지구촌 대 축제 2012 런던올림픽
런던은 과학전쟁 중?

2012 런던올림픽이 개막되었습니다.
그리고 우리나라 태극전사들의 메달사냥도 시작되었는데요.
런던은 이번 올림픽을 성공적으로 개최하기 위해 온갖 과학적 방법을 동원하며 노력했다고 합니다. 현대 올림픽은 과학올림픽이라는 말이 있듯이 과연 어떤 과학적 요소가 쓰였을까요? 지금부터 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.


개막식에 비가 온다고? 걱정하지마!!

우리가 올림픽 개막 중계를 보면 개막 행사 때 비가 오는 것을 본 기억이 없습니다. 예전 베이징올림픽 개막일 역시 비가 온다는 예보가 있었는데도 비가 오지 않았고, 런던 올림픽 같은 경우 개막일 당일에 비가 내리긴 했지만 다행히도 개막식 직전 비가 그쳤습니다.

@Andrea Vascellari / http://www.flickr.com/photos/vascellari/588298440


현대와 전통이 어우러지는 멋진 개막식 무대를 전 세계 70억 명이 보고 있을 텐데 만일 비가 온다면? 생각만 해도 아찔하죠! 해서 올림픽이나 월드컵, 엑스포와 같은 국제적 큰 행사의 개막식 날에는 비가 오지 않도록 인공강우 프로젝트를 실시하기도 한다고 합니다. 인공강우는 비가 내리게 하는 기술이지만, 이 기술로 특정일이나 특정 장소를 피해 미리 다른 곳에서 비를 내리게 할 수 있어 큰 행사에 사용하는 것이죠. 인공강우 프로젝트는 기상 레이더를 설치하고 구름의 높이와 두께, 비가 올 것으로 예상되는 지점과 강도, 풍향과 풍속 등을 측정해 실시간으로 기상청에 알려주어 관측 분석한 뒤 실시하게 됩니다.

인공강우의 원리는 ‘요오드화은’입니다. 비행기나 방공포로 요오드화은을 탑재한 포탄을 구름 속에 쏘면 포탄이 터지면서 요오드화은이 방출됩니다. 그럼 요오드화은은 구름입자를 끌어들여 얼음결정을 만드는데, 이 얼음결정은 무게 때문에 중력에 의해 밑으로 떨어지게 됩니다. 떨어지면서 이 얼음은 녹아 비가 되고 이 빗물이 대기 중의 오염물질을 씻어 내려가게 되는 것입니다. 그렇기 때문에 개막식 날 비구름이 올 것으로 예상되면 미리 그 비구름이 있는 곳으로 가서 요오드화은을 투하하는 것이죠. 이렇게 개막 장소로 오는 비구름은 사전에 모두 제거가 되는 것입니다. 그리고 비로소 화려한 개막 축제 시작~!!

과학으로 무장한 태극전사들

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마린보이 박태환

수영!! 몇 년 전 까지만 해도 수영에서 메달이 나올 것이라고 상상도 못했던 시기가 있었죠? 하지만 지난 2008 베이징 올림픽 박태환 선수의 400m 금메달은 이제 수영에서도 우리나라가 세계 선두로 나아간다는 희망을 심어 주었습니다. 이번 2012 런던올림픽에서도 은메달을 받으면서 수영강국들과 어깨를 나란히 할 수 있었죠.

하지만 메달이 그저 노력만 해서 받을 수 있는 걸까요? 모든 스포츠에는 과학이 숨어 있습니다. 수영도 마찬가지입니다. 과학적 원리를 잘 알고 이를 적용하면 더 좋은 영법을 구사할 수 있습니다. 그렇다면 수영에 숨어 있는 과학의 원리가 무엇인지 살펴볼까요?

입수부터 과학적 계산!
수영의 시작은 입수부터 시작됩니다. 가장 이상적인 입수의 각도가 얼마인지 아시나요? 그냥 빨리 들어가면 되는 게 아닌가 싶겠지만 입수 각도에서부터 벌써 수학과 과학적 계산이 들어갑니다. 가장 이상적인 입수 각도는 30~40도 라고 하는데요, 만약 40도 이상으로 들어가게 되면 물의 저항 때문에 앞으로 나아가기 위한 힘을 잃고, 30도 이하로 입수하게 되면 몸 전체가 물 표면에 닿기 때문에 튀는 물결에 의해 저항을 받을 수 있다고 합니다. 하여 30~40도 정도로 입수를 해야 물의 저항을 덜 받으며 튀는 물의 양도 적다고 하네요. 

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잠영이 승패 가른다.
입수를 한 다음 15m 정도는 잠영으로 가는 구간입니다. 잠영은 어떤 것인지 잘 아시죠? 잠수한 상태로 돌고래처럼 두 발을 차며 나아가는 것을 말합니다. 여기서 돌고래처럼 두발을 차는 동작이 ‘돌핀킥’이라고 하는 것입니다. 물론 15m를 잠영으로 다 갈 수 있다면 좋겠지만 세계에 어느 누구도 15m를 전부 가는 선수는 없습니다. 왜냐하면 폐활량과 산소 때문에 그렇습니다. 잠영이 길어지면 그만큼 호흡을 할 수 없기 때문에 산소공급이 이루어 지지 않습니다. 이렇게 되면 잠영이 끝난 뒤에 나아가는 시점에서 근육의 산소량이 많이 부족할 수 있죠.

@Powerhouse Museum / http://www.flickr.com/photos/powerhouse_museum_photography/2730231201

세계적인 선수인 마이클 팰프스는 잠영으로 13m까지 간다고 합니다. 대단한 실력이죠? 우리나라 박태환 선수도 처음엔 잠영으로 7m 밖에 가지 못했지만 이제는 10m까지 갈 수 있다고 합니다.^^ 그렇다면 잠영을 잘하기 위해선 어떻게 해야 할까요?
잠영을 잘하기 위해선 무엇보다 돌핀킥을 잘해야 합니다. 돌핀킥을 잘하려면 신체조건이 좋아야 하죠. 하여 수영 선수들은 몸의 부력이 좋습니다. 부력은 몸이 물에 뜨는 것을 말하는데요. 몸이 만약 가라앉는다면 수영선수를 하는 입장에서는 최악이겠죠? 부력을 높이기 위해선 근육과 지방의 절묘한 조화가 필요합니다. 근육은 밀도가 높아 잘 가라앉지만 앞으로 나아갈 수 있는 추진력을 만들고 지방은 추진력은 없지만 밀도가 낮아 몸을 띄우게 만듭니다. 그리고 폐활량 또한 좋으면 공기를 폐에 저장하는 양이 많아 몸이 물에 더 잘 뜨게 됩니다. 공기가 가득 들어있는 튜브가 물에 잘 뜨는 것처럼 말이죠. 박태환 선수의 폐활량은 일반 성인의 2배라고 하네요.

활의 민족 대한민국 금메달을 조준하다

대한민국 올림픽 효자종목으로 불리는 양궁!! 이번에도 이변 없이 예선전을 통과하는 우리 태극전사들이 자랑스럽게 느껴지네요. 여자 양궁단체는 올림픽 7연패라는 위엄을 달성했습니다. 이런 양궁도 과학이라는 요소를 피해갈 수 는 없습니다. 활을 쏘는 종목이기 때문에 날씨, 심리상태, 화살의 상태 등 체크하고 준비해야하는 것이 많습니다.

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가장 먼저 체크해야 할 것은 날씨입니다. 바로 바람과 비의 여부인데요, 이번 2012 런던올림픽에서는 비가 오지 않는다고 했으나 지난 여자단체전 결승 때는 비가 내렸었죠. 그럼에도 불구하고 철저한 상황대비 훈련으로 금메달의 위엄을 달성했지만요. 양궁선수들은 실전을 위해 런던의 로즈 크리켓 그라운드 경기장과 유사한 장소에서 실전 훈련을 한다고 합니다. 현장의 바람에 적응하기 위해서입니다. 바람의 저항에 의한 조준은 오로지 감과 경험이라고 하네요. 하여 선수의 심리상태와 자신감이 승패를 결정한다고 할 수 있는 것이죠.

심리상태의 안정과 자신감만 가지고 있다면 거의 반은 성공하고 들어갔다고 볼 수 있습니다. 그 다음은 활시위입니다. 화살은 총처럼 직진을 하지 않습니다. TV에서 초고속 카메라로 보면 화살이 구부러지면서 날아가는 것을 볼 수 있습니다. 이유는 활시위가 화살을 똑바로 밀어주지 못하고 활시위를 손가락으로 놓는 과정에서 활시위의 탄성 때문에 커다란 요동이 발생하기 때문이죠. 이런 오점을 해결하기 위해서 하는 것이 튜닝입니다.

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튜닝
은 말 그대로 화살의 강도와 두께를 조절하는 을 말합니다. 양궁에서 화살을 자세히 보면 굉장히 복잡한 구조로 되어있는 것을 볼 수 있습니다. 그림에서 보는 장치들이 다 역할이 있는 것이죠.

길게 막대기처럼 뻗어 나와 있는 부분을 ‘롱 스테빌라이저’라고 합니다. 무게추 역할을 해서 활시위를 놓았을 때 활이 앞으로 휘청이지 않도록 하는 역할을 합니다. 그리고 가운데에 활을 놓고 쏠 때 소리로 신호를 알리는 부위가 있습니다. 이 부분을 ‘클릭커’라고 합니다. 활을 당길 때 클릭커가 소리를 내면서 ‘이만하면 많이 당긴 것이다’라고 알려주는 알림 장치인 셈입니다. 화살의 여러 가지 장치들 또한 과학적 원리를 담고 있었다니 무척 신기하네요. 이번 양궁 개인전에서도 어느 때와 같이 메달 싹쓸이를 기대하며! 2012 런던올림픽에서 열심히 뛰고 있는 태극전사들의 건투를 빕니다.




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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

[런던올림픽 특집] 육상에 숨겨진 과학적 비밀

드디어 기다리고 기다리던 런던 올림픽 개막이 D-day!!! 여러분들도 저처럼 올림픽을 기다리셨나요? 올림픽에는 다양한 종목들이 있지만 그중에서도 육상은 올림픽의 꽃! 이라고 할 수 있죠. 그래서 전 벌써부터 육상경기를 잔뜩 기대하고 있어요.
여러분 혹시 작년 가을 대구에서 열린 육상선수권대회를 기억하시나요?? 육상이란 종목이 재미없고, 흥미롭지 않다고 생각했던 저로서는 신선한 충격이었던 대회였습니다. 생각보다 훨씬 재밌고, 인간의 한계(?)가 어디까지인지 볼 수 있었던 대회였거든요. 그래서 이번에 준비한 주제는 이러한 육상에 숨겨진 과학적 비밀인데요. 런던 올림픽 개막을 기념하며 모든 운동의 기초가 될 수 있는 육상에 숨겨진 과학적 비밀을 풀어보도록 하겠습니다~

@Singapore 2010 Youth Olympic Games / http://www.flickr.com/photos/singapore2010/4903337647


1. 가장 멀리 날아가는 종목: 창던지기의 과학은?
 원반, 창, 포환, 해머 등 4대 투척경기는 고대 부족 간 전쟁에 대비한 훈련과정에서 스포츠로 발전했다고 해요. 투척경기는 힘을 바탕에 둔 파워와, 턴과 스텝의 조화로 이루어지는 기술의 경기인데요. 투척선수는 신장이 크고 단단한 근육을 가진 체형으로, 육상선수들 중 가장 우수한 체격을 가진답니다.

 창던지기는 투척종목 중 가장 멀리 날아가는 종목이에요. 해머와 포환은 2m13㎝, 원반은 2m50㎝의 원형으로 제한된 구간 내에서 던져야 하지만 창던지기는 약 30m의 도움닫기가 허용되고 무게도 남자 800g, 여자 600g으로 가장 가볍기 때문이랍니다.

 이론적으로 투척 각도는 45도로 날아갈 경우 정확한 포물선을 그리면서 가장 멀리 날 것으로 생각되지만, 실제로 창은 가볍고 길기 때문에 45도로 던져지면 공기저항을 크게 받게 되면서 머리 부분이 들려 멀리 날 수 없게 되는데요. 최근 미국 UCLA 스포츠생체공학연구소의 분석에 따르면 정상급 창던지기 선수들은 대부분 31~33도 사이로 던지고 있다고 합니다.

@Celso Moreno / http://www.flickr.com/photos/celsomoreno10/2442479701

2. 해머던지기는 피겨스케이팅과 사촌지간!
 투척종목인 해머선수는 몸을 빠르게 회전하는 유연성을 바탕으로 무거운 중량의 해머를 빠르게 회전시킴으로써 구심력을 최대한 증가시켜야 해요. 해머 무게는 남녀 각각 7.257㎏과 4㎏. 지름 2.135m의 서클 내에서 하체를 고정한 채 머리 위에서 1미터가 넘는 연결 줄에 달린 해머를 회전시켜 원심력을 최대한 이용해 투척하는데요.

 회전력을 바탕으로 한 운동능력의 관점에서 해머던지기와 피겨스케이팅은 유사점을 갖는답니다. 요즘 대부분 해머선수들이 회전속도를 높이기 위해 사용하는 4회전 기술은 1964년 도쿄올림픽에서 일본선수들이 처음 시도했어요.

4회전 기술. 어디서 많이 들어본 것 같죠? 김연아의 라이벌이었던 일본의 아사다 마오(주쿄대)는 같은 대학에서 박사학위를 받은 2004년 아테네 올림픽 해머던지기 금메달리스트 일본의 무로후시 고지로부터 ‘회전에 관한 비법’을 전수받은 것으로 알려져 있답니다.

@nchenga / http://www.flickr.com/photos/chiperoni/3456583884


3. 근육이 가장 고통스러운 경기는 400m
400m 경기는 단거리종목 중 가장 긴 거리를 달리는데요. 단거리종목은 레이스 중 들이마신 산소가 실제 에너지를 생성하는데 전혀 이용되지 못하는 무산소 에너지로 달리게 된답니다. 100m는 대부분 이미 저장된 에너지로 레이스를 마칠 수 있는데요. 200m의 경우에도 소비 에너지의 상당 부분은 저장 에너지를 이용하며 레이스 후반에 가서 추가 에너지를 분해하는 시도를 하게 되죠.

 단거리를 최고속도로 계속 달리면 젖산이란 피로물질이 안정 시보다 훨씬 많이 축적되기 시작하는데요. 따라서 400m 경기무산소 상태에서 에너지를 만드는 능력의 한계에 이르게 되면서 체내에 저장된 에너지가 거의 고갈되고, 새로운 피로물질도 많은 양 축적되어 근육이 극도의 고통에 빠져들게 된다고 하네요.

이 때문인지 지금까지 올림픽과 세계선수권대회에서 단거리 3종목을 혼자 휩쓴 선수는 없답니다.

@puuikibeach / http://www.flickr.com/photos/puuikibeach/6415845637

4. 육상 종목마다 다른 육상선수들의 신발
 축구나 야구 등 여러 스포츠분야도 그렇듯 육상대회에 참가하는 수많은 선수들과 코치들도 과학적인 방법으로 준비를 한답니다. 그 중에서도 특히 ‘신발’의 역할은 무척이나 중요한데요. 100m 달리기의 신 ‘우사인볼트’, 미녀새 ‘이신바예바’ 이러한 선수들이 신기록을 낼 수 있었던 데도 신발의 역할도 무척이나 중요했답니다.

 단거리용 , 중장거리용, 높이뛰기용, 멀리뛰기용, 투포환용, 창던지기용. 육상선수들은 이렇게 종목마다 다른 신발을 착용한답니다. 특히 마라톤 선수의 신발은 과학의 결정체라고 해도 과언이 아닙니다. 이봉주 선수의 마라톤화는 1억 원이 훌쩍 넘는다는 보도도 있었는데요. 이봉주 선수는 짝발에 평발이어서 모 브랜드에서 이봉주 선수의 발 형태를 고려해 세상에서 단 하나밖에 없는 신발을 만들어줬다고 해요.

@Singapore 2010 Youth Olympic Games / http://www.flickr.com/photos/singapore2010/4919110928/

마라톤 선수들의 신발은 42.195㎞라는 먼 거리를 최대한 쉽고 빠르게 달릴 수 있도록 몸무게가 발에 미치는 충격과 발 생김새, 통풍등 수십 가지 요소를 고려해 각 선수에게 맞는 맞춤형 마라톤화를 제작한다고 하네요.

 또한 단거리 선수들의 신발은 지면과 접지 시간을 줄이기 위해 밑바닥이 딱딱하게 만들어지고, 발의 앞부분만을 이용해 스피드를 내기 때문에 ‘징’이라 불리는 스터드는 앞부분에만 집중적으로 박혀있답니다. 그리고 중장거리 선수들은 발의 피로를 줄이기 위해 뒷부분에 쿠션처리를 한 신발을 신고요.

특히 포환이나 원반, 해머던지기 등 투척 경기에 나서는 선수들의 신발은 짝짝이라고 하는데요, 원 운동을 하다가 직선 운동으로 바꿔야 하는 종목의 특성상 왼쪽과 오른쪽 신발의 밑바닥 모양이 다르다고 하니 참 신기하죠?

다른 스포츠 종목도 마찬가지겠지만, 육상에도 다양한 과학적 원리가 숨겨져 있어요. 이번 올림픽 육상경기를 보실 때 이런 점들을 기억해두셨다가 참고하시면서 본다면, 더 재미있게 경기를 관람하실 수 있으실 거예요.^^ 우리 선수단의 건승을 기원하며! 대한민국 선수들, 파이팅!

 

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