힘-속도 관계와 힘-속도 곡선
힘-속도, 근수축과 근력
힘-속도 관계(Force-velocity Relationship)는 근력과 근수축 속도가 반비례 한다는 이론입니다. 근수축 속도가 빠른 곳에서는 근육의 힘이 작고, 반대로 근수축 속도가 느린 곳에서는 근육의 힘이 커진다는 것이죠. 높은 수준의 힘이 필요할 때(예 : 파워 리프팅 도중) 관련된 근수축 속도가 낮다는 것을 의미하고, 반대로 높은 근수축 속도가 필요할 때(예 창 던지기 던지기와 같은 경우 ) 생성된 근육의 힘은 훨씬 낮아집니다.

concentric and eccentric force-velocity relationships
정확하게 힘- 속도 관계는 근수축하는 동안 단일 근육섬유에 의해 생성되는 최대 힘이 근수축 속도에 반비례하는 방법을 설명하고 있습니다. 즉, 매우 높은 힘을 생산하면 근육이 천천히 짧아지고, 짧아진 근수축은 힘생산을 제한하게 됩니다. 하지만, 근육의 원심성 수축(eccentric contraction)의 경우에는 그래프에서 볼 수 있듯이 힘-속도 관계가 반대 방향임으로 바뀌게 됩니다.
힘-속도 관계
인간의 골격근의 힘의 잠재력에 영향을 미치는 세가지 주요 특성 : 속도, 길이 및 시간이 있습니다. 최대 강도의 근력을 만들고자 하는 사람들에게 힘-속도 관계는 인간 골격근의 가장 중요한 기계적 특성 일 수 있습니다. 또한 운동을 하는 분들에게 잘 알려지지 않은 특성이기도 합니다.
그것은 대부분의 운동 노력과 힘 사이의 관계 때문에 특히 문제가 됩니다. 즉, 대부분의 운동에는 높은 총출력(high total force outputs)보다 높은 출력(high power outputs)이 필요합니다.
근력 트레이닝에 대한 대부분의 정보는 최대 근력을 훈련하는 것이 아니라 최종 목표와 관련되어 있기 때문에 최대 근력을 추구하고 있던 사람들에게는 혼란스러운 이야기가 됩니다. 그럼에도 불구하고 근력향상의 특정지점까지 절대근력의 증가는 항상 측정 가능한 근력증가와 일치한다는 사실은 매우 중요합니다.
특히, 힘-속도 관계는 수축속도가 증가함에 따라 힘 능력이 감소함을 의미합니다. 즉, 높은 속도나 빠른 움직임은 근육으로 부터 낮은 힘 출력을 만들어 내지만, 반대로 낮은 속도 움직임은 근육에서 높은 힘 출력을 만들어 냅니다.
역으로, 근육에 저항하는 힘(예 : 들어 올려지는 물체의 무게)이 근수축의 속도에 영향을 주게 됩니다. 이런 식으로 높은 힘운동(예 : 최대 하중)은 느린 속도의 근수축과 일치하고, 낮은 힘운동(예 : 더 가벼운 하중)은 빠른 근수축 속도와 상응합니다.
근육의 모든 기계적 특성 중에서, 힘-속도 관계는 능동적인 근육의 힘이 모든 근육 활동(구심성 수축, 원심성 수축, 등척성 수축)에서 가변적이며 운동속도와 관련이 있음을 보여줍니다. 가벼운 무게를 가지고 최대힘을 낸다면 어떻게 될까요? 당연히 무게를 빠르게 움직일 수 있겠죠. 근수축은 매우 빠르게 일어납니다. 이 속도가 빨라질수록 근육이 적용 할 수 있는 총힘(total force)이 줄어 듭니다.

힘-속도 곡선
힘-속도 곡선(force velocity curve)을 이해하기 위해 가장 좋은 방법은 이 그래프를 좌측에서 우측으로 보는 것입니다. 빨간색 선은 전체 힘이며 아래축은 수축속도입니다. 아래쪽 축의 가장 오른쪽을 최대 속도라 합니다. 빨간선이 우측으로 갈수록 바닥으로 내려가게 됩니다.
근수축의 최대 속도에서 힘은 0에 가까워 집니다. 그래프의 우측에서 좌측으로 이동하면 근수축의 속도가 느려지고, 빨간색 선이 꾸준히 올라갑니다. 근수축 속도가 느려지면 힘생산은 늘어납니다. 좌측으로 가면서 속도가 0이 되면 힘생산은 갑자기 증가합니다. 제로속도는 등척성 운동으로 이때, 근육은 최대 힘을 생산할 수 있습니다.물론 움직임은 없이 근수축의 힘이 증가된 상태입니다.
이번에는 힘-속도 곡선의 녹색선을 살펴볼까요? 녹색선은 힘을 나타냅니다. 힘은 사람과 움직임의 특성에 따라 최대 속도의 약 40%에서 80%까지의 속도지점에서 가장 좋은 결과를 보입니다. 운동능력의 향상이라는 것이 힘과 속도의 밸런스라 한다면, 힘을 원하는 그룹의 경우 녹색의 좌측 영역을, 속도를 더 원하는 그룹의 경우에는 우측의 영역에 집중하여 트레이닝 전략을 구성해야 합니다.
힘-속도 관계는 이론적인 생리학적 기초에서 나옵니다. 근육은 근원 섬유에서 액틴과 미오신 필라멘트 사이에 교차다리를 형성하여 수축합니다. 이러한 교차다리는 발생하는데 제한된 시간이 걸리는데, 단축의 속도가 증가함에 따라 필라멘트가 서로 더 빨리 그리고 빠르게 미끄러지므로 적은 교차다리가 형성 될 수 있습니다. 따라서 근수축 속도가 빨라진다고 힘이 증폭되는 것이 아니기 때문에 항상 힘과 속도의 목적있는 관리가 필요합니다.
위 그래프는 힘-과 속도를 이용한 트레이닝의 구성요소를 확인 할 수 있습니다. 전체적인 구성을 한번 살펴보면 힘-속도 곡선에서 보여 주었던 내용과 크게 다르지 않습니다.
힘-속도 관계에서 가장 이상적인 운동능력의 향상을 보여주는 그래프입니다. 힘-속도 곡선은 힘과 속도 사이의 단순한 반비례 관계를 보여줍니다. 즉, 하나가 증가하면 다른 하나가 동시에 감소하게 되죠. 이는 운동능력을 향상하고자 하는 훈련 프로그램을 계획하는 데 큰 영향을 주게 됩니다.
운동 선수가 힘이 부족하지만 매우 빠르면 더 강한 힘으로 훈련을 하고 힘을 향상시켜야 합니다. 대부분의 운동 훈련 프로그램의 목표는 선수의 힘발달 비율(rate of force development : RFD)를 개선하여 힘-속도 곡선을 오른쪽으로 이동시키는 것이죠.
[Mov] Force-Length and Force-Velocity 관련영상