잘 걸어야 건강해지는 분명한 이유

James Earls은 그의 저서 '보행 운동학'에서 사람의 움직임을 딱딱한 요소인 뼈와 탄력적 요소인 근육 근막의 통합체로 재구성하였다. 아래 그림은 나무와 고무줄로 연결한 구조체가 각 부분의 힘이 전체적으로 연결됨을 보여준다. 이러한 시스템을 완전성(integrity)과 긴장력(tension)과 장력(tention)의 조합어인 장력통합성(tensigrity)라고 한다.

장력통합성 구조의 특징 중 하나는 그 구조의 전체에 걸쳐서 긴장력에서 변화 또는 스트레스를 분산시키는 능력이다. 지나치게 많은 긴장력은 경직도의 증가로 붕괴될 수 있다. 또한 지나친 긴장력의 감소는 그 구조 자체가 완전성, 즉 온 몸의 힘과 속도의 반응이 흐트러질 수 있다. 장력 통합성의 두 번째 특징은 구조체에 적용된 힘은 전체를 통하여 분산되며, 일단 긴장이 제거되면 구조체는 정상적인 안정의 균형으로 복귀한다는 것이다.  위 그림처럼 만들어진 모형을 건드리면 밀리는 듯하다가 손을 떼면 다시 원상태로 돌아온다. 장력통합성 모델을 걷게 하면 우리가 똑바로 힘차게 걷는 모습보다는 흔들거리며 비틀거리며 걷는 모습을 볼 것이다. 아슬아슬 불안하게 각 연결점마다 연결된 고무줄이 끊어질 듯하면서 다시 제 자리로 찾아간다. 밀렸던 부분이 원상회복하는 데는 고무줄의 탄력성이 있기 때문이다.

그 뿐만 아니라 밀리는 부분의 반대편 쪽 고무줄도 역시 당겨주는 힘이 있다. 두 힘의 균형, 즉 밀리면 당기고, 늘리면 줄어드는 반대 작용이 늘 팽팽하게 균형을 유지한다. 발가락을 움츠렸을 때, 이 밀고 당기는 힘의 긴장, 즉 길항작용은 발가락 끝부터 목 근육까지 연결되고, 힘은 관절을 지날 때마다 분산된다. 한 쪽 무릎을 구부렸을 때 몸이 반대편으로 기우는 것은 스러지지 않고, 안전하게 몸의 평형을 유지하기 위한 길항력을 발생 때문이다.

이러한 장력통합성의 기본 구조는 삼각형이다. 기하학에서 삼각형은 가장 안정적인 구조이고, 외부의 힘을 받았을 때 힘을 분산시키고 회복하는 패턴을 가지고 있다. 그렇기 때문에 인체의 구조 역시 삼각형을 기본으로 하면 수많은 삼각형은 서로 연결되어 있다. 위의 고무줄과 뼈로 된 인체모형이 뛰거나 걷는 모습을 상상해보자. 한 발을 내디딜 때마다 모형 전체는 고무줄과 막대는 위아래로 출렁이고 좌우로 휘청거리는 앞으로 나갈 것이다.

매 걸음마다 발가락 끝부터 머리 끝까지 긴장과 이완을 거듭하며, 직진하는 힘, 체중에 해당하는 지구 중력 그리고 땅의 반발력을 온 몸으로 받아들인다. 매 걸음마다 몸을 이루는 삼각형들은 내부의 힘과 외부의 충격을 분산시키며 전진한다. 막대기로 이루어진 구조체, 즉 뼈는 누르는 힘인 압축력을 받고, 케이블에 해당하는 근육은 당기는 힘인 인장력을 받는다.  이 두 힘이 한쪽으로 기울지 않고 평형을 이루게 되는 것이다. 그래서 무너지지 않고 튼튼하게 서 있을 수 있게 되는 것이다.

그렇다면 인체는 왜 이런 장력통합성 구조를 갖게 되었을까? 장력통합성의 구조를 보면 속이 꽉 찬 대부분의 구조에 비해 기둥이나 재료의 수를 줄일 수 있게 되면서 가볍고 튼튼한 구조물을 만들 수 있게 되는 것이다. 하지만 가볍다고 해서 절대 약하지 않다. 장력통합성 구조는 가볍지만 굉장히 튼튼하고 안정된 구조를 이루게 된다. 그리고 비용면에서도 경제적인 구조라 할 수 있다.

만일 인체가 단단한 콘크리트 구조로 되어있다면 걷기는커녕 기어다니지도 못하고, 몸무게는 수백킬로그람이 되어야 유지할 수 있지만, 가벼운 근막, 근육, 그리고 속이 텅빈 뼈가 지탱하여 주기 때문에 지금처럼 가벼워질 수 있다. 이 탄력성은 우리 주변에서 많이 볼 수 있다. 등산용 텐트가 대표적인 사례이다. 등산 비박용 텐트는 사람이 짊어지고 다녀야 하기 때문에 무거우면 효용성이 떨어진다. 텐트는 되도록 가벼우면서 비바람이 불어도 무너지지 않고 버틸 정도로 튼튼해야 하는 이중적 모순을 갖는다.

이 시스템을 유지하는 핵심은 바로 근막이다. 근육은 뼈를 자기 자리로 유지하도록 받쳐주도록 섬세하게 조율할 뿐, 신체의 근막성 조직이 필요할 때 온 몸의 긴장력을 더하거나 빼준다. 근막은 콜라겐, 엘라스틴 그리고 다양한 단백질과 당분으로 이루어져, 인체에 운동 역학적인 구조를 유지하게 하면서 화학적인 변화로부터 보호한다. 특히 근막에 들어있는 섬유성 요소는 힘의 전달을 통하여 걸을 때 회복력 높은 스프링 역할을 한다.

발가락이 땅을 박차는 순간 그 힘, 속도 그리고 방향은 뼈로는 충격이, 신경으로는 정보가 그리고 근막으로는 출렁임이 온 몸과 두뇌로 전달된다. 그런 출렁임 속에서도 꼭대기에 있는 머리는 흔들리지 않는다. 걷기란 단순히 발을 들었다 놨다 하는 행동의 반복이 아니라, 물렁거리고 탄력성있는 물체들의 출렁임이다. 이 출렁임은 머리로 도달하는 비틀림의 양을 줄여주어, 두뇌가 덜컹거리며 흔들리는 것을 막아준다.

인체의 이러한 완벽한 안정과 불안정의 연속적인 균형의 유지는 어느 동물보다도 에너지 효율적인 보행을 가능하게 한다. 운동량, 중력 그리고 온 몸의 조직을 긴장시키는 땅의 반발작용을 이용하면서, 걷고 뛰는 동안 머리, 팔, 심장, 위장 등 각 부분의 위치와 중심축을 한 순간의 쉼도 없이 변화한다. 이처럼 걷는 시스템은 뼈, 근육 그리고 근막이 부분적이면서 전체적으로 즉각적으로 영구적으로 대응하면서, 그 반응의 결과가 누적된다.

발가락 끝에서 전달되는 진동과 정보는 시간이 흘러도 남는다. 그러면서 장력통합성은 서서히 손상된다. 그 증상은 단순히 뼈로 된 발이나 물렁조직만 이상이 생기는 것은 아니다. 심장, 신장, 위장이나 간과 같이 뼈에 매달려서 달리는 동안 흔들거리며 제 자리를 유지해야 하는 내장 기관에서 증상을 먼저 나타낼 수도 있다. 거꾸로 인간이 잘 걷고 달린다면 인체의 모든 기관은 시간이 지나가도 장력통합성을 유지하면서, 내장기관은 갈비뼈에 잘 매달려서 오랜 시간 그 기능을 훌륭하게 유지할 수 있다. 그렇게 잘 쓰려면 잘 걸어야 하는 것은 분명하다. 홍재화 필맥스 대표