# 무릎뼈는 넙다리네갈래근에 대해 도르래의 역할을 한다. 얻을 수 있는 이점으로 옳은 것은?

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> language: ko  
> subject: 무릎

## 문제

무릎뼈는 넙다리네갈래근에 대해 도르래의 역할을 한다. 얻을 수 있는 이점으로 옳은 것은?

## 보기

1. 충격흡수
2. 속도 감소
3. 토크의 감소
4. 모멘트팔 증가 **✔ 정답**
5. 지레팔의 길이 감소

**정답: 4**

## 해설

무릎뼈는 넙다리네갈래근의 힘줄을 앞쪽으로 이동하기 때문에 무릎관절폄근 기전의 내적인 모멘트팔을 증가시킴. 무릎뼈는 넓적다리네갈래근의 토크를 증가시킴

## 심화 해설

무릎뼈(patella)는 인체에서 가장 큰 종자뼈(sesamoid bone)로, 넙다리네갈래근(quadriceps femoris)의 힘줄 속에 묻혀 있어 무릎관절의 폄(extension) 기전에서 도르래(pulley) 역할을 합니다. 무릎뼈가 넙다리네갈래근 힘줄을 앞쪽으로 밀어내면, 힘줄이 작용하는 힘의 방향과 무릎관절의 회전축 사이 거리가 멀어지게 됩니다. 이 거리가 바로 내적 모멘트팔(internal moment arm)이며, 무릎뼈가 있음으로써 이 모멘트팔이 증가합니다 [1][2].

토크(torque)는 힘과 모멘트팔의 곱으로 산출됩니다. 넙다리네갈래근이 내는 힘의 크기가 같더라도 모멘트팔이 커지면 무릎관절에 작용하는 폄 토크(extension torque)가 증가합니다. 따라서 무릎뼈의 도르래 기능은 넙다리네갈래근이 더 적은 수축력으로도 동일한 폄 토크를 만들 수 있게 하여, 무릎 폄 동작의 효율을 높입니다 [2][4].

반대로 무릎뼈가 없거나 두께가 얇아지면 모멘트팔이 줄어들고, 같은 토크를 만들기 위해 넙다리네갈래근이 더 큰 힘을 내야 합니다. 인공관절치환술(TKA)에서 무릎뼈 두께를 자연 상태보다 두껍게 하면 폄 기전의 모멘트팔이 증가할 수 있지만, 폄 기구(extensor apparatus)에 과도한 긴장을 유발할 수 있어 임상적으로는 신중하게 결정합니다 [2].

혼동 주의! 모멘트팔(moment arm)과 지레팔(lever arm)은 다릅니다. 무릎뼈는 넙다리네갈래근 힘줄의 위치를 바꾸어 내적 모멘트팔을 증가시키지만, 뼈 자체의 길이인 지레팔을 늘리지는 않습니다. 보기 5번의 '지레팔 길이 감소'는 무릎뼈의 기능과 반대 방향의 서술입니다.

무릎뼈는 충격을 분산하고 무릎관절을 보호·안정화하는 기능도 함께 수행하지만 [1], 문제에서 묻는 '도르래 역할'로 얻는 직접적인 기계적 이점은 모멘트팔 증가와 그에 따른 토크 증가입니다. 핵심! 무릎뼈가 넙다리네갈래근 힘줄을 앞쪽으로 이동시키면 무릎 폄근의 모멘트팔이 증가하고, 결과적으로 폄 토크가 커진다는 인과 관계를 기억해야 합니다 [2][4].참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Deciphering the influence of evolutionary legacy and functional constraints on the patella: an example in modern rhinoceroses amongst perissodactyls.일반논문Mallet C, Houssaye A. (2024) · DOI: 10.7717/peerj.18067

- [2]Patellar thickness can critically impact knee joint biomechanics after total knee arthroplasty.일반논문Guo N, Maas A, Grupp TM, Schütz P, Windhagen H, Taylor WR, Hosseini Nasab SH. (2026) · DOI: 10.1302/2046-3758.155.bjr-2025-0055.r2

- [4]High-grade trochlear dysplasia increases patellofemoral joint pressure and decreases the knee extension torque, and tibial tubercle anteriorisation does not correct these effects: Biomechanical study in vitro.일반논문Dan M, Moralidou M, Kuder I, van Arkel RJ, Dejour D, Amis AA. (2025) · DOI: 10.1002/ksa.12570

## 임상 시나리오

무릎뼈 도르래 기능의 임상 적용무릎 폄 기전의 모멘트팔과 토크 이해
무릎뼈는 넙다리네갈래근 힘줄을 앞쪽으로 이동시켜 무릎관절 폄근의 내적 모멘트팔을 증가시킵니다. 같은 근력이라도 모멘트팔이 커지면 폄 토크가 증가하므로, 무릎 폄 효율이 높아집니다.

무릎뼈 절제술이나 두께 감소 시 모멘트팔이 줄어 같은 토크를 내려면 넙다리네갈래근이 더 큰 힘을 내야 합니다. 반대로 인공관절치환술에서 무릎뼈를 과도하게 두껍게 하면 모멘트팔은 커지지만 폄 기구에 과도한 긴장을 유발할 수 있습니다.

주의모멘트팔과 지레팔을 혼동하지 마십시오. 무릎뼈는 뼈 길이인 지레팔을 늘리지 않고 힘줄 주행을 바꾸어 모멘트팔만 증가시킵니다.

## 핵심 개념

- **모멘트팔** — 힘의 작용선과 관절 회전축 사이의 수직 거리로, 클수록 같은 힘으로 더 큰 토크를 만든다.
- **토크** — 힘과 모멘트팔의 곱으로, 관절에 회전력을 일으키는 물리량이다.
- **종자뼈** — 힘줄 속에 묻혀 마찰을 줄이고 모멘트팔을 증가시키는 뼈로, 무릎뼈가 대표적이다.
- **넙다리네갈래근** — 무릎 폄의 주동근으로, 무릎뼈를 통해 정강뼈거친면에 부착된다.
- **도르래 역할** — 힘줄의 주행 방향을 바꾸어 관절 축에서 멀어지게 함으로써 모멘트팔을 키우는 기능이다.

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