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현대 스포츠에서 기록갱신은 상당 부분 스포츠과학의 성과에 의존한다. 대표선수들과 같이 바르셀로나를 향해 뛰는 한국 스포츠과학 연구의 현주소는?

장대높이뛰기 선수들은 대회에 참가할 때 반드시 자신의 장대를 가지고 온다. 육상 42개 종목 가운데 자신의 장비를 쓸 수 있는 유일한 종목이 장대높이뛰기이며, 선수들은 '어떤 장대를 쓰느냐에 따라 경기의 승패가 좌우된다'고 믿기 때문이다.

장대의 재료로 처음에는 탄력성이 좋은 히코리나무를 사용했으나 19세기 중반부터 대나무장대가 등장한다. 대나무시대의 최고기록은 1942년 미국인 워버담이 세운 4m77. 이 기록은 무려 18년 동안 깨지지 않았다. 2차대전으로 질좋은 대만 일본산 대나무를 구하기 어려워지자 유럽에서는 철 알루미늄 등 금속합금으로 장대를 만들어 했다.

1948년 미국인 켄크스가 유리섬유(글래스 파이버) 장대를 들고 나옴으로써 혁명이 시작됐다. 유리섬유의 우수성은 62년 미국인 율세스가 인간 기록의 한계라던 16피트(4m87)를 돌파함으로써 입증됐다. 70년대 들어 장대의 재료는 다시 탄소섬유로 대체되어 현재는 이 재료가 가장 널리 사용된다.

선수들은 자신의 장대를 특별 주문해 만들고 장대의 소재는 비밀로 한다. 독립국가연합(구 소련)의 육상영웅 세르게이 붑카도 "어떤 장대를 쓰기에 신기록행진을 계속하느냐"는 기자들의 질문에 대답하기를 거부했다. 단지 사람들은 우주개발경쟁에 나설 만큼 발달한 독립국가연합의 재료공학 기술이 장대 제조에 이용됐을 것으로 추측할 뿐이다.

서울올림픽에서 1백m 우승자 벤 존슨(캐나다)의 약물복용 사실이 드러나 금메달이 박탈되는 충격적인 사건이 발생했지만, 북경아시안게임에 우리 선수들은 '앤피아제'(Anpease)라는 근력강화제의 덕을 톡톡히 보았다. 한국체육과학연구원 조성계 박사팀이 만들어낸 이 정제는 체내에서 자연적으로 생성되는 알칼리유발 물질과 동일해 인체에 무해할 뿐 아니라, 신경계 내분비계를 자극하는 스테로이드나 암페타민 종류와 달라 도핑검사 항목에도 포함되지 않는 일종의 근육 피로지연제였다.

격렬한 운동 뒤에는 항상 체내에 다량의 젖산이 축적되고 이로 인해 근육 및 혈액의 산성도가 증가한다. 앤피아제는 일정 기간 동안 체내에 알칼리 성분을 증대시켜 이러한 산성화를 지연시키는 작용을 한다. 이 물질은 알칼리성이 강한 과일의 엑기스를 추출, 분말로 만든 다음 흡수 및 소화효소촉진제와 기타 성분을 첨가해 만드는 것으로 알려져 있다.

1~8분 사이에 경기가 끝나는 육상 중거리 수영 사이클 조정 레슬링 복싱 유도 등의 종목에 이 물질은 탁월한 효력을 발휘한다. 북경 아시안게임에서는 수영 커누 사이클 선수들이 앤피아제를 애용했던 것으로 전해진다.

후진에서 벗어나

우리나라가 스포츠과학에 눈을 뜬 것은 64년 도쿄올림픽 때부터다. 올림픽과 더불어 국제스포츠과학회의(ICSS)가 열려 세계 각국의 참여열기가 드높았지만 우리나라는 이러한 회의가 있는 지도 모를 정도로 이 분야는 사각지대였다. 이것이 자성의 계기가 되어 대한체육회 산하에 체력관리위원회가 발족되었고, 65년에 열린 코치아카데미에서는 과학적인 선수지도가 강조되었다. 그러나 재정난과 연구시설부족, 과학자와 감독 코치들간의 견해차 등으로 스포츠과학은 그후 10여년간 동면기에 들어간다.

스포츠과학이 다시 관심의 대상이 된 것은 80년대초 아시안게임과 서울올림픽을 앞두고 선수들의 경기력 향상에 비해 지도 및 훈련방법은 구태의연하다는 지적이 안팎에서 쏟아졌다. 이에 자극받아 80년 12월 대한체육회 산하에 스포츠과학위원회가 설치되었고 태능선수촌에 스포츠과학연구소가 설립됐다.

스포츠과학연구소는 85년 훈련원 산하로 개편됐다가 올림픽 직후 '엘리트체육'에서 '생활체육'으로 전환한다는 방침에 따라 89년 7월 한국체육과학연구원으로 재발족해 오늘에 이르고 있다.

"솔직히 말해 아직도 관심은 엘리트체육쪽에 치우쳐 있지만 연구테마로 따지면 생활 체육 분야가 절반쯤 됩니다. 스포츠음료에 관한 연구, 계단오르기 등 우리 실정에 알맞는 생활체육용구 개발, 국민체력에 관한 조사연구 등을 통해 스포츠과학이 대표선수들만이 아니라 전국민에게 도움을 주는 방향으로 노력하고 있습니다." 이 연구원 정성태 원장의 말이다.

스포츠 선진국에 비해 비록 본격적인 출발은 늦었지만 우리 스포츠과학은 후진적이지 않다. 미국 독일 등 몇몇 스포츠강국을 제외하면 국제대회 참여에서나 연구원들이 제출하는 논문의 양과 질에서 다른 나라에 결코 뒤지지 않는다고 한다. 서울올림픽에서 좋은 성적을 거둔 탓도 있지만, 90년 북경 아시안 게임시 함께 열렸던 스포츠과학 세미나에서 한국 연구원들은 관심의 표적이 되었다. 뿐만 아니라 연구원이 매년 발간하는 영문 저널도 여러 나라에서 주문이 쇄도, 관계자들이 어리둥절한 정도라는 것이다.

우리가 인식하지 못하는 가운데 한국체육과학연구원은 미국의 콜로라도스프링스 스포츠과학연구원, 독일의 라이프치히대학 연구소, 중국의 북경국립체육연구소 같은 스포츠과학에 관한 세계적인 연구소로 성장해버렸다. 운동생리학실 운동역학실 운동처방실 스포츠심리학실 스포츠사회학실 생활체육연구실 등 11개 연구실에 근무하는 연구원들은 절반 정도가 스포츠과학을 전공한 박사급으로 구성돼 있다. 이에 걸맞게 1백20여종 21억원어치의 연구장비를 보유하고 있다.

공중동작을 시뮬레이션

그러면 세계적인 규모로 성장한 한국체육과학연구원의 대표적인 연구장비와 연구실적을 하나씩 알아보자.

먼저 운동역학실에서는 '주어진 체력을 가지고 어떻게 최대한의 운동능력을 발휘할 것인가'하는 경기력 향상에 관한 연구를 주로 한다. 이를 위해 선수 각자의 신체조건에 맞는 훈련방법을 개발하고, 성능이 우수한 운동용구를 개발하는 일도 이 연구실의 과제다.

가령 높이뛰기 남자대표선수의 동작을 16mm 고속촬영기와 비디오동작분석기로 분석해본 결과 이 선수가 도움닫기를 할 때 오른다리가 도약 직전에 흔들리는 약점이 있는 것을 파악, 10주 동안 보강훈련프로그램을 만들어 실시했더니 기록향상의 효과가 금방 나타났다. 이 선수는 이 덕분에 아시아육상선수권대회에서 우승을 차지했다.

또 테니스 서브 3차원 영상 분석을 통해 우리 대표선수들이 대체로 토스의 위치를 신체중심의 뒤쪽에 두어 강한 서브를 구사하지 못하는 점을 알아내고 이를 코칭스텝에 통보하기도 했다.

운동역학실에는 선수들의 동작을 면밀히 파악할 수 있는 16mm 고속촬영기 및 분석용 영사기, 비디오동작분석기, 운동중이나 정지상태에서 근육의 활동상황을 파악하는 EMG정량분석시스템, 발바닥에 가해진 힘을 3차원 벡터값으로 컴퓨터화면에 표시하는 지면반력측정기 등 첨단 장비들이 설치되어 있다.

이 가운데 16mm 고속촬영기를 이용하면 선수들의 경기상황을 초당 필름 2백40장의 속도로 찍을 수 있다. 이 필름을 보통 속도로 재생하면 슬로비디오 이상으로 경기장면을 자세히 관찰하는 것이 가능하다. 만약 야구 투수의 투구모습을 이 고속촬영기로 찍는다면 야구공이 회전하는 모습까지 생생하게 볼 수 있다고 한다.

기자가 이 연구실을 방문했을 때 한쪽 구석에서는 세계 체조선수권대회에서 금메달을 딴 유옥렬 선수의 경기장면을 필름디지타이징시스템으로 분석하고 있었다. 이 선수의 도마경기 장면을 수치화해 역학적으로 해석함으로써 도움닫기 표준모델을 추출하는 것이 이 연구의 목적이라고 성낙준 운동역학실장은 말했다. 즉 우수한 선수의 경기장면을 과학적으로 분석해 다른 선수를 지도할 때 참고로 한다는 것이다.

이 장비는 다이빙 체조 등 위험한 공중동작이 많은 종목의 시뮬레이션에도 이용된다. 동역학과 실전 데이터를 이용해 컴퓨터로 여러가지 공중동작을 미리 모의실험함으로써 훈련 효율을 높이고 선수들의 부상도 사전에 예방하는 이중효과를 거둔다고 한다.

야구 커브볼의 과학적 분석과 신발 스포츠웨어 등 운동용구에 관한 연구도 이 연구실에서 행해지고 있다.
 

고지훈련으로 신기록행진

서양인과 우리는 체격조건이 다르고 육상에서 단거리선수와 장거리선수의 생리 특성도 눈에 띄게 상이하다. 운동생리학실에서는 운동선수들이 가진 이러한 생리적 기능을 진단하고 이를 기초로 각자에 알맞는 훈련프로그램을 만들어준다.

지난해 8월 국가대표 수영팀이 퍼시픽수영선수권대회에 참여해 4개의 한국신기록을 작성했고 3주후에 열린 대통령배 대회에서도 2개의 한국신기록을 추가했다. 이어 열린 전국체전에서도 3개의 신기록이 나왔다. 불과 두달만에 9개의 한국신기록이 작성된 것이다.

이 신기록행진의 이면에는 코치진과 스포츠과학자들의 합작에 의한 '고지대훈련'이란 특별 트레이닝 과정이 숨어 있다. 낮은 기압에서는 혈액의 산소운반능력이 급격히 저하되는데, 이러한 환경에 장기간 노출됐을 때 이에 대한 적응현상으로 헤모글로빈과 적혈구의 생성이 증가해 선수들의 유산소능력이 단기간에 발달한다. 이 점에서 착안해 해발 1천7백m인 미국 덴버에서 3주간 고지훈련을 한 결과 기대 이상의 성적을 거둔 것이다. 고지훈련에 참가한 선수들이 신기록을 세우는 동안 이 훈련에 불참한 선수들의 기록이 상대적으로 저조했던 것으로 미루어 "고지훈련을 통해 스포츠과학에 대한 신뢰를 높였다"고 운동생리학실 정동식 실장은 자평한다.

운동생리학실의 장비로는 자동호흡가스분석기 젖산농도측정기 종합생체기능측정시스템 에르고미터(컴퓨터 자전거) 등을 꼽을 수 있다. 자동호흡가스분석기는 운동시 섭취하는 산소량을 측정하여 선수들의 지구력을 진단하는 장치. 이를 통해 장거리선수에게 자신에 알맞는 달리기 페이스를 가르쳐주고, 어떤 운동이 어느 정도의 에너지 대사를 필요로 하는지 파악하기도 한다.

젖산분석기는 운동 중 혈액속에 축적되는 젖산의 농도를 측정해서 운동강도를 알아낸다. 이 장비는 훈련시 훈련강도조절과 피로도 진단에 이용되고 중거리선수의 무산소 대사능력 측정에도 활용된다. 종합생체기능측정시스템은 심전도 근전도 뇌파 심박수 호흡수 체온 등을 유무선으로 측정하는 것으로 양궁 사격 역도 등 정신력이 중시되는 종목에 많이 이용된다. 에르고미터는 단기간에 큰 힘의 발휘가 요구되는 종목의 파워 및 지구력 진단에 응용된다.
 

인기좋은 사이벡스

앞서 언급한 근력강화제 앤피아제는 생화학연구실에서 만들어냈다. 운동시 혈액중의 성분들이 어떻게 변하는지가 이 연구실의 주요 관심사다. 운동선수들의 근육조직을 미량 떼내어 분석해보면 장거리선수에게는 지구력에 강한 지근섬유가 많고 단거리선수는 순발력에 강한 속근섬유가 많다고 한다.
 

대표선수들이 체육과학연구원에 있는 장비 가운데 가장 많이 이용하는 것이 운동처방실에 설치된 '사이벡스'(Cybex 2)란 등속성 근력측정장치다. 이 장비는 근력 근파워 근순발력 근지구력 등 전신근력을 수치로 측정하는데 쓰인다.

국가대표 축구선수 황보관은 국내경기에서 상대편의 깊은 태클로 왼쪽무릎 연골이 크게 손상돼 자칫 선수생명이 끝날 위기에 처했다. 그는 무릎수술후 운동처방실에서 사이벡스를 이용한 12주간의 등속성 트레이닝을 받았다. 이 결과 50% 정도에 머물렀던 부상부위 근력이 거의 완전한 상태로 회복되었다. 이외에도 박경훈 구상범(축구) 이종경 이상열(배구) 등이 사이벡스의 도움을 받아 부상에서 회복했다.

얼마전 육상 투창에서 남녀신기록을 기록한 김기훈 이영선도 사이벡스 덕을 본 경우. 이들은 이 장비를 통해 수치화된 자신의 전신근력을 보고 약점부위를 보완해 기록향상 효과를 거두었다.

이 장비는 원래 병원에서 재활용 기구로 이용되던 것이다. 이를 83년부터 선수들의 근력측정 및 훈련에 응용해 왔는데, 연간 5백여명이 이 장비를 이용할 정도로 스케줄이 꽉 짜여 있다. 육상 유도 체조 펜싱 수영 등이 장비가 불필요한 종목이 거의 없을 정도라고 한다.

근육에 대한 최대근력을 측정하는 아리엘 시스템도 선수들 사이에 인기있는 장비. 이전에는 무리하게 웨이트트레이닝을 하다가 훈련도중에 치명적인 부상을 입어 중도에 운동을 그만둔 사례가 많았다고 한다. 이 장비를 이용하면 모든 운동선수들에게 필수적인 웨이트트레이닝시 자신에 알맞는 하중과 운동시간 등을 알아낼 수 있다. 따라서 과부하로 인한 부상을 사전에 막을 수 있다는 것.

운동생리학실과 운동처방실에서는 측정한 기록을 바탕으로 코치들과 상의해 선수들의 훈련프로그램을 짜준다. 그리고 주기적으로 그 선수의 체력상태를 체크함으로써 훈련이 효과적으로 진행되는지 평가하기도 한다.

정신력이 승부 가른다

스포츠심리학실 이강헌 실장은 정기적으로 남녀 탁구 대표선수들을 만난다. 탁구경기는 공이 가볍고 대단히 빠르며 타법이나 러버에 따라 회전이 다르기 때문에 판단력과 반사신경이 그만큼 빨라야 한다. 따라서 정신집중과 이를 위한 고도의 심리훈련이 요구된다. 이 실장은 면담이나 설문조사를 통해 대표선수들의 심리상태를 주기적으로 조사하고 이를 기초로 선수들과 심리훈련을 하고 있다.

그의 심리조사 항목에는 자신감 각성(긴장조절능력) 집중력 시각(상상하는 능력) 동기(이겨야겠다는 승부욕) 적극성 태도 등이 포함된다. 이들 항목의 조사결과를 선수들에게 가르쳐주며 스스로 모자라는 부분을 심리훈련을 통해 키우도록 한다는 것이다.

그가 강조하는 탁구에서 심리훈련방법을 몇가지 열거하면 다음과 같다. '주변에서 일어나는 일에서 운동을 분리하라. 공이나 라켓을 항상 몸에 지니는 것도 이를 위한 한 방법. 점수는 연속해서 잃든지 따든지 한다. 시합이 잘 풀릴 때의 기분을 자주 이끌어내고 이를 유지하는 것이 관건이다. 연습시 온도 잡음 경기장의 크기 등을 시합과 비슷한 환경으로 만들어놓고 훈련한다. 자신의 예측력은 키우고 상대방의 예측력은 줄여라.'

양궁 사격 같은 운동도 스포츠심리학의 도움없이는 좋은 성적을 거두기 어렵다. 선수들의 심리적 안정도와 흥분 정도를 슈팅시 심박수를 측정해 수치화할 수 있는데, 이러한 분석을 통해 적정흥분 수준을 유지하는 훈련을 하고 그 결과 시합에서 좋은 기록이 나오도록 유도한다. 시합장면을 사진찍듯이 머리속에 상상하고 그 과정에서 자신감을 고취하는 정신력훈련(맨탈트레이닝)도 병행한다.

5% 스포츠과학의 몫

스포츠과학자들은 '음지'에서 일한다. 운동선수가 경기에서 승리하면 선수 자신이 가장 각광받고 그 다음으로 지도자가 매스컴의 표적이 된다. 체육과학연구원 이종각 기초연구실장은 "운동선수의 능력은 80%가 스스로 타고나고 15%는 지도자에 의해 길러지며 나머지 5%가 스포츠과학의 몫이다"라고 설명한다.

그러나 현대 스포츠에서 끊임없는 기록의 갱신은 상당부분 스포츠과학에 의존한다. 마라톤강국으로 부상한 일본에서 가장 가벼운 마라토너용 신발이 개발됐다는 사실과 그리피스 조이너의 화려한 우승에는 우주복처럼 생긴 그녀의 첨단육상복이 전제가 됐다는 점이 이를 증명한다. 선수의 자질과 노력 그리고 지도력이 비슷한 조건이라면 5% 스포츠과학이 '말을 한다'는 것이다.

또 하나 대개 스포츠과학의 성과는 선수들의 '비밀병기'로 잘 공개되지 않는다. 중국 탁구의 이질러버가 그랬고 세르게이 붑카의 장대가 그랬다. 운동용구나 훈련방법이 노출되는 것을 선수들이 무척 꺼리기 때문에 스포츠과학자들은 스폿라이트를 한번도 받지 못한채 묵묵히 연구한다.

국내 스포츠과학자들은 "아시안게임과 서울올림픽을 거치면서 우리는 여러가지 벽을 뛰어넘었다"고 말한다, '후진적'인 줄 알았던 우리 연구내용에 선진국에서 조차 관심을 가져주었고, "스포츠과학이 경기력 향상에 도움이 된다"는 인식이 선수들 사이에 확산되면서 '내가 왜 그 기계의 실험대상이 되느냐"는 경계심이 현저히 사라지고 있다고 한다.

서울올림픽에서 그랬던 것처럼 한달후 벌어질 바르셀로나 올림픽에서도 선수들의 치열한 기록경쟁 이면에는 스포츠과학자들의 '눈에 보이지 않는' 또다른 경쟁의 불을 뿜을 것이다.