# 골격근이 구심성 수축(concentric contraction)을 할 때 힘-속도 관계로 옳은 것은?

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> subject: 과목별 모의고사 | 물리치료 기초

## 문제

골격근이 구심성 수축(concentric contraction)을 할 때 힘-속도 관계로 옳은 것은?

## 보기

1. 수축 속도가 빨라질수록 낼 수 있는 힘도 함께 커진다
2. 수축 속도와 관계없이 낼 수 있는 힘은 일정하다
3. 수축 속도가 빨라질수록 낼 수 있는 힘은 줄어든다 **✔ 정답**
4. 수축 속도가 0일 때 낼 수 있는 힘이 가장 작다
5. 수축 속도가 느릴수록 낼 수 있는 힘이 줄어든다

**정답: 3**

## 해설

구심성 수축에서는 근육이 짧아지는 속도가 빨라질수록 가교(cross-bridge) 형성 시간이 짧아져 낼 수 있는 힘이 줄어든다. 속도가 0인 등척성 수축에서는 힘이 가장 크다. 원심성 수축은 속도가 빨라져도 힘이 오히려 다소 커진다는 점이 다르다.

## 심화 해설

구심성 수축(concentric contraction)은 근육이 힘을 내면서 길이가 짧아지는 수축 양식입니다. 힘-속도 관계(force-velocity relationship)에서 구심성 수축의 가장 기본적인 특징은 수축 속도가 증가할수록 근육이 발휘할 수 있는 힘은 감소한다는 점입니다. 이는 근절(sarcomere) 수준에서 액틴-마이오신 교차결합(cross-bridge)이 형성되고 분리되는 속도와 직접 연결됩니다. 속도가 빨라지면 교차결합이 힘을 유지한 채 지속될 시간이 줄어들고, 동시에 활성화된 교차결합의 수가 감소하기 때문에 힘 생성 능력이 떨어집니다[1][4].

구심성 수축에서는 속도가 0인 등척성 수축(isometric contraction) 상태에서 가장 큰 힘을 낼 수 있습니다. 이 지점을 최대 등척성 힘(maximum isometric force)이라고 하며, 여기서 속도가 증가하기 시작하면 힘은 점진적으로 감소합니다. 이론적으로 속도가 최대가 되는 지점에서는 힘이 0에 가까워지는데, 이를 최대 수축 속도(maximum shortening velocity)라고 합니다[1][4]. 따라서 보기 4번의 “속도가 0일 때 힘이 가장 작다”는 설명은 힘-속도 곡선을 정반대로 이해한 것입니다.

혼동 주의! 신장성 수축(eccentric contraction)은 구심성 수축과 힘-속도 관계가 다릅니다. 신장성 수축에서는 근육이 늘어나면서도 더 큰 힘을 낼 수 있고, 속도가 증가해도 힘이 크게 감소하지 않거나 오히려 일정 수준까지 증가하는 경향을 보입니다. 근거 자료에서도 구심성 수축은 등척성 수축보다 힘이 적게 발생하지만 에너지 소비는 더 많고, 신장성 수축은 더 큰 힘을 내면서 에너지 소비는 적다고 설명합니다[4]. 국시 문제에서 구심성과 신장성의 힘-속도 관계를 바꿔 놓는 함정이 자주 등장하므로 수축 양식에 따른 곡선의 방향성을 구분해 기억해야 합니다.

힘-속도 관계는 근력 평가와 운동 처방에서도 중요한 의미를 가집니다. 등속성 운동(isokinetic exercise)에서 각속도를 높게 설정할수록 대상자가 발휘하는 토크(torque)는 감소합니다. 예를 들어 무릎 폄근을 대상으로 한 연구에서도 전기 자극으로 유도한 구심성 수축 시 속도가 증가함에 따라 힘이 감소하는 경향이 관찰되었습니다[2]. 스쿼트와 같은 다관절 운동에서도 구심성 속도가 빠를수록 발휘되는 힘은 낮아지는 관계가 확인됩니다[3]. 따라서 근력 강화를 목적으로 할 때는 느린 속도에서 높은 부하를 다루고, 파워(power) 향상을 목적으로 할 때는 힘과 속도의 곱이 최적이 되는 중간 속도 구간을 활용하는 방식으로 처방이 달라집니다.

핵심! 구심성 수축에서 힘-속도 곡선은 우하향하는 형태입니다. 속도가 느릴수록 힘은 크고, 속도가 빨라질수록 힘은 작아집니다. 이 관계는 교차결합의 형성과 분리 속도, ATP 가수분해 효율과 같은 분자적 기전에 기반합니다[1][4].참고 문헌 (논문 출처)

- [1]On the Shape of the Force-Velocity Relationship in Skeletal Muscles: The Linear, the Hyperbolic, and the Double-Hyperbolic.일반논문Alcazar J, Csapo R, Ara I, Alegre LM (2019) · DOI: 10.3389/fphys.2019.00769

- [2]Concentric and eccentric force-velocity relationships during electrically induced submaximal contractions.일반논문Kues JM, Mayhew TP (1996) · DOI: 10.1002/pri.58

- [3]Determining concentric and eccentric force-velocity profiles during squatting.일반논문Armstrong R, Baltzopoulos V, Langan-Evans C, Clark D, Jarvis J, Stewart C (2022) · DOI: 10.1007/s00421-021-04875-2

- [4]Effects of cross-bridge compliance on the force-velocity relationship and muscle power output.일반논문Fenwick AJ, Wood AM, Tanner BCW (2017) · DOI: 10.1371/journal.pone.0190335

## 임상 시나리오

구심성 수축 힘-속도 관계 임상 적용근력 평가와 운동 처방의 기초 원리
구심성 수축에서 힘-속도 곡선은 우하향합니다. 속도가 0인 등척성 수축에서 최대 등척성 힘이 발생하고, 속도가 증가할수록 교차결합 유지 시간이 줄어 힘이 감소합니다.

등속성 운동기구에서 각속도를 높게 설정할수록 측정되는 토크는 감소합니다. 근력 강화 목적 시 느린 속도와 높은 부하를, 파워 향상 시 힘과 속도의 곱이 최적이 되는 중간 속도 구간을 활용합니다.

주의신장성 수축은 구심성과 달리 속도가 증가해도 힘이 크게 감소하지 않거나 오히려 증가할 수 있습니다. 수축 양식에 따른 곡선 방향성을 혼동하지 않도록 구분해야 합니다.

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## 핵심 개념

- **구심성 수축** — 근육이 힘을 내며 길이가 짧아지는 수축 양식
- **힘-속도 관계** — 수축 속도와 발휘 힘의 반비례 관계를 나타내는 곡선
- **최대 등척성 힘** — 속도가 0일 때 발휘할 수 있는 가장 큰 힘
- **교차결합** — 액틴과 마이오신 필라멘트 사이의 결합으로 힘 생성의 기초
- **최대 수축 속도** — 힘이 0에 가까워지는 이론상 최대 속도

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