심장재활에서 운동 강도를 설정할 때 목표심박수(target heart rate, THR)를 산출하는 방식은 크게 두 가지로 나뉩니다. 하나는 최대심박수(maximum heart rate, MHR)에 일정 비율을 곱하는 ‘%MHR 방법’이고, 다른 하나는 안정시심박수(resting heart rate, RHR)를 함께 고려하여 여유심박수(heart rate reserve, HRR)를 구한 뒤 여기에 운동 강도 비율을 적용하는 ‘%HRR 방법’입니다. 문제에서 묻는 공식은 후자에 해당하며, 이를
카르보넨 공식(Karvonen formula)이라고 합니다.
카르보넨 공식의 산출 구조는 다음과 같습니다. 먼저 최대심박수에서 안정시심박수를 빼서 여유심박수를 구합니다. 이후 목표로 하는 운동 강도 비율(예:
40–60%)을 여유심박수에 곱하고, 마지막에 안정시심박수를 다시 더해 목표심박수를 산출합니다. 즉, 목표심박수 = [(최대심박수 − 안정시심박수) × 운동강도(%)] + 안정시심박수입니다. 이 방식은 개인의 기초 심박수 수준을 반영하기 때문에, 같은 최대심박수를 가진 사람이라도 안정시심박수가 낮은 사람과 높은 사람의 목표심박수가 달라지게 됩니다.
심장재활 및 심폐질환 환자의 운동처방에서 %HRR 방법은 단순히 최대심박수만 사용하는 방법보다 실제 개인의 운동 반응을 더 잘 반영하는 것으로 평가됩니다. 최근 유럽 예방심장학회 관련 다기관 연구에서는 심장대사질환(cardiometabolic disease) 환자를 대상으로 미국심장협회/미국심혈관·폐재활학회(AHA/AACVPR) 과학적 성명서에서 권고하는
%HRR 기반 중등도 운동강도가 심폐운동검사(CPET)에서 확인되는 환기역치(ventilatory threshold)와 얼마나 일치하는지를 평가하였습니다
[2]. 이는 %HRR 방식이 심장재활 현장에서 단순한 최대심박수 비율보다 개별화된 운동강도 처방의 기준으로 채택되고 있음을 보여줍니다.
비만 환자를 대상으로 한 연구에서도 운동강도 산출 방법에 따른 효과 차이를 비교하면서 %MHR 방법과
카르보넨 방법(Karvonen method)을 구분하여 제시하고 있습니다
[1]. 이 연구는 최대심박수 추정 공식(Fox 공식, Tanaka 공식 등)과 운동강도 산출 방법(%MHR vs. %HRR)을 각각 독립된 변수로 다루었는데, 이는 카르보넨 공식이 최대심박수 추정 공식과는 별개의 ‘운동강도 설정 방법’임을 시사합니다. 즉, 브루스 공식이나 나우튼 공식 같은 이름은 최대심박수 추정 또는 운동부하검사 프로토콜과 관련된 용어로, 안정시심박수를 고려한 목표심박수 산출 공식과는 구분되어야 합니다.
폐고혈압(pulmonary hypertension) 소아·젊은 성인 환자를 대상으로 한 연구에서도 표준적인 운동강도 처방법이 최대심박수 대비 백분율(% peak HR)에 기반한다고 언급하면서, 이러한 방법이 해당 환자군에서는 부정확할 수 있음을 지적하였습니다
[3]. 이는 최대심박수만 사용하는 방법의 한계를 보여주는 사례로, 안정시심박수를 반영하는 %HRR 방식이 임상적으로 왜 고안되었는지를 이해하는 배경이 됩니다. 다만 이 연구에서도 %HRR 방법 자체의 정확성을 별도로 검증한 것은 아니므로, 특정 질환군에서의 적용 가능성은 개별 평가에 근거해야 합니다.
만성질환 외래 환자의 운동처방에 관한 실무 지침에서도 운동강도 설정 시 개별화와 안전성을 강조하고 있습니다
[4]. 심장재활을 포함한 임상 운동처방에서 안정시심박수를 포함하는 카르보넨 공식은 단순한 최대심박수 비율법보다 개인의 자율신경계 상태, 약물 복용, 체력 수준을 반영할 여지가 크기 때문에 임상적으로 선호되는 경향이 있습니다. 다만 베타차단제 등 심박수에 영향을 주는 약물을 복용하는 환자에서는 안정시심박수와 최대심박수 모두 변동될 수 있으므로, 공식 적용 전에 약물 효과와 운동부하검사 결과를 함께 확인해야 합니다.
보기에서 제시된 브루스 공식, 나우튼 공식은 운동부하검사 프로토콜 이름이며, 보그 공식은 운동자각도(rating of perceived exertion, RPE)와 관련된 개념입니다. 메츠(MET)는 운동 강도를 대사당량으로 표현하는 단위입니다. 따라서 안정시심박수를 고려하여 목표심박수를 산출하는 공식은
카르보넨 공식이 유일하게 해당합니다.
참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
Effects of Aerobic Exercise on Physical Fitness in Obesity Using Fox vs. Tanaka's Maximum Heart Rate and Percentage vs. Karvonen Methods.일반논문Rugbumrung M, Rukbumrung T, Impanya S, Thurayot A. (2025) · DOI: 10.70252/xeps8890
- [2]
Cardiorespiratory Exercise Intensity Prescription in Cardiovascular Rehabilitation: Do Updated Guideline Recommendations Reflect Real Individual Effort Responses?가이드라인Milani JGPO, Milani M, D'Ascenzi F, Braga F, da Silveira AD, Cipriano GFB, Machado FVC, Wilhelm M, Marcin T, Cavigli L, Keytsman C, Falter M, Cornelissen V, Verboven K, Hansen D, Cipriano Junior G. (2026) · DOI: 10.1093/eurjpc/zwag311
- [3]
Estimating Exercise Intensity Using Heart Rate Methods in Children and Young Adults with Pulmonary Hypertension.일반논문Kwan LT, Del Mundo RJS, McCown ME, Fremed MA, Krishnan US, Liberman L, Asiedu QD, Layton AM. (2026) · DOI: 10.1007/s00246-026-04411-z
- [4]
Practical guidelines for exercise prescription in different clinical populations.가이드라인Komici K, Bianco A, Cuomo A, Bianco R, Illario M, Guerra G, Paoli A, Schena F, Iaccarino G. (2026) · DOI: 10.3389/fspor.2026.1649549