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Asian J Kinesiol > Volume 26(2); 2024 > Article
Yoon and Kim: Analysis of Body Composition and Physical Fitness Variables of Korean Middle School Students: National Fitness Award (2018-2022)

Abstract

OBJECTIVES

The purpose of this study is to analyze the trend of yearly changes in adolescent body composition and health-related physical fitness variables using National Fitness Award.

METHODS

We sampled 209.924 adolescents (age: 13.99 ± 0.85) and investigated their body composition, muscle strength, and cardiopulmonary function. Subgroups by year (2018, 2019, 2020, 2021, 2022) were compared using one-way analysis of variance and frequency analysis tests.

RESULTS

In the subgroup classified by year, there were significant differences between groups in height, BMI, and gender, and there were significant differences between groups in relative grip strength, 20m PACER, and maximal oxygen consumption.

CONCLUSIONS

In conclusion, this study presents changes in body composition, muscle strength, and cardiopulmonary function by year as basic data to help understand adolescents' health conditions, and it is expected to provide data that can have a positive impact for future use as clinical and public health information.

서론

청소년기에 건강한 신체조성과 건강관련 체력을 유지하는 것은 매우 중요하다고 알려져 있으며[1,2], 신체조성은 신장, 몸무게, 그리고 체질량지수(body mass index)와 같은 변인들을 통해 평가할 수 있으며 신체건강관련 체력은 근력, 근지구력 및 심폐지구력, 유연성으로[3] 청소년의 건강 상태와 신체적인 발달을 평가하는데 신체구성과 건강관련 체력은 매우 중요한 역할을 한다. 또한 신체건강은 공중보건 관점에서도 중요한 문제로 여겨지고 있으며 심혈관계 질환과 정신건강을 포함한 다양한 건강관련 요인들과 관련이 있는 것으로 밝혀지고 있다[4,5].
많은 연구들을 통해 성인과 청소년 모두 신체건강 수준이 감소되는 것을 보고하고 있으며[6] 최근에는 소아기 시기 신체건강이 성인기 신체건강의 예측인자라고 보고한 연구들도 소개되고있다[7]. 또한 다양한 연구를 통해 어린이와 청소년 시기에 비활동성 신체활동은 비만율을 증가하고 건강체력이 감소한다고 알려져 있으며 전세계적으로 청소년의 비만율은 크게 증가하고 있다는 것을 알 수 있다[1,8,9].
청소년기 과도한 스트레스와 신체활동 부족은 신체 구성과 근력, 심폐지구력을 저하시키는 주요 원인으로 높은 체지방률과 저하된 신체 기능은 비만 발생율을 높일 수 있다고 보고하고 있으며[10,11] 청소년기에 비만이 발생하면 성인기에도 이러한 상태가 지속될 가능성이 높다고 알려져 있다. 또한 청소년기 비만은 당뇨병, 고혈압, 이상지질혈증 등의 만성질환을 유발할 위험을 증가시키며 심혈관 질환의 위험을 증가시킬 수 있어 성인기에 심장 질환, 뇌졸중 등을 유발할 수 있다[12].
따라서 본 연구의 목적은 최근 5년간 국민체력 100 청소년 건강체력 기준 개발 연구에 참여한 청소년기 신체기능 데이터를 바탕으로 청소년기의 신체조성과 건강관련체력 중 특정 요소의 변화추이를 관찰하는 것에 있다. 이러한 결과를 통해 다양한 측면에서 청소년의 건강상태를 이해하고 추후 저하된 신체기능을 개선하는데 긍정적인 영향을 줄 수 있는 데이터를 제공할 것이라 사료된다.

연구방법

1. 연구대상

본 연구의 대상자는 2018년부터 2022년까지 국민체력 100 청소년 건강체력 기준 개발 연구에 참여한 중학생 212,505명을 대상으로 신체조성 및 근력과 심폐지구력 데이터를 활용하였으며 모집된 데이터 중 종속변수에 대한 데이터가 결측 되었거나 연구 사업에서 미리 정해 놓은 체력 항목별 최소값과 최대값을 활용하여 범위에 벗어난 데이터 2,581명을 제외한 209,924명의 중학생(남성: 119,123명, 여성: 90,801명, 나이: 13.99 ± 0.85, 신장: 164.15 ± 8.15 (남성: 167.80 ± 7.92, 여성:157.39 ± 5.57), BMI: 21.93 ± 4.05 (남성: 24.34 ± 4.27, 여성: 21.39 ± 4.05))이 분석에 포함되었다. 5개년도 연구대상자의 전반적인 특성은 <Table 1>과 같다.

2. 측정 항목

신장은 키는 신장계(Seca, Seca Corporation, Columbia, MD, United States)를 사용하여 0.1cm단위로 측정하였으며 체중은 생체 전기 임피던스 분석 장비(Inbody 720, Inbody, Seoul, Korea)를 사용하였으며 BMI는 측정된 체중과 신장을 이용하여 체중(kg)을 키 제곱(m2)으로 나누어 산출하였다.
악력은 근력을 측정하는 대표적인 항목으로 악력계(GRIP-D 5101: TAKEI, Co., Japan)를 이용하였으며 발을 어깨 넓이로 벌리고 바로 선 자세에서 팔을 곧게 펴고 15도 방향으로 몸통과 닫지 않게 벌린 뒤 악력계 손잡이를 손가락 둘째 마디로 잡은 후, 좌우 각 2회씩 최대로 실시하여 나온 최대값을 절대 악력으로 기록하였으며 상대 악력은 (절대 악력(kg)/체중(kg)×100)공식을 이용하여 산출하였다.
심폐지구력은 20m왕복오래달리기(Progressive Aerobic Cardiovascular Endurance Run; PACER)를 이용하였으며 신호음에 미리 표시해 놓은 20m 거리를 왕복하는 횟수를 기록하였다. 또한 왕복달리기 횟수와 성별, 연령, BMI를 이용하여 선행연구에서 개발한 회귀식을 통해 최대산소섭취량(mL/kg/min)을 산출하였다. 최대산소섭취량 추정식은 다음과 같다. [13-18세 청소년 VO2max=40.368+4.943 (성별) + 0.069 (연령) - 0.525 (BMI) + 0.196 (왕복오래달리기 횟수), 남자 1, 여자 0]

3. 통계 분석

모든 데이터 값은 Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) version 25.0 (IBM Corporation, Armonk, NY, US) 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 제시하였다. 2022년부터 2018년도까지 총 5개년도의 측정값을 분석하기 위해 5개의 그룹으로 (2022년도 (2022), 2021년도 (2021), 2020년도 (2020), 2019년도 (2019), 2018년도 (2018)) 정의하였으며 그룹간 차이검증을 위하여 일변량 분산분석(One-way ANOVA)과 해당 연도별 여성의 비율을 알아보기 위해 빈도분석(Frequency Analysis)를 실시하였다. 모든 변인 값의 통계적 유의 수준은 α=.05로 설정하였다.

결과

본 연구에 참여한 총 209,924명의 신체적 특징으로 평균나이는 13.99 ± 0.85이며 신장 164.15 ± 8.15, BMI 21.93 ± 4.05, 여성의 비율은 43.25%로 90,801명으로 조사되었으며 5개년도로 나눈 하위 그룹간 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<0.001, p<0.001 각각). 이중 신장은 해가 갈수록 증가하는 경향을 보였으며, BMI 역시 해가 갈수록 증가하는 경향을 보인 것을 알 수 있었다<Table 1>.
중학생들의 근력은 악력을 측정하였으며 5개년도 평균 상대 악력 값은 50.14 ± 11.95로 그룹간 유의한 차이를 나타냈으며 (p<0.001) 세부 결과값으로 2022년도는 50.23 ± 12.19 (남: 54.30 ± 12.57, 여:44.66 ± 9.06), 2021년 49.93 ± 12.09 (남: 53.80 ± 12.31, 여:44.12 ± 9.03), 2020년 49.92 ± 12.15 (남: 54.93 ± 12.52, 여 44.81 ± 9.29), 2019년 50.21 ± 11.95 (남: 54.43 ± 12.23, 여:44.72 ± 8.96), 2018년 50.12 ± 11.69 (남: 54.08 ± 11.99, 여: 45.15 ± 9.12)으로 나타났으며 평균 악력 값은 2022년도가 가장 높았으며 2020년 결과값이 가장 낮은 것으로 나타났다<Figure 1>.
심폐지구력을 측정한 20m 왕복 오래달리기에서는 5개년도 평균값은 35.62 ± 19.24회로 나타났으며 그룹간 유의한 차이를 나타냈다(p<0.001). 세부 결과값으로 2022년도는 32.51 ± 18.86 (남: 39.87 ± 19.89, 여:22.67 ± 11.51), 2021년 32.29 ± 18.20 (남: 38.04 ± 19.01, 여:21.72 ± 10.18), 2020년 34.43 ± 20.71 (남: 44.08 ± 21.25, 여 24.12 ± 14.09), 2019년 36.51 ± 19.09 (남: 44.33 ± 19.51, 여:26.32 ± 12.63), 2018년 37.45 ± 19.42 (남: 46.03 ± 19.71, 여: 26.54 ± 12.23)으로 나타났으며 평균 20m 왕복달리기 횟수는 2018년도가 가장 높았으며 2021년 결과값이 가장 낮은 것으로 나타났다<Figure 2>.
심폐지구력을 측정한 최대산소섭취량의 5개년도 평균 값은 45.45 ± 6.38로나타났으며 그룹간 유의한 차이를 나타냈다(p<0.001). 세부 결과값으로 2022년도는 45.20 ± 6.19 (남: 47.45 ± 5.31, 여:40.38 ± 5.07), 2021년 45.96 ± 6.06 (남: 49.23 ± 4.36, 여:40.64 ± 4.44), 2020년 43.46 ± 7.02 (남: 46.96 ± 6.06, 여 37.08 ± 2.98), 2019년 47.52 ± 9.63 (남: 47.86 ± 3.60, 여:38.28 ± 3.35), 2018년 45.45 ± 6.38 (남: 51.00 ± 8.23, 여: 42.77 ± 9.48)으로 나타났으며 평균 최대산소섭취량은 2018년도가 가장 높았으며 2019년 결과값이 가장 낮은 것으로 나타났다<Figure 3>.

논의

본 연구는 2018년부터 2022녀까지 국민체력 100 청소년 건강체력 기준개발 연구에 참여한 209,924명의 중학생을 대상으로 신체조성과 건강관련체력 중 근력과 심폐지구력의 변화를 관찰하였으며 그 결과 신장과 BMI에서 연도간 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. 세부 결과로는 2018년과 비교하여 2022년에 평균 신장이 1.31cm 증가한 것을 알 수 있었으며 BMI 역시 2018년 보다 2022년에서 평균 0.36 증가 한 것을 볼 수 있었다. 청소년의 과체중 및 비만은 정상체중과 비교하여 대사증후군에 포함될 유병율이 더 높다는 것을 알 수 있으며 건강지표에도 영향을 미칠 수 있다는 많은 선행연구 결과들을 살펴볼 수 있다[13-15]. 또한 아시아, 호주, 유럽 및 북미, 4개 대륙에 위치한 32개국의 239개 전향 코호트 연구에서 10,600만 명의 성인에 대한 개인 참가자 데이터를 평가하는 THE LANCET이 발표한 메타 분석에서 사망률 증가에 원인이 될 수 있는 BMI 25.0kg/m2를 초과함에 따라 로그가 선형으로 증가했다고 언급했다[16]. 이처럼 비만과 과체중은 높은 사망율과 관련이 있다는 것을 대단위 다 대륙 연구를 통해 한번 더 확인시켜주는 계기가 되었다고 사료된다.
건강체력 중 악력은 근력을 나타내는 대표적인 요인으로 청소년에게서 상대 악력의 증가는 심혈관계 질환 위험 요인을 줄일 수 있는 강력한 인자라고 알려져 있으며[17] 상대 악력의 증가는 대사증후군을 진단 요인인 혈압, 중성지방, 공복 시 혈당, 허리둘레, HDL-C에 긍정적인 결과를 가지고 온다고 보고되고 있다[18]. 선생연구에 따르면 높은 근력을 가지고 있는 성인에게서 낮은 근력을 가지고 있는 성인에 비해 대사증후군 위험율이 24% 감소한다고 보고하고 있으며 청소년기 높은 악력은 성인이 되서도 대사증후군 위험도를 79% 감소시킨다고 보고되고 있다[19]. 그러나 아직까지 청소년을 대상으로 악력과 신체 견강 또는 심혈관계 질환 및 대사증후군에 대한 연구가 부족하여 명확한 인과관계를 정의할 수 없지만 선행연구들의 결과를 미루어 볼 때 청소년기의 악력의 증가는 성인기 대사증후군 위험을 감소시킬 수 있다고 사료된다.
심폐지구력은 심혈관 질환 및 제2형 당뇨병의 위험을 증가시킨다고 알려져 있으며 청소년기 낮은 수준의 체력은 성장과 신체 발달에 영향을 미칠 수 있다고 보고되고 있다[20-22]. 이에 미국스포츠의학회에서는 성장기 및 청소년들에게 하루 최소 60분 이상의 중강도 신체활동을 권고하고 있으며 이 기간동안 근육과 골밀도를 강화할 수 있는 운동 뿐만 아니라 다양한 유산소 운동을 포함해야 한다고 보고하고 있다. 실제 성장기 높은 수준의 심폐체력과 근력 및 운동 기능은 성인이 되어 건강한 심혈관계 기능을 나타낼 수 있으며 과도한 지방 대사와 정신건강에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있다고 이야기 하고 있다[23], 이처럼 성장기 및 청소년의 신체건강 평가는 건강을 유지하고 개선하는데 사용할 수 있는 임상 및 공중 보건 정보를 제공 할 수 있다고 사료된다[24].

결론

결론적으로 본 연구는 청소년의 건강상태에 대한 이해를 돕기 위한 기초 자료로서 연도별 신체조성의 변화와 근력 및 심폐기능의 변화 추이를 제시하였으며 추후 임상 및 공중보건 정보로 활용하기 위하여 선정된 변인 이외 추가적인 분석과 더 넓은 연령대를 포함한 분석이 이루어 진다면 성인기 건강 예측 모형을 산출 할 수 있을 것으로 생각되며 더 나아가 저하된 신체기능을 계선 하는데 긍정적인 영향을 줄 수 있는 데이터를 제공할 것이라 사료된다.

Conflicts of Interest

The authors declare no conflict of interest.

Figure 1.
Changes in relative handgrip strength by year. striped: total. black: male, white: female. a: vs 2022, b: vs 2021, c: vs 2020, d: vs 2019, e: vs 2018.
ajk-2024-26-2-59f1.jpg
Figure 2.
Changes in 20m PACER by year. striped: total. black: male, white: female. a: vs 2022, b: vs 2021, c: vs 2020, d: vs 2019, e: vs 2018.
ajk-2024-26-2-59f2.jpg
Figure 3.
Changes in VO2 max by year. striped: total. black: male, white: female. a: vs 2022, b: vs 2021, c: vs 2020, d: vs 2019, e: vs 2018.
ajk-2024-26-2-59f3.jpg
Table 1.
Characteristics of all subjects and comparison of the subgroups with years. (Mean (SD) or n (%))
Total 2022 2021 2020 2019 2018 p-value
n=209,924 n=43,250 n=26.764 n=6,007 n=71,076 n=62,827
Age (yr) 13.99 ± 0.85 14.07 ± 0.83 14.04 ± 0.84 14.07 ± 0.84 13.92 ± 0.86 13.97 ± 0.85 <0.001
Height (cm) 164.15 ± 8.15 165.03 ± 8.04 165.00 ± 7.99 164.03 ± 7.91 163.70 ± 8.24 163.72 ± 8.14 <0.001
BMI (kg/m2) 21.93 ± 4.05 22.18 ± 4.19 22.32 ± 4.22 22.32 ± 4.19 21.78 ± 3.97 21.72 ± 3.92 <0.001
Female (%) 90,801 (43.2) 18,302 (42.3) 10,728 (40.1) 2,972 (49.5) 30,927 (43.5) 27,872 (44.4) <0.001

SD, standard deviation.

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