재미있는 과학

요즘 들어 허리와 목이 아파 병원을 찾는 초등학생 환자가 많다고 해요. 전문가들의 분석으로는 새 학기가 시작되며 갑자기 의자에 앉아 공부하는 시간이 길어진 것이 원인이라고 해요. 또한 무거운 책가방 때문에 목과 허리 근육에 부담도 생겼고요. 그런데 이러한 질환은 무게중심 원리를 이해하고 자세를 바로잡으면 충분히 예방, 치료가 가능하다고 합니다.

무게중심이란 물체를 수평으로 만드는 지점을 의미해요. 예를 들어, 책을 손가락 하나 위에 올리려면 손가락 위치를 책 중심 부분에 잘 맞춰야 하죠. 그렇게 중심을 잘 잡으면 책이 수평을 이루게 되는데, 그 지점을 무게중심이라고 합니다. 즉 무게중심은 어떤 물체에 작용하는 힘을 골고루 분산하는 지점이라고도 할 수 있어요. 무게중심은 우리 몸에서도 찾을 수 있어요. 우리는 반듯하게 선 자세를 오랜 시간 유지할 수 있지만, 몸을 굽혀 인사하는 자세로는 몇 분도 버티기 어렵죠. 그것은 무게중심이 무너져 한쪽으로 무게가 치우치면 그 무게를 지탱하는 근육에 무리가 가기 때문이지요.

사람은 직립보행, 즉 두 발로 서서 생활하기 때문에 다른 동물보다 무게중심에 민감해요. 장난감 중에서도 자동차나 네 발 달린 동물 모형은 세우기 쉽지만, 서 있는 사람 모형은 세우기가 어려워요. 그래서 다양한 동작을 하는 사람 모형 발바닥에는 세우기 쉽게 넓적한 판을 붙여놓은 경우가 많죠. 실제로 네 발 달린 동물은 무게중심이 낮아 균형을 잡기 쉬워요. 잘 넘어지지도 않고 몸무게를 네 발로 분산하기 때문에 높은 곳에서 뛰어내려도 충격을 덜 받죠.

반면 사람은 무게중심이 높아 조금만 몸이 기울어져도 넘어지기 쉽죠. 또한 몸무게를 두 발로만 지탱해야 하기 때문에 뼈나 근육에 강한 충격이 가기 쉬워 척추 질환에 걸릴 위험이 크지요.

척추란 목뼈 7개, 가슴뼈 12개, 허리뼈 5개, 엉덩이뼈 5개, 꼬리뼈 4개로 구성된 우리 몸의 중심이 되는 뼈라고 할 수 있어요. 척추는 위에서부터 가해지는 무게를 지탱해야 하기 때문에 일직선으로 되어 있지 않고 옆에서 봤을 때 S자 형태로 휘어져 있어요. 이렇게 휘어져 있으면 스프링이 충격을 완화하는 것 같은 효과가 나타나지요. 그런데 자세가 바르지 않으면 이 척추 모양이 바뀔 수 있어요. 사람의 목뼈는 뒤쪽에서 보았을 때 안쪽으로 들어간 형태가 돼야 합니다. 그런데 요즘에는 곧거나 반대쪽으로 휘어진 '일자목' '자라목'이 많다고 해요. 그것은 현대인들이 스마트폰을 쓰는 시간이 점점 늘어난 것과 큰 관련이 있어요.

그렇다면 어떻게 해야 척추 건강을 지킬 수 있을까요? 답은 무게중심에 있어요. 우선 서 있는 자세부터 기울지 않아야 해요. 뒤통수, 어깨뼈, 엉덩이, 종아리, 발뒤꿈치가 벽에 닿도록 똑바로 서면 몸은 반듯한 자세가 돼요. 걸을 때는 시선이 매우 중요해요. 무게가 대략 4~6㎏ 정도인 머리가 기울어지면 척추에는 큰 힘이 가해져요.

시선을 땅으로 향하면 자연스레 머리가 기울어지고 목을 앞으로 빼게 돼, 무게중심이 무너지지요. 걸을 때 시선을 10~15m 앞에 두게 되면 고개가 세워지고 턱이 당겨져 바른 자세를 유지할 수 있답니다. 의자에 앉을 때는 엉덩이를 등받이에 붙이고 상체를 세우면 자연스레 척추가 올바른 모양을 유지할 수 있게 돼요. 그리고 오랜 시간 책을 읽을 때는 독서대를 이용해 고개가 너무 숙여지지 않도록 하는 게 좋아요.

무거운 책가방도 척추 질환을 일으키는 주범이에요. 요즘 학생들은 교과서 외에 학원에서 필요한 교재도 넣기 때문에 예전보다 책가방이 무거워졌죠. 5㎏이 넘는 책가방을 메고 다니는 학생도 많다고 해요. 이는 한창 성장할 때인 아이들의 뼈 건강에 심각한 악영향을 줄 수 있다고 해요. 어깨 통증에 마비 증상까지 나타날 수 있으니 가방 무게를 가볍게 하는 것이 좋겠지요?

그런데 가방을 멜 때도 무게중심 원리를 이용하면 몸의 부담을 줄일 수 있어요. 먼저 몸에 지니는 물건은 몸의 무게중심에 가깝게 달라붙어 있을수록 좋아요. 몸무게가 무거운 사람과 가벼운 사람이 시소를 탈 때는 무거운 사람이 시소의 중심에 가까이 다가가야 균형을 이룰 수 있죠? 이처럼 가방을 멜 때도 어깨에 가까이 붙도록 해야 힘이 덜 들게 됩니다. 가방 안의 내용물도 순서에 맞게 넣는 것이 좋아요. 되도록 가벼운 물건은 아래쪽에, 무거운 물체는 위쪽에 넣어야 가방이 몸의 무게중심에 가까워져 균형을 잡기 편하다고 해요.

[함께 생각해봐요]

학생들이 좋은 가방을 고르는 방법에 대해 생각해 봐요.

가방은 되도록 가벼운 것이 좋아요. 가방은 클수록 내용물이 아래쪽으로 향하게 돼 가방의 무게중심이 어깨와 멀어지게 되죠. 따라서 가방의 크기는 필요한 것만을 담을 수 있을 정도의 적당한 것이 좋아요. 또한 가방 끈은 푹신하고 넓어야 어깨를 누르는 힘이 분산돼 근육에 무리를 주지 않는답니다.

[관련 교과] 4학년 1학기 '무게 재기' 5학년 2학기 '우리 몸'