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러닝 인구가 폭발적으로 증가하면서, 발, 발목에 대한 관심이 늘어가고 있습니다. 그리고 러너들이 가장 자주 마주하는 부상 중 하나가 바로 아킬레스건 문제입니다. 하지만 많은 전문가들조차 아킬레스건을 단순한 '힘줄'로만 이해하고 있습니다.

아킬레스건은 단순히 근육과 뼈를 연결하는 케이블이 아닙니다. 인간이 효율적으로 달릴 수 있게 진화한 정교한 탄성 에너지 저장 시스템입니다. 이 칼럼에서는 트레이너가 현장에서 바로 활용할 수 있는 아킬레스건의 과학과 훈련법을 명쾌하게 정리했습니다.

1. 진화가 만든 걸작: 침팬지와 인간의 차이

침팬지와 인간의 가장 큰 차이는 뇌가 아니라 발목입니다. 침팬지의 아킬레스건은 짧고 뻣뻣해서 탄성 에너지를 거의 저장하지 못합니다. 반면 인간의 아킬레스건은 다음과 같은 특징을 가졌습니다. :

• 길이: 약 15cm (체내 가장 긴 힘줄)

• 두께: 5-7mm

• 저장 에너지: 러닝 시 체중당 60줄(J/kg)

• 효율: 93% (저장한 에너지의 93%를 다시 반환)

이 진화적 특징 덕분에 인간은 지구력 면에서 거의 모든 포유류를 압도합니다.

발목에 가해지는 충격은? 

중력 가속도(9.8m/s²)와 체중이 만나는 첫 충격 지점이 발목입니다. 매 걸음마다:

• 체중의 2-3배 (걷기)

• 체중의 5-7배 (러닝)

• 체중의 8-10배 (스프린트)

의 충격이 발목에 가해집니다.

근육만으로 이를 감당하면 에너지가 순식간에 고갈됩니다.

아킬레스건은 이 충격을 흡수해 다음 스텝의 추진력으로 재활용하는 최적의 시스템입니다.

2. 왜 근육과 뼈만으로는 부족한가: 탄성 에너지의 마법

근육은 강력하지만 에너지 효율이 낮습니다:

• 화학 에너지 → 기계적 에너지 변환 효율: 약 25%

• 빠른 수축에는 유리하지만, 반복적인 동작에서는 급격히 피로해짐

산소와 ATP(에너지 화폐)를 지속적으로 소비

반면 아킬레스건 같은 힘줄은 다릅니다. :

• 기계적 스프링: 에너지를 저장했다가 그대로 반환

• 산소나 ATP 불필요

피로하지 않음 (한계까지는)

속도에 따라 달라지는 하지 관절들의 역할: SNW 분석

위 그래프는 보행 속도에 따라 세 관절(고관절-파란색, 무릎-회색, 발목-주황색)이 스프링처럼 작동하는지 모터처럼 작동하는지를 보여주는 확률 분포입니다.

SNW(Specific Net Work)의 의미:

• SNW = 0 (왼쪽): 완벽한 스프링 → 에너지를 저장했다 반환, 근육은 거의 일하지 않음

• SNW = 1 (오른쪽): 모터/브레이크 → 근육이 직접 에너지를 생산하거나 소모

그래프의 패턴:

• 걷기 (Walk):

  • 발목(주황)과 무릎(회색)이 SNW 0.5 근처에 고르게 분포

  • 세 관절이 비슷한 비율로 일 분담

• 빠른 걷기 (Fast Walk):

  • 무릎(회색)이 SNW 0.5 부근에 집중 → 모터 역할 증가

  • 발목(주황)은 여전히 넓게 분포

• 조깅 (Jog): 가장 이상적인 상황!!!

  • 발목(주황)이 SNW 0에 가깝게 몰림 → 거의 완벽한 스프링!

  • 무릎(회색)과 엉덩이(파란)는 SNW 0.5-0.7 → 모터로 작동

  • 발목이 탄성 에너지 저장/반환을 전담하는 최적 속도

• 러닝 (Run):

  • 발목이 여전히 스프링 역할 유지 (SNW 0-0.3에 주로 분포)

  • 무릎과 고관절의 모터 역할 증가 (추진력 생산)

• 스프린트 (Sprint):

  • 발목(주황)이 SNW 1 쪽으로 대폭 이동 → 브레이크/모터로 전환!

  • 극도로 빠른 속도에서는 근육이 직접 폭발적인 힘을 생산

  • 스프링 메커니즘보다 최대 파워 출력이 우선

인간에게 조깅/러닝이 특별한 이유

이 그래프는 왜 인간이 조깅/러닝에 최적화되어 진화했는지를 완벽하게 증명합니다:

• 조깅 속도: 아킬레스건(발목)이 가장 효율적으로 스프링처럼 작동

• 에너지 절약: 근육이 최소한의 일만 하고, 힘줄이 대부분의 에너지를 무료로 재활용

• 지구력 극대화: 산소 소비를 최소화하면서 지속 가능한 속도 유지

반면 걷기는 스프링 메커니즘을 충분히 활용하지 못하고,

스프린트는 근육에 전적으로 의존하므로 빠르게 소진됩니다.

70kg 러너가 시속 12km로 달릴 때:

• 매 걸음마다 아킬레스건은 약 35줄(J)의 에너지 저장

• 93% 효율로 반환하면 → 32.5J 재사용

• 손실: 2.5J (열로 방출)

만약 근육만으로 달린다면? 35J를 매번 새로 생산해야 하므로 신체는

4배 더 많은 산소 소비해야 하고, 이에 따라 급격한 피로 누적됩니다.

즉 장거리 이동을 위해서는 근육만으로 달려서는 안됩니다.

3. 아킬레스건의 선택 : 안전계수

안전계수란? 신체 구조가 버틸 수 있는 수준을 이야기 합니다.

안전계수(Safety Factor) = 구조물이 견딜 수 있는 최대 하중 ÷ 실제 받는 하중

예를 들어, 1.5톤 트럭과 4톤을 적재할 수 있는 트럭이 1톤의 짐을 실어야 한다면,

• 1.5톤 트럭: 안전계수 1.5 (50% 여유) → 위험!

• 4톤 트럭: 안전계수 4.0 (300% 여유) → 안전

아킬레스건의 위험한 선택

신체에 있는 대부분의 힘줄들은 안전계수가 4.0 이상 (300% 여유) 입니다.

• 예: 슬개건(무릎), 대퇴사두근건 등

그런데, 아킬레스건은 안전계수가 1.5 (50% 여유) 입니다.

• 평균 파열 강도: 60-100 MPa

• 러닝 중 가해지는 스트레스 강도: 40-66 MPa

왜 이렇게 위험하게 설계되었을까요?

이는 진화적인 선택 사항이었습니다.

• 더 두꺼우면: 무겁고 둔해져서 빠른 러닝 불가

• 더 얇으면: 현재 두께로 최적의 탄성 + 최소 무게

• 결과: 고효율 ↔ 고위험의 균형점

4. 숨겨진 설계: 꼬인 나선 구조의 비밀

세 가닥이 만드는 나선

아킬레스건은 단순한 직선 케이블이 아닙니다.

세 개의 근육(내측 비복근, 외측 비복근, 가자미근)에서 나온 섬유들이 90도 회전하며 나선형으로 꼬여 있습니다.

• 시작점: 세 가닥이 평행

• 중간부: 90도 나선 회전 (가장 많이 꼬임)

• 종착점: 발뒤꿈치뼈 안쪽에 부착
  

꼬임의 네 가지 기능

1) 강도 30-40% 증가

로프를 꼬면 더 강해지는 것과 같은 원리. 섬유들이 서로 지지하며 하중을 분산시킵니다.

2) 회전력 전달

• 왼발: 시계방향 회전력 생성

• 오른발: 반시계방향 회전력 생성

• 이 회전력이 발을 안정화하고 방향 전환을 돕습니다

3) 근육별 역할 분담

• 가자미근 → 발뒤꿈치 안쪽에 부착 → 내측 아치 지지

• 외측 비복근 → 발뒤꿈치 바깥쪽에 부착 → 외측 추진력

• 내측 비복근 → 중간 위치 → 균형 조절

4) 충격의 나선형 분산

직선 충격이 나선을 따라 분산되면서 국소적 스트레스가 감소합니다.

부상의 90%는 왜 아킬레스건의 중간에서 발생하나?

부상 통계:

• 60-70%: 힘줄 중간부 (종아리에서 2-6cm 아래)

• 20-30%: 힘줄-뼈 연결부

• 10% 미만: 힘줄-근육 연결부

중간부가 취약한 3가지 이유:

• 꼬임이 가장 심함 → 스트레스 집중

• 혈류 공급 최소 → 회복 느림

• 온도 변화 최대 → 점탄성(탄력+점성) 변화 심함

5. 아킬레스건을 강화, 재활 하는 방법

힘줄을 단련시키는 것은 편심성 활성!

Alfredson 프로토콜 (골드 스탠다드)

아킬레스건 강화의 골드 스탠다드는 편심성 힐 드롭 운동(eccentric heel drop exercise)입니다.

Alfredson 프로토콜은 1998년에 개발되어 80% 이상의 성공률을 보이며,

현재까지도 가장 효과적인 방법으로 인정받고 있습니다.

기본 프로토콜:

• 계단 끝에 발 앞부분만 올려놓기

• 양발로 발뒤꿈치를 들어올리기 (구심성 수축)

• 체중을 아픈 쪽 다리로 옮기기

• 천천히 발뒤꿈치를 최대한 낮추기 (편심성 수축, 3-5초)

• 무릎을 펴고 15회, 무릎을 구부리고 15회 (장딴지근과 가자미근을 각각 타겟)

• 하루 2회, 12주간 지속

운동 방법:

• 계단 끝에 앞꿈치만 걸침

• 양발로 뒤꿈치 들기

• 한 발로 체중을 지탱하며 천천히 뒤꿈치 내리기 (3초)

• 양발로 다시 올리기

프로그램:

• 무릎 펴고: 3세트 × 15회 (장딴지근 타겟)

• 무릎 굽히고: 3세트 × 15회 (가자미근 타겟)

• 주 7일, 12주 지속

• 통증 수준 4-5/10 유지 (적당한 불편함 OK)

성공률: 12주 후 약 80%의 만성 아킬레스건병증 환자 호전

기전:

• 콜라겐 섬유 재배열 → 힘줄이 더 정렬되고 강해짐

• 신생혈관(이상 혈관) 퇴화 → 통증 신경 감소

• 기계적 자극 → 텔로사이트(힘줄 줄기세포) 활성화

통증이 있다면? 등척성 훈련

만약 통증이 있다면 어떤 형태의 근활성을 시키는 것이 좋을까요?

바로 등척성 훈련 입니다.

등척성 활성은 조직의 길이 변화는 최소화하여 부상을 더 악화시키지는 않으면서

통증 민감성을 낮추고 근육의 기능은 되살리는 방법 입니다.

카프 레이즈 홀드:

• 발끝으로 최대한 높이 올라선 자세 유지

• 30-45초 홀드 × 4-5세트

• 주 3-4회

장점:

• 급성 통증 즉각 완화 (통증 억제 시스템 활성화)

• 힘줄에 과도한 변형 없이 강화

부상 초기나 재활 시작 단계에 이상적

통증과 기능을 모두 살렸다면? --> 플라이오메트릭 훈련

주의사항:

• 주당 250회 미만 착지 횟수 유지 (과부하 방지)

• 최소 7주 이상 점진적 증가 (급격한 증가는 부상 위험)

• 충분한 회복 (세션 간 48-72시간)

효과:

• 반응성 근력 강화 (SSC: Stretch-Shortening Cycle)

• 신경근 협응 향상

• 힘줄 강성(stiffness) 최적화 → 더 효율적인 에너지 반환

프로그램 예시 (8주):

• 1-2주: 제자리 양발 점프 (주 2회, 회당 50회)

• 3-4주: 제자리 한발 점프 추가 (주 2회, 회당 80회)

• 5-6주: 박스 점프 15-30cm (주 2-3회, 회당 100회)

• 7-8주: 뎁스 점프 30-45cm (주 2-3회, 회당 120회)

6. 부상 신호와 관리 프로토콜

조기 경고 신호 (절대 무시하지 말 것)

• 아침 첫 걸음 통증: 밤새 굳었던 힘줄이 갑자기 늘어나며 미세 손상

• 운동 시작 후 5-10분간 통증, 이후 감소: 힘줄의 점탄성 변화 (온도↑ → 유연성↑)

• 운동 후 1-2시간 뒤 통증: 염증 반응 시작

• 힘줄 중간부 압통이나 부종: 구조적 손상 가능성

진행 단계:

• 1단계 (반응성): 급성 과부하, 휴식으로 회복 가능

• 2단계 (복구 부전): 만성 자극, 힘줄 구조 변화 시작

• 3단계 (퇴행성): 콜라겐 파괴, 장기 재활 필요

재활 프로토콜 (12주 계획)

0-2주: 통증 관리 + 등척성

• 활동 수정 (러닝 중단 또는 감량)

• 등척성 카프 레이즈 (통증 관리)

• 얼음찜질 (운동 후 15-20분)

• NSAID 최소화 (힘줄 치유 방해 가능)

2-6주: 편심성 부하

• Alfredson 프로토콜 시작 (하루 1회)

• 체중 부하부터 시작 → 점진적 저항 추가

• 통증 4-5/10 수준 허용

• 크로스 트레이닝 (수영, 자전거) 유지

6-10주: 힘과 폭발력

• 편심성 계속 (주 3-4회로 감소)

• 플라이오메트릭 점진적 도입

• 가벼운 조깅 재개 (통증 없으면)

• 동작 분석 및 교정

10-12주: 경기 복귀 준비

• 스포츠 특이적 훈련 재개

• 강도와 볼륨 점진적 증가 (주당 10% 이내)

• 지속적인 모니터링

• 재부상 방지 루틴 확립

7. 실무적 체크리스트

훈련 전 평가

• 촉진 (Palpation)

  • 힘줄 중간부 압통 확인 (종아리 아래 2-6cm)

  • 좌우 대칭성 비교

  • 부종이나 열감 체크

• 기능 테스트

  • 한발 카프 레이즈: 25회 이상 가능한가?

  • 한발 홉 테스트: 통증 없이 10회 가능한가?

  • 계단 내려오기: 불편감 있는가?

• 러닝 역학

  • 과도한 뒤꿈치 착지 (힐 스트라이크)

  • 오버스트라이드 (보폭 과대)

  • 케이던스 확인 (이상적: 분당 170-180보)

예방 전략

• 주간 훈련량 관리

  • 주당 증가율 10% 이내 엄수

  • 고강도(인터벌, 템포런) 주 2회 이하

  • 매 3-4주마다 감량 주(deload week)

• 신발과 표면

  • 힐 드롭 10-12mm 신발로 시작 → 점진적으로 낮춤

  • 딱딱한 표면(콘크리트) vs 부드러운 표면(트랙) 적절히 믹스

  • 신발 교체 주기: 600-800km

• 보조 루틴

  • 매 러닝 후 5분 스트레칭 (장딴지, 가자미근)

  • 주 2-3회 힘 훈련 (카프 레이즈, 편심성)

  • 운동 전 동적 워밍업 10분 (발목 서클, 힐 워크 등)

레드 플래그 (즉시 전문의 상담 필요)

• 갑작스러운 "방망이를 맞은" 듯한 소리나 느낌 (파열 가능성)

• 걷기조차 불가능한 통증

• 48시간 이상 지속되는 심한 부종

• 발끝으로 서기 불가능

• 통증이 휴식 후에도 악화

마무리

아킬레스건은 인간 진화의 걸작이자, 동시에 가장 위험한 부위입니다.

안전계수 1.5라는 아슬아슬한 균형 위에서, 우리에게 마라톤을 뛸 수 있는 능력을 선물했습니다.

SNW 그래프가 보여주듯, 조깅/러닝 속도에서 아킬레스건은 거의 완벽한 스프링으로 작동하며,

이것이 바로 인간이 다른 동물들을 압도하는 지구력의 비밀입니다.

실무적인 관점에서 요약하자면:

• 이해: 단순한 힘줄이 아닌 정교한 에너지 시스템으로 인식

• 예방: 과학 기반 훈련량 관리와 점진적 부하

• 조기 발견: 경고 신호를 놓치지 않는 세심한 관찰

• 적극적 재활: 편심성-등척성-플라이오메트릭의 체계적 프로토콜

러너의 아킬레스건을 지키는 것은 단순히 부상을 예방하는 것이 아닙니다.

그것은 인간이 수백만 년에 걸쳐 진화시킨 놀라운 능력을 보호하고, 더 나아가 최대한 발휘할 수 있도록 돕는 일입니다.

"아킬레스건을 이해해야 러닝을 잘 지도 할 수 있습니다."

참고문헌 및 추가 학습 자료

• Komi, P.V. (1990). "Relevance of in vivo force measurements to human biomechanics." Journal of Biomechanics

• Alfredson, H. et al. (1998). "Heavy-load eccentric calf muscle training for Achilles tendinosis." AJSM

• Lichtwark, G.A. & Wilson, A.M. (2006). "Interactions between the human gastrocnemius muscle and the Achilles tendon during incline, level and decline locomotion." Journal of Experimental Biology

• Magnusson, S.P. & Kjaer, M. (2019). "The impact of loading, unloading, ageing and injury on the human tendon." Journal of Physiology

• Rio, E. et al. (2015). "Isometric exercise induces analgesia and reduces inhibition in patellar tendinopathy." BJSM

• Zelik, K.E. & Honert, E.C. (2018). "Ankle and foot power in gait analysis: Implications for science, technology and clinical assessment." Journal of Biomechanics (SNW 분석)