Analysis of Blood Lactate and Creatine Kinase Responses Before and After Practice Matches by Position in High School Soccer Players

고등학교 축구선수들의 포지션별 자체 경기 전, 후 혈중 Lactate 및 Creatine Kinase 반응 분석

Abstract

Purpose : This study aimed to compare and analyze changes in blood lactate and creatine kinase (CK) levels before and after practice matches, according to playing position, in high school soccer players. Understanding these position-specific physiological responses may provide important evidence for optimizing individualized training programs and scientific recovery strategies that reflect competition-specific metabolic and muscular demands. Methods : Twenty high school soccer players (aged 17-19 years; 4 forwards, 8 midfielders, 8 defenders) participated, with goalkeepers excluded. Venous blood samples were collected from the antecubital vein at rest before the match and immediately after. Lactate and CK concentrations were analyzed using standard enzymatic assays. Statistical analyses were performed using SPSS 25.0, applying two-way repeated-measures ANOVA, one-way ANOVA, and Tukey's post hoc test to examine the main and interaction effects between position and time. Results : Blood lactate concentrations differed significantly across sampling time points and in the interaction between position and time (p<.05). Post hoc comparisons revealed that defenders had significantly lower lactate levels than forwards and midfielders (p<.05). There was no significant difference between forwards and midfielders. CK levels also differed significantly by position, time, and their interaction (p<.05). CK levels were measured pre-match and 24 hours post-match, with midfielders exhibiting markedly higher post-match CK levels than forwards (p<.05) and defenders (p<.01), and no difference between forwards and defenders. CK values increased significantly after the match in all positions (p<.05). Conclusion : These findings indicate that both metabolic and muscle damage responses vary by playing position in adolescent soccer players. Coaches and practitioners should consider these physiological patterns when designing recovery protocols and periodized conditioning plans. Future studies should include heart rate, GPS-derived external load, sprint frequency, and technical actions to provide a comprehensive understanding of position-specific match demands.

Ⅰ. 서론

축구는 장시간 동안 고강도의 간헐적인 활동이 반복되는 전형적인 인터벌 스포츠로, 선수들은 경기 내내 다양한 신체 스트레스를 경험하게 된다. 특히 방향 전환, 급가속, 점프, 공중 경합과 같은 고강도 활동은 에너지 대사뿐만 아니라 근육 손상 및 회복 반응에도 큰 영향을 미친다(Reilly & Doran, 2003; Stolen 등, 2005). 이러한 스트레스는 스프린트, 가속, 감속, 접촉 등 외부 부하(external load)와 심박수, 자각적 운동강도, 혈중 표지자와 같은 내부 부하(internal load)의 상호작용으로 축적되며, 특히 성장기 시기에 해당되는 선수일수록 반응의 개인차가 크다(Akyildiz 등, 2023). 또한 축구는 포지션에 따라 경기 중 에너지 대사 방식과 근육 사용 패턴에 영향을 미쳐, 포지션에 따른 생리적 지표 차이도 존재하는데(Oliva-Lozano 등, 2020), 예를 들어, 공격수의 경우 스프린트 빈도는 높지만, 전체 활동 시간은 비교적 짧으며, 순간적 폭발력이 중요한 특성이 있다. 미드필더는 경기 전체를 통틀어 가장 많은 이동 거리를 보이며, 고강도 반복 달리기 횟수 또한 높게 보고된다. 반면 수비수는 접촉 상황이 많고, 급가속 및 감속 비율이 높아 근 손상과 관련된 반응이 클 수 있다(Lee, 2003; Hoff, 2005; Reilly & Doran, 2003).

운동에 따른 근 손상(muscle damage)은 단발적이거나 반복적인 자극으로 인해 근섬유와 조직에 변화가 발생하는 현상이며, 이는 신체 활동 중 근육에서 방출되는 Lactate와 Creatine Kinase(CK)와 같은 효소들의 혈중 수치를 통해 생리학적 반응 확인과 손상 정도를 간접적으로 예측 및 평가할 수 있다(Brancaccio 등, 2008; Lippi 등, 2008).

Lactate는 주로 무산소성 해당 과정의 최종 산물로써, 무산소성 신체적 부담을 간접적으로 반영하는 지표로 활용되는데, 단기적 고강도 운동에서 Lactate의 수치가 급격히 상승하는 특징이 있다(Brooks, 2018). 축구 경기 상황에서는 전반전, 후반전 또는 고강도 구간 직후에 유의한 상승이 반복적으로 관찰되며(Aslan 등, 2012), 특히 경기 중 또는 직후에 측정한 혈중 Lactate는 대체로 4∼8 ㏖ 수준(개인차 4∼12 ㏖ 범위)의 분포를 보이며(Krustrup 등, 2006), 선수 개인에 따라 활동량이 많고 반복 전력 질주와 같은 운동 강도가 높은 포지션일수록 대사적 스트레스가 더 높게 나타나거나, 크게 증가하는 양상이 보고되어 왔다(Freire 등, 2021). 이러한 맥락에서 경기 전 대비 경기 직후(0∼5분)의 Lactate 변화는 포지션별 고강도 구간 노출 정도를 간접적으로 시사할 수 있다(Aslan 등, 2012; Krustrup 등, 2006; Stolen 등, 2005).

CK(creatine kinase)는 뼈대근 세포질에 풍부한 효소로, 근섬유막 투과성 변화 등 근손상 과정에서 혈중으로 유출되는 대표적 효소이며, 운동 후 수 시간에서 수일에 걸쳐 농도가 상승하는 것이 일반적이다(Baird 등, 2012; Brancaccio 등, 2007). 축구 경기처럼 급가속 및 감속, 점프 및 착지, 태클과 같은 편심성 수축과 충격성 부하가 누적되면 Z‑선 스트리밍과 사코렘마(근섬유막) 미세손상이 발생하고 막 투과성이 증가하여 CK의 혈중 유출을 초래한다(Hyldahl & Hubal, 2014; Paulsen 등, 2012). 이러한 1차 기계적 손상에 뒤이어 Ca²⁺ 항상성 붕괴와 칼페인 활성, 미토콘드리아 기능 저하, 호중구 침윤과 사이토카인 매개 염증이 동반되는 2차 손상이 진행되면서 CK는 유출은 지속 및 증폭된다(Allen 등 2008; Peake 등, 2017; Vasilaki 등, 2006). 축구 경기 후 CK의 변화에서는 경기 후 24–48시간에 지연성 피크를 보이는 것이 일반적이며(Baird 등, 2012; Kano 등, 2012; Peake 등, 2017), 이는 근육 손상 정도 및 회복 상태를 간접적으로 평가하는데 유용하게 활용된다(Ispirlidis 등, 2008). 다만 CK는 근손상의 간접 표지자로 개인차가 매우 크고(훈련 상태, 근량, 성별, 연령, 유전적 요인, 운동부하수준, 수면, 영양 등), 동일 자극에도 반응 크기가 다를 수 있으므로, 해석 시에는 기저치 대비 변화량과 지연성 근육통(DOMS), LDH, CRP 등 보조 표지자와 함께 종합하는 것이 바람직하다(Huggins 등, 2019; Ispirlidis 등, 2008; Souglis 등, 2018). 그러나 지금까지 진행된 대부분의 선행연구들은 성인 엘리트 축구선수를 대상으로 수행되었으며, 고등학교 연령대 청소년 선수들을 대상으로 한 실제 경기 기반의 생리 반응 분석은 매우 부족한 실정이다(Jung, 2016). 청소년기는 성인과는 다른 생리학적 특성을 가지며, 근육 발달, 호르몬 변화, 회복 능력 등에서 차이를 보인다. 이에 따라 동일한 자극에도 생리 반응이 다르게 나타날 수 있으며, 성인 선수들의 반응 결과를 청소년에게 그대로 적용하는 데는 한계가 있다(Murray & Cardinale, 2015; Naughton 등, 2000).

하지만 기존 연구들은 주로 성인 엘리트 선수 중심으로 진행되었고, 포지션별 Lactate와 CK의 실증적 의미에 대한 논의는 제한적이었다. 또한 상대팀과 경기 상황에 따라 Lactate와 CK 수치는 쉽게 변동될 수 있으며, 기존 연구에서의 일반화 가능성에도 한계가 존재한다. 청소년 선수의 경우, 근육 발달, 호르몬 변화, 회복 능력 등 생리적 특성이 성인과 달라 동일한 운동 자극에도 반응이 다르게 나타날 수 있으며(Murray & Cardinale, 2015; Naughton 등, 2000), 포지션별 맞춤형 훈련 및 회복 전략 개발을 위해서는 청소년 선수 집단의 포지션 특이적 생리 반응을 탐색적으로 확인할 필요가 있다.

또한 실제 경기 상황이 아닌, 동일 팀 선수들 간의 자체 연습경기를 대상으로 Lactate와 CK를 분석함으로써, 상대 전술이나 외부 조건에 의한 변동성을 최소화하고, 팀 내 포지션별 생리적 특성과 개체차 정보를 보다 안정적으로 관찰할 수 있다는 실무적 의미가 있다. 이러한 접근은 실험적 통제와 실제 경기 조건 사이의 균형을 이루며, 청소년 축구 선수의 회복 관리와 포지션별 훈련 설계에 참고할 수 있는 기초 자료를 제공한다.

따라서 본 연구의 목적은 단일 고등학교 팀 선수들의 자체 연습경기를 기반으로, 경기 전·직후 혈중 Lactate와 경기 후 24시간 CK 변화를 포지션별로 비교 분석하는 탐색적 연구를 수행하고, 평균 차이뿐만 아니라 개체차와 변동성을 함께 제시함으로써 포지션별 맞춤형 훈련 및 회복 전략 개발의 기초 근거를 제공하는 것이다.

Ⅱ. 연구방법

1. 연구 대상

이 연구의 대상은 경상남도 G군에 소재한 고등학교 축구선수 20명(17세~19세)이다. 팀의 총괄 지도자에게 사전 승인을 받은 연구자가 훈련장에 방문하여, 골키퍼를 제외한 공격수 4명, 미드필더 8명, 수비수 8명 등 총 20명의 선수를 대상으로 연구의 목적과 취지를 설명하였다. 이후 학부모와 대상자 모두에게 연구 참여 및 혈액 채취에 대한 동의서를 받은 후 연구를 진행하였다. 연구대상자의 신체적 특성은 Table 1과 같다.

Table 1. Physical characteristics of study subjects (unit: Mean±SD)

Values are the means±SD, FW; forward, MF; midfielder, DF; defender

2. 측정 항목 및 방법

1) 신체조성

체성분 분석기(InBody 380, Bio space Co, Korea)를 사용하여 체성분 검사를 위해 측정 4시간 전에 음식 섭취와 12시간 전에는 운동을 금하도록 하였고, 측정 30분 전에는 화장실에서 소변을 보게 하였으며 경기 전 측정하였다.

2) 혈액 채취 및 분석

혈액 샘플은 각 항목별로 Lactate의 경우 경기 시작 전 안정 상태(rest)와 경기 직후(immediate match)에 전완부정맥(antecubital vein)에서 채취하였다. Lactate는 경기 시작 전 안정 상태(rest)와 경기 직후 혈액 채취하였고, CK의 경우 경기 시작 전 안정 상태(rest)와 경기 이후 회복 24시간 시점에 채취한 혈액을 이용하여 분석하였으며, Multiskan Go Microplate Spectrophotometer(Thermo, Co. USA) 효소면역분석기를 이용하여 분석하였으며 모든 분석은 녹십자센터에 의뢰하였다.

3. 축구 경기

본 선정된 연구 대상자 20명은 한 팀의 선수들이며, 2팀의 나누어 자체 경기를 실시하였다. 4-4-2 포메이션으로 전반전, 후반전 각각 45분 총 90분 경기를 실시하였으며, 양팀 모두 선수 교체는 실시하지 않았다. 또한, 수분 섭취는 Sawka MN 등(2007)의 연구를 참고하여, 경기 시작 전 안정 상태, 전반 종료 후, 그리고 후반 종료 직후의 시점에 동일한 시판 생수(samdasoo, Korea)를 각각 500 ㎖씩 마시도록 하였으며, 경기 중에는 물 섭취를 제한하였다.

4. 자료처리 및 분석

본 연구의 자료처리는 SPSS 25.0 통계프로그램을 이용하였으며 구체적인 자료처리 방법은 다음과 같다. 자료의 정규성은 Shapiro–Wilk 검정을 통해 확인하였으며, 모든 변수에서 유의확률이 p>.05로 나타나 정규분포 가정을 충족하였다. 이에 따라 이원반복분산분석(two-way repeated ANOVA)을 적용하였다. 모든 종속 변인들의 평균(mean)과 표준편차(SD)를 산출하였으며, 포지션(3)×채혈시기(2)로 하는 이원반복변량분석(two-way repeated ANOVA)을 실시하였다. 통계적으로 유의한 상호작용 효과에 대해서는 일원변량분석(one-way ANOVA)과 Tukey의 사후 검증법을 이용하였으며, 통계적 유의수준은 p<.05로 설정하였다.

Ⅲ. 결과

1. 축구 경기 전, 후 포지션별 Lactate 변화

축구 경기 전, 후 포지션별 차이에 따른 혈중 Lactate 농도 변화는 Table 2와 같다. Lactate 농도에 대한 이원반복변량분석 결과, 채혈시기(F= 782.54) 및 포지션과 채혈 시기 간의 상호작용(F= 3.659)에서 유의한 차이가 나타났다(p<.05).

Table 2. Changes in Lactate (unit: Mean±SD)

Valuesaremeans±S.D., FW; forward, DF; defender, MF; midfielder

이에 따른 사후분석 결과, DF는 FW(p<.05) 및 MF(p<.05)보다 유의하게 낮은 혈중 Lactate 농도를 나타냈다. 반면, FW와 MF 간에는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(p= .873).

2. 축구 경기 전, 후 포지션별 Creatine Kinase 변화

축구 경기 전, 후 포지션별 차이에 따른 혈중 CK 농도 변화는 Table 3과 같다. CK 농도에 대한 이원반복변량분석 결과, 포지션(F= 4.107), 채혈시기(F= 593.26) 및 포지션과 채혈시기 간의 상호작용(F= 3.683) 모두 유의한 차이가 나타났다(p<.05).

Table 3. Changes in creatine kinase (unit: Mean±SD)

Values are means±SD, FW; forward, DF; defender, MF; midfielder

이에 따른 사후분석 결과, MF는 FW(p<.05) 및 DF(p<.01)보다 경기 후 유의하게 높은 혈중 CK 농도를 나타냈다. 반면, FW와 DF 간에는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(p= .944).

또한, 모든 포지션에서 경기 이후 CK 수치는 경기 전보다 유의하게 증가한 것으로 나타났다(p<.05).

Ⅳ. 고찰

본 연구는 단일 고등학교팀 축구선수들을 대상으로 자체 연습경기를 기반으로, 경기 전, 후의 혈중 Lactate과 경기 후 24시간의 CK 변화를 포지션별로 비교 분석하여 변화량과 변동성을 보고하는 탐색적 연구를 수행하였다. 포지션별 혈중 Lactate 및 CK의 변화에 대한 결과를 토대로 논의하고자 한다.

축구는 고강도 인터벌 특성을 가지는 종목으로, 90분 동안 경기 초반과 같은 움직임을 지속적으로 유지할 수 있는 유산소성 능력과 경기 중 볼의 선점 및 전력 질주를 위한 무산소성 파워 등이 중요한 체력요인으로 여겨진다. 또한, 경기 중 반복되는 볼을 뺏기 위한 상대 선수와의 몸싸움이나 전력 질주, 급격한 방향 전환(cutting), 태클, 점프 및 슈팅 등의 동작이 끊임없이 반복된다(Reilly & Doran, 2003; Stolen 등, 2005).

이와 같은 축구 경기에서 요구되는 특수한 기술 수행은 선수들의 전신에 걸쳐 높은 수준의 대사 스트레스를 초래하며, 이로 인해 경기 후 염증 반응이 활발해지고 근육 손상이 발생하는 것으로 알려져 있다(Park, 2004; De Moura 등, 2012). 이러한 특성으로 인해 경기 직후 선수들은 에너지 대사 부산물의 축적, 근세포 손상, 자율신경계 반응 등의 생리적 변화를 경험하게 되며, 이는 혈 중 지표의 변화로 가시화된다. 이러한 생리적 반응의 차이는 청소년기라는 연령적 특성과도 밀접한 연관이 있다. 청소년 선수는 성인과 비교해 호르몬 분비, 근 단백질 합성, 회복 효율성 등에서 미성숙한 특성을 보이므로, 동일한 운동 자극에도 회복 반응이 다르게 나타날 수 있으며(De Almeida-Neto 등, 2025; Murray & Cardinale, 2015), 반복적 경기 일정과 제한적인 회복 환경(수면, 영양, 마사지 등)은 고등학교 축구선수의 회복 메커니즘을 더욱 취약하게 만든다(Mason 등, 2023).

본 연구에서의 Lactate 수치는 모든 포지션에서 경기 직후 유의하게 증가하였으며, 특히 FW와 MF가 DF에 비해 유의하게 높은 수치를 나타냈다. 이는 포지션별 활동 유형과 전술적 역할에 따른 무산소성 해당계 대사 요구의 차이를 반영하는 결과로 해석할 수 있다. Lactate는 고강도 구간에서 해당계의 급격한 동원이 일어날 때 즉시 상승하는 내부 부하 지표로(Brooks, 2018), 전력 질주, 반복 가속 및 감속, 압박과 같은 전술 과업의 빈도와 밀도가 클수록 증가하는 경향이 있는데(Krustrup, 2006), FW의 경우 상대 진영에서의 반복적 단거리 스프린트와 공감 침투의 빈도가 많으며, MF는 경기 전체 구간에서의 반복적인 전방 및 후방 전환과 전진 압박, 공간 침투 등 고강도 활동의 노출이 구조적으로 많아 무산소성 해당작용이 더욱 활발하여 해당계 대사성 요구가 DF보다 컸을 가능성을 시사한다(Krustrup 등, 2006). 실제로 Oliva-Lozano 등(2020)의 연구에서도 포지션에 따라 외부 부하(external load)와 내부 부하(internal load)의 양상이 다르며, 특히 MF가 가장 높은 이동 거리와 가속/감속 빈도를 나타낸다고 보고하였고, Gharbi 등(2015)의 연구에서 또한 반복적 무산소성 운동 후 Lactate가 급격히 증가한다는 점에서 본 연구 결과와 일치한다. Lactate의 축적은 근육 내 pH 저하, 효소 활성 억제, 칼슘 이온 조절 장애 등을 유발하여 근 수축력 저하와 피로에 직접적으로 영향을 준다(Brooks, 2009; Facey 등, 2013; Moreira 등, 2024). 따라서 FW 및 MF의 혈중 Lactate 반응은 경기 중 포지션별 전술 과업과 활동량 차이에 따른 대사적 스트레스 수준을 반영하며, 포지션별 맞춤형 체력 및 회복 전략 수립의 필요성을 시사한다.

한편, 본 연구의 결과에서는 CK 수치는 경기 후 모든 포지션에서 증가하였고, 특히 MF가 FW와 DF에 비해 유의하게 높은 수치를 보였다. CK는 사코렘마(근섬유막) 투과성 증가와 연관된 간접적 근손상 표지자로 개인차와 분포 왜도가 큰 지표이므로, 본 연구 결과에서 MF는 전술적 역할 범위가 넓고 가속 및 감속 빈도가 많아, 근섬유 손상 및 지연성 근손상 반응(CK 유출)이 상대적으로 크게 나타났을 것으로 사료된다(Brancaccio 등, 2007; Baird 등, 2012). 하지만, 단일 24시간 시점 채혈로 인해 일부 선수에서는 CK 피크가 전 또는 도중일 수 있으며, 따라서 MF>FW>DF 패턴은 상대적 경향을 나타내지만 회복 완결 여부를 단정하기 어렵다(Ispirlidis 등, 2008).기전적으로 축구의 급가속, 감속, 급회전, 점프 및 착지, 태클은 높은 편심성 충격성 부하를 야기한다. 이러한 자극은 미세구조 손상(Z‑line streaming)과 막 불안정성, 칼슘 항상성 붕괴와 칼페인 활성, 염증 매개 2차 손상을 통해 CK의 지연성 유출을 증폭시킨다(Hyldahl & Hubal, 2014; Paulsen 등, 2012). MF는 전방 및 후방 전환, 압박, 세컨드볼 대응 등 전술적 역할 범위가 넓고 가속, 감속 노출 빈도가 높아 외부 부하가 구조적으로 큰 포지션으로 알려져, CK 상승폭이 상대적으로 크게 관찰될 개연성이 있다(Vigh‑Larsen 등, 2018). 실제로 공식 경기 추적 연구에서 MF가 다른 포지션보다 CK 반응이 크게 보고된 바 있어(Ispirlidis 등, 2008; Souglis 등, 2018), 본 연구 관찰과 정합적이다. 따라서, 본 연구 결과는 포지션별 활동 유형과 외부 부하 패턴이 CK 반응 차이에 기여했을 가능성을 보여주며, 이는 청소년 축구선수 대상 포지션 특이적 회복 관리 전략 수립의 근거로 활용될 수 있다. 다만 HR, GPS, 접촉 강도 등 외부·내부 부하를 동시 계량하지 않았으므로, 포지션 차이를 원인 및 결과로 단정할 수 없다는 한계도 명확히 제시한다.

Ⅴ. 결론

본 연구는 경상남도 G군의 단일 고등학교 축구선수들을 대상으로 자체 경기 전, 후 회복기 혈중 Lactate 및 CK 변화를 포지션별로 비교 분석하였으며. 다음과 같은 결론을 내렸다.

고등학교 축구선수들은 경기 후 혈중 Lactate 및 경기 후 회복 24시간 시점 CK 수치가 유의하게 증가하여, 포지션별 즉시 대사 반응(Lactate)과 지연성 근손상 반응(CK)의 차이가 관찰되었다. 특히 포지션별 비교에서는 FW와 MF가 DF에 비해 유의하게 높은 Lactate 수치를 나타냈으며, MF는 FW 및 DF보다 높은 CK 반응을 보였다.

본 연구의 결과를 통해 고등학교 축구선수들의 포지션별 맞춤형 훈련 및 회복 전략에 대한 가설과 실천적 단서를 일부 제공하였지만, Lactate와 CK의 변화는 운동 강도, 경기 내 행동 특성(스프린트, 태클, 점유율 등)에 의존적이라는 기존 연구들(Brancaccio 등, 2008; Ispirlidis 등, 2008)을 고려할 때, 향후 연구에서는 경기 중 행동 분석(심박수, 외부 부하, 이동 거리, 스프린트 횟수, 태클 빈도과 생리적 지표의 통합적 평가를 통해 회복 전략의 효과성과 적용 가능성을 검증하기를 제언한다.