한 충 수 농학박사 충북대학교 농기계공학과 교수 이 해 철 매직유라(주) 연구원 리 혁 충북대학교 2) 음이온 그림 3-9는 초기안정상태와 일반환경 하에서의 뇌파스펙트럼 변화의 한 예를 나타낸 것이다. 그림 3-10과 그림 3-11은 그림 3-9의 뇌파스펙트럼에서 알파(Alpha)파와 하이베타(Beta_H)파만을 별도로 확대하여 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 초기 안정상태의 뇌파와 일반환경 하의 뇌파에서 알파파는 큰 변화가 없고 하이베타파가 약간 증가한 것을 알 수 있다. 그림 3-11은 초기안정상태와 음이온환경군에서의 뇌파스펙트럼 변화를 나타낸 것이다. 그림 3-12와 그림 3-13은 뇌파스펙트럼을 알파파와 하이베타파만으로 확대하여 나타낸 것이다. 그림에 나타났듯이 뇌파는 초기 안정상태보다 음이온환경군이 알파파가 증가하고, 하이베타파가 감소하는 경향을 나타내었다. 그림 3-14와 그림 3-16은 일반환경과 음이온환경에서의 뇌파활성도를 나타낸 것이고, 그림 3-15와 그림 3-16은 각각의 환경별 뇌파의 상대적출현량으로 각 시간대별 뇌파활성도와 초기 안정상태의 뇌파활성도와의 차를 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 일반환경군에서 경과시간에 따른 세타파와 알파파의 변화는 유의한 차이가 없는 것으로 나타났으며, 하이베타파가 시간에 따라 미세하게 증가하는 경향을 나타내었다. 그림 3-15와 그림 3-17에서 알 수 있듯이 경과시간에 따라 알파파가 증가하고, 하이베타파가 미세하게 감소하는 경향을 나타내었다. 일반환경과 음이온환경을 제거한 후 각각 20분이 경과한 후 안정상태에서 뇌파는 일반 및 음이온환경군의 뇌파활성도 변화에 유의한 차가 없는 것으로 나타났다. 이것으로 보아 음이온환경하에 있는 것이 뇌파 개선효과가 있는 것으로 판단된다. 그림 3-18은 각 환경별 뇌파활성도에서 긴장이완과 안정상태에서 출현하는 알파파를 스트레스·긴장시에 출현하는 하이베타파로 나누어(Alpha/Beta _H) 초기값과 경과시간에 따른 값과의 차를 나타낸 것으로, 그림에서 보는 바와 같이 일반환경군은 초기 안정상태보다 알파파/하이베타파의 상대적 변화 값이 경과시간에 따라 -3.13에서 -14.28까지 감소하였고, 음이온환경군은 -2.65에서 +18.44로 나타나 긴장이완과 안정상태를 유지시키는 것으로 나타났다. 통계검정 결과 유의수준 0.01에서 두 군의 유의성이 인정되었다. 표 3-2는 각 피실험자들의 뇌파 개선효과를 나타낸 것으로 일반환경군에서는 23 %의 개선효과가 있었다. 음이온환경군은 43%의 개선효과가 있는 것으로 나타나 일반환경군보다 음이온환경군이 뇌파 개선효과에 우위성이 있는 것으로 나타났다. 3. 3 PTT 1) 원적외선 그림 3-19는 각 조건별 PT T의 상대적 변화량을 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 고온 사우나와 원적외선 찜질 직후에는 PTT가 감소하는 것으로 나타났으며 안정상태에 이르러 4~6ms 정도 증가하는 것으로 나타났다. 고온 사우나의 경우 사우나 직후에 9.9ms 감소하였으며, 안정상태에서는 4ms 증가하였다. 원적외선 찜질 직후에 5.6ms 감소하고 안정상태에서 5.2ms 증가하였다. 통계 검정결과 두 군의 유의성은 없는 것으로 나타났으나, 그림에서 보는 바와 같이 고온 사우나 직후가 원적외선 찜질 후보다 4.3ms 더 감소한 것은 고온으로 인하여 혈관의 유순도가 저하되면서 혈류 속도가 빨라졌음을 의미한다. 한편 안정상태에 이르러서는 모두 혈관의 유순도가 향상되지만 원적외선 찜질군이 1.2 ms 증가하였다. 이것은 혈관의 유순도가 향상되어 혈류 속도가 완만해졌음을 나타낸다. 2) 음이온 그림 3-20은 일반환경군과 음이온환경군의 경과시간에 따른 PTT 변화와 상대적 변화량을 나타낸 것이다. 음이온환경군의 PTT는 초기에 222.1ms에서 경과시간에 따라 223.9ms로 그림에서와 같이 시간이 경과함에 따라 약 2ms 가량 증가하였으며, 일반환경군은 초기 222.0ms에서 220.5ms로 1.5ms 정도 감소하는 경향을 나타내었다. 검정통계량 값이 유의수준 0.01이하로 일반환경과 음이온환경은 유의한 차가 있는 것으로 나타나, 음이온환경이 일반환경에서 보다 혈관의 유순도를 개선시키는 효과가 있는 것으로 사료된다. 표 3-3은 각 조건별 피실험자들의 PTT 개선효과를 나타낸 것이다. 표에서 보는 바와 같이 일반환경에서의 PTT는 27%의 개선효과가 있는 것으로 나타났고, 음이온환경군의 PTT는 50%의 개선효과가 있는 것으로 나타났다. 3. 4 가속도맥파 1) 원적외선 그림 3-21에 조건별 가속도맥파(APG)의 상대적 변화량을 나타내었다. 고온 사우나와 원적외선 찜질의 두 조건 모두 사우나 직후에는 APG가 감소하는 경향을 나타냈지만, 고온 사우나의 경우 2단계가 저하되는 경향을 나타내어 고온 사우나 중에 혈관의 수축 현상이 심한 것으로 판단된다. 한편 원적외선 찜질의 경우 0.5내외 정도 저하되어 무리가 없는 것으로 판단된다. 안정상태에서는 원적외선 찜질군이 0.3가량 증가하고, 고온 사우나의 경우는 0.2정도 감소하는 것으로 나타났다. 고온 사우나 직후에 APG가 크게 감소하는 것은 고온으로 인하여 혈관이 수축되었기 때문으로 판단된다. 한편, 조건별 통계적 유의성은 인정되지 않았지만, 원적외선 찜질군은 안정상태에서 APG값이 증가하는 경향이 있는 것으로 나타나, 찜질 중에 큰 무리가 없는 것으로 판단된다. 2) 음이온 그림 3-22는 일반환경과 음이온환경에서 가속도맥파의 초기 값에 대한 경과시간에 따른 상대적 변화량을 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 가속도맥파는 큰 변화가 없는 것으로 나타났으며, 통계적으로도 일반환경과 음이온환경군 간에 유의성이 없는 것으로 나타났다. 이것은 피실험자가 건강한 젊은 성인남성으로 두 환경군 모두 초기 가속도맥파 파형이 22단계 중 B+(19단계)로 매우 양호한 상태였기 때문에 큰 변화가 없는 것으로 판단된다. 표 3-4는 각 환경에서의 피실험자 개인별 가속도맥파 개선효과를 나타낸 것으로 일반환경군이 음이온환경군보다 7%정도 우세한 것으로 나타났으나 통계적 유의성은 인정되지 않았다. 3. 5 체온 1) 원적외선 그림 3-23은 각 조건별 경과시간에 따른 체온의 상대적 변화량을 나타낸 것으로 고온 사우나와 원적외선 찜질 직후에는 체온이 1.0~1.65℃, 안정상태에서는 0.05~0.4℃ 증가한 것으로 나타났다. 고온 사우나군은 사우나 직후 체온이 초기상태보다 1.65℃ 증가한 반면에 안정상태에서는 0.05℃ 증가한 것으로 나타나, 고온의 환경으로 사우나 직후에는 체온이 증가하는 것으로 나타났지만, 안정상태에서는 초기의 체온으로 돌아오는 것으로 나타났다. 원적외선 찜질의 경우는 사우나 직후에는 1.0℃ 증가하고, 안정상태에서는 초기의 체온보다 0.4℃ 증가한 것으로 나타났다. 그림의 결과를 분석해보면, 고온 사우나는 고온의 열기로 인해 체온이 원적외선 찜질보다 0.65℃ 높지만, 안정상태에 이르러서는 거의 초기의 체온으로 돌아오는 것으로 나타났다. 그러나 40~50℃의 원적외선 찜질의 경우에는 찜질 직후에는 1.0℃ 증가하고 안정상태에서도 0.4℃ 가량 체온의 증가가 있는 것으로 나타나, 원적외선 온열효과가 지속되고 있는 것으로 판단된다. 통계검정 결과 고온 사우나와 원적외선 찜질 후의 체온변화는 유의성이 있는 것(p＜0.01)으로 나타났다. 2) 음이온 그림 3-24는 일반환경과 음이온환경군의 경과시간에 따른 체온의 상대적 변화량을 나타낸 것이다. 음이온환경군은 경과시간에 따라서 체온이 평균 0.04℃ 상승하는 것으로 나타났고, 음이온환경을 제거한 80분 후의 체온은 일반환경군과 같이 약간 감소한 것으로 나타났다. 일반환경군은 체온이 초기상태보다 0.02℃ 감소하는 경향을 나타내었다. 통계검정 결과 유의수준 0.01 이하로 음이온환경군과 일반환경군의 체온변화는 유의성이 있는 것으로 나타났다. 3. 6 혈압 1) 원적외선 그림 3-25는 각 조건별 경과시간에 따른 혈압의 변화를 나타낸 것이다. 그림에 나타난 바와 같이 고온 사우나군은 사우나 직후에 수축기혈압이 11mmHg 가량 증가하는 것으로 나타났으며, 원적외선 찜질은 혈압의 변화에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 고온 사우나군의 경우 고혈압 환자나 심장 질환 있는 사람은 고온 사우나를 삼가하는 것이 바람직하다. 2) 음이온 그림 3-26은 일반환경군과 음이온환경군의 경과시간에 따른 혈압의 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 두 환경 모두 혈압의 변화에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 3. 7 맥박 1) 원적외선 그림 3-27에 경과시간에 따른 맥박의 상대적 변화를 나타내었다. 그림의 결과에 따라 고온 사우나군은 사우나 직후에 맥박이 분당 25회 정도 높게 상승하였고, 원적외선 찜질의 경우에는 초기 맥박이 분당 68회에서 사우나 직후에는 80으로 분당 12회 가량 증가하여 고온 사나우 직후 보다 안정적인 것으로 나타났고, 안정상태에서의 맥박은 분당 71회로 나타났다. 통계 검정결과 원적외선 찜질군은 고온사우나의 맥박 증가치보다 작은 것으로 인정되었다. 2) 음이온 그림 3-28에 일반환경군과 음이온환경군에서 맥박의 초기값에 대한 경과시간에 따른 상대적 변화 값을 나타내었다. 그림에서와 같이 두 환경군 모두 시간이 경과함에 따라서 초기보다 맥박이 미세하게 감소하는 경향이었다. 일반환경군은 초기값에 비해 1.1에서 3.9 가량 감소하였고, 음이온환경군은 초기 값보다 1.0에서 2.8 가량 감소하는 것으로 나타났다. 두 군의 평균 차에 대한 통계적인 유의성 검정결과, p-value가 0.15로 두 환경군간의 유의성은 인정되지 않았다. 한편 일반환경군과 음이온환경군에서의 맥박이 감소하는 경향을 나타낸 것은 편안히 누워있는 자세가 오래 지속됨으로 인해 맥박이 점차 감소한 것으로 사료된다. 제4장 결론 및 요약 최근 건강에 대한 관심이 증대되면서 여가를 이용하여 사우나를 즐기는 사람이 많아지고 있고, 사우나 시설 및 그 방법에 있어서 여러 가지 기능성이 부가되고 있다. 그러나 이러한 시설 및 사우나 방법이 인체에 미치는 효과에 대한 실험적 근거나 자료가 미흡한 실정이었다. 또한 최근 새집증후군에 의한 문제가 부각되면서 건강한 삶에 대한 관심이 높아지고, 건축자재에 황토·광석·숯 등을 첨가하거나 재질 및 구조를 개선하여 원적외선과 음이온 방출, 항균, 정전기 방지 및 소음흡수 등의 기능성 제품이 출시되고 있다. 그러므로 기능성 제품을 사용한 환경이 인체에 미치는 영향을 정량적으로 분석하여 기능성 소재의 특성을 검증할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 고온 사우나와 중저온 원적외선 찜질이 인체의 미치는 영향과 음이온환경이 인체에 미치는 생리적 변화를 비교 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 원적외선 1) 뇌파측정 결과 원적외선 찜질 직후와 찜질 후 휴식 상태에서 Alpha/Beta_H값이 7.4에서 9.8로 증가하는 것으로 나타났으며, 고온 사우나는 -19.6, -1.2로 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 원적외선 찜질이 고온 사우나에 비해 긴장이완, 스트레스 완화 등의 효과가 있는 것으로 판단된다. 2) 고온 사우나 직후 PTT는 원적외선 찜질 후보다 4.3ms 더 감소하여 혈관의 유순도가 저하되는 것으로 나타났다. 3) 말초혈액순환 상태를 평가할 수 있는 가속도맥파는 고온 사우나 직후 2단계가 저하되는 경향을 나타내어 고온 사우나 중에 혈관 수축 현상이 심한 것으로 나타났고, 원적외선 찜질의 경우 0.5내외 정도 저하된 것으로 나타났다. 4) 고온 사우나 직후 체온은 1.6℃ 상승하였으나, 30분 휴식상태에서는 초기의 체온과 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 원적외선 찜질은 휴식상태에서도 체온이 초기보다 0.4℃ 높은 것으로 나타났다. 5) 고온 사우나 직후 혈압과 맥박은 급격히 상승하는 것으로 나타났으나, 원적외선 찜질은 혈압과 맥박의 변화는 작은 것으로 나타나 신체에 부담을 적게 주는 것으로 나타났다. 2. 음이온 1) 뇌파측정 결과 알파파/하이베타파(Alpha/Beta _H)값이 음이온환경군에서는 평균 6.6 정도 증가하였고, 일반환경에서는 평균 8.1 정도 감소하는 것으로 나타나, 음이온환경에서 긴장이완, 스트레스 완화 등으로 뇌파개선효과가 있는 것으로 판단된다. 2) 음이온환경에서 PTT는 평균 2ms 증가하였고, 일반 환경에서는 1.5ms 감소하는 것으로 나타나, 음이온환경 하에서 미세하게 혈관의 유순도를 개선시키는 효과가 있는 것으로 나타났다. 3) 말초혈액순환 상태를 평가할 수 있는 가속도맥파는 일반환경과 음이온환경이 차이를 나타내지 않았다. 4) 체온은 음이온환경군에서 매우 미세하게 증가하는 경향을 나타내었고, 일반환경군의 경우는 미세하게 감소하는 경향을 나타냈지만 큰 변화는 없는 것으로 판단된다. 5) 일반환경과 음이온환경에서 혈압 및 맥박은 변화가 없는 것으로 나타났다. <초기 안정상태> <일반환경> 그림 3-9. 초기 안정상태와 일반환경 하에서의 뇌파스펙 변화 그림 3-10. 초기 상태 뇌파의 알파파와 하이베타파의 확대 스펙트럼 그림 3-11. 일반환경 하에서 뇌파의 알파파와 하이베 타파의 확대 뇌파스펙 <초기 안정상태> <음이온환경> 그림 3-11. 초기 안정상태와 음이온환경하에서의 뇌파스펙트럼 변화 그림 3-12. 초기 상태 뇌파의 알파파와 하이베타파의 확대 스펙트럼 그림 3-13. 음이온환경에서 뇌파의 알파파와 하이베타파 확대 스펙트럼 그림 3-14. 일반환경에서 뇌파별 경과시간에 따른 활성도 변화 그림 3-15. 일반환경에서 경과시간에 따른 뇌파별 상대적 출현량 변화 그림 3-16. 음이온환경에서 뇌파별 경과시간에 따른 활성도 변화 그림 3-17. 음이온환경에서 경과시간에 따른 뇌파별 상대적 출현량 변화 그림 3-18. Alpha/Beta_H의 초기값과 경과시간에 따른 값 간의 상대적 변화 표 3-2. 뇌파 개선효과 (단위 : 명) 결 과 개선효과 있음 변화 없음 개선효과 없음 계 실험군 일반환경군 7 (23%) 12 (40%) 11 (37%) 30 음이온환경군 13 (43%) 11 (37%) 6 (20%) 30 그림 3-19. 조건별 경과시간에 따른 PTT의 상대적 변화량 그림 3-20. 경과시간에 따른 PTT의 상대적변화량 표 3-3. PTT 개선효과 (단위 : 명) 결 과 개선효과 있음 변화 없음 개선효과 없음 계 실험군 일반환경군 8 (27%) 10 (33%) 12 (40%) 30 음이온환경군 15 (50%) 8 (27%) 7 (23%) 30 그림 3-21. 조건별 경과시간에 따른 APG의 상대적 변화량 그림 3-22. 경과시간에따른 가속도맥파의 상대적변화 표 3-4. 가속도맥파 개선효과 (단위 : 명) 결 과 개선효과 있음 변화 없음 개선효과 없음 계 실험군 일반환경군 8 (27%) 17 (57%) 5 (16%) 30 음이온환경군 6 (20%) 21 (70%) 3 (10%) 30 그림 3-23. 사우나 경과시간에 따른 체온의 상대적 변화량 그림 3-24. 음이온환경하에서 경과 시간에 따른 체온의 상대적 변화 그림 3-25. 조건별 경과시간에 따른 혈압의 상대적 변화량 그림 3-26. 경과시간에 따른 혈압의 변화 그림 3-27. 조건별 경과시간에 따른 맥박의 상대적 변화량 그림 3-28. 경과시간에 따른 맥박의 상대적변화 참고문헌 1) 空氣マイナスイオン應用事典. (2002) 日本. 人間と歷史社. 2) 渡邊一郞, 野宮法史, 眞野行生. (1996) 負イオンザウナ浴がヒトの循環動態に與える影響. 臨床環境醫學. (5) : 12-17. 3) 渡邊一郞, 野宮法史. (1996) 空氣中のマイナスイオンが惱波に與える影響. イオン·クラスタ一·エア一 (3) : 264-274. 4) 杉谷 壽一. (1990) セラミックスの保溫效果利用. 日本織維機械學會誌, 43(11). 5) 山本 貴則. 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