과학을 통해 배우는 강해지는 요령(2)

과학을 통해 배우는, 강해지는 요령(2)
②소(小) 능히 대(大)를 제압한다!!
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◆하반신의 대근육군(大筋肉群)이야말로 파워 발생의 근원◆
앞 항목에서는 "힘(力)"이 문제였다. 힘을 발생시키는 것은 물론 근육의 역할이지만, 그 힘은 골격에 의해 전달되며, 그렇게 전달된 힘은 자신의 몸을 움직이거나, 외부에 적극적인 작용을 하게 된다. 따라서, 신체(근육과 골격)의 합리적인 움직임에 대해 알고 싶다면, 이 근육과 골격의 구실에 대해 정확하게 알아둬야만 한다.

인간의 신체는 약 200여개의 뼈가 관절에 의해 결합되어 지렛대의 집합체인 골격(骨格)을 구성하고 있다. 근육은 양 끝단이 건(腱)으로 되어 있으며, 모든 근육은 적어도 하나의 관절에 걸쳐있으며, 또 다른 뼈에 의해 건으로 연결된다. 앞 항목에서 "길항근(拮抗筋)"에 대해 소개할 때 언급한 바 있지만, 근육은 수축을 할 때에만 파워를 발생시키며, 스스로 힘을 발생시켜 신장운동을 하지는 못한다. 근육이 수축하면 건이 뼈를 끌어 당기기 때문에 관절의 각도가 변해 신체운동이 발생하는 것이다.

이처럼 에너지(혹은, 파워=힘)를 내는 엔진의 역할은 근육이 담당하고, 골격은 그것을 이용하기 쉬운 형태로 전달하는 작용을 한다. 그림을 통해 팔꿈치 관절을 굽히는 상완이두근에 대해 살펴보기로 하자. <그림2>의 (a)처럼 팔꿈치를 직각으로 구부린 다음 손목 부근에 20kg의 물체를 올려놓고 지탱하고 있다고 가정해보자.

지렛대비(比)가 L:l=5:1 이라면, 이때 상완이두근은 물체의 무게 약 5배에 해당하는 100kg의 힘으로 수축하려 하고 있으며, 팔꿈치 관절에는 80kg의 압축력이 걸려있다. 관절 뿐만 아니라 상완과 전완의 뼈에도 이 힘에 상응하는 내부 응력이 발생하고 있는 것이다. 이두근의 수축력이 손목의 1/5로 줄어들기 때문에 어쩐지 손해를 보는 느낌이 들수도 있지만, 그대신 이 근육이 1cm 수축하면 손목은 5cm 솟아오르게 된다. 즉, 지렛대의 작용에 의해 근육의 힘은 약해지지만 반대로 움직임이 확대되기 때문이다. 하반신 쪽으로 눈을 돌려보면, 무릎관절은 대퇴사두근에 의해 신장하지만, 스피드가 중요한 관절이기 때문에 지렛대비는 8:1로 크다.

발목 관절은 아킬레스건에 연결되는 비복근 등에 의해 신장하지만, 여기에는 전신의 무게가 걸리기 때문에 지렛대비는 3:1로 작고, 커다란 힘을 낼 수 있게 된다. 한편, <그림2>의 (b)처럼 똑같은 무게의 물체를 팔을 밑으로 쫘악 편 상태로 들고 있다고 가정해보자. 실제로 한번 이두근을 만져보면 금방 알 수 있겠지만, 이두근은 전혀 파워를 발생시키지 않고 있다.

팔꿈치 관절은 20kg의 힘(엄밀하게 말하자면, 거기에는 손과 전완의 무게가 함께 실려있다)에 의해 이끌리고 있지만, 실제로 이에 대항하여 관절이 빠지는 것을 방지하고 있는 것은 관절을 둘러싸고 있는 인대(靭帶)의 장력(張力)이다. 대기압도 관절이 빠지는 것을 방지해준다. 이처럼 똑같은 20kg의 무게를 지탱하는 데에도 관절의 각도에 따라 필요한 근육의 수축력은 달라진다. 똑같은 자신의 체중을 지탱하는 데에도 똑바로 서면 체중은 다리 뼈에 의해 지탱되므로 편하지만, 허리를 굽힌 어정쩡한 자세를 취하고 있으면 무릎을 신장시키는 대퇴사두근에 부담이 걸리기 때문에 넙적다리가 아파온다.

이런 사실들은, 이미 앞 항목에서도 다룬 바 있지만 "근육의 힘과 실제 외부로 발산되어 나온 힘에는 차이가 있다"는 이론에 대한 좋은 예가 될 것이다. 다음에, <그림2>와 같이 똑같은 무게 ω의 물체를 팔꿈치 관절의 각도를 바꿔서 들었을 때, 어깨 관절에 걸리는 부담에 대해 생각해보자(그림3). <그림3>의 (a)와 같이 팔꿈치를 직각으로 구부리면, 이 물체의 무게는 어깨 주위의 모먼트N=ωL을 갖고, 상완을 뒤로 회전시키려고 한다. 이에 대항하여 상완을 연직(鉛直:수평면에 직각을 이루는 방향)으로 유지하려면, 어깨 관절의 근육에 의해 상완을 앞으로 회전시키려는 똑같은 크기의 모먼트 Ns=ωL 을 만들지 않으면 안된다.

한편, <그림3>의 (b)와 같이 팔을 똑바로 늘어트리면 이와 같은 모먼트는 필요로 하지 않게 되어 어깨의 근육은 부담이 가벼워진다. <그림3>의 (a),(b) 어느쪽의 경우에도 어깨 관절이 있는 견갑골을 동체(胴體:몸통)로 고정하기 때문에 승모근 등의 근육이 작용하고 있다. 또한, 전신의 자세를 유지하기 위해 동체와 하반신의 근육도 동원되고 있다. 이처럼, 팔꿈치의 각도를 변화시킨 것 만으로도 전신 근육의 작용방향이 바뀌는 것이다. 그러나, 우리들이 의식할 수 있는 것은 주로 팔꿈치를 구부리는 상완이두근의 긴장감 뿐이다.

이와 같은 예를 통해서도 알 수 있듯이, 인간은 어떠한 동작을 행하더라도 무의식적으로 전신의 근육을 사용하고 있는 것이다. 가끔 의식에 사로잡혀 일부의 근육에 힘을 "집중"시켜도 전신이 그것에 협조할 수 있는 태세를 갖추고 있지 않으면, 우리가 바라는 진정한 힘은 조금도 발휘할 수 없다. 이와 같은 사항들은 염두에 두고 근육이 파워를 발휘할 때의 간단한 "역학"에 대해서 생각해보기로 하자.

근육은 두께(횡단면적S)에 비례한 크기의 수축력 f를 낸다. 또한, 그 수축 속도 v는 자신의 자연스러운 길이 l에 비례한다(그림4). 한쪽 끝(A1,A2,A3)을 고정시켜놓고 생각해보면 이해하기 쉬운데, 다른 한쪽 끝(B1,B2,B3)에서 부착한 뼈를 끌며 일을 한다. 근육이 내는 파워 P는, 파워=수축력Ｘ수축속도(P=fＸv=fv)이다. 전술했던 것처럼 수축력 f는 횡단면적 S에, 수축 속도 v는 자연스러운 길이 l에 비례하기 때문에 앞의 공식에 의해 P=fv∝Sl=횡단면적Ｘ길이∝육체의 체적이 된다.

즉, 육체가 내는 파워 P는 그 체적에 비례한다. 바꿔서 말하면, 큰 근육을 갖고 있을수록 큰 파워를 낼 수 있다는 뜻이 된다.

근육의 수축력은 횡단면적S에 비례하고, 수축 속도는 길이 l에 비례한다. 두껍고 긴 근육일수록 큰 파워(수축력Ｘ수축속도)를 낼 수 있다

이 지식을 전제로 하여, 인간의 근육이 몸의 어느 곳에 많이 분포되어 있는지를 살펴보면, 하반신 즉 대부분의 근육이 다리와 허리부분에 집중되어 있다는 것을 알 수 있다. 팔은 자신의 눈과 가깝기 때문에 크게 보이지만, 실제로 근육량은 그렇게 많지 않다. 예를 들면, 보디빌딩(웨이트 트레이닝)으로 근육을 한계 상황까지 단련시킨 미스터 유니버스가 알통을 만들어 상완을 볼록하게 해보였을 때에도 둘레를 재보면 기껏해야 50cm 정도에 불과하다. 하지만, 전혀 근육 운동을 하지 않은 평범한 일반인들이라도 넙적다리 근육의 둘레를 재어 보면 보통 이 정도의 두께는 누구나 다 갖고 있다.

두께 뿐만 아니라, 다리는 팔보다 훨씬 길기 대문에 "근육량"으로 따지면, 약 3배 반 정도 많다. 즉, 보통 사람도 다리로는 미스터 유니버스의 팔 이상의 파워를 발휘 할 수 있다는 뜻이다. 체격이나 체력이 뛰어난 사람을 상대로 하더라도 하반신의 힘과 파워를 슬기롭게만 사용한다면 "파워"에 있어서는 결코 뒤쳐지지 않을 것이다. 다른 항목에서 더 자세히 다루겠지만, 얼핏 보기에 팔의 역할이 가장 중요해 보이는 지르기(펀치) 기술에 있어서도, 팔의 움직임을 가속시키는 파워의 대부분은 팔 이외의 부분, 즉 하반신에서 발생한다는 사실 만은 기억해두기 바란다.

극단적으로 이야기 하자면, "현재 지르기를 하고 있는 팔은 하반신의 파워를 상대에게 전달하는 도구에 불과하다"는 것이다. 즉, 하반신의 대근육군으로부터 커다란 힘과 파워를 끌어냄과 동시에 그것을 효율적으로 팔 등의 각 신체 부위로 전달할 수 있도록, 열심히 연습하는 것이야 말로 실력 향상의 지름길인 것이다.