 시간을 미리 설정한 장비를 측정 대상자들에게 나눠주고 허리에 착용하도록 하였다. (...)

FITT : 빈도, 강도, 종류, 시간

-주관적 방법

1) 자기보고식 도구

2) 관찰법

-객관적 방법

1) 보수계 : 골반의 수직적 운동을 전자신호로 바꾸어서 보행수를 측정하는 것이다. 보수계의 장점은 가속도계에 비해서 가격이 저렴하다. 또한 작고 가벼워서 일상생활에 지장을 주지 않으며 쉽게 데이터를 수집하고 분석할 수 있다. 실험자들에게 참여의 부담감을 주지 않으며 보수, 칼로리 소비량, 거리 정보를 제공하고 최근에는 휴대폰의 앱을 통해서도 제공된다. 단점은 보행시만 측정 가능하고 운동강도, 형태, 지속시간은 측정 불가능 하다. 또한 고도의 변화와 같은 지형에 따른 변화는 측정 불가능하고 수중에서 사용이 불가능하다. 빠른 속도에서 과대 측정치가 나오는 경향이 있으며 브랜드별, 기종별 일관성이 낮다.

2) 가속도계 : 가속도계는 가장 널리 쓰이는 신체활동 측정기 중 하나로 몸의 방향 전환에 따른 가속도를 측정한 후 에너지 소비량을 추정한다. 구체적으로 가속도계는 시간에 따른 속도의 변화와 주행거리를 알 수 있으므로 신체활동량을 좀 더 정밀히 파악할 수 있다. (...) 가속도계는 모든 연령대에 적합하고 착용이 간편하며 장기간의 신체활동빈도, 강도, 기간의 저장이 가능하다. 그러나 자료 처리 비용이 고가이고 가동 범위가 큰 상지의 움직임을 정확하게 측정하는 것은 불가능하다. 또한 에너지가 많이 소비되는 웨이트나 오르막길을 걷는 신체활동의 소모량을 과소평가하는 경향이 있다.

3) 심박률 감지기

4) 이중표지물

측정기기와 신체활동에 관한 데이터를 살펴보면, 가속도계와 심박 감지기를 함께 사용하여 신체활동을 측정했을 때 각각의 기기를 단독으로 사용하여 신체활동을 측정했을 때 각각의 기기를 단독으로 사용했을 때보다 더 정확한 에너지 소비량을 측정할 수 있었다. 또한 가속도계는 신체활동 강도와 패턴에 대해 연구하고자 할 때 추천되는 방법이다. 그러나 비용적인 측면으로 보았을 때 이러한 기기의 동원은 현실성이 부족하며, 단순한 신체활동량만을 측정할 때에는 보수계의 사용이 추천할 만 하다.