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심박수 (Heart Rate)

심박수(Heart Rate, HR)1분당 심장 박동 수 (beats per minute, bpm) 로 측정되는 가장 보편적인 운동 강도 지표이다. 페이스·체감과 달리 외부 환경(기온·고도·누적 피로) 변화에 따라 같은 페이스라도 다르게 반응하기 때문에 절대 페이스보다 실제 생리적 부하를 더 잘 반영한다고 자주 거론된다. 러닝 훈련에서는 최대 심박수(HRmax)안정시 심박수(RHR) 로부터 심박 예비량(HRR)심박 존(HR Zone) 을 도출해 강도를 통제한다. 핀란드 생리학자 Martti Karvonen 의 1957년 연구가 %HRR 개념의 출발점이고, 1971년 Fox 의 220 − age 공식과 2001년 Tanaka 의 208 − 0.7 × age 공식이 가장 자주 인용되는 HRmax 추정식이다.

심박수를 훈련에 활용할 때 자주 등장하는 4개 파생 지표.

지표정의측정·산정 방법
HR임의 시점의 1분당 박동 수실시간 — 가슴 스트랩·옵티컬 손목 센서
HRmax최대로 끌어올릴 수 있는 1분당 박동 수실측(점증 부하 트레드밀 등) 또는 추정 공식
RHR (Resting HR)안정 상태(보통 기상 직후 누운 상태) 1분당 박동 수기상 직후 1주일 평균이 자주 권장
HRR (Heart Rate Reserve)임의 강도에서 가용한 심박 폭 — HRmax − RHR강도 산정의 표준 분모 (Karvonen)

성인 정상 범위는 American Heart Association 기준 60 – 100 bpm이며, 후속 연구에서는 50 – 90 bpm 이 더 적절한 정상 범위로 거론된다. 지구력 훈련이 누적되면 훈련 서맥(training bradycardia) 이 발생해 안정시 심박이 떨어진다.

집단일반 RHR 범위
비훈련 성인60 – 100 bpm
지속적 유산소 훈련 성인50 – 60 bpm
잘 훈련된 지구력 러너40 – 50 bpm
엘리트 마라토너·사이클리스트33 – 50 bpm (Ultra-trained 37 – 38 bpm 보고)

RHR 자체보다 본인 기준선 대비 며칠 연속 5–10 bpm 상승 여부가 누적 피로·과훈련·감염 조기 신호로 자주 활용된다.

직접 실측이 가장 정확하지만, 실측에는 점증 부하·전력 질주 같은 부담이 있다. 대신 두 추정 공식이 가장 널리 인용된다.

공식발표비고
FoxHRmax = 220 − ageFox, Naughton, Haskell 1971가장 널리 알려진 식이나 40세 이상에서 과대 추정 경향
TanakaHRmax = 208 − 0.7 × ageTanaka, Monahan, Seals 2001351건 메타분석 기반 — 전 연령대 정확도 우수 보고

두 공식의 차이는 연령이 올라갈수록 커진다 — 70세 기준 약 10 bpm 차이. 두 공식 모두 모집단 평균식이므로 같은 나이여도 개인차로 ±10 – 12 bpm 표준편차가 있다는 점이 자주 지적된다.

엘리트 수준이나 정확한 존 설정이 필요한 경우 실측 (보호자·의료 환경에서 점증 부하 테스트) 또는 레이스 데이터(예: 5K 레이스 마지막 1km 평균 HR) 가 권장된다.

Karvonen 공식 — 심박 예비량 (%HRR)

섹션 제목: “Karvonen 공식 — 심박 예비량 (%HRR)”

핀란드 생리학자 Martti Karvonen 등이 1957년 발표한 공식. 강도를 단순 %HRmax 가 아닌 HRR(=HRmax − RHR) 의 일정 비율 로 표현해, %VO₂R(산소 예비량 비율) 과 더 잘 상응하는 강도 척도를 제공한다.

Target HR = (HRmax − RHR) × %강도 + RHR

예: HRmax = 190, RHR = 50, 목표 70% HRR → (190 − 50) × 0.70 + 50 = 148 bpm

같은 70% 강도라도 단순 %HRmax 로 계산하면 133 bpm(190 × 0.70) 으로 나와 약 15 bpm 의 차이가 발생한다. Karvonen 공식이 RHR 차이를 보정 하기 때문이다.

심박을 강도 구간으로 묶어 훈련 분배를 통제하는 도구. 모델은 크게 두 가지가 병행된다.

%HRmax 기준의 일반 표준. 대다수 GPS 워치가 기본 채택.

Zone%HRmax강도대표 활용
Z1 (Very Light)50 – 60%매우 가벼움워밍업·쿨다운·회복 조깅
Z2 (Light)60 – 70%가벼움 — 대화 가능LSD·이지런·베이스 빌딩
Z3 (Moderate)70 – 80%중간 — 짧은 구절씩 대화마라톤 페이스 부근·장거리
Z4 (Hard)80 – 90%힘듦 — 단어 한두 마디템포·임계점 자극
Z5 (Maximum)90 – 100%매우 힘듦 — 발화 불가VO₂max 인터벌·전력

3-Zone 모델 (Seiler — 폴라라이즈드 트레이닝 기준)

섹션 제목: “3-Zone 모델 (Seiler — 폴라라이즈드 트레이닝 기준)”

생리학적 임계 기반. 폴라라이즈드 트레이닝 분배의 기본 단위.

Zone경계대략 %HRmax
Z1 (LIT)VT1(LT1) 이하약 60 – 75%
Z2 (MIT, “gray zone”)VT1 ~ VT2 사이약 75 – 90%
Z3 (HIT)VT2(LT2) 이상약 90 – 100%

3-Zone 의 Z1 은 5-Zone 의 Z1 + Z2 + Z3 일부를 포괄하고, 3-Zone 의 Z3 는 5-Zone 의 Z4 후반 + Z5 에 해당하는 식이다. 같은 “Zone 2” 라는 표현도 두 모델에서 의미가 다르다 — 폴라라이즈드 논의에서 “회피 대상 gray zone Z2” 는 5-Zone 의 LSD용 Z2 가 아니라 임계점 부근의 중강도 (5-Zone Z3-Z4) 를 가리킨다.

HRV (Heart Rate Variability) 는 박동과 박동 사이 시간 간격(RR interval) 의 변동량 이다. 심박수가 평균값이라면 HRV 는 그 평균 주변의 변동 폭. 지속 유산소 훈련을 한 사람은 비훈련 집단보다 HRV 가 더 높게 보고되며, 이는 자율신경 적응성 — 부교감 활성·회복 능력 — 의 지표로 해석된다.

훈련 부하·수면·스트레스의 누적 영향을 RHR 보다 더 일찍 반영한다고 보고되어, 최근 다수 GPS 워치가 수면 중 HRV 측정을 통한 회복 점수 산정에 활용한다.

요인방향
자율신경교감 자극 ↑ / 부교감 자극 ↓
호르몬에피네프린·노르에피네프린·갑상선 호르몬 ↑
자극 물질카페인·니코틴 ↑
체온↑ — 심부 체온 상승에 비례해 HR 상승
탈수↑ — 혈장량 감소로 cardiac drift
수면 부족·스트레스↑ — 평균 RHR 상승
고도↑ — 산소 분압 저하 보상
전해질칼륨·칼슘·나트륨 농도 변화에 민감

특히 장거리 러닝 중 시간 경과에 따른 심박 표류(cardiovascular drift) — 페이스 일정에도 심박이 시간당 약 5 – 10 bpm 상승 — 는 수분·전해질 보충 의 근거로 자주 거론된다.

  • “220 − age 는 정확한 공식이다” — Fox 1971 의 220 − age 는 1970년대 임상용 어림식이며, 메타분석 기반의 Tanaka 2001 208 − 0.7 × age 가 더 정확한 추정으로 보고된다. 두 공식 모두 ±10 – 12 bpm 의 개인차가 있어 가급적 실측 또는 레이스 데이터 보정이 권장된다.
  • “%HRmax = %HRR” — 동일한 70% 라도 HRmax 기준과 HRR(Karvonen) 기준이 다르다. RHR 이 낮은 잘 훈련된 러너일수록 두 값의 차이가 커진다.
  • “안정시 심박이 낮으면 무조건 좋다” — 일반적으로는 훈련 적응의 결과지만, 갑작스러운 RHR 하락 + 운동 능력 저하는 과훈련·overreaching 신호일 수 있다.
  • “같은 페이스면 같은 심박” — 기온·습도·고도·누적 피로·탈수·수면 부족이 같은 페이스의 심박을 모두 끌어올린다. 심박이 페이스보다 실제 생리적 부하 를 더 잘 반영하는 이유.
  • “Zone 모델은 다 같다” — 5-Zone (Polar/Garmin) 과 3-Zone (Seiler) 의 Zone 번호는 호환되지 않는다. “Zone 2” 라는 표현이 누구의 모델인지 명시되지 않으면 강도 해석이 완전히 달라진다.
  • “HRmax 는 훈련으로 올릴 수 있다” — HRmax 는 주로 유전·연령 에 의해 결정되며, 훈련으로 의미 있게 끌어올리기 어렵다고 보고된다. 훈련 효과는 같은 절대 강도에서 HR 이 낮아지는 방식(=같은 페이스의 상대 강도가 낮아짐) 으로 나타난다.
  • American Heart Association. Target Heart Rates Chart. heart.org
  • Fox SM, Naughton JP, Haskell WL. Physical activity and the prevention of coronary heart disease. Ann Clin Res. 1971;3(6):404–432. — 220 − age 공식
  • Tanaka H, Monahan KD, Seals DR. Age-predicted maximal heart rate revisited. J Am Coll Cardiol. 2001;37(1):153–156. — 208 − 0.7 × age, 351건 메타분석
  • Karvonen MJ, Kentala E, Mustala O. The effects of training on heart rate; a longitudinal study. Ann Med Exp Biol Fenn. 1957;35(3):307–315. — Heart Rate Reserve / Karvonen 공식 원전
  • Sarzynski MA, et al. Age-Predicted Maximal Heart Rate in Recreational Marathon Runners. Frontiers in Physiology, 2018 — PMC5862813
  • Wikipedia. Heart rate. en.wikipedia.org/wiki/Heart_rate
  • Wikipedia. Heart rate variability. en.wikipedia.org/wiki/Heart_rate_variability

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