근육의 길이 장력 관계, 효과적인 근력 운동

1. 근육의 길이-장력 관계

 근육의 장력은 외부에서 가해지는 힘을 통한 수동적인 힘 혹은 근육의 수축을 통한 능동적인 힘으로 생각할 수 있다. 근섬유의 길이에 따라서 근원섬유 마디 안의 액틴과 마이오신 사이의 정렬이 달라지기 때문에 능동적인 힘을 정하는 양에 어느정도 영향을 미치게 되는 것이다. 능동, 수동적인 길이 변화에 따라 근섬유의 길이가 변화하기 때문에 액틴과 미오신 사이의 중첩되는 수가 달라지게 된다. 근섬유 혹은 각각의 근원섬유 마디의 안정 시 길이(Resting length)는 액틴과 마이오신의 최대 교차 연결의 수를 만들 수 있는 길이이기 때문에 가장 크고 이상적인 힘을 발생시킬 수 있게 된다.

 여기에서 수동적 장력(Passive tension)은 근육이 안정 시 정상 길이를 벗어나게 늘어남으로써 발달이 된다. 이때는 정상 길이보다 훨씬 많이 늘어난다. 때문에, 근육의 수동적 장력은 고무줄이 늘어나는 것과 비슷하게 증가하게 된다. 능동적 장력(Active tension)은 제공된 수축에 동원되는 운동 단위의 숫자와 그 각각의 근섬유에 따라 다르게 나타난다. 하지만 수축을 하는 동안 근육의 길이는 근육이 만들지도 모르는 능동적 장력 양을 결정하는 요인이다. 일반적으로 어떤 근육근이 포함되어 있는지에 따라 다르지만, 근육은 안정 시 길이의 100~130%로 늘어날 때 가장 큰 능동적 장력이 발생된다. 그러나 근육이 이 수치보다 늘어난다면, 능동적 장력은 현저하게 줄어들게 된다. 반대로 근육의 안정 시 길이의 50~60%로 줄어들게 된다면 수축성 장력을 만들어 내는 능력이 감소된다. 최대의 노력이나 활성에도 불구하고 근섬유 안의 액틴과 마이오신의 교차 연결의 수가 적어지기 때문인 것이다.

 

 대부분 스포츠 활동의 준비 단계에서, 한 동작 다음 이어지는 동작이나 기술 단계의 움직임에서 힘을 주어 수축을 해야 할 근육을 최대로 늘리게 된다. 이러한 원리는 점프를 하기 위해 단축성 수축을 하기 전에 종아리와 햄스트링 그리고 대퇴사두근을 가볍게 스트레치 하기 위해 스쿼트처럼 앉은 자세에서 볼 수 있다. 만약 스쿼트처럼 도약을 작게 함으로써 위에 언급한 근육들을 먼저 늘려놓지 않는다면, 최고 높이까지 점프를 할 수 있게 하는 수축력이 부족할 것이다. 또한 풀스쿼트를 하거나 너무 많이 근육을 늘리게 되면 큰 힘을 내는 능력이 감소할 것이고 최고 높이로 점프도 하지 못할 것이다. 반대로 근육을 짧아진 상태로 만들어 놓음으로써 그룹에 속한 몇몇 근육들의 관여를 줄여 보다 길어진 상태로 남아있는 근육들의 운동을 고립해 이 원리를 적용할 수도 있다. 예를 들자면, 고관절의 신전에서 고관절 신전근이 사용되는 움직임을 줄이기 위해 무릎을 굴곡해 햄스트링을 최대로 짧게 만들어 고관절 신전근으로써 대둔근의 역할을 고립시킬 수 있게 되는 것이다.

2. 능동적인 힘과 수동장력의 합(총 길이-장력 곡선)

 길이-장력 곡선의 능동적, 수동적 상태의 결합은 근육의 총 길이-장력 곡선을 나타낼 수 있다. 능동적인 힘과 결합한 수동 장력은 근길이에 넓은 범위에 걸쳐 근육의 힘을 고려할 수 있다. 능동적인 안정 길이 이하에 수동 장력을 발생시키는 길이 이하인 짧아진 길이에서는 능동적인 힘이 지배하게 된다. 근육이 안정 길이 쪽을 향해서 길어질 때 힘은 계속 상승하게 된다. 근섬유가 안정 길이를 넘어 길어질 때는 수동 장력이 기여하기 시작해 능동적인 힘의 감소를 상쇄시켜, 총 길이-장력 곡선에서도 이러한 부분은 편평하게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이러한 수동 장력의 특징은 능동적인 힘의 발생이 어려운 지점까지 근육이 늘어나 있을 때에도 근육이 큰 힘을 유지할 수 있도록 해준다. 여기에서 근육이 더 늘어나게 되면, 수동 장력이 곡선을 지배하여 결합조직은 거의 최대치의 스트레스 상태에 도달하게 된다. 높은 레벨의 수동장력은 근육이 여러 관절을 지나서 신장될 때 제일 분명하게 나타난다. 예를 들자면, 손목이 능동적으로 완전히 신전했을 때, 손목의 앞쪽을 지나는 손가락의 굽힘근들은 신장되어 손가락들이 수동적으로 약간 굴곡된다. 수동 장력의 양은 평소 근육의 뻣뻣함에 따라 좌우되기도 한다. 따라서 총 길이-장력곡선은 근육의 기능과 구조에 따라 매우 다양해질 수 있다.