[과학글짓기] 과학과 스포츠

과학과 스포츠
얼마 전 벤쿠버에서 열렸던 동계올림픽에서 우리나라 선수단은 전체 5위라는 성적으로 선전하고 돌아왔다. 이러한 기쁨의 뒤에는 선수들의 땀과 눈물 뿐 아니라 정교한 과학기술 또한 숨어있다. 스포츠에 과학을 적용하는 것은 비단 동계 스포츠 뿐 만은 아니다.
피겨 스케이팅 연기 중 스핀 동작에서 선수들은 팔을 벌렸다가 모으면서 제자리에서 회전한다. 이 때 반드시 팔 동작을 같이 하는데 이것은 스핀은 속력을 높여주기 위함이다.
그렇다면 왜 팔 동작만으로도 스핀의 속력이 올라가는 것 일까? 그것은 각(角)운동량 보존법칙을 따른다. 각운동량은 회전 운동이 얼마나 강하게 일어나는지를 나타내는 개념으로서 회전 속도가 클수록 각운동량이 크고 또한 같은 회전 속도라면 회전축에서 멀리 떨어져 있을수록 각운동량이 크다. 따라서 팔을 벌려 큰 각운동량을 가지고 회전을 시작하다가 팔을 안으로 모으면 같은 …(생략)

해서 만들어낸 구조이다. 이 구조는 사람이 헤엄치면서 생길 수 있는 난류를 방지해 물이 몸을 효과적으로 빠져나갈 수 있도록 해준다.
마지막으로는 공을 사용하는 운동이다. 구기운동에는 축구, 농구, 탁구, 당구 등 여러 가지가 있다. 그 중 축구는 프리킥이라는 규칙에서 숨어 있는 과학을 쉽게 알 수 있다. 프리킥은 상대팀이 파울을 범했을 때 그 위치에서 공을 놓고 차는 것이다. 이때 유명한 축구 스타인 베컴을 비롯해서 많은 축구 선수들은 공에 스핀을 주어 공을 휘어 차는 스핀킥을 구사한다. 이것의 원리는 마그누스 원리이다. 선수의 발을 떠난 축구공은 대개 반시계방향으로 회전하면서 날아가는데 공의 오른쪽 부분은 앞에서 날아오는 공기의 흐름과 부딪히면서 압력이 높아지고 반대로 공의 왼쪽 부분은 공의 회전 방향과 공기의 흐름이 일치해 압력이 낮아지게 된다. 이때 축구공은 똑바로 날지 못하고 압력이 낮은 쪽으로 커브를 틀며 급격한 방향 전환을 일으킨다. 이런 원리 때문에 프리킥 상황 시 수비벽은 프리키커와 마그누스 효과가 나타나기 시작하는 9.15m의 거리를 유지하게 된다. 그렇지 않다면 수비벽을 만들고 있던 선수는 100km/h의 공에 맞을 수 있기 때문이다.
다른 유형의 프리킥은 무회전 프리킥이 있다. 무회전 프리킥은 발등으로 공의 정중앙을 때려 축구공의 회전을 극도로 줄이면서 생기는 불규칙한 공기의 소용돌이에 의해 힘의 불균형을 만든다. 이것은 탁구공을 강하게 칠 때나 야구의 너클볼과 같은 이치이다.
이 밖에 소개하지 못한 다른 스포츠에도 많은 과학이 숨어있고 과학을 적절히 이용하여 경기 결과를 극대화 시키고 있다. 스포츠에서 과학이 어떻게 적용되고 있는지 알고 관람, 응원한다면 더욱 재미있게 느껴질 것이다. 더불어 체계적인 과학시스템의 구축은 스포츠 강국의 기반이 될 것이 분명하다.