인체의 한계를 극복하고 달리는 ‘마라톤의 과학’

[스포츠 속 과학] 마의 2시간 벽은 과연 깨질까?

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 여파로 지난해 전면 중단됐던 세계적인 마라톤 대회들이 백신 접종 등의 효과로 올해에는 정상 개최되고 있다. 특히 올가을은 세계 6대 메이저 마라톤 대회 가운데 베를린 마라톤과 런던 마라톤, 시카고 마라톤에 보스턴 마라톤까지 연달아 개최되면서 마라톤 팬들의 눈과 귀를 사로잡고 있다.

지난 9월 26일 독일 베를린에서 열린 제47회 베를린 마라톤 남자부 경기에서 에티오피아의 귀예 아돌라가 2시간5분45초의 기록으로 우승을 차지했고, 여자부 경기에서는 에티오피아의 고이텀 게브레슬라세가 2시간20분9초로 가장 먼저 결승선을 통과했다.

10월 3일 영국 런던에서 열린 제41회 런던 마라톤 남자부 경기에서 에티오피아의 시세이 램마는 2시간4분1초라는 좋은 기록으로 가장 먼저 결승선을 끊었고, 여자부 경기에서는 케냐의 조이실린 젭코스게이가 2시간17분43초의 기록으로 우승했다.

10월 10일 미국 시카고에서 열린 제43회 시카고 마라톤 남자부 경기에서 에디오피아의 세이푸 투라가 2시간6분12초로 대회를 제패했으며, 여자부 경기에서는 케냐의 루스 체프게티가 2시간22분31초로 결승점을 가장 먼저 밟았다.

10월 11일 미국 보스턴에서는 제125회 보스톤 마라톤이 열려 남자부 경기에서 케냐의 벤슨 키프루토가 2시간9분51초의 기록으로 1위를 차지했고, 여자부 경기에서는 대회에 첫 출전한 케냐의 다이애나 키표게이가 2시간25분9초로 우승의 영예를 안았다.

42.195km를 달리는 자신과의 싸움

마라톤은 육상경기 중 가장 먼 42.195km를 달리는 초장거리 도로 경주다. 기원전 490년 아테네군이 마라톤 평원에서 페르시아 대군의 침공을 막아낸 후 아테네까지 40km 거리를 쉬지 않고 달려가 승전보를 전한 후 숨을 거둔 병사 필리피데스를 기리기 위한 종목으로 알려져 있다. 고대 올림픽 정신을 계승하기 위해 1896년 제1회 아테네 올림픽에서 처음 경기가 열리면서부터 ‘올림픽의 꽃’이 되었고, 지금은 전 세계로 퍼져 나가 수많은 대회가 열리고 있다.

올림픽에서 마라톤은 각별한 의미를 가지고 있는데, 모든 올림픽에서 마라톤은 메인이벤트로 올림픽의 대미를 장식하는 마지막 종목으로 경기가 치러지고 있다. 마라톤 시상식은 특별히 폐회식 도중 진행되며, 우승자에게는 금메달과 함께 최고 영예를 상징하는 월계관을 씌워주는 전통이 있다.

마라톤이 영예로운 스포츠로 대접받는 이유는 40km가 넘는 거리를 달리는 것은 여간 어려운 일이 아니기 때문이다. 수많은 시간과 노력을 쏟아 훈련해온 엘리트 선수들조차 마라톤은 자신과의 끊임없는 싸움이라고 말한다. 최고의 컨디션으로 대회에 참가한 선수 중에서도 경기를 중도에 포기하는 경우가 적지 않게 발생하며, 우승이 아닌 완주에 가치를 부여할 수 있는 스포츠이기도 하다.

보스턴 마라톤은 권위와 100년이 넘는 역사를 자랑하는 마라톤 대회이다. 올해 열린 제125회 보스턴 마라톤에서 케냐의 벤슨 키프루토가 결승선을 통과하고 있다. ⓒ Athletics News

우리나라에서 마라톤은 동호회를 중심으로 매우 큰 인기를 모으고 있는 스포츠이다. 마라톤 풀코스 도전은 매우 어렵지만, 규칙적으로 연습하면 절반만 달리는 하프마라톤이나 10km 단축마라톤 등은 일반인들도 충분히 완주가 가능하다. 요새 한강에 나가보면 전통적인 마라톤 동호회뿐만 아니라 또래 젊은이들끼리 모여 달밤에 함께 달리는 러닝 크루들도 흔히 볼 수 있다. 마라톤은 원래 개인주의적 성향이 강한 스포츠인데, 한국적 풍토의 공동체문화와 잘 어우러지면서 저변을 늘려가는 상황이다.

마라톤과 같은 장거리 달리기가 사람들에게 인기를 모으는 이유는 무엇일까? 마라톤은 신체 근육을 고르게 사용하는 전신운동으로 몸의 근간인 뼈와 심장, 혈관을 튼튼하게 해 건강을 위한 최적의 운동이라 할 수 있다. 아울러 칼로리 소모가 많기 때문에 비만에 빠지기 쉬운 현대인들의 다이어트에도 매우 효과적이다. 인간의 도전욕구를 불러일으키고 목표를 완주했을 때 성취감이 상당하며, 삶의 활력과 자신감을 불러일으키는 것은 덤이다.

건강하게 오래 잘 달리는 법

달리기는 누구나 할 수 있지만, 마라톤처럼 오래 달리기 위해서는 잘 달리는 것이 중요하다. 달리기는 무게의 중심운동인데, 달릴 때는 몸무게의 3~5배의 하중을 받기 때문에 충격이 계속 가해져 무릎과 관절에 부담으로 작용한다. 따라서 중력의 영향을 최소화하기 위해 무게중심을 가급적 높게 유지해야 한다. 머리를 숙이지 말고 70~80m 앞을 보며 가슴을 펴고 자세를 바르게 해 몸통은 지면과 수직을 이루게 한다.

발과 무릎은 수직선상에 있게 하고 좌우로 흔들리지 않게 평행을 이루며 달리는 것이 좋다. 팔은 주먹이 들어갈 정도로 몸통에서 뗀 후 허리부분으로 올려 부드럽게 앞뒤로 흔든다. 가능한 발소리가 나지 않도록 부드럽게 달리는데 발뒤꿈치가 지면을 스치듯 살짝 닿으면서 발 앞부분으로 굴러가듯 달리는 것이 좋다. 단, 세계적인 마라토너들은 기록 단축을 위해 단거리 선수들처럼 발 앞부분으로 착지해 추진력을 더 강하게 하는 경우가 많다.

숨은 복식호흡으로 길게 들이마시고 내쉬는데, 가급적 입을 사용하지 않고 코로 호흡하는 것이 좋다. 발과 무릎, 팔의 동작이 균형이 잡히고 호흡의 박자가 맞을 때 움직임에 조화가 이루어지면서 리듬이 생긴다. 마라톤은 힘으로 하는 운동이 아니라 리듬으로 달리는 운동이라 불리는데, 중도에 포기하지 않고 끝까지 달리기 위해서는 자신의 러닝 페이스를 유지하면서 달리는 리듬이 중요하기 때문이다.(이은수 『마라톤! 그 열풍의 비밀』 참조)

마라톤은 우리나라에서 스포츠 이상의 역사적 의미를 지니고 있다. 1936년 베를린 올림픽에서 우승한 손기정과 1992년 바르셀로나 올림픽에서 우승한 황영조. ⓒ 국가기록원

바른 자세로 잘 달리더라도 거리와 시간이 늘어나면서 신체에는 다양한 변화가 나타난다. 일단 체온이 높아지는 것을 막기 위해 땀이 계속 흐르는데, 흘리는 땀의 양이 추운계절에는 시간당 1~1.2kg이고 더운계절에는 시간당 1.5~2kg나 된다. 칼로리 소모와 함께 물이 빠져나가기 때문에 마라톤을 완주하면 몸무게가 2.5~4kg 정도 줄어들게 된다.

갈증을 느끼기 전에 수분을 보충해야 하는데, 몸에는 순수한 물보다 수분과 나트륨, 당분을 함께 보충할 수 있는 스포츠 음료가 더 좋다. 그런데 물을 3L 이상 과다하게 섭취할 경우 혈액 중의 염분 농도가 지나치게 내려갈 수 있어 각별한 주의가 필요하다. ‘저나트륨혈증’이 발생하면 메스꺼움, 근육경련, 어지러움, 피로, 두통 등이 나타나며, 심한 경우 호흡 곤란과 폐부종, 뇌부종으로 혼수상태에 빠지거나 사망할 수 있다.

유전적 영향받는 신체적 능력 중요

현재 남자 마라톤 세계기록은 케냐의 엘리우드 킵초게가 2018년 베를린 마라톤에서 세운 2시간1분39초이고, 여자 세계기록은 케냐의 브리지드 코스게이가 2019년 시카고 마라톤에서 세운 2시간14분4초이다. 무엇보다 남자 마라톤 세계기록이 계속 단축되면서 인류 최초로 ‘마의 2시간 벽’이 깨질 수 있을지 초미의 관심사가 되고 있다.

마라톤에서 기록은 42.195km라는 긴 거리를 달리는 동안 자신과 다양한 외부조건과 끊임없이 싸운 결과가 집약돼 나타나는 것이다. 과학자들은 마라톤의 경기력은 최대산소섭취량(VO2 max)과 무산소성 역치수준(Anaerobic Threshold), 러닝 효율성(Running Economy) 3가지가 가장 중요하다고 평가한다. 물론 인간의 한계를 극복하는 정신력도 경기력에 중요한 요소이겠지만 객관적 측정이나 평가는 어렵다.

최대산소섭취량은 운동 중 섭취할 수 있는 산소의 최댓값으로 운동 지구력을 좌우하며 마라톤 기록과 높은 상관계수를 보인다. 우수한 마라토너는 70~80ml/kg/min 수준인데, 2001년 보스턴 마라톤을 제패한 이봉주는 78.6ml/kg/min였고, 1992년 바르셀로나 올림픽에서 조국에 최초의 금메달을 선사한 몬주익의 영웅 황영조는 84.5ml/kg/min나 됐다.

무산소성 역치는 피로물질인 젖산이 혈액에 축적되기 시작하는 시점을 보여주는 지표이다. 최대 운동수행 과정 중 어느 수준에서 피로가 나타나느냐에 따라서 일정한 운동강도의 지속능력이 결정되기 때문에 최대산소섭취량에 비해 더 중요한 지표로 간주된다. 우리나라 국가대표 선수들의 무산소성 역치수준은 78~82% 정도인데, 황영조는 79.6%, 이봉주는 82.8%를 나타낸 바 있다.(김기진 『마라톤의 스포츠 과학적 특성』 참조)

러닝 효율성은 마라톤 선수의 근육 구성에 크게 영향을 받는다. 장시간 운동해야 하는 마라톤 선수의 근육은 순간적으로 강력한 힘을 발휘하는 속근보다 장시간 지구력에 강한 지근이 더 적합하다. 속근과 지근의 구성비율은 유전적인 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있는데, 마라톤 선수는 지근의 구성 비율이 80% 이상으로 높게 나타난다. 반면 단거리 선수는 속근이 더 중요한데 100m 육상 세계기록 보유자인 우사인 볼트는 속근 구성 비율이 75%에 달한다.

케냐의 엘리우드 킵초게(사진 속 하얀 운동복)는 페이스메이커를 동원해 비공인이기는 하지만 인간의 한계로 여겨져 온 마라톤의 2시간 벽을 무너뜨렸다. ⓒ INEOS 1:59 Challenge

마라톤 세계기록 보유자인 킵초게는 2019년 오스트리아에서 열린 ‘INEOS 1:59 챌린지’에서 42.195㎞를 1시간 59분 40초에 달려 2시간 벽을 허무는 데 성공했다. 단, 이 대회는 기록 경신을 위한 특별경기로 41명의 페이스메이커를 동원했기 때문에 공식기록으로 인정되지는 않았다. 고지대 생활로 가공할 최대산소섭취량과 무산소성 역치수준, 지근 비율이 높은 가늘고 긴 체형 등 유전적으로 축복을 받은 케냐와 에디오피아 선수들이 주요 대회들을 계속 석권하고 있어 기록 경신에 상당히 유리해 보인다.

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