근수축과 관련한 잘못된 설명 : 늘어나면서 수축한다는 편심성 수축

근수축과 관련된 잘못된 설명이 있는데, 편심성 수축 (Eccentric contraction)에 대한 설명으로 "근육의 길이가 늘어나면서 수축한다"라는 설명이다. 뭔 멍멍 사운드인가 싶다.

한글과 한자어를 섞어서 정 반대의 말을 하는 것이다. 영어로 하면 shortening with elongation (lenthening).

일단, 수축이라는 용어부터 다시 정의할 필요가 있다. 수축은 한자로 收縮 (거둘 수, 줄일 축) 근육 따위가 오그라 듦이라고 해석되어 있다. 길이가 줄어드는 현상을 표현하는 용어이다. 편심성 수축 때문인지는 모르겠으나 그래서 학계에서는 근육의 "수축"이라는 용어보다는 "활성(activation)"이라는 용어를 사용하도록 바뀐지 오래되었다. 어찌됐던, 수축이던 활성이던 근육의 기능을 이해하면 근수축의 종류에 대한 이해가 좀 더 쉬워진다.

자세한 근수축 기전은 유툽이나 다른 유용한 정보들을 찾아보면 될 것이고 중요한 것은 액틴-마이오신 교차다리 형성 이후 에너지(ATP)를 사용하면서 sarcomere의 길이가 줄어드는 것을 근수축이라고 정의된 것이 핵심인데, 한 가지 더 중요한 것은, 근육이 수축, 길이가 줄어들었다가 원래 길이대로 돌아가기 위해 다시 늘어나는 데에는 에너지를 사용하지 않는다는 것이다. (titin이나 tendon, 근막과 같은 주변 연부조직이 근육이 늘어나 원위치 되도록 함) 에너지를 소모할 때만 활성(activation)이다. 근육의 원래 기능은 수축, 길이가 줄어드는 것임을 기억하면 된다.

구심성 수축 (동심성 수축, concentric activation, concentric contraction) : 근육의 장력(또는 근력)이 발생하여 근육의 길이가 줄어드는 근 활성의 종류 (a type of muscle contraction in which the muscles shorten while generating force)

원심성 수축 (편심성 수축, eccentric activation, eccentric contraction) : 근육의 장력이 발생된 상태에서 근육의 길이가 늘어나는 근 활성의 종류 (a type of muscle contraction in which the muscle lengthens while under tension)

근육의 장력(tension force, 또는 muscle force) 기준으로 일반적 정의는 위와 같다.

여기에 좀 더 설명을 덧붙이자면,

근육이 에너지를 소모하여 길이가 줄어든다는 것은 근육이 붙어 있는 이는 점과 닿는 점의 뼈를 끌어 당긴다는 것이다. 원래는 양쪽을 똑같이 잡아 당기지만 편의상 열린운동계에서는 원위부를 근위부 쪽으로 당기고 닫힌운동계에서는 역으로 근위부가 원위부 쪽으로 당겨지는 것이 일반적이다. 어찌됐건 골격 근육들은 뼈를 끌어 당겨서 움직임을 만들기 때문에 모든 골격근들은 (주근육이건 더부근육들이건) 길이가 짧아 질 때 만들어내는 주된 움직임이 있다. 이 주된 움직임을 만들어 내면 구심성 수축인 것이다. 이 때 지구 지표면 위에서는 중력방향과 근력의 합 벡터 방향이 같을 수도, 다를 수도, 반대 방향일 수도 있는데 그에 따라 구심성 수축력의 크기가 다를 수도 있는 것이다.

그럼, 이 글의 핵심인 원심성, 편심성 수축은 뭐냐,

근육의 장력이 있는데 근육이 수축하지 않고 늘어나는 경우는 2가지 경우가 있을 수 있는데, 첫 째는 나의 근력(내력)보다 외력이 커서 수동적으로 늘려지는 경우, 둘 째는 근육의 장력을 서서히 줄이는 경우 이다. 팔 씨름할 때 엄청난 상대를 만난다면 나는 이두근을 수축하고 있지만 엄청난 상대는 내 힘을 이기고 내 이두근을 늘려버릴 수 있다. 이런 경우가 수동적인 원심성 수축인데 엄청나게 무거운 덤벨을 갑자기 들려주어 내 팔이 펴질 때도 수동적 편심활성이 나타난다 하겠다.

자발적 원심성(편심성) 수축은 보통 등산 후 하산할 때 하지에서 자주 보인다고 알려져 있는데, 사실 일상 생활중에 원심성 수축은 겁나 많다. 쉽게 얘기하면 초기에 짧은 시간 동안 근 장력을 크게 발생시킨 후 장력을 서서히 줄여 줌으로써 근육의 길이가 늘어나게 되고, 움직임의 방향도 길항근이 수축했을 때 나타나는 관절 움직임이 나타날 때 원심성, 편심성 수축이라고 한다. 일반적으로 굽혔다 폈다의 움직임을 반복할 때 관절 움직임의 끝부분(end range)에서는 각속도를 줄여야 하는데, 그러기 위해서는 각가속도가 0보다 작다. 즉, 주동근이 아직 활성중(장력이 0이 아닌)이지만 그 크기를 서서히 줄여 0으로 만들고 반대 방향의 관절 움직임을 만들어야 한다. 요 때 관절움직임 끝 부분에서 짧은 순간 편심성 수축이 필요하다. 빠른 속도로 팔꿈치를 펼 때 무의식적이긴 하지만 이두근이 end range 에서 딱딱해지는 것을 느낄 수 있다. 관절운동범위 끝부분에서 편심성 수축이 없으면 탈골이 일어 날 수도 있을 것이다. 특히 지절의 원위부가 중력방향으로 움직이거나 하중이 추가된 상태에서는 편심성 수축력이 더 클 것이다. 하산을 할 때도 발목 안정성을 위해 일단 정강근이 순간 빡 수축을 하고 뒷 꿈치가 닿은 후 발목이 서서히 펴질 수 있도록 정강근 장력을 서서히 줄여준다. 발목폄근도 협력 수축하고. 요 때가 편심성 수축.

이러한 발목관절에서 발목관절 굽힘근과 폄근이 교대로 구심-원심 (동심-편심) 수축을 하는 것은 보행에서도 마찬가지다. 발목의 Rocker 기능이 바로 이 발목관절 폄, 굽힘 근육들의 시기 적절한 동-편심 수축을 반복하여 부드러운 발목 움직임을 만든다. 

결론적으로, 편심성 수축은 짧은 순간 높은 근육 장력을 발생 시킨 후(주동근의 근력을 넘지 않는 크기) 서서히 장력을 감소 시키면서 주동근의 관절 움직임 각속도를 감속시켜 부드럽게 반대방향 움직임으로 이어지도록 하는 길항근으로써 핵심적인 기능이라 하겠다. 이러한 부드러운 움직임은 움직임의 질 측면에서 부드러움을 만드는 목적도 있지만, 이렇게 움직여야만 관절의 안정성에도 필수적이다. 이러한 ROM end range에서 길항근의 편심성 수축과 주항근의 동심성 수축의 협력 수축과 같은 현상은 에너지 측면에서는 낭비적이지만 부드러운 춤직임과 관절 안정성 측면에서 꼭 필요한 기능으로 휴머노이드 로봇에는 없는 기능이라 하겠다.

끝.