인체운동학은 힘의 원인을 배제하고 움직임의 기하학적 형태·방향·자유도를 다루는 운동형상학(kinematics: 뼈운동학·관절운동학)과, 움직임을 일으키거나 멈추게 하는 내적·외적 힘과 돌림힘을 다루는 운동역학(kinetics)으로 구분한다.

뼈운동학(골운동학)은 시상면(굽힘·폄, 이마축)·이마면(벌림·모음, 시상축)·가로면(안쪽·가쪽돌림, 수직축)에서 뼈 몸통이 움직이는 각도와 운동자유도를 분석한다. 관절의 모양에 따라 경첩관절·중쇠관절은 1축(1자유도), 타원관절(노손목관절)·안장관절(엄지 손목손허리관절)은 2축(2자유도), 절구관절(어깨·엉덩관절)은 3축(3자유도)을 가진다('24·'25 기출).

관절운동학(관절면 운동)은 관절 안에서 마주하는 두 관절면 사이의 부수운동인 구름(rolling)·미끄러짐(활주, gliding)·축돌림(spinning)을 다룬다. 구름은 언제나 뼈의 운동 방향과 같은 방향으로 일어나지만, 미끄러짐 방향은 움직이는 뼈의 관절면 형태에 따라 결정된다(칼텐본 오목-볼록 법칙).

• 오목-볼록 법칙 기억 공식: '볼록(Convex)은 반대, 오목(Concave)은 같은 방향'이며, 관절가동술(joint mobilization)에서 활주 방향을 결정하는 결코 기준이다.
• 주요 관절의 잠긴위치(Close-packed position): 어깨관절은 벌림 90° + 최대 가쪽돌림, 팔꿉관절(위팔자관절)은 완전 폄 + 뒤침, 엉덩관절은 완전 폄 + 안쪽돌림 + 벌림, 무릎관절은 완전 폄 + 정강뼈 가쪽돌림, 발목(목말종아리관절)은 최대 발등굽힘이다('24·'25 기출).
• 손목관절의 자유도 판별: 노손목관절(손목관절)은 타원관절로서 이마축(굽힘·폄)과 시상축(노쪽·자쪽치우침)의 2개 돌림축(2자유도)을 갖는다('25 기출).

1단계 · 오목-볼록 법칙 기억 공식

'볼록(Convex)은 반대, 오목(Concave)은 같은 방향'이며, 관절가동술(joint mobilization)에서 활주 방향을 결정하는 결코 기준이다.

2단계 · 주요 관절의 잠긴위치(Close-packed p

어깨관절은 벌림 90° + 최대 가쪽돌림, 팔꿉관절(위팔자관절)은 완전 폄 + 뒤침, 엉덩관절은 완전 폄 + 안쪽돌림 + 벌림, 무릎관절은 완전 폄 + 정강뼈 가쪽돌림, 발목(목말종아리관절)은 최대 발등굽힘이다.

3단계 · 손목관절의 자유도 판별

노손목관절(손목관절)은 타원관절로서 이마축(굽힘·폄)과 시상축(노쪽·자쪽치우침)의 2개 돌림축(2자유도)을 갖는다.

마이메르시 제작 · 국시 핵심 기전 도해

핵심 정리 · 볼록면 이동 = 구름과 미끄러짐 반대 방향 / 오목면 이동 = 구름과 미끄러짐 같은 방향 / 노손목관절 = 2축성 타원관절.

관절 주위에서 분절을 회전시키는 힘의 효과를 돌림힘(토크, torque 또는 모멘트, 단위: N·m)이라 한다. 돌림힘의 크기는 가해진 힘(F)의 크기와, 관절 회전축에서 힘의 작용선까지 내린 수직거리인 모멘트팔(moment arm, d⊥)을 곱하여 계산(T = F × d⊥)한다('24 기출).

모멘트팔은 근육의 당김 각도(부착각 θ)에 따라 달라지며, 힘의 작용선이 분절과 수직(90°, sin 90° = 1)을 이룰 때 모멘트팔과 회전 성분(돌림 성분)이 최대가 된다. 부착각이 작을 때는 관절면을 서로 누르는 안정화 성분(압박력)이 크고, 부착각이 90°를 넘으면 관절면을 떼어놓는 탈구 성분(신연력)이 발생한다.

서로 다른 위치에 작용하면서 방향이 반대(또는 다르고)이고 크기가 같은 두 개 이상의 힘이 동시에 작용하여 병진운동 없이 한 방향으로의 순수 회전운동(돌림힘)만 만들어내는 결합 작용을 짝힘(우력, force couple)이라 한다('24·'25 기출).

• 토크 vs 역학적 이득 공식 구별: 힘과 모멘트팔을 곱하는 것(F × d)은 토크(돌림힘)이고, 힘팔을 저항팔로 나누는 것(힘팔 / 저항팔)은 역학적 이득(MA)이다('24·'25 기출).
• 인체 대표 4대 짝힘 완벽 정리: ① 어깨뼈 위쪽돌림(위등세모근·아래등세모근·앞톱니근), ② 어깨관절 팔올림(어깨세모근 + 돌림근띠), ③ 골반 앞기울임(엉덩허리근·넙다리곧은근 + 척주세움근), ④ 몸통 오른쪽 돌림(오른쪽 배속빗근 + 왼쪽 배바깥빗근)이다('24·'25 기출).
• 무릎뼈(슬개골)의 도르래 기능: 무릎뼈는 넙다리네갈래근 힘줄을 관절 회전축에서 앞쪽으로 밀어내어 내적 모멘트팔을 길게 증가시킴으로써 무릎 폄 토크를 크게 높여준다.

인체 팔꿉관절 3형 지레 모형과 볼록-오목 관절면 구름·미끄러짐 3D 역학

위팔두갈래근이 팔꿉관절을 굽힐 때 축(F, 팔꿉관절) - 힘점(E, 노뼈거친면) - 무게점(R, 손의 부하) 순으로 배열되는 3형 지레(속도·운동범위 유리, 역학적 이득 < 1)가 형성되며, 인체 관절의 가장 흔한 지레 형태다.

오목한 관절오목 위에서 볼록한 위팔뼈머리가 팔올림을 위해 위쪽으로 구름(roll)할 때, 관절 탈구를 막고 중심을 유지하기 위해 미끄러짐(slide/glide)은 반대인 아래쪽으로 동시에 일어난다.('24·'25 기출)

핵심 확인 · 1형 지레 = 균형(고리뒤통수관절·중간볼기근) / 2형 지레 = 힘 유리(발끝서기 발목 발바닥굽힘근, 역학적 이득 > 1) / 3형 지레 = 속도·운동범위 유리(위팔두갈래근)

마이메르시 제작 · 3D 아틀라스 및 임상 실사 가이드

핵심 정리 · 토크(돌림힘) = 힘(F) × 모멘트팔(회전축에서 작용선까지의 수직거리) / 짝힘 = 서로 다른 방향의 힘들이 결합해 한 방향 회전을 만드는 작용.

뼈대-근육계는 뼈가 지렛대, 관절이 받침점(축, F/A), 근육 수축력이 힘점(내적 힘, E/F), 분절 무게나 외부 부하가 작용점(저항점, R/W)이 되는 지레(lever)로 작동한다. 지레의 종류는 가운데에 무엇이 놓이는가(암기: 1축 - 2저 - 3힘)에 따라 제1형·제2형·제3형으로 구분한다('25 기출).

역학적 이득(기계적 이점, Mechanical Advantage: MA)은 힘팔(내적 모멘트팔)을 저항팔(외적 모멘트팔)로 나눈 비율(MA = 힘팔 / 저항팔)이다. 제2형 지레는 저항이 가운데 있어 힘팔이 저항팔보다 언제나 길므로 MA > 1(적은 힘으로 큰 저항을 이기는 힘의 이득)을 갖는다('25 기출).

반면 인체에서 가장 흔한 지레 형태인 제3형 지레는 축과 저항 사이에 근육(힘점)이 붙어 있어 힘팔이 저항팔보다 언제나 짧다(MA < 1). 따라서 근육은 외부 저항보다 훨씬 큰 힘을 내야 하지만, 근육이 조금만 수축해도 먼쪽 팔다리 끝에서 큰 운동범위(거리)와 빠른 각속도를 얻는 속도·가동범위의 이득이 있다('25 기출).

• 제3형 지레의 4대 핵심 키워드: ① 힘점(근육)이 축과 저항 사이에 위치, ② 힘팔 < 저항팔(역학적 이득 MA < 1), ③ 인체에서 가장 흔한 지레, ④ 속도와 운동범위(이동거리)에 유리하다('25 기출).
• 제3형 지레 오답 함정 주의: 제3형 지레에서 '힘팔이 저항팔보다 길다'거나 '작은 힘으로 큰 저항을 들어 올리는 데 유리하다(제2형 설명)'고 서술된 선지는 틀린 설명이다('25 기출).
• 구심성 vs 원심성 수축 시 지레 변환 여부: 아령을 들 때(구심성)나 천천히 내릴 때(원심성) 근육 부착점과 물체 위치가 바뀌지 않으므로, 팔꿉관절 위팔두갈래근은 두 경우 모두 제3형 지레로 작동한다.

핵심 정리 · 제1형 = 축이 가운데(균형, 고리뒤통수관절) / 제2형 = 저항이 가운데(MA > 1, 힘의 이득, 발끝서기) / 제3형 = 힘이 가운데(MA < 1, 속도·운동범위 이득, 인체 최다·위팔두갈래근).

골격근이 내는 총 장력은 액틴-마이오신 가로다리 결합으로 만드는 능동장력(안정 길이의 약 100~120%에서 최대)과, 근육 내외의 탄성 결합조직(근막·타이틴·힘줄)이 늘어날 때 생기는 수동장력(안정 길이 이후 길어질수록 급증)의 합으로 결정된다. 따라서 근육은 약간 신장된 상태에서 수축할 때 가장 큰 총 장력을 발휘한다.

두 개 이상의 관절을 지나는 두관절근(다관절근: 뒤넙다리근·넙다리곧은근·장딴지근·위팔두갈래근·손가락굽힘근 등)은 두 관절에서 동시에 움직일 때 길이-장력 한계에 부딪히는 불충분(부전, insufficiency) 현상을 보인다('24·'25 기출).

수축하는 주동근(두관절근)이 두 관절에서 동시에 짧아져 더 이상 강한 장력을 내지 못하는 상태를 능동불충분(active insufficiency)이라 하고, 반대로 늘어나는 길항근(두관절근)이 두 관절에서 동시에 최대로 신장되어 더 이상 늘어나지 못해 관절 가동범위를 제한하는 상태를 수동불충분(passive insufficiency)이라 한다('24 기출).

• 능동불충분 vs 수동불충분 1초 판별 기준: 문제가 되는 두관절근이 수축하여 힘을 못 내면 능동불충분이고, 반대쪽으로 늘어나서 가동범위를 막으면 수동불충분이다. 따라서 SLR 시 뒤넙다리근이 늘어나 엉덩 굽힘이 제한되는 것은 수동불충분이다('24 기출).
• 주먹쥐기 시 손목폄근의 역할: 손가락굽힘근이 능동불충분에 빠지지 않도록 손목폄근이 협력수축하여 손목을 20~35° 폄 상태로 고정해 주어야 최대 악력이 나온다('25 기출).
• 근육 구조(방추형 vs 깃형): 근섬유가 힘줄과 나란한 방추형(평행형) 근육(예: 넙다리빗근·위팔두갈래근)은 수축 속도와 가동범위에 유리하고, 근섬유가 비스듬히 붙는 깃형(우상형) 근육(예: 넙다리곧은근·어깨세모근 중간섬유)은 생리학적 가로단면적(PCSA)이 커서 큰 장력 생성에 유리하다.

핵심 정리 · 능동불충분 = 두관절 주동근이 동시 수축해 짧아져 장력 저하(손목 굽힘 시 악력 감소) / 수동불충분 = 두관절 길항근이 동시 신장되어 가동범위 제한(SLR 시 뒤넙다리근 신장 한계).

인체 분절의 연결을 운동사슬(kinetic chain)이라 하며, 팔다리 먼쪽 끝(손 또는 발)의 고정 여부에 따라 열린사슬운동(개방역학사슬, OKC)과 닫힌사슬운동(폐쇄역학사슬, CKC)으로 분류한다.

열린사슬운동(OKC)은 손이나 발이 지면·기구에 고정되지 않고 공간에서 자유롭게 움직이는 운동(예: 의자에 앉아 무릎 펴기 레그 익스텐션, 아령 컬, 보행의 흔듦기)으로, 먼쪽 분절이 몸쪽 분절에 대해 독립적으로 움직여 단일 근육의 선택적 강화와 평가에 유리하나 관절 전단력(shear force)이 상대적으로 크다('24 기출).

반면 닫힌사슬운동(CKC)은 손이나 발이 지면에 고정되어 체중부하를 받는 운동(예: 스쿼트, 팔굽혀펴기, 발끝서기, 보행의 디딤기)으로, 몸쪽 분절이 먼쪽 분절 위로 움직이며 여러 관절이 동시에 연동되고, 관절 압박력과 주동근·길항근 동시수축(co-contraction)이 증가하여 관절 안정성과 고유수용감각 촉진에 유리하다('24·'25 기출).

• 열린사슬 vs 닫힌사슬에서의 관절운동학 반전: 무릎관절을 펼 때 열린사슬(OKC)에서는 오목한 정강뼈가 움직이므로 구름과 미끄러짐이 같은 방향(앞쪽)으로 일어나고 정강뼈가 가쪽돌림하며, 닫힌사슬(CKC, 기립하기)에서는 볼록한 넙다리뼈가 움직이므로 구름(앞쪽)과 미끄러짐(뒤쪽)이 반대로 일어나고 넙다리뼈가 안쪽돌림한다('24 기출).
• 중간디딤기 발목의 닫힌사슬 운동: 보행 중간디딤기에는 발바닥이 지면에 고정된 채로 정강뼈가 목말뼈 위로 앞으로 넘어가는 닫힌사슬 발등굽힘이 일어나며, 이를 장딴지세갈래근이 원심성으로 제어한다('25 기출).
• 롬바르드 역설(Lombard's paradox): 의자에서 일어설 때(닫힌사슬) 두관절근인 넙다리곧은근과 뒤넙다리근이 동시에 수축하지만, 모멘트팔 차이(엉덩관절에서는 뒤넙다리근 모멘트팔이 더 길고 무릎관절에서는 넙다리곧은근 모멘트팔이 더 김) 덕분에 엉덩관절과 무릎관절이 동시에 펴진다.

핵심 정리 · 열린사슬(OKC) = 먼쪽 끝 자유 이동·단일 근육 선택 강화·전단력 큼 / 닫힌사슬(CKC) = 먼쪽 끝 고정(체중부하)·관절 압박력과 동시수축 증가로 안정성 및 고유수용감각 향상.