길이장력 관계(length-tension relationship)에 의한 능동장력(active tension)과 수동장력(passive tension)

김형욱의 칼럼언어

 인체 조직(tissue)들은 다양한 요인에 의해 형태(shape)가 변화되곤 합니다. 특히 구조적으로 살펴봤을 때, 조직(tissue)이 일정한 공간(space)이나 지점(area)을 주행하는 과정에서 길이적인 변화(lengthening change)가 수반됩니다. 이때 각 조직(tissue)에 발생되는 길이적인 변화(lengthening change)는 역치(threshold) 수준 이하일 수도, 혹은 그 이상일 수도 있습니다. 물론 역치(threshold) 수준을 넘어서는 길이적인 변화(lengthening change)는 해당 조직(tissue)의 손상(injury)을 야기할 것입니다. 그리고 당연스럽게도 그 역치(threshold) 수준을 결정짓는 핵심적인 요인은 해당 조직(tissue)이 무엇으로 구성되어있느냐에 달려 있을 것입니다.
 본 포스팅에서 이와 같은 사실들에 대해서 폭넓은 사고를 제공해줄 내용이 될 것입니다. 물론 이후에도 길이장력(length-tension)과 그에 따른 장력 양상(tension pattern) 비교에 대한 글들을 파트별로 나누어 좀 더 다뤄야 하겠지만, 일단은 본 포스팅을 통해서 개론적인 이야기를 진행해보겠습니다.

 

---

 물리적인 변화(physical change)

 조직(tissue)에게 있어 형태(shape)가 변화된다는 것, 그러니까 본 포스팅의 주제처럼 길이가 변화(lengthening change)된다는 것은, 조직(tissue) 자체가 물리적인 변화(physical change)가 가능할 수 있는 성분으로 구성되어있다는 것을 의미합니다. 특히나 조직(tissue)을 구성하고 있는 분자 구조(molecular structure) 사이의 일정한 간격과 여백과 같은 것도 물리적인 변화(physical change)를 가능하게 만듭니다.
 인체 조직(tissue)들은 기본적으로 섬유 조직(fibrous tissue)이라고 할 수 있습니다. 섬유(fiber)라고 하는 것은, 생명체에게 있어 현상계에서 형상화시킬 수 있도록 하는 물질이라고 할 수 있습니다. 그러니까 생명체라면, 그것이 무엇이든 상관없이 기본적으로 섬유 조직(fibrous tissue)으로 구성되어있는 것입니다.
 알다시피 섬유성 조직(fibrous tissue)은 크게 콜라겐 섬유(collagen fiber)와 엘라스틴 섬유(elastin fiber)가 존재합니다. 이들은 아주 대립된 섬유(fiber)처럼 여겨지지만, 약간의 공통된 기능(function)도 존재하기는 합니다. 두 조직(tissue)에 대한 정밀한 분석은 언급하진 않겠지만, 어찌 됐든 두 조직(tissue) 모두 다 형태는 변화될 수 있습니다. 엘라스틴 섬유(elastin fiber)도 변화 가능하지만, 콜라겐 섬유(collagen fiber) 또한 그보다는 약하지만 변화될 수 있는 성분입니다.

 길이장력 관계(length-tension relationship), 길이가 변화(length change)되면 장력도 변화(tension change)된다.

 앞서 우리는 인체 조직(tissue)을 이루고 있는 대표적인 섬유 조직(fibrous tissue)인 콜라겐 섬유(collagen fiber)와 엘라스틴 섬유(elastin fiber)가, 그 형태가 변화될 수 있음을 배웠습니다. 하지만 중요한 것은, 섬유 조직(fibrous tissue)에게 있어 길이가 변화되면 장력도 변화(tension change)된다는 것입니다. 이때 정확하게 짚고 넘어가자면, 여기에서 언급하고 있는 길이라는 것은 섬유성 조직(fibrous tissue)에게 있어 해당 조직(tissue)이 주행하고 있는 끝(end)과 끝(end)의 거리(distance)를 의미합니다. 장력(tension)이라는 것은 조직(tissue) 내에서 축적된 힘(force)을 의미합니다. 그러니까 이를 바탕으로 길이가 변화(length change)되면 장력도 변화(tension change)된다는 것을 표현하자면, 해당 조직(tissue)이 주행하고 있는 끝(end)과 끝(end)의 물리적인 거리(physical distance)가 변화되면, 해당 조직(tissue)에서 축적되어있는 힘(force) 또한 변화된다는 것입니다.
 이와 같은 내용에 대해서 아래에서 차례차례 서술하겠지만, 이것은 아주 당연한 사실이자 결과입니다. 또한 우리가 기존에 알고 있는 인체 해부학적인 길이장력 이론(length-tension theory)들을 강력하게 보조해주는 내용이기도 합니다.

 수동장력(passive tension)

 수동장력(passive tension)이란, 말 그대로 수동적으로 힘(passive force)을 발생시키는 것을 의미합니다. 그리고 힘(force)을 발생시키는 상황은 원래의 상태(neutral condition)로 돌아가야 되는 상황을 의미합니다. 예를 들어 고무줄로 비유하자면, 고무줄을 좌우로 늘리면 원래의 길이 상태(neutral length condition)보다 고무줄이 늘어났으니, 고무줄 성분 특성상 신장(lenthening)되기 이전인 원래의 길이 상태(neutral length condition)로 돌아가려는 힘(force)을 발생시키게 됩니다. 그래서 우리가 늘린 상태에서 순간적으로 손을 떼면 고무줄이 수동장력(passive tension)을 발생시킴으로 인해 다시 원래의 길이(neutral length)로 돌아가는 것입니다. 이렇게 원래의 상태(neutral condition)로 돌아가려는 성질을 탄력성(elasticity)이라고 합니다. 그러니까 결과적으로 수동장력(passive tension)은 탄력성(elasticity)을 발생시키는 수동적인 장력(passive tension)이라고 할 수 있습니다.
 인체 모든 조직(tissue)들은 수동장력(passive tension)을 발생시킵니다. 특히 대표적으로는 근육(muscle)입니다. 근육(muscle)의 근섬유(muscle fiber) 내에 존재하고 있는 티틴 단백질(titin protein)은 탄력성(elasticity)을 부추기는 성분으로 알려져 있습니다. (추가적으로 근육의 수축성을 보조할 수 있으며, 근육 본연의 기능을 도출시킬 수 있도록 하는 근섬유의 구조적 특성을 형성합니다.) 이 단백질(protein)은 근섬유(muscle fiber)가 정상 길이(normal length)보다 늘어났을 때, 아까 고무줄로 예를 들어 설명했던 것과 같이 수동장력(passive tension)을 발휘하게 됩니다.

 능동장력(active tension)

 능동장력(active tension)은 수동장력(passive tension)과는 다르게 능동적으로 힘(active force)을 발생시키는 것을 의미합니다. 수동장력(passive tension)이 발생되는 상황은 원래의 길이 상태(neutral length condition)로 돌아가기 위함이라고 소개했습니다. 능동장력(active tension)도 원래의 길이 상태(neutral length condition)로 돌아가야 될 상황에서 발생되기는 하지만, 원래의 길이 상태(neutral length condition)에서도 힘(force)을 발생시키고는 있습니다. 다만 원래의 길이 상태(neutral length condition)가 아닐 때, 즉 특히 정상 상태(normal condition)보다 신장된 길이 상태(lenthening length condition)일 때 더 큰 장력(tension)을 발생시키게 됩니다.
 능동장력(active tension)이 수동적인 것이 아닌, 스스로 장력(active tension)을 발생시키기 위해서는 여기에서도 그만한 성분과 성격을 지니고 있어야 합니다. 인체에서 능동장력(active tension)을 발생시킬 수 있는 조직(tissue)은 근육(muscle)입니다. 근육(muscle)은 수축 기전(contraction mechanism)에 대해서 활주기전(sliding mechanism)이 존재합니다. 이것은 근절(sarcomere) 내에 위치한 수축 단백질(contraction protein)이 교차 결합(cross coupling)하여 서로를 끌어당기는, 결과적으로 수축력(contraction force)을 발생시키는 것을 의미합니다. 이는 근섬유 길이(muscle fiber length)에 따라 수축 단백질(contraction protein)이 교차(cross)될 수 있는 가능성과 정도는 상이합니다. 가장 많은 교차 결합(cross coupling)을 이루고 있을 때 가장 큰 힘(force)이 형성될 것이며, 그렇지 못한 상황에서는 교차 결합(cross coupling)이 감소된 만큼 힘(force)이 형성될 것입니다. 그러니 근육(muscle)은 신장된 상태(lengthening condition)에서도 어느 정도 교차 결합(cross coupling)이 형성되어있으니, 그만큼 정도의 장력(tension)을 발생시키게 됩니다. 따라서 근육(muscle)은 이러한 특징으로 인해 능동적으로 장력(active tension)을 발생시키게 됩니다.

 수동장력(passive tension) VS 능동장력(active tension)

 본 포스팅에서는 수동장력(passive tension)과 능동장력(active tension)에 대해서 근육(muscle)만 가지고 서술했습니다. 하지만 근육(muscle) 아닌 조직(tissue)들 입장에서는 수동장력(passive tension)을 발생시킵니다. 이것은 근육(muscle)과 같은 성분과 구조(structure)를 지니고 있지 못하기 때문입니다. 이렇게 살펴봤을 때, 근육(muscle)은 수동장력(passive tension)과 능동장력(active tension) 모두를 발휘할 수 있는 조직(tissue)이라고 할 수 있습니다. 결과적으로는 근육 장력(muscle muscle)의 총합은 수동장력(passive tension)과 능동장력(active tension)을 포함한 결과치입니다. 물론 수동장력(passive tension)과 능동장력(active tension) 각각의 장력(tension)은 조직(tissue)의 길이가 변화(length change)되는 상황마다 (다시 말해 길이장력 관계에 따라) 다른 양상으로 흘러가지만 , 이들이 모두 더해졌을 때 비로소 근육 조직(tissue) 전체에서 발휘할 수 있는 총 장력(tension)이 됩니다.
 근육의 장력(muscle tension)이 되는 수동장력(passive tension)과 능동장력(active tension)을 온전히 이해해야 근육(muscle)의 특성 또한 제대로 이해할 수 있습니다. 근육(muscle)은 수의적으로 움직임(voluntary movement)을 만들어내지만, 그보다 더 중요한 것은 움직임(movement) 이전에 발생될 수 있는 힘(force)과 현상입니다. 본 포스팅은 그 부분의 한 부분을 다룬 것입니다.

---

 

김형욱이 읽어주는 '길이장력 관계(length-tension relationship)에 의한 능동장력(active tension)과 수동장력(passive tension)'

 길이장력 관계(length-tension relationship)는 조직의 기능(tissue function)에 대한 핵심적인 정보를 제공해주는 내용이 됩니다. 게다가 인체 모든 조직(tissue)들은 다양한 요인에 의해서 형태적으로 구조(structure)가 변화될 수 있으니, 그들 조직(tissue)들이 원래의 상태(neutral condition)로 돌아가기 위한 과정은 항상성(homeostasis)의 관점에서도 단연 필수적인 힘(force)이기도 할 것입니다.
 이후에 다른 포스팅들을 통해서 더욱 자세히 소개하겠지만, 인체의 서로 다른 구조물(structure)들을 지지(supporting)하거나 기능적인 자세와 움직임(functional posture & movement)을 이루는 데에 있어, 인체 조직(tissue) 각각의 장력(tension)들의 총합으로 발생되는 힘(force)은 대단히 중요합니다. 결과적으로 이것은 우리에게 있어 안정화 기반(stabilization base)을 만들어주는 없어서는 안 될 인체의 능력일 것입니다.

 

---

 · 본 포스팅은 직접 작성한 글로, 2차 가공 및 상업적인 이용을 금지합니다.
 · 바디투마인드(http://bodytomind.kr)는 피트니스 교육기관입니다.
 · 카페(http://cafe.naver.com/ptful)를 통해서 다양한 정보와 교육소식을 접할 수 있습니다.
 · 오픈채팅방(http://open.kakao.com/o/gfHTXf0c)을 통해서 최신 소식을 접 수 있습니다.