외골격의 굴근에 대한 상세 설명은 다음과 같습니다.
1. 기본 원리 및 위치
- 내부 부착: 척추동물은 뼈의 바깥쪽에 근육이 붙어 있지만, 외골격 동물은 딱딱한 껍데기(외골격)의 안쪽 벽에 근육이 부착되어 있습니다.
- 굴근의 역할: 관절을 가로질러 위치하며, 근육이 수축할 때 두 마디 사이의 각도를 줄여 관절을 굽히는 기능을 합니다. (예: 게의 집게발을 오므리거나 곤충의 다리를 접는 동작)
2. 작동 방식: 길항 작용 (Antagonistic Action)
외골격의 움직임은 보통 한 쌍의 근육이 서로 반대로 작용하며 이루어집니다. 굴근 (Flexor): 수축하면 관절이 굽혀집니다. 신근 (Extensor, 폄근): 수축하면 관절이 펴집니다. 굴근이 수축할 때 신근은 이완되어야 하며, 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이를 통해 정밀한 운동 조절이 가능합니다.
3. 구조적 특징: 아포뎀 (Apodeme)
- 외골격 동물에게는 인간의 '힘줄(Tendon)'과 유사한 아포뎀이라는 구조가 있습니다.
- 아포뎀은 외골격의 일부가 안쪽으로 함입되어 만들어진 단단한 돌기입니다. 굴근은 이 아포뎀에 연결되어 있어, 근육이 수축할 때 아포뎀을 잡아당겨 골격을 움직이는 지렛대 역할을 합니다.
4. 내골격(인간) 근육과의 차이점
| 구분 | 내골격 (인간 등) | 외골격 (곤충, 갑각류 등) |
|---|---|---|
| 근육 위치 | 뼈의 외부 | 골격(껍데기)의 내부 |
| 부착 지점 | 뼈의 표면 및 돌기 | 외골격 내벽 및 아포뎀 |
| 기계적 이점 | 근육의 부피 성장에 제한이 적음 | 외골격 내부 공간에 의해 근육 크기가 제한됨 |
| 보호 | 근육이 외부에 노출됨 | 외골격이 근육을 완전히 감싸 보호함 |
5. 생물학적 예시
- 곤충의 뒷다리: 메뚜기가 도약하기 전 다리를 꽉 굽힐 때 강력한 굴근이 작용합니다.
- 갑각류의 집게: 게나 가재의 집게발 안쪽에는 매우 크고 강력한 굴근이 들어 있어, 먹잇감을 강하게 움켜쥘 수 있습니다. (우리가 먹는 게살의 대부분이 이 근육들입니다.)
6. 로봇 공학(외골격 로봇)에서의 응용
최근에는 인간의 근력을 보조하는 착용형 외골격 로봇(Exoskeleton Robot)에서도 이 원리를 차용합니다. 인간의 팔이나 다리 관절 위치에 모터나 유압 액추에이터를 배치하여 '인공 굴근' 역할을 하게 함으로써, 무거운 물건을 들거나 보행을 돕는 힘을 만들어냅니다.
요약하자면, 외골격의 굴근은 딱딱한 껍데기 안쪽에서 아포뎀을 당겨 관절을 굽히는 핵심적인 운동 기관이며, 신근과 쌍을 이루어 동물의 복잡한 움직임을 가능하게 합니다.