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달리기와 질주의 생역학(2): 보행의 운동형상학 |
운동형상학은 움직임의 원인이 되는 힘을 생각하는 것이 아니라 움직임 그 자체를 기술하는 것으로 관절각, 관절 변위, 속도, 가속도 모두가 운동형상학의 변인들이다. 이들은 전체 보행주기의 백분율로 그래프로 나타낼 수 있다. 예를 들어 걷기, 달리기, 질주에서의 발목의 족저굴곡/족배굴곡의 평면도를 생각할 수 있다.
한 완전한 보행주기에서 발목의 변화하는 위치를 그래프로 보여줄 수 있다. 그 그라프는 접지에서 시작하여 접지에서 끝나는 보행주기를 x축에 나타내고 y축은 각 상황에서의 도약의 정도를 나타낸다. y축의 좌측은 접지기 동안의 발목 움직임을, 오른쪽은 비행기의 발목 움직임을 나타낸다.
걷는 동안 초기 접지시에 발목이 중립위치에서 5도 족저굴곡된 상태에 있다. 발목에 체중이 실리면서 족저굴곡이 증가된다. 중간및 후기 접지기에 발목이 족배굴곡되고 최대 10도까지 들리게 된다. 비행전기에 발이 도약을 준비하면서 족저굴곡되기 시작한다. 초기 비행기가 시작되면서 발목이 족배굴곡된다. 비행기 말에 발목이 다시 약간 족저굴곡된다.
몸통의 전후 움직임을 보면, 걷다가 속도가 빨라져서 달리거나 전력질주를 하게 되면 몸이 앞으로 숙여지며 무게중심이 낮아진다. 이런 골반의 전방경사는 모든 속도에서 유사하게 나타나며, 속도가 빠를수록 골반의 움직임이 더 많아질 것이라고 생각하겠지만 사실은 아주 조금 증가할 뿐이다. 골반의 움직임이 미세하여야 달리는 에너지와 효율성을 최적의 상태로 유지할 수 있기 때문이다. 그러나 속도가 증가하면 골반과 몸통이 전방으로 훨씬 더 굽어지며 무게중심이 낮아져서 몸통의 수평이동을 위한 추진력이 최대로 된다.
발과 지면은 서로 반대방향으로 똑같은 힘을 받게 되는데, 이를 '지면반응력'이라고 한다. 주자의 무게중심의 위치와 가속정도가 지면반응력의 방향과 강도를 결정한다. 정지상태에서 가속하여 전력질주하는 주자를 생각해 보자. 가속초기에는 몸이 앞으로 숙여지고 무게중심이 착지지점보다 훨씬 앞쪽에 있겠지만 몇 발자국을 지나면서 최고 속도에 도달한 후에는 무게중심이 뒤쪽으로 이동한다. 상체를 똑바로 세운 주자가 가속을 하게 되면 지면반응력의 방향 때문에 무게중심은 뒤쪽으로 떨어진다. 앞쪽으로 숙여진 상체와 골반경사는 전방가속이 허용되는 위치로 지면반응력을 유지한다.
걸을 때는 도약직전에 고관절이 최대로 신전되고 중간 비행기와 최종비행기에 과관절이 최대로 굴곡된다. 달리기나 전력질주에서도 비슷하기는 하지만 도약시점보다 약간 늦게 고관절이 최대로 신전되고 속도가 증가됨에 따라 엉덩이의 굴곡도 증가되어 보폭이 더 길어진다.
무릎의 움직임은 걸을 때나 달릴 때, 전력질주시에 다 아주 비슷하지만, 각각의 움직임은 아주 다르다. 달리기에서는 접지기의 에너지 흡수기 동안 무릎은 약 45도 굴곡되었다가 추진기에는 평균 25도까지 신전된다. 전력질주에서는 흡수기가 짧으면 짧을수록 무릎은 덜 굽혀지고, 추진기에는 무릎이 많이 펴져서 최고 20도까지 이를 수 있다.
비행기도 걸을 때와 달리기나 전력질주시가 다른데, 정상적인 보행에서 무릎의 최대 굴곡은 약 60도이지만 평균적으로 달릴 때는 90도, 전력질주에서는 105도로 훨씬 적다. 잘 훈련된 주자의 전력질주에서는 최대 무릎 굴곡이 140도까지 이른다.
걸을 때나 달릴 때의 초기 착지는 뒤꿈치부위이다. 걸을 때는 경골의 위치 때문에 발목의 족저굴곡에도 불구하고 발뒤꿈치가 지면과 처음에 부딛치지만 달릴 때는 뒤꿈치가 처음 지면과 접지되기 위해서는 발목이 더 크게 족배굴곡이 되어야 한다. 전력질주에서는 경골의 위치때문에 발목이 더 중립위치이거나 약간 족배굴곡위치에 있기 때문에 초기 접지가 앞꿈치로 이루어진다. 걸을 때는 전족부가 지면으로 하강함에 따라 발목이 초기에 족저배굴되지만 달리거나 질주할 때는 훕수기에 체중이 착지된 다리로 이동함에 따라 발목이 족배굴곡된다. 질주할 때 접지기의 최대 족배굴곡의 정도는 달릴 때보다 덜하며, 이는 초기 접지시의 상대적인 족저굴곡과 더 짧은 흡수기의 시간 때문이다.
접지기의 에너지 발생기동안에 나타나는 최대 족저굴곡은 달릴 때보다 질주시가 더 크고, 비행기의 족배굴곡은 걷거나 달릴 때보다 질주시가 더 적다.
고관절과 무릎의 굴곡이 증가된 상태에서는 질주시 중립위치로의 족저배굴은 필수적이지 않다.
좌우측 움직임은 전후 움직임보다 더 중요하지 않지만 상체 움직임을 최소화하는데 중요하다. 무릎과 발목의 좌우 움직임은 측부인대에 의해 제한을 받지만 고관절의 움직임은 상당히 크다. 하지가 체중을 지탱하는 동안 골반은 상대적으로 정지상태이며, 고관절은 골반에 비해 상대적으로 내전된다. 이것이 달리기에서의 무릎과 질주에서의 발목의 전후 움직임 형상에서 보는 충격흡수 기전과 유사하다.
비행기가 시작되면 골반이 상승하고 발이 뜨게 되는데, 일반적으로 접지기에는 엉덩이가 내전도기 비행기에는 외전되어 골반의 움직임과 대칭을 이룬다. 요추골반 운동과 결합된 거의 상반된 이런 움직임이 어깨와 머리의 움직임을 최소화하며, 이것이 몸통이나 머리로부터 강력한 하지의 움직임에 의한 충격을 흡수하는 중요한 기전의 하나이다. 이 결과로 상대적으로 몸통과 머리의 움직임이 최소화되어 균형과 평형이 유지된다.
수평움직임도 전후 움직임에 비해 정도가 약하지만 에너지 효율성의 측면에서 중요하다.걸을 때는 골반의 회전이 발걸음의 크기(보폭)을 결정하는 중요한 방법으로 초기접지시에 골반이 최대로 전방으로 회전되면 보폭이 더 커지지만 수평속도는 줄어든다. 달리기와 질주에서는 골반의 최대 회전이 비행기 중간에 나타나 보폭을 결정하지만 초기 착지시에는 골반이 후방으로 회전하여 수평추진력을 최대로 하여 속도의 잠재적인 상실을 없게 해준다.
골반은 반대쪽으로 회전하는 어깨와 다리 사이의 축으로 작용을 하기도 하는데, 예를 들면 오른쪽 다리가 중간 비행기에 최대로 전방에 있을 때 왼쪽 어깨는 전방으로 회전하고 골반은 중립위치에 있다.
다른 중요한 움직임은 발의 경사면에서 일어나는 회내/회외로써 회내는 다리가 체중을 지탱하는 흡수기 동안에 일어나며, 도약할 때 안전한 지렛대로써 작용하기 위하여 다시 발생기에는 회외한다. 발의 골성및 인대구조 뿐만아니라 후경골근이 이 움직임을 조절하는데 도움이 된다. 이 복잡한 움직임은 강도가 작고 해당 신체부위가 작고 정확한 위치를 특정하기가 힘들기 때문에 생역학적으로 정량화하기가 어렵다.
항상 즐겁고 건강한 달리기 생활되시길 빕니다.
지구사랑 달리기 클럽/달리는 의사들 이동윤 |
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