# 에너지 저장발(energy storing foot)이 보행에 도움을 주는 원리로 옳은 것은?

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> subject: 과목별 모의고사 | 물리치료 기초

## 문제

에너지 저장발(energy storing foot)이 보행에 도움을 주는 원리로 옳은 것은?

## 보기

1. 탄성 소재가 체중에 눌렸다가 발끝떼기에서 복원되며 반발력을 낸다 **✔ 정답**
2. 발뒤꿈치 쿠션이 눌려 발 닿을 때 충격을 흡수하는 것이 핵심이다
3. 발목관절이 여러 축으로 움직여 울퉁불퉁한 지면에 적응한다
4. 모터가 발바닥을 밀어 능동적으로 앞으로 추진하도록 돕는다
5. 단단한 용골이 변형 없이 체중을 지지해 안정성을 준다

**정답: 1**

## 해설

에너지 저장발은 탄소섬유 같은 탄성 소재가 입각기에 체중을 받아 휘었다가 발끝떼기 시기에 되돌아오며 반발력을 내어 추진을 돕는다. 쿠션 힐로 충격을 흡수하는 쪽은 SACH발이고, 여러 축 움직임으로 지면에 적응하는 쪽은 다축발이다.

## 심화 해설

에너지 저장발(energy storing foot)은 의지·보조기 분야에서 입각기 말기에 추진력을 보강하기 위해 설계된 발 구조입니다. 정답은 1번입니다. 에너지 저장발의 핵심 원리는 탄성 소재가 체중 부하 시 변형되었다가 발끝떼기(push-off) 시점에 원래 형태로 복원되면서 탄성 에너지를 반환하여 전방 추진을 돕는 것입니다 [1][3].

보행 주기와 에너지 저장발의 작용 시점

정상 보행에서 발은 입각기 동안 체중을 지지하면서도 효율적으로 앞으로 나아가야 합니다. 에너지 저장발은 입각기 초기부터 중간 입각기까지 체중 부하에 의해 탄성 변형을 일으켜 에너지를 저장합니다. 이후 발뒤꿈치가 들리고 발끝떼기가 시작되는 시점에 변형되었던 소재가 복원되면서 저장된 탄성 에너지를 운동 에너지로 전환하여 추진력을 보조합니다 [1]. 이는 인체의 족저근막(plantar aponeurosis)이 보행과 달리기에서 탄성 에너지를 저장하고 방출하여 운동 효율에 기여하는 기전과 동일한 원리입니다 [1][3].

오답 감별 포인트

혼동 주의! 2번의 발뒤꿈치 쿠션은 충격 흡수(shock absorption) 기능으로, 에너지 저장발의 추진 보조 원리와는 구분됩니다. 에너지 저장발에서 충격 흡수는 부수적 기능일 수 있으나, 보행에 도움을 주는 주된 기전은 탄성 에너지의 저장과 방출입니다 [1][3].

혼동 주의! 4번의 모터 구동은 능동형 동력 의지(active powered prosthesis)의 특징입니다. 에너지 저장발은 외부 동력 없이 소재 자체의 수동적 탄성 복원만을 이용하므로 능동적 추진과는 다릅니다.

핵심! 5번의 단단한 용골(keel)이 변형 없이 체중을 지지하는 것은 기존의 SACH발(solid ankle cushion heel foot)이나 고식적 의지발의 개념에 가깝습니다. 에너지 저장발은 오히려 용골이 의도적으로 변형되었다가 복원되는 특성을 이용합니다 [2].

족궁과 탄성 에너지의 생체역학적 배경

인체 발의 세로활(longitudinal arch)은 보행 시 발끝떼기 단계에서 높은 부하를 견디기 위해 발을 단단하게 만들면서도 유연성을 유지하는 구조입니다 [2]. 족저근막과 내재족근(intrinsic foot muscle)의 힘줄 조직은 탄성 변형 에너지를 저장하고 반환하여 발의 아치 스프링 기능을 보조합니다 [3]. 에너지 저장발은 이러한 생체 발의 탄성 에너지 재사용 기전을 외부 장치로 구현한 것입니다 [4]. 다만 발의 아치 형태와 족저근막의 상호작용은 단순하지 않아 개인별 발 형태 변형 양상에 차이가 있다는 점도 보고되고 있습니다 [4].

임상 적용 관점

에너지 저장발은 하퇴 절단 환자의 보행 효율과 대칭성 개선을 위해 선택됩니다. 환자의 체중과 활동 수준에 따라 탄성 계수가 다른 발을 처방하는데, 체중이 무거울수록 더 높은 강성의 용골이 필요합니다. 보행 분석 시 에너지 저장발의 효과는 입각기 말기의 발목 관절 모멘트와 추진 일률(push-off power) 증가로 확인할 수 있습니다. 이는 족저근막이 보행과 달리기에서 신체 전체의 운동 경제성에 기여하는 방식과 유사한 결과입니다 [1].참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Energetic Contribution of the Human Plantar Aponeurosis to Locomotor Economy During Bipedal Walking and Running.일반논문Matsumoto Y, Kanemura N, Ogihara N. (2026) · DOI: 10.1002/ajpa.70347

- [2]A dynamic foot model for predictive simulations of human gait reveals causal relations between foot structure and whole-body mechanics.일반논문D'Hondt L, De Groote F, Afschrift M. (2024) · DOI: 10.1371/journal.pcbi.1012219

- [3]Flexor digitorum brevis utilizes elastic strain energy to contribute to both work generation and energy absorption at the foot.일반논문Smith RE, Lichtwark GA, Kelly LA. (2022) · DOI: 10.1242/jeb.243792

- [4]Foot shape is related to load-induced shape deformations, but neither are good predictors of plantar soft tissue stiffness.일반논문Schuster RW, Cresswell AG, Kelly LA. (2023) · DOI: 10.1098/rsif.2022.0758

## 임상 시나리오

에너지 저장발 처방 및 보행 분석탄성 복원을 통한 추진력 보강의 임상 적용
에너지 저장발은 입각기 말기 발끝떼기에서 탄성 복원으로 추진력을 보강하므로, 보행 분석 시 발목 관절 모멘트와 추진 일률의 증가를 확인해야 한다.

환자의 체중과 활동 수준에 따라 탄성 계수가 다른 발을 처방하며, 체중이 무거울수록 더 높은 강성의 용골이 필요하다.

주의에너지 저장발의 효과를 충격 흡수로 오인하지 말 것. 발뒤꿈치 쿠션은 부수적 기능이며, 핵심은 탄성 에너지의 저장과 방출이다.

## 핵심 개념

- **에너지 저장발** — 탄성 소재가 체중 부하 시 변형되어 에너지를 저장했다가 발끝떼기 시 복원되며 추진력을 보조하는 의지 발 구조
- **발끝떼기** — 입각기 말기에 발뒤꿈치가 들리며 앞으로 나아가는 시점으로, 에너지 저장발의 탄성 에너지가 방출되는 단계
- **탄성 에너지** — 변형된 소재가 원래 형태로 복원되면서 운동 에너지로 전환되는 에너지로, 족저근막의 보행 기전과 동일한 원리
- **SACH발** — 단단한 용골이 변형 없이 체중을 지지하는 고식적 의지발로, 에너지 저장발과 대비되는 개념
- **족저근막** — 발의 세로활을 지지하며 보행 시 탄성 에너지를 저장하고 방출하여 운동 효율에 기여하는 인체 구조

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