척추의 S라인은 중력을 분산시킨다?

흔히 하는 실수 중 하나가 척추의 S라인이 왜 형성되는가 하는 문제다.
아래의 EBS <다큐프라임 – 원더플 사이언스> ‘진화의 자화상, 과학으로 본 자세’의 캡쳐화면을 살짝 살펴보자.

08.10.16 다큐프라임 - 진화의 자화상, 과학으로 본 자세

다큐프라임에서는 “일직선이라면 머리부터 내려운 체중이 그대로 하체에 전달되지만, 만곡이 있는 경우 휘어진 곳으로 체중이 분산돼 하체의 부담이 줄어드는 것이다.” 라고 설명하고 있다. 내 기억이 맞다면 학창시절의 생물학 책도 비슷하게 기술해 놓았었던 것 같다. 하지만 이제와서 생각해보면 이 설명은 무엇인가 부족해보인다. 뭐가 문제였을까?

사람이 저울 위에 올라갈 때 척추가 S자이건 1자이건 상관없이 몸무게는 항상 일정하게 측정될 것이다. 체중은 분산될 수 없기 때문이다. 그럼 왜 S자로 생겼는가? 그것은 우리가 뛰는 등 움직임으로 인해 머리의 충격량이 하체로 전달될 때 척추가 S자로 생겨야 척추가 (활처럼) 구부러지면서 충격량이 가해지는 시간을 늘릴 수 있기 때문이다. 물론 이 때도 충격량의 전체 크기는 변함이 없다. 다만 충격량이 가해질 때 받는 힘의 최대크기를 줄어들게 할 뿐이다.

(충격량) I = F×t = mv = P (운동량)

그래프 밑의 면적이 일정해도 그래프 최고점은 낮다.

위의 수식과 그래프를 살펴보면 왜 힘이 가해지는 시간이 늘어나면 힘의 크기가 줄어드는지 알 수 있다.
인간의 골격구조가 오늘날과 같은 복잡한 형상이 된 것은 네발 짐승이 두발 짐승으로 진화하면서 발이 지탱해야 할 무게의 양이 두 배로 늘어났기 때문이다. 거기다가 머리는 무거워졌고, 힘을 척추가 전달하는 체계로 바뀌었다. 골격이 지탱하는 힘의 최대치를 줄이지 않는다면 젊은 나이에 디스크에 걸려 고생하게 될 것이다.

초기에 영문판을 일본어 번역하는 과정에서 번역이 충분하지 못했던 내용이 아직까지도 그대로 쓰이는 표현이 아닐까 싶다.

ps.
(한편, 인간이 원인류보다 더 똑바로 서서 걷게 된 것은 아이러니하게도 근육이 줄어들었기 때문이 아닐까 추측된다. 이에 대해서는 좀 더 생각해 봐야 할 것 같다. ^^)

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