1. 운동과 폐
운동의 강도가 증가함에 따라 운동 중인 근육에 산소를 공급하기 위해 더 많은 산소가 폐로 들어오게 됩니다. 비록 유산소 운동 훈련을 함에 따라 폐의 크기는 거의 변화하지 않지만, 꾸준한 운동을 통해 체력을 갖춘 사람들은 높은 강도의 운동 중에 더욱 많은 양의 공기를 순환시킬 수 있는 능력을 갖게 됩니다. 그러나 폐는 고강도 유산소 운동의 수행능력에서 제한 요소(limiting factor)는 아닙니다. 중간 강도와 높은 강도 사이의 운동을 하는 동안 유산소적으로 체력을 가진 사람들은 산소를 운반하고 사용하는 데 더욱 효율성이 높고, 운동으로 단련되지 않은 사람보다 어떤 운동 부하에서 폐가 순환시켜야 하는 공기의 양은 더 적습니다.
2. 폐의 기능
폐는 외부에서 공기를 유입하여 폐포라고 불리는 작은 기낭 3억 개를 통해 산소를 혈액으로 보냅니다. 이런 엄청난 수의 폐포는 그 표면적이 테니스 코트 크기만 하며 산소를 신속히 혈액에 퍼뜨리는 역할을 합니다. 또 신체에서 만들어진 이산화탄소와 교환되고 이를 다시 몸 밖으로 내보냅니다.
대기 중의 산소 비율은 약 21%이기 때문에, 폐는 작동 중인 근육에 충분한 산소를 공급하기 위해서 운동하는 동안 상당한 양의 공기를 유입해야 합니다. 대부분의 사람이 생명을 지속하기 위해서는 휴식상태에서 250㎖의 산소를 계속 필요로 합니다. 이런 산소는 분당 6ℓ의 공기를 지속적으로 흡입해야 공급받을 수 있는 양입니다.
강도 놓은 운동 중에 신체의 산소 소모량은 사람의 체력 수준에 따라 다르지만 10~20배 이상 증가하게 됩니다. 이는 분당 100~200ℓ의 공기가 필요하다는 뜻입니다. 키가 크고 높은 강도의 운동으로 단련된 지구력 운동선수의 경우 최대 폐환기율은 분당 240ℓ를 초과하는데, 이는 운동으로 단련되지 않은 사람의 약 2배에 해당하는 양입니다. 체력을 갖춘 사람일수록 최대 운동 시에 더 많은 산소를 폐로 보낼 수 있는 능력을 갖습니다.
3. 호흡과 산소 이용의 효율성
보통 사람이 안정을 취하고 있을 때 분당 12회의 호흡을 하고, 한 번 호흡할 때마다 ½ℓ의 공기를 흡입하게 되면, 분당 6ℓ의 공기를 들이마시는 것이 됩니다. 최대로 운동을 하는 동안 운동선수의 호흡 빈도는 분당 약 55~60회이며, 매 호흡 시 3ℓ 이상의 공기를 들이마시게 됩니다. 운동으로 단련되지 않은 사람은 이렇게 빨리 또는 매 호흡 시 이렇게 많은 양의 공기를 흡입할 수 없습니다.
운동을 함에 따라 심장과 달리 폐의 크기에 거의 변화가 없다는 것은 흥미로운 사실입니다. 휴식 중에 들이키는 공기의 양에서도 거의 변화가 없습니다. 그러나 운동으로 단련된 사람의 경우 최대 운동을 하는 동안에 순환되는 공기의 양은 운동으로 단련되지 않은 사람에 비해 낮습니다. 다시 말하면, 동일한 산소 유입과 운동 부하 상태에서 운동으로 단련된 사람은 공기를 더 적게 순환시킨다는 뜻입니다. 운동으로 단련된 신체는 산소의 운반과 이용에서 효율성이 높고, 따라서 산소 단위당 소모되는 공기도 적어지게 됩니다. 이를 통해 강도 높은 유산소운동에 쓰일 수 있는 공기가 비축되는 것입니다.
4. 폐의 능력
혈액 단위당 산소 내용물도 유산소 운동을 함에 따라 실제로는 거의 변화하지 않는 모습을 보입니다. 운동에 따른 혈액량의 증가는 주로 혈장량 증가에서 기인합니다. 실제로 폐에서 활동 중인 근육으로 산소를 운반하는 적혈구는 그 수에서 증가하나, 혈장 용량이 그보다 훨씬 더 많이 증가합니다. 운동으로 단련된 사람이 더 많은 혈액을 갖는다는 것은 혈액 내 총 산소의 양이 실제로 어느 정도 증가하는 것을 의미합니다.
보통 폐는 충분한 양의 산소를 신체에 적절하게 공급하는 데 상당히 효율적이기 때문에, 강도 높은 유산소 운동을 수행하는 능력을 결정하는 제한 요소로 작용하는 경우는 거의 없습니다. 오히려 활동적인 근육에 혈액을 충분히 뿜어 주는 일이 어렵기 때문에, 심장이 폐보다 상당한 관련성이 있다고 할 수 있습니다. 폐와 근육 모두가 심장이 뿜어낼 수 있는 것보다 더 많은 혈액과 산소를 처리할 수 있는 능력이 있다는 것이 연구를 통해 밝혀졌습니다.
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