2021년 - 칼로리를 맞추면 케톤식과 저지방식의 체성분 변화는 달랐을까?

케톤식 연구진이 낸 뜻밖의 결과

저탄수화물·케톤식 논쟁에서 이 논문은 독특한 위치에 있습니다. 이 연구는 Kevin Hall의 대사병동 연구가 아니라, 케톤식 연구로 잘 알려진 Jeff Volek 그룹에서 나온 논문입니다. 그런데 결과는 케톤식의 체중감량 우위를 강하게 주장하는 쪽이 아니었습니다.

칼로리와 단백질을 맞추고, 모든 식사를 연구진이 제공하면 어떻게 될까?

결과는 간결했습니다. 케톤식은 케톤체를 올렸고, 호흡교환비를 낮추어 지방 산화 쪽으로 대사가 이동했음을 보여주었습니다. 그러나 체중과 체성분 변화는 저지방식과 크게 다르지 않았습니다. 통제된 조건에서 체중과 체지방 감소를 크게 좌우한 것은 식단 이름보다 에너지 결핍과 단백질 섭취였습니다.

Jeff Volek은 누구인가

Jeff S. Volek은 현대 저탄수화물·케톤식 진영에서 중심 인물에 가깝습니다. 그는 오하이오주립대학(Ohio State University)의 Human Sciences 교수이자 등록영양사(RD)이며, 1990년대 말부터 초저탄수화물·케톤식이 인체 대사에 미치는 영향을 연구해 왔습니다. 그의 연구 주제는 영양성 케톤증, 운동과 체성분, 인슐린 저항성, 제2형 당뇨병, 지질 대사와 심혈관 대사지표에 걸쳐 있습니다.

Volek이 중요한 이유는 그가 단순한 식단 유행의 해설자가 아니라, 저탄수화물 진영의 핵심 개념을 만든 연구자 중 한 명이기 때문입니다. 그는 Stephen Phinney와 함께 The Art and Science of Low Carbohydrate Living을 썼고, 여기서 "well-formulated ketogenic diet"라는 표현을 강조했습니다. 이것은 단순히 빵과 밥을 줄이는 식단이 아니라, 단백질 섭취, 나트륨과 미네랄, 지방의 질, 운동 적응, 장기 순응도를 함께 고려한 케톤식을 뜻합니다.

그의 연구는 케톤식이 인슐린 저항성, 중성지방, HDL 콜레스테롤, LDL 입자 분포, 지방산 산화 같은 지표를 개선할 수 있다는 주장과 연결되어 있습니다. 운동선수와 군인, 대사질환 환자에서 영양성 케톤증이 어떤 생리적 변화를 만드는지도 연구했습니다. 또 원격진료 기반 저탄수화물·케톤식 중재로 제2형 당뇨병 관리를 시도한 Virta Health의 공동창업자이자 전 최고과학책임자였습니다.

따라서 Volek은 케톤식 진영의 주변 인물이 아닙니다. Gary Taubes가 탄수화물-인슐린 가설을 대중적으로 밀어붙인 논쟁가에 가깝다면, Volek은 Phinney, Westman 같은 연구자들과 함께 케톤식을 임상과 생리학의 언어로 정리해 온 학술적 축에 가깝습니다. 저탄수화물 지지자들이 “제대로 구성된 케톤식은 다르다”고 말할 때, 그 배경에 자주 놓이는 이름이 Volek입니다.

이 배경 때문에 결과의 해석이 달라집니다. 저탄수화물 식단에 회의적인 연구진이 아니라, 케톤식의 생리학적 효과를 적극적으로 연구해 온 그룹에서 나온 결과이기 때문입니다. Volek 연구진은 케톤식이 케톤증과 지방 산화를 만든다는 점은 확인했습니다. 다만 칼로리와 단백질을 맞춘 6주 조건에서는, 그 대사 변화가 더 큰 체중감량이나 체성분 개선으로 이어지지는 않았습니다.

연구 설계 한눈에 보기

원래 질문은 케톤식 대 저지방식이 아니었다

이 연구의 1차 질문은 “케톤식이 저지방식보다 좋은가”가 아니었습니다. 연구진의 주된 관심은 저칼로리 케톤식에 외인성 ketone salt를 추가하면 근손실을 줄일 수 있는가였습니다.

그래서 참가자들은 먼저 두 케톤식 군으로 무작위 배정되었습니다. 하나는 ketone salt를 먹었고, 다른 하나는 placebo를 먹었습니다. 저지방식 군은 별도로 모집된 matched comparison group이었습니다. 즉 저지방식과 케톤식 비교는 가능하지만, 가장 강한 형태의 무작위 비교는 아닙니다.

저지방식 군도 같은 기간, 같은 검사, 비슷한 칼로리 제한과 단백질 조건으로 따라갔습니다. 식단은 자유섭취가 아니라 연구진이 준비해 제공했습니다. 현실의 순응도나 식욕 차이를 보는 연구가 아니라, “조건을 맞추면 대사적 차이가 얼마나 남는가”를 본 연구에 가까웠습니다.

식단은 어떻게 달랐나

세 식단의 열량은 비슷하게 맞추었습니다. 연구진은 각 참가자의 체중 유지 필요열량을 추정한 뒤, 그 약 75% 수준으로 식사를 제공했습니다. 평균적으로 하루 약 600 kcal 정도의 적자를 만들려는 설계였습니다.

단백질은 세 군 모두 하루 약 100g으로 맞추었습니다. 다이어트 연구에서 제지방량 변화는 탄수화물과 지방의 비율만이 아니라 단백질 섭취량에 크게 영향을 받습니다. 단백질을 맞추어 두면, 케톤식이 근육을 더 잘 보존한다는 주장을 더 직접적으로 볼 수 있습니다.

차이는 탄수화물과 지방이었습니다. 케톤식은 탄수화물을 하루 약 40g으로 낮추고 나머지 에너지를 지방에서 얻었습니다. 저지방식은 지방을 약 25% 에너지 수준으로 낮추고, 탄수화물을 주된 에너지원으로 삼았습니다. 즉 식단 철학은 매우 달랐지만, 칼로리와 단백질은 비슷했습니다.

케톤식은 실제로 케톤식을 만들었다

이 연구에서 케톤식이 불충분했다는 비판은 어렵습니다. 케톤식 군의 모세혈관 beta-hydroxybutyrate는 연구 기간 동안 영양성 케톤증 범위로 올라갔습니다. ketone salt를 먹은 군에서는 초기 2주 동안 fasting BHB가 placebo 케톤식보다 더 높았습니다.

호흡교환비도 케톤식에서 감소했습니다. 이는 탄수화물 산화보다 지방 산화 비중이 커졌다는 뜻입니다. 따라서 이 연구는 단순히 “탄수화물을 조금 줄인 식단”이 아니라, 실제로 케톤 대사 상태를 만든 식단을 시험했습니다.

하지만 대사가 케톤 쪽으로 이동했다는 사실이 곧 더 큰 체지방 감소로 이어지지는 않았습니다.

체중과 체성분 변화

6주 뒤 케톤식 군에서는 체중, 지방량, 제지방량이 모두 감소했습니다. 두 케톤식 군을 합쳐 보면 체중은 평균 약 7.7kg, 지방량은 약 4.6kg, 제지방량은 약 1.9kg 줄었습니다. 내장지방과 피하지방도 MRI에서 유의하게 감소했습니다.

ketone salt를 추가해 케톤체를 더 높여도 체성분 변화는 뚜렷하게 달라지지 않았습니다. ketone salt가 질소 손실을 약간 줄일 가능성은 보였지만, 6주라는 기간 안에서 제지방량 보존 차이로 확실하게 나타나지는 않았습니다.

저지방식 군을 포함한 비교에서도 큰 그림은 같았습니다. 저지방식 역시 대부분의 체중·체성분 지표에서 케톤식과 비슷한 방향으로 변했습니다. 케톤식은 케톤체와 호흡교환비를 바꾸었지만, 체중과 지방량 감소의 크기에서는 저지방식과 뚜렷하게 갈라지지 않았습니다.

저자들의 결론

저자들은 결론에서 상당히 직접적으로 말합니다. 잘 구성된 저칼로리 케톤식에 ketone salt를 더해도 체중감량이나 체성분 변화는 크게 달라지지 않았습니다. 그리고 짧은 기간의 체성분 변화는 케톤증 수준이나 다량영양소 분포보다 칼로리 제한에 의해 더 크게 좌우된다고 해석했습니다.

이 결론은 Volek 연구진의 기존 관심사와 함께 읽어야 합니다. 이들은 케톤식의 생리학적 효과를 부정하지 않습니다. 오히려 케톤증이 실제로 만들어졌고 지방 산화 지표도 바뀌었다는 점을 보여주었습니다. 다만 그 변화가 같은 칼로리 조건에서 더 큰 체성분 변화로 이어졌다고 보기는 어려웠습니다.

케빈 홀 연구와 어떻게 연결되는가

Kevin Hall의 2015년 연구는 같은 칼로리 적자에서 탄수화물 제한과 지방 제한을 비교했습니다. 탄수화물을 줄이면 인슐린은 줄고 지방 산화는 늘었지만, 체지방 감소가 더 커지지는 않았습니다.

2016년 NuSI 연구는 더 확실한 케톤식 조건에서도 비슷한 질문을 던졌습니다. 케톤식 전환 후 에너지 소비는 약간 증가했지만, 체지방 감소가 극적으로 커지지는 않았습니다. 탄수화물-인슐린 모델이 기대한 크고 지속적인 대사적 우위는 보이지 않았습니다.

Buga와 Volek의 2021년 논문도 같은 방향을 가리킵니다. 이번에는 Hall 연구가 아니라 케톤식 연구자들의 통제 급식 연구에서도, 칼로리와 단백질을 맞추면 케톤식과 저지방식의 단기 체성분 변화는 크게 다르지 않았습니다.

이 세 연구에서는 같은 결론이 반복됩니다. 탄수화물을 줄이면 대사 지표는 분명히 바뀝니다. 케톤체도 올라가고, 지방 산화도 증가합니다. 그러나 그 변화가 곧 “같은 칼로리에서 더 많은 체지방 감소”로 이어진다고 말하기는 어렵습니다.

케톤식의 의미는 어디에 남는가

이 논문은 케톤식의 모든 장점을 부정하지 않습니다. 현실에서는 식단을 연구진이 제공하지 않습니다. 사람은 스스로 음식을 고르고, 배고픔과 포만감에 따라 먹고, 사회생활과 취향 속에서 식단을 유지합니다.

케톤식이 어떤 사람에게 식욕을 줄이고, 식사 선택을 단순하게 만들고, 혈당 변동을 낮추고, 장기 순응도를 높인다면 그것은 현실적인 장점이 될 수 있습니다. 반대로 저지방식이 어떤 사람에게 더 쉽고, 더 저렴하고, 더 오래 유지 가능하다면 그것도 장점입니다.

이 논문의 결론은 “케톤식은 쓸모없다”가 아닙니다.

칼로리와 단백질을 맞춘 통제 조건에서는, 케톤식이라는 이름 자체가 체중과 체성분 변화를 자동으로 더 크게 만들지는 않았다.

한계

이 연구는 강점과 한계가 뚜렷합니다. 식사를 직접 제공한 통제 급식 연구였고, DXA뿐 아니라 MRI로 지방 분포와 허벅지 근육 단면적을 측정했습니다. 단백질을 맞춘 것도 강점입니다.

하지만 저지방식 군은 케톤식 군과 같은 방식으로 무작위 배정된 1차 비교군이 아니었습니다. 별도로 모집된 matched comparison group입니다. 연구 기간도 6주로 짧습니다. 장기 체중 유지, 식욕, 순응도, 실제 생활에서의 식품 선택 차이는 평가하기 어렵습니다.

또한 연구는 Metagenics의 지원을 받았고, ketone salt 제품과 관련된 이해관계가 있었습니다. 저자 중 일부는 Metagenics 소속이었고, Jeff Volek도 저탄수화물 영양 관련 이해관계를 공개했습니다. 이런 배경은 결과를 읽을 때 함께 고려해야 합니다.

정리

Buga와 Volek 연구진의 2021년 논문에서 케톤식은 실제로 케톤증을 만들고 지방 산화를 증가시켰습니다. 그러나 칼로리와 단백질을 맞춘 6주 통제 급식 조건에서는 저지방식보다 체중이나 지방량을 더 많이 줄였다고 보기 어려웠습니다.

체중감량의 1차 동력은 여전히 에너지 결핍입니다. 체성분을 지키는 데에는 단백질 섭취와 운동, 감량 속도, 기간이 중요합니다. 탄수화물과 지방의 비율은 대사 상태와 식단 경험을 바꾸지만, 같은 칼로리 조건에서 체지방이 사라지는 물리적 계산을 완전히 뒤집지는 못했습니다.

Kevin Hall의 대사병동 연구와 Volek 연구진의 통제 급식 연구는 서로 다른 위치에서 비슷한 결론을 보여줍니다. 탄수화물을 줄이면 대사 지표는 바뀝니다. 그러나 같은 칼로리 조건에서 체지방 감소가 자동으로 더 커진다고 말하기는 어렵습니다. 체중감량은 특정 진영의 이름보다, 사람이 실제로 지속할 수 있는 에너지 결핍과 충분한 단백질, 그리고 장기적으로 유지 가능한 생활 구조에 더 가깝습니다.

참고문헌

1. Buga A, Kackley ML, Crabtree CD, et al. The Effects of a 6-Week Controlled, Hypocaloric Ketogenic Diet, With and Without Exogenous Ketone Salts, on Body Composition Responses. Frontiers in Nutrition. 2021;8:618520. https://doi.org/10.3389/fnut.2021.618520

2. Hall KD, Bemis T, Brychta R, et al. Calorie for Calorie, Dietary Fat Restriction Results in More Body Fat Loss than Carbohydrate Restriction in People with Obesity. Cell Metabolism. 2015;22:427-436. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.08.009

3. Hall KD, Chen KY, Guo J, et al. Energy expenditure and body composition changes after an isocaloric ketogenic diet in overweight and obese men. American Journal of Clinical Nutrition. 2016;104:324-333. https://doi.org/10.3945/ajcn.116.133561

4. The Ohio State University. Jeff S. Volek, Ph.D. Center for Advanced Functional Foods Research and Entrepreneurship. https://u.osu.edu/caffre/people/volek/

5. Volek JS, Sharman MJ. Cardiovascular and hormonal aspects of very-low-carbohydrate ketogenic diets. Obesity Research. 2004;12 Suppl 2:115S-123S. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15601959/