바이오메카닉스:신체운동의 과학적기초

저자의 서문

올림픽으로 상징되는 화려한 스포츠 문화의 그늘에, 초록 밑의 힘센 존재인 스포츠 과학이 있다. ‘스포츠
과학’은 그 문자적 측면에서 상상되는 것보다 훨씬 저변이 넓어 일상의 운동으로부터 스포츠 활동까지 모
든 신체운동을 포함하고 있어 마치 ‘신체운동의 과학’이라고 부르기에 어울리는 영역을 구성하고 있 다.
그 일익을 담당하는 학문분야가 바이오메카닉스(스포츠 바이오메카닉스)이 며, 그 특징은 생리·해부학적
인 생체(바이오)의 운동 현상을 역학(메카닉스)에 비추어 해명하는 데 있다.

바이오메카닉스의 역사는 가끔 그리스 시대나 르네상스에까지 거슬러 올라 가 이야기하지만 감히 ‘근대의
원조’라고 생각한다면, 가장 유력한 후보에 A.V. Hill(1866∼1977)이 떠오른다. Hill은 노벨상을 수상한
근생리학의 연구에 중점적으로 매진하면서도 운동생리학, 운동역학, 바이오메카닉스 등에 관한 여러가지 응
용학적 연구를 실시하고, ‘스프린트러닝(질주)’, ‘최대산소 섭취량’, ‘산소부채’라고 하는 여러 가지
의 술어를 계속 창출하여 오늘날의 스포츠 과학 (특히 바이오메카닉스와 운동생리학)의 기초를 쌓았다. 스
포츠 과학으로의 바이오메카닉스는 제2차 세계대전 후 기능해부학적인 색채가 짙은 미국의 키네시얼러지와
역학에 중점을 둔 유럽의 바이오메카닉스를 전면적으로 받아들인 형태로 탄생했다. 우리들의 바이오메카닉
스 영역에 이처럼 풍부한 토양이 주어진 것은 그 때문이며, 또 그 후에 명칭이 키네시얼러지로부터 바이오
메카닉스로 개칭해도 아무런 혼란이 생기지 않은 것도 그 때문이다. 탄생에 참여한 선각자들의 고매한 식견
과 도량에 감사드린다.

일본체육학회의 발족(1950)과 함께 스타트한 키네시얼러지 분과회는 1972년부터 분과해 독자적으로 국내 세
미나를 개최하고 그 성과를『신체운동의 과학Ⅰ~Ⅴ』에 수록했다(그 후 학회대회논집도 주관학교에서 발간
되고 있다.). 이러한 발전을 배경으로 1978년 ‘일본바이어 메카닉스학회’가 발족하고 기관지『스포츠사이
언스(JJSS)』를 발행했다. 기관지는 그 후 1992년부터『바이오메카닉스 연구(JJBSE)』로 버튼 터치되어 오
늘에 이르고 있다.

과학 기술이 미발달되었던 초창기의 연구는 기술적으로 소박하면서 중세의 박학에도 닮은 따뜻함을 느끼게
한다. 연구의 시점이 항상 신체운동 전체에 향해지고 있기 때문일는지도 모른다. 드디어 컴퓨터와 일렉트로
닉스 시대를 맞아 바이오메카닉스 연구는 실로 극적이고도 혁명적인 발전을 이루었다. 손 작업에서는 착수
하리라고 생각도 못한 과제가 세밀하고도 신속하게 분석할 수 있게 되었다. 필연적으로 연구 내용은 세부화
되고 정교한 분석을 통해 새로운 지식이 계속해서 밝혀지게 되며, 방대한 지식이 축적되어 왔다. 본 교재
는 이러한 20세기에 있어 바이오메카닉스 성과를 많은 집필자들이 함께 축적하고 새로운 세기로 향해서 쏘
아 올렸다고 한다면, 21세기의 선물이 된다. 체육 스포츠 과학의 더 한층 높은 발전의 기초로써 본 교재가
크게 활용되기를 소망한다.


2008. 3.
가네코 마사히로(金子公宥)
후쿠나카 데츠오(福永哲夫)

차 례
제 1부 | 기초편


제1장_ 바이오메카닉스의 성립
1. 바이오메카닉스의 정의와 영역 / 3
2. 바이오메카닉스의 역사 / 8

제2장_ 신체운동의 역학적 기초
1. 운동 / 25
2. 힘과 운동 / 29
3. 운동 중에 작용하는 힘 / 37
4. 회전운동 / 46
5. 일과 에너지 / 56
6. 링크세그먼트 모델 / 64
차 례 xi


제 2 부 | 응용편


제3장_ 걷기 동작
1. 보행의 메커니즘.근 활동으로부터 본 보행 변화. / 71
2. 보행운동의 일과 효율 / 83
3. 경보 / 91
4. 장해자의 보행.척수 손상자의 보행. / 101

제4장_ 달리기 동작
1. 달리기 동작의 메커니즘 / 115
2. 달리기 능력의 발육 발달 / 134
3. 달리기 동작에 있어 하지관절 토크와 토크 파워 / 145
4. 관성 모멘트로 본 달리기 운동 / 158
5. 스프린터의 달리기 동작과 근 활동 / 166
6. 달리기 운동의 역학적 에너지 / 175
7. 달리기 운동의 효율 / 183
8. 달리기 운동 학습의 실제 / 191

제5장_ 뜀뛰기 동작
1. 도약의 바이오메카닉스 / 201
2. 높이뛰기의 바이오메카닉스 / 211
3. 멀리뛰기·세단뛰기의 바이오메카닉스 / 219
4. 장대높이뛰기의 역학 / 229

제6장_ 던지기 동작
1. 던지기 동작의 메커니즘 / 239
2. 포환던지기의 바이오메카닉스 / 253
3. 원반던지기의 바이오메카닉스 / 263
4. 창던지기의 바이오메카닉스 / 270
5. 야구의 피칭.키네메틱스 . / 278
xii 차 례
6. 야구의 피칭.키네틱스. / 288
7. 던지기 운동의 발달 / 307

제7장_ 치기 동작
1. 치기 동작?