사람의 뼈가 견딜 수 있는 무게는 어느 정도인가요?

Question

파워라프팅 선수들이 200kg이 넘는 무게로 스쿼트를 하는 것을 보다가 문득 사람의 뼈가 견딜 수 있는 무게가 궁금해졌습니다. 스쿼트처럼 앉았다 일어나는게 아니라 단순히 버티는 것이라면 훨씬 많은 무게를 버틸 거 같은데 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

인체에서 가장 단단한 구성 물질은 뼈인데, 1세제곱인치 당 8천626kg의 무게를 견딜 수 있다고 알려져 있다. 하지만 뼈가 무게를 감당하는 능력은 힘이 가해지는 속도에 따라 제각각이다.

비어는 “심폐소생술을 행할 때 같은 강도의 힘을 더 빠른 속도로 가한다면 갈비뼈가 부러질 것”이라고 말한다. 비어의 연구팀이 권투 선수들을 대상으로 연구를 실시한 결과 주먹질 한 번에 5천 뉴턴까지의 힘을 낼 수 있었다. 발차기는 최대 9천 뉴턴의 힘을 낸다.

1뉴턴은 1kg의 물체가 1m/s²의 중력가속도를 갖게 하는 힘이다. 속도를 높이면 약 3천300 뉴턴의 힘이 더해지는데, 일반인이 맞으면 갈비뼈가 25% 확률로 부러진다. 맞았을 때 받는 충격의 정도는 뼈를 감싸고 있는 근육이나 지방 같은 요인, 충격이 가해지는 각도, 맞는 사람의 나이나 건강상태 등에 따라 다양하다.

머리를 강하게 맞으면 신경 뉴런이 심하게 눌린다. 이때 뇌는 스스로를 보호하기 위해 운동을 멈춘다. 따라서 의식을 잃게 되는 것이다. 1초에 최고 4만3천 rpm의 속도로 머리가 돌아가도록 때릴 경우 맞은 사람의 25%는 의식을 잃는다.

비어는 “인체가 견딜 수 있는 충격의 한계를 분석해 낸다면 격투기 선수의 보호 장구를 개량하거나 더욱 안전한 어린이용 자전거 헬멧 제작에 도움이 될 것”이라고 말했다.