균형 훈련의 기초 'BOS, COG'를 알아보자

균형 훈련의 기초 'BOS, COG'

---

이번에 소개할 내용은 균형(Balance)에 관한 이야기입니다.

이것만 알아두셔도 균형에 대해서 준전문가(?)라 할 수 있습니다.

 

균형이라고 하면 어떤 이미지가 떠오르시나요?

-시소 양끝에 앉은 아이들이 수평으로 나란히 서로를 마주보고 있는 모습?

- 한 발로 서있으면서도 넘어지지 않는 모습?

- 징검다리를 건너면서 한 발 한 발 내딛는 모습?

등등.. 균형을 잡고 있는 모습이 떠오르실 겁니다.

 

국어사전에서는 이렇게 정의하고 있습니다.

균형

'어느 한쪽으로 기울거나 치우치지 아니하고 고른 상태.'

균형 <국어사전, 네이버 사전>

그렇다면 생체역학적 관점에서는 균형을 어떻게 정의하고 있을까요?

생체역학에서 균형이라 함은 유지할 수 있는 능력을 말하는데, Line of gravity(-이자 신체의 무게중심)를 지지면(Base of suppor)안에 두는 것인데, 최소한의 흔들림 안에.

 

Balance in biomechanics, is an ability to maintain the line of gravity (vertical line from centre of mass) of a body within the base of support with minimal postural sway.[1]

Balance(ability), https://en.wikipedia.org/wiki/Balance_(ability)

Balance (ability) - Wikipedia

 

오늘의 포인트입니다.

쉽게 정리하면, '균형이란 BOS 안에 COG or COM을 유지한 상태'라 할 수 있습니다.

 

용어를 살펴보겠습니다.

 

BOS = Base of Support

COG = Center of Gravity

COM = Center of Mass

신체의 질량중심은 S2* 전방에 위치하고 있습니다.

*S2: 두 번째 천추(Sacrum, vertebrae) 수준, 꼬리뼈보다 약간 앞쪽 위쪽

 

예를 들어 보겠습니다.

학창시절에 책상 위에 볼펜을 세워보신 적 있으신가요?

볼펜을 제대로 세우려면 어떻게 해야 할까요?

볼펜이 없다면... 스마트폰을 책상위에 세우려면 어떻게 해야 할까요?

1. 접해있는 바닥면 위에 2. 중심을 잡고서 3. 딱.. 무게중심이 중앙에 위치할 수 있도록 해주면,

따란-! 감쪽같이 세워져있는 볼펜과 스마트폰을 볼 수 있겠죠.

 

사람도 같습니다.

우리 신체 중 BOS라 불리우는 바닥면(지지면, BOS: Base of Support)에 접촉하고 있는 그 면(적) 안에 COM(Center of mass)이라 불리는 신체질량중심이 자리잡고 있으면, 균형 잡힌 상태로 볼 수 있습니다.

 

그러니까 꼭 한 발로 마치 요가 자세를 취하고 있거나, 한 발로 학다리 자세를 하는 것만이 균형인 상태가 아니라, 신체가 접한 지지면 위에 신체질량중심이 자리잡고 있어서 안정적인 상태, 그러니까 누워있는 것 또한 지지면 위에 질량중심이 유지되고 있으므로 균형 상태라 할 수 있습니다.

그러면 왜 한 발로 서있을 때와 누워있을 때 드는 안정감이 다르다고 느끼는 걸까요?

그 이유는 BOS와 COM가 가지는 상관관계 때문입니다.

■ BOS의 넓이가 넓어질 수록(↑), COM의 높이는 낮아집니다(↓). ■ BOS의 넓이가 좁아질 수록(↓), COM의 높이는 높아집니다(↑).

주말 오후, 나른한 상태로 방바닥이나 소파, 요즘 같으면 전기장판 위에 이불 덮고 누워있을 때를 떠올려봅시다. 이때의 BOS는 넓고, COM는 낮은 상태입니다.

그런데, 같은 시각 다른 이는 하루 만보 걷기를 하기 위해서 걷고 있다면, 걷는 상태의 BOS는 누워있는 것보다는 훨씬 좁아진 상태고, COM는 높아진 상태가 됩니다. 그러니까 누워있을 때 신체중심의 위치와 걸을 때 신체중심의 위치를 떠올려보시면 그 차이를 느끼실 수 있습니다.

 

물체의 변형이 일어나지 않는 한, BOS 크기에 따라 COG의 위치는 바뀐다.

BOS와 COM의 상관관계를 이용하여 균형훈련의 난이도를 바꿔볼 수 있습니다.

 

기본적으로 신체가 바닥면에 접하고 있는 BOS의 넓이를 줄어들게 만들면 균형잡기가 더 어려워집니다.

예를 들어서 누워있는 것보다는 앉아있는 것이, 앉아있는 것보다는 서있는 것이 더 어렵고, 서있는 것도 두발로 서있는 것보다는 한 발로 서있을 때가 더 어렵습니다. 어려우니까 어렵지가 아니라, BOS가 줄어들어드는 상황을 생각해보시면 이 상관관계를 적용하기 쉬워집니다.

 

그럼 한발로 서있을 때 더 어렵게 만들려면 어떻게 하면 좋을까요?

그렇습니다. 발 앞꿈치나 뒤꿈치를 바닥에서 떨어뜨리면 바닥에 닿는 면적이 줄어들게 됩니다. 까치발을 하거나 뒷꿈치로만 바닥에 닿고 있다면 그만큼 균형잡기가 어려운 상황이 또 없겠죠?! 이 극한의 자세가 보이는 게 있죠. 발레라든지 피겨스케이팅이 대표적입니다. 발끝으로만 바닥에 닿은채 넘어지지 않고 자세를 유지하는 모습.. 그야말로 예술이라고 할 수 있을 정도로 균형의 끝판왕이라고 해도 무방합니다.

 

그렇다면 BOS가 좁아지면 균형잡기가 어렵다는 건 어떤 의미일까요?

BOS가 좁아지면 동시에 COM의 높이가 높아집니다. 그러면 그 중심이 이동할 수 있는 거리는 BOS가 넓었을 때보다 좁아졌을 때 가까워집니다. 그말인즉 COM의 이동이 쉬워진다는 말이죠.

균형상태는 COM을 BOS안에 유지하는 능력이라고 보았을 때, BOS의 면적이 넓을 수록 COM이 이리저리 아무리 이동해도 BOS안이면 균형이 잡힌 상태라 할 수 있을텐데, COM이 조금밖에 이동하지 않았는데도 벌써 BOS의 한계선, 경계선에 다다른다면 균형을 잡기가 어려운 상태, 즉 COM을 BOS안에 두기 위해서 조금 더 많은 노력이 필요할 것입니다.

 

BOS와 COM의 상관관계를 이해하시면서 주의하실 점이 있습니다.

운동을 할 때 무조건 BOS의 넓이를 줄여서 균형 훈련의 난이도를 높이는 게 좋은 게 아니라, 본인의 수준과 운동의 목적에 따라서 BOS를 설정할 필요가 있습니다.

 

BOS가 넓은 상황 또한 이점이 있습니다. 내 몸이 좀 더 안정감이 듦으로 신체에 특정 움직임에 대해 좀 더 집중할 수 있는 환경이 되어줍니다. 기네스북에 나갈 것이 아니라면, 한 발로 서 있으면서 다른 과제도 하고 그런 건 불필요한 도전(?)이겠죠?!

 

[ 임상적용 Tip ] 뇌졸중을 겪은 환자분의 경우, 대부분 약화와 함께 신체능력이 우리가 당연시 여기는 중력조차 이기지 못하게 됩니다. 이 경우 근긴장도라 불리는 근육의 상태 또한 변형이 오게 되는데, 이 때문에 개별 근육을 조절하는 능력이 떨어지게 되므로, 특히 뇌졸중 환자의 경우 BOS와 COG 설정을 잘 해주어야 올바른 재활의 방향성에 도움이 됩니다.

BOS가 좁으면 어떤 이점이 있을까요?

 

COG를 본래 중심 위치에 유지하는 것은 힘들 수 있겠지만, 반대로 신체의 무게중심 이동에는 이것만큼 편해지는 게 또 없습니다. 그말인즉, 눕거나 엎드려서 어딜 이동하는 것과, 일어선 상태에서 어디론가 이동하는 것은 당연히 일어서서 이동하는 게 훨씬 쉽습니다. 그말인즉 COG가 높아지면 높은 균형감각을 요구하게 되지만, 동시에 신체 이동에 있어서는 엄청난 이점을 가지게 됩니다.

---

BOS와 COM의 상관관계를 통해 균형훈련의 난이도를 설정하는 방법을 알아보았습니다.

그런데, 일상생활에서 매번 한 발 서기가 필요한 것도 아니고, 살면서 발끝으로 서서 중심잡을 일이 어디 있다고 하는 분도 계실 수 있습니다. 그렇다면, 두 발로 서고 있는데도 균형 능력을 증진시킬 수 있는 방법은 없을까요?

있습니다. 바로 BOS를 흔들어(?)버리는 것입니다.

 

기본적으로 운동은 딱딱한 지면에서 시작하게 됩니다. 그런데 조금 더 난이도를 올리려면 지면이 딱딱하지 않고 물렁물렁하거나 흔들림이 많아지는 환경을 제공하는 것입니다. 그냥 편평한 치료실 바닥에서 훈련하는 것보다는 울퉁불퉁한 지면에서 한다거나, 짐볼이나 푹신푹신한 밸런스패드, 팽이처럼 생긴 밸런스보드 등등.. 지면에 고정되어 있지 않은 물체를 BOS로 제공하게 되면, BOS 안에 COM을 유지하기 위해서 신체는 어마어마한 노력을 해야할 것입니다.

완전 반대 상황도 있습니다. 기본적인 딱딱한 바닥에서도 신체에 버티는 힘이 부족해서 발이 미끄러지는 사람이 있다면, 오히려 Non-slip mat(미끄럼방지 매트)를 사용하여 신체에서의 힘이나 무게가 한 지면에 고정될 수 있도록 도와주는 것 또한 오히려 부족한 걸 채워주는 전략이 될 수 있습니다.(안정감+)

 

Si-Boards, CC BY 3.0 < https://creativecommons.org/licenses/by/3.0>, via Wikimedia Commons

논슬립패드 위 휴대폰

---

잠시 중간정리를 하자면,

여기서 말씀드리는 균형은 말그대로 신체가 넘어지지 않도록 신체중심을 지지면 안에 유지할 수 있는 것을 말합니다. 그런데 여기서는 이미 큰 비밀이 담겨져 있습니다. 환자가 아닌 일반인이라도 두 발로 서있을 때 완전한 균형을 이루고 있지 않다는 점입니다. 당장 넘어지는 게 아니더라도 신체에서는 불균형이 있을 수 있습니다. 그러한 비대칭성을 대칭성으로 만들기 위해 떨어지는 부분을 보완하는 것 또한 균형이라 부르기도 합니다.

---

균형을 잘 잡는 방법은 간단합니다.

BOS 안에 COM을 유지할 수 있으면 됩니다. (말이 쉽죠? ㅎㅎ)

 

사실 생각대로 되지 않는 이유는 우리 몸이 균형을 유지하기 위해 필수 요소가 있기 때문인데요.

크게 세 가지 요소 중 어느 하나라도 부족하다면, 단순히 연습만으로는 균형 능력을 채우기 힘들 수 있습니다.

그 세 가지는 다음과 같습니다. (단순 나열, 우선도 순위 아님X)

1. 전정기관(Vestibular system)
2. 체성감각기관(Somatosensory system)
3. 고유수용성감각(Proprioception)

 

전정기관은 세반고리관이라는 곳에 이석이 존재하는데, 머리의 위치에 따라 이석이 이동하면서 머리의 위치, 머리의 위치 대비 신체의 자세조절에 대한 정보를 전달하게 됩니다. 차멀미라든지 바이킹이나 격한 놀이기구를 탔을 때, 머리가 심하게 흔들리거나 위치가 변하게 되었을 때 어질어질한 것도 이 이석의 위치가 급격하게 변하면서 우리 몸이 반응한 탓이기도 합니다.

체성감각의 경우, 촉각이라 부르는 피부감각기부터 깊숙히 눌릴 때 느끼는 압각, 온각 통각 등등 신체에서 느낌이 나는 감각의 대부분이 이 체성감각이라 할 수 있습니다. 그말인즉 내가 한 발로 서있다면, 지면에 닿아있는 신체에서 오는 느낌, 예를 들어 바닥면이 딱딱한지 물렁한지, 내 앞꿈치만 닿아있는지 뒷꿈치도 닿아있는지 등등 계속해서 모니터링을 하고 있는 것이 체성감각입니다.

고유수용성감각은 또한 우리몸의 관제센터 역할을 하고 있습니다. 주로 근육과 건의 근방추와 골지건기관, 관절면의 압력수용기인 mechanoreceptor 등등 팔 다리 몸통 등 신체가 지금 어디에 위치하고 있는지 이 감각기를 통해서 얻은 정보를 소뇌가 해석하고 전달하며 신체의 위치를 알고 있게 됩니다.

 

마지막으로 또한 없어서는 안될 균형의 길잡이는 바로 시각(Visual system)입니다. 눈으로 사물을 보는 것은 환경에 대한 정보를 수집하는 역할을 수행하고 있고, 그러한 정보에 해석 또한 균형을 잡는데 큰 영향을 미치고 있습니다.

 

전정감각, 체성감각, 고유수용성감각, 시각까지... 이것중 무엇 하나도 기본보다 떨어진다면 균형능력에는 치명적이게 다가올 수도 있습니다. 그래서 균형훈련 중에 큰 향상이 보이지 않는, 계속해서 반복 연습하는데도 늘지 않는다면 중심적인 이 네 가지 감각을 받아들이고 해석하는 부분에서 이상이 있는 건 아닌지 전문가와 함께 확인해보시길 추천드립니다.

 

---

이번 글의 주제는 균형(Balance)이었습니다.​

 

BOS의 면적에 따라서 COM의 위치(특히 높이)가 달라질 수 있다는 점, 이를 이용해서 균형 훈련에 응용할 수 있다는 점이 오늘 글의 포인트였습니다. 물론 BOS 면적이 무조건 작아야만 훈련의 성과가 좋은 것은 아닙니다. 대상의 수준에 따라서 BOS를 넓게 이용하고 오히려 신체능력에 좀더 집중해야하는 상황도 있을 수 있고, 그 수준이 넘고 균형훈련에 좀 더 중점을 둔다면, BOS를 줄이고 COM을 좀 더 높게 위치하고, 바닥면의 안정성 또한 고정되지 않고 흔들리는 환경에 노출시킨다면 좀 더 높은 수준의 균형능력을 향상시키는데 도움이 될 것입니다.

 

마지막으로 우리 신체의 균형은 무엇일까 라는 생각이 듭니다.

한 발로 오래 버티는 것이 균형능력일까 하는 물음에 고개가 갸우뚱 하기도 합니다.

우리 신체가 오른쪽, 왼쪽으로 나뉘는 것을 균형에 빗대어 본다면, 오른쪽이 안정감 있게 버텨주고 있을 때 왼쪽이 자유자재로 움직일 수 있거나, 왼쪽이 흔들림 없이 버티고 있으면서 오른쪽 신체를 마음대로 움직일 수 있다면 그것또한 진정한 균형능력이 아닐까 싶습니다. 응용한다면 다리와 몸통이 잘 버텨주면서 팔다리와 머리를 자유자재로 움직인다거나, 팔로써 지탱하고 있으면서 몸통과 다리를 자유자재로 움직일 수 있는 것도 같은 맥락으로 볼 수 있겠죠.

사실 균형을 유지하기 위해서는 필수요소가 있습니다. 바로 몸통 근육이기도 하면서 다른 사지의 분포된 근육이기도한 중심근육, 코어근육이라 불리는 것의 능력에 따라 균형 능력이 좌지우지됩니다. 사지에서 오는 흔들림을 중심근육이 얼마나 흡수하고 완화시켜주느냐에 따라 신체의 전체 흔들림 또한 조절할 수 있게되는 것입니다.

어떤 특정 훈련 하나만이 모든 균형능력을 향상시킨다고 할 수 는 없지만, 균형이 부족하다고 느껴진다면, 지지면에 접하고 있는 근육의 감각이나 운동 반응성이 떨어지는지, 아니면 다른 감각기능의 반응성이 부족한지, 그것도 아니면 중심근육의 반응성이 떨어지는지 등등.. 부족한 부분이 무엇인지 알 수 있다면 좀 더 나은 균형을 갖게 되리라 믿습니다. 감사합니다. 끝.

 

 

마무리는 균형의 신, Yuna Kim