2021년 - 식물성 저지방 식단과 동물성 케토 식단: 마음대로 먹게 두면 어느 쪽을 덜 먹을까

이 논문이 던진 질문

저탄수화물 다이어트 논쟁에서 자주 나오는 주장은 단순합니다. 탄수화물을 줄이면 인슐린이 낮아지고, 인슐린이 낮아지면 지방 저장이 줄고, 배고픔도 줄어든다는 것입니다. 이 논리라면 마음대로 먹게 두었을 때 저탄수화물, 특히 케토 식단을 먹는 사람이 저지방 고탄수화물 식단을 먹는 사람보다 덜 먹어야 합니다.

케빈 홀의 2021년 Nature Medicine 논문은 바로 이 질문을 시험했습니다.

같은 병동 환경에서 원하는 만큼 먹게 하면, 식물성 저지방 식단과 동물성 케토 식단 중 어느 쪽이 에너지 섭취를 더 낮추는가?

이 연구가 흥미로운 이유는 두 식단을 모두 꽤 극단적으로 만들었기 때문입니다. 한쪽은 지방이 거의 없는 식물성 저지방 식단이고, 다른 한쪽은 탄수화물이 거의 없는 동물성 케토 식단입니다. 어중간한 저탄수화물과 어중간한 저지방을 비교한 것이 아니라, 양쪽 진영이 주장하는 핵심을 비교적 선명하게 맞붙였습니다.

연구 설계: 4주 입원, 두 식단을 모두 경험한 교차시험

참가자는 당뇨병이 없는 성인 20명이었습니다. 평균 나이는 약 30세였고, 평균 BMI는 27.8kg/m2였습니다. 참가자들은 NIH Clinical Center의 대사병동에 28일 동안 입원했고, 두 식단을 각각 2주씩 경험했습니다.

순서는 무작위였습니다.

• 먼저 동물성 케토 식단을 2주 먹고, 이어서 식물성 저지방 식단을 2주 먹는 순서
• 먼저 식물성 저지방 식단을 2주 먹고, 이어서 동물성 케토 식단을 2주 먹는 순서

두 식단 사이에 세척 기간은 없었습니다. 연구진은 탈락 가능성을 줄이기 위해 바로 다음 식단으로 넘어가게 했습니다. 이 점은 나중에 2024년 Sciarrillo 논문에서 다시 중요한 방법론적 쟁점이 됩니다.

이 문장은 이 논문을 읽을 때 특히 중요합니다. 2021년 논문의 1차 결론은 참가자들이 식물성 저지방 식단에서 더 적게 먹었다는 것이지만, 2024년 후속 재분석은 이 차이가 식단 자체의 평균 효과만으로 깔끔하게 설명되지는 않을 수 있음을 보여줍니다. 첫 2주 동안 무엇을 먹었는지가 다음 2주의 섭취량과 체지방 변화에 영향을 줄 수 있었기 때문입니다.

참가자들은 체중감량 연구라는 설명을 듣지 않았고, 체중을 바꾸려고 노력하지 말라는 지시를 받았습니다. 매일 세 끼와 간식이 제공되었고, 에너지는 각 참가자의 추정 필요량의 두 배 수준으로 충분히 제공되었습니다. 핵심 지시는 하나였습니다.

먹고 싶은 만큼 먹어라.

두 식단은 무엇이 달랐나

동물성 케토 식단은 지방이 높고 탄수화물이 낮았습니다.

• 탄수화물: 약 10.0%
• 지방: 약 75.8%
• 단백질: 약 14.2%
• 혈당부하: 낮음
• 비음료 에너지 밀도: 약 2.2kcal/g
• 동물성 식품 비율: 에너지의 약 82%

식물성 저지방 식단은 탄수화물이 높고 지방이 낮았습니다.

• 탄수화물: 약 75.2%
• 지방: 약 10.3%
• 단백질: 약 14.5%
• 혈당부하: 높음
• 비음료 에너지 밀도: 약 1.1kcal/g
• 동물성 식품 비율: 0%

둘 다 비전분 채소를 충분히 포함했고, 초가공식품 비율을 낮추려 했습니다. 그래서 이 연구는 단순히 "정크푸드 저지방"과 "깨끗한 케토"를 비교한 것이 아닙니다. 다만 두 식단은 탄수화물과 지방 비율만 달랐던 것도 아닙니다. 식품의 부피, 섬유질, 에너지 밀도, 동물성/식물성 구성, 포화지방, 혈당부하가 함께 달랐습니다.

이 점이 해석의 핵심입니다. 이 논문은 "탄수화물 하나" 또는 "지방 하나"의 순수 효과를 분리한 실험이 아니라, 현실에서 주장되는 두 식단 패턴을 매우 통제된 환경에서 비교한 실험에 가깝습니다.

핵심 결과 1: 저지방 식물성 식단에서 하루 550-700kcal 덜 먹었다

가장 중요한 결과는 자유섭취 에너지 섭취량입니다.

2주 전체 평균에서 식물성 저지방 식단은 동물성 케토 식단보다 하루 689 ± 73kcal 적은 에너지 섭취로 이어졌습니다. 마지막 1주만 비교해도 차이는 하루 544 ± 68kcal였습니다.

더 흥미로운 점은 거의 모든 참가자가 같은 방향을 보였다는 것입니다. 개별 참가자별 2주 평균을 보면, 참가자들은 모두 케토 식단보다 저지방 식물성 식단에서 덜 먹었습니다.

이 결과는 탄수화물-인슐린 모델의 단순한 예측과 맞지 않습니다. 식물성 저지방 식단은 혈당부하가 높고 식후 포도당과 인슐린을 더 크게 올렸습니다. 그럼에도 참가자들은 그 식단에서 더 적게 먹었습니다.

다만 케토 식단에서 아무 효과가 없었던 것은 아닙니다. 케토 식단의 에너지 섭취는 첫째 주보다 둘째 주에 약 312kcal/day 낮아졌습니다. 연구진은 이것이 케톤 상승에 따른 식욕 억제 효과일 가능성을 열어 두었습니다. 그러나 2주가 지난 시점에서도 저지방 식단의 섭취량이 더 낮았습니다.

핵심 결과 2: 체중은 둘 다 줄었지만, 내용은 달랐다

2주 동안 체중은 두 식단 모두에서 줄었습니다.

• 동물성 케토 식단: 약 1.77kg 감소
• 식물성 저지방 식단: 약 1.09kg 감소

표면적으로 보면 케토 식단의 체중 감소가 더 커 보입니다. 하지만 체중의 내용이 달랐습니다. 케토 식단의 빠른 초기 체중 감소는 주로 제지방량 변화로 나타났습니다. 연구진은 이것이 체수분, 글리코겐, 단백질, 위장관 내용물 변화와 관련될 가능성이 크다고 해석했습니다.

체지방 변화는 오히려 저지방 식물성 식단에서 더 분명했습니다.

• 동물성 케토 식단: 체지방 변화가 유의하지 않음
• 식물성 저지방 식단: 체지방이 유의하게 감소
• 체지방 감소 속도 차이: 저지방 식단이 하루 약 35g 더 큼

이 지점은 다이어트 해석에서 중요합니다. 체중계 숫자는 초기에 케토 식단을 더 좋아 보이게 만들 수 있습니다. 하지만 짧은 기간의 체중 변화는 수분과 글리코겐의 영향을 크게 받습니다. 체지방만 보면 이 연구에서는 식물성 저지방 식단 쪽 신호가 더 강했습니다.

핵심 결과 3: 케토 식단은 혈당과 인슐린을 낮췄다

이 논문이 "저지방 식단의 완승"으로 읽히면 안 되는 이유도 있습니다. 이 실험결과를 다시 분석한 논문에서 케토식이를 한 이후에 고탄수화물 식이를 한 사람이 식사량이 줄었고, 반대로 처음에 고탄수화물 식이를 한 사람은 2주후 케토식이때 섭취량이 증가했기 때문에 식이의 순서에 의한 영향이 있기 때문에 이 논문으로 케토식이가 나쁘다고 결론 내리면 안 됩니다.

중요한것은 케토식이 측에서 주장한 내용, 즉 혈당이 낮아지고, 인슐린이 낮아지고, 케톤이 올라가는 대사 효과는 분명히 나타났다는 것입니다. 그럼에도 불구하고 탄수화물-인슐린 가설에서 기대하는 효과가 충분히 나타나지 않았다는 것입니다.

케토 식단은 분명한 대사 효과를 보였습니다. 케토 식단에서는 베타하이드록시부티레이트가 상승했고, 영양성 케토시스가 확인되었습니다. 24시간 소변 C-펩타이드도 저지방 식단보다 훨씬 낮아서, 하루 인슐린 분비가 크게 줄었음을 보여주었습니다.

혈당측정에서도 저지방 식단은 평균 간질액 포도당과 식후 포도당 변동이 더 컸습니다. 혼합식 검사에서도 저지방 식단은 식후 포도당, 인슐린, C-펩타이드를 더 크게 올렸습니다.

Figure 4에서 특히 주목할 부분은 e 패널, 유리지방산 반응입니다. 케토 식단에서 유리지방산이 더 높게 나타난 것은 예상 가능한 결과입니다. 하지만 저지방 식단에서도 유리지방산이 완전히 사라지는 것은 아니고, 식후 시간이 지나면서 다시 올라옵니다. 즉 인슐린이 올라가면 지방조직 안의 세포내 지방분해는 억제되지만, 혈장 유리지방산 흐름 전체가 멈추는 것은 아닙니다. 식후 5시간쯤 지나면 인슐린 효과가 약해지는 동시에, 식이지방에서 유래한 지방산의 spillover와 재순환도 함께 해석해야 합니다.

이 대목은 식후 지방산 spillover 글과 함께 읽으면 더 선명해집니다. 인슐린이 올라가면 지방조직 안의 지방분해는 억제됩니다. 하지만 식후 지방산 흐름 전체가 멈추는 것은 아닙니다. 식이지방은 chylomicron으로 들어오고, LPL에 의해 분해되고, 일부는 지방조직에 저장되며, 일부는 유리지방산 풀로 spillover되고, 일부는 다시 VLDL로 재순환됩니다. 그래서 이 2021년 실험도 "인슐린이 낮아졌으니 자동으로 지방이 더 잘 빠져야 한다"는 식의 단순한 그림으로 읽으면 안 됩니다.

추가로 경구당부하검사에서도 케토 식단을 끝낸 뒤의 포도당 처리 능력이 저지방 식단 뒤보다 나빠 보였습니다. 평균 OGTT 포도당은 저지방 식단 후 115.6mg/dL, 케토 식단 후 143.3mg/dL였고, 2시간 포도당도 케토 식단 후 더 높았습니다. 이 결과는 케토 식단이 평소 혈당을 낮추더라도, 탄수화물 부하에 대한 단기 적응 상태는 다르게 나타날 수 있음을 보여줍니다.

즉 케토 식단은 "혈당과 인슐린을 낮춘다"는 점에서는 예측대로 작동했습니다. 문제는 그 다음입니다. 혈당과 인슐린을 낮추는 것이 곧바로 더 낮은 자유섭취 에너지 섭취나 더 빠른 체지방 감소로 이어지지는 않았습니다.

이 연구가 탄수화물-인슐린 모델에 불리한 이유는 바로 여기에 있습니다. 인슐린은 내려갔습니다. 케톤도 올라갔습니다. 그러나 참가자들은 케토 식단에서 더 많이 먹었습니다.

핵심 결과 4: 에너지 소비는 케토 식단에서 더 높았다

호흡실 측정에서 하루 에너지 소비는 케토 식단이 저지방 식단보다 약 153kcal/day 높았습니다. 수면 중 에너지 소비와 좌식 에너지 소비도 케토 식단에서 더 높았습니다. 신체활동은 두 식단 사이에 유의한 차이가 없었습니다.

이 결과는 해석을 조금 더 복잡하게 만듭니다. 저지방 식단은 섭취량을 크게 낮췄지만, 에너지 소비도 일부 낮아졌습니다. 연구진은 저지방 식단에서 줄어든 에너지 섭취의 일부가 낮아진 에너지 소비로 상쇄되었다고 설명했습니다.

하지만 상쇄가 전부는 아니었습니다. 섭취량 차이가 하루 약 690kcal였고, 에너지 소비 차이가 약 150kcal였기 때문에, 전체 에너지 균형은 여전히 저지방 식단 쪽이 더 음성에 가까웠습니다. 이것이 체지방 감소 신호와 연결됩니다.

왜 저지방 식단에서 덜 먹었을까

논문은 단일 원인을 제시하지 않습니다. 오히려 단일 원인 설명을 조심합니다.

가능한 후보는 몇 가지입니다.

• 저지방 식단의 낮은 에너지 밀도
• 높은 식이섬유
• 더 큰 음식 부피
• 다른 식사 속도
• 식물성 식품 구성
• 케토 식단의 높은 지방 밀도

특히 저지방 식단은 비음료 에너지 밀도가 케토 식단의 절반 정도였습니다. 같은 양을 먹어도 들어오는 칼로리가 훨씬 낮습니다. 실제로 참가자들은 저지방 식단에서 더 많은 무게의 음식을 먹으면서도 더 적은 칼로리를 섭취할 수 있었습니다.

하지만 이것만으로 모든 것을 설명하기는 어렵습니다. 케빈 홀은 이전 초가공식품 연구에서도 에너지 밀도, 식사 속도, 섬유질, 가공 정도가 함께 작동한다는 점을 보여주었습니다. 이번 연구도 마찬가지입니다. 사람의 섭취량은 혈당부하, 인슐린, 케톤, 지방 비율 같은 하나의 변수로 설명하기 어렵습니다.

2024년 재분석: 이 연구는 Sciarrillo 논문으로 이어진다

2024년 Sciarrillo와 케빈 홀 연구팀은 이 2021년 연구를 다시 분석했습니다. 질문은 식단 자체가 아니라 식단 순서였습니다.

원래 2021년 논문은 참가자 전체를 묶어, 저지방 식단 기간과 케토 식단 기간의 평균 섭취량을 비교했습니다. 그 분석에서는 식물성 저지방 식단에서 하루 550-700kcal 정도 덜 먹었다는 결과가 나왔습니다.

그런데 2024년 재분석은 같은 자료를 다른 각도에서 봅니다.

• LC -> LF: 동물성 케토 식단을 먼저 먹고, 식물성 저지방 식단으로 넘어간 사람들
• LF -> LC: 식물성 저지방 식단을 먼저 먹고, 동물성 케토 식단으로 넘어간 사람들

이렇게 나누어 보니 차이가 컸습니다. LC -> LF 순서의 참가자는 LF -> LC 순서의 참가자보다 4주 동안 체중을 약 2.9kg 더 줄였고, 체지방도 약 1.5kg 더 줄였습니다. 에너지 섭취도 하루 약 921kcal 낮았습니다. 특히 이 차이는 마지막 2주에 집중되었습니다.

저자들은 가능한 설명으로 장 적응을 제안했습니다. 첫 2주 동안 식물성 저지방 식단을 먹은 사람은 음식 부피와 섬유질을 훨씬 많이 섭취했습니다. 그 상태에서 에너지 밀도가 높은 동물성 케토 식단으로 넘어가면, 이전의 포만감 기준이 남아 더 많은 에너지를 먹게 되었을 수 있습니다. 반대로 케토 식단을 먼저 먹은 사람은 낮은 음식 부피에 적응한 뒤 저지방 식단으로 넘어가면서 더 적은 에너지로도 포만감을 느꼈을 수 있습니다.

따라서 2021년 논문은 이렇게 읽는 것이 더 정확합니다. 이 연구는 식물성 저지방 식단이 동물성 케토 식단보다 자유섭취 에너지를 낮출 수 있음을 보여주었지만, 세척 기간 없는 짧은 교차시험이었기 때문에 식단 순서와 장 적응이 결과 해석에 끼어들 수 있습니다. 바로 이 점을 정리한 후속 글이 2024년 Sciarrillo 재분석입니다.

이 논문을 어떻게 읽어야 하나

이 연구는 저탄수화물 다이어트가 무의미하다는 논문이 아닙니다. 케토 식단은 혈당과 인슐린을 낮췄고, 중성지방 일부 지표에도 유리한 방향을 보였습니다. 또 연구 기간은 각 식단 2주로 짧았습니다. 장기 적응 이후 식욕, 순응도, 혈당, 지질 지표가 어떻게 바뀔지는 이 연구 하나로 결정할 수 없습니다.

하지만 이 연구는 다음 주장을 약하게 만듭니다.

탄수화물을 줄여 인슐린을 낮추면, 사람은 자동으로 덜 먹고 체지방도 더 잘 빠진다.

이 실험에서는 그 반대에 가까운 결과가 나왔습니다. 혈당부하가 높은 식물성 저지방 식단에서 인슐린 반응은 더 컸지만, 에너지 섭취는 더 낮았고 체지방 감소도 더 분명했습니다.

그렇다고 "저지방 식물성 식단이 모든 사람에게 최고의 다이어트"라고 결론 내리는 것도 성급합니다. 이 연구는 입원 환경이었고, 참가자들은 체중감량을 목표로 행동하지 않았습니다. 식단은 연구진이 제공했고, 현실의 식품 선택, 사회적 식사, 장기 순응도는 반영하지 못했습니다. 또한 두 식단은 탄수화물과 지방만 다른 것이 아니라 식품군 전체가 달랐습니다. 무엇보다 두 식단 사이에 세척 기간이 없었고, 2024년 재분석은 이 점이 저탄수화물-저지방 비교에서 실제로 중요했을 수 있음을 보여주었습니다.

따라서 더 정확한 결론은 이렇습니다.

케빈 홀의 2021년 연구는, 최소가공 식품으로 구성한 자유섭취 조건에서 동물성 케토 식단보다 식물성 저지방 식단이 더 낮은 에너지 섭취와 더 분명한 체지방 감소로 이어질 수 있음을 보여주었다. 그러나 2024년 재분석까지 함께 읽으면, 이 결과는 식단 자체의 효과와 식단 순서, 음식 부피와 섬유질에 따른 장 적응이 얽힌 결과로 보아야 한다. 이 점에서 사람의 섭취 조절은 인슐린 하나보다 훨씬 복잡하다.

참고문헌

1. Hall KD, Guo J, Courville AB, et al. Effect of a plant-based, low-fat diet versus an animal-based, ketogenic diet on ad libitum energy intake. Nature Medicine. 2021;27(2):344-353. https://doi.org/10.1038/s41591-020-01209-1

2. Sciarrillo CM, Guo J, Hengist A, Darcey VL, Hall KD. Diet order significantly affects energy balance for diets varying in macronutrients but not ultraprocessing in crossover studies without a washout period. The American Journal of Clinical Nutrition. 2024. https://doi.org/10.1016/j.ajcnut.2024.08.013