정상 보행에서 몸의 무게중심이 가장 높아지는 시점으로 옳은 것은?

무게중심은 한 발로 지지하는 중간 디딤기에서 가장 높고 두 발이 함께 닿는 두발지지기에서 가장 낮아 위아래로 물결 모양을 그린다. 보행의 결정인자는 이 오르내림의 폭을 줄여 에너지 소모를 낮추는 방향으로 작용한다.

보행 중 무게중심의 오르내림, 높은 곳은 중간 디딤기

이 문제는 정상 보행에서 몸의 무게중심(center of mass)이 가장 높아지는 시점을 묻습니다. 보행은 한 걸음마다 한 발로 몸을 지탱하는 구간과 두 발이 함께 닿는 구간이 번갈아 나타나고, 무게중심은 이 사이에서 위아래로 물결처럼 움직입니다. 평지 보행에서 무게중심의 수직 이동은 보통 수 센티미터 범위입니다. 건강한 성인 20명의 트레드밀 보행(초속 1.34 m)에서 몸무게중심의 수직 변위는 팔을 흔들 때 약 4.1 cm, 팔을 고정할 때 약 4.9 cm로 측정되어 보행 중 무게중심이 위아래로 몇 센티미터 움직임을 보였습니다.^[1]

보기 5번 한 발로 지지하는 중간 디딤기(mid-stance)가 정답입니다. 지지다리 위로 몸이 올라타며 다리가 거의 수직이 되는 순간 무게중심은 위로 올라가 가장 높고, 반대로 두 발이 함께 닿는 두발지지기(발꿈치 닿기 직후와 발가락 떼기 직전)에는 몸이 두 다리 사이로 내려가 가장 낮아집니다. 이 오르내림은 위치에너지와 운동에너지가 번갈아 바뀌는 역진자 모델로 설명되며, 이 때문에 정상 보행의 에너지 소모가 줄어듭니다.

병적 보행에서는 이 궤적이 달라집니다. 편마비 환자의 환측 디딤기에서는 건강한 사람보다 무게중심의 수직 변위가 중간 디딤기와 말기 디딤기에서 낮았고, 이는 뇌졸중 보행 이상을 분석하는 단서가 될 수 있다고 제안되었습니다.^[2] 따라서 중간 디딤기 무게중심 높이가 줄어든 모습은 지지다리의 안정성이나 체중 이동에 문제가 있다는 신호로 읽습니다.

보기별 해설

1번: 두 발이 모두 바닥에 닿는 시기 — 두발지지기는 무게중심이 가장 낮은 시점입니다.

2번: 발꿈치가 처음 바닥에 닿는 시기 — 발꿈치 닿기에서는 두 발이 걸쳐 있어 무게중심이 낮은 쪽에 속하며 최고점이 아닙니다.

3번: 발가락이 바닥에서 떨어지는 시기 — 이 역시 두발지지기 끝으로, 무게중심이 낮은 구간입니다.

4번: 흔듦기가 끝나 가는 시기 — 흔듦기 말은 다음 발꿈치 닿기를 준비하는 때로 한쪽 다리는 앞으로 뻗어 있어 무게중심 최고점은 아닙니다.

시험 포인트

무게중심 수직 변위 최고점은 중간 디딤기, 최저점은 두발지지기, 수평 이동은 지지다리 쪽으로 가장 치우칠 때라고 외우면 됩니다. 보행 결정인자(골반 회전, 골반 기울임, 무릎 굽힘 등)는 이 수직 이동 폭을 줄여 에너지를 아끼는 장치입니다.

정상 보행에서 무게중심이 가장 높은 때는 한 발로 지지하는 중간 디딤기이고 가장 낮은 때는 두발지지기입니다.