육상 속 숨은 과학-육상 스타팅블록 '작용·반작용 원리'

대구U대회가 바로 눈앞에 다가왔다.

대구U대회는 세계의 젊은이들이 육상, 농구 등 10개 정식종목과 태권도 등 3개 선택종목에서 그 동안 갈고 닦은 실력을 겨룬다.

이번 대회에서도 각종 스포츠신기술과 최첨단 스포츠용품이 등장할 것으로 보인다.

그에 따라 스포츠과학에 대한 관심도 높아지고 있다.

육상에서부터 농구 등 구기종목에 이르기까지 대구U대회 경기종목을 중심으로 스포츠 속에 숨어있는 과학원리를 알아본다.

◇육상=육상은 스포츠대회의 하이라이트다.

가장 원초적인 종목이기 때문이다.

제일 큰 관심사는 100ｍ달리기. 100m 출발지점에 설치되어있는 스타팅 블록엔 작용과 반작용의 과학적 원리가 숨어있다.

선수들은 출발신호에 따라 일제히 스타팅 블록을 박차고 뛰어나간다.

선수들이 강하게 힘을 가할수록(작용) 선수를 앞으로 밀어내는 힘(반작용)은 커져 빨리 나갈 수 있게 된다.

기록은 깨지기 위해서 존재할까. 하지만 스포츠과학자들은 100m에서 인간의 한계를 9초50대로 예상한다.

이는 식이요법 등 과학적인 트레이닝의 발전, 인간의 생리적 한계를 고려한 의견이다.

그러나 오랜기간 '10초'를 인간의 한계로 여겨온 만큼 9초50의 벽도 깨고 9초34까지는 가능할 것이라는 의견도 있다.

처음으로 10초벽을 돌파한 짐 하인즈의 기록을 몽고메리가 0.17초 단축하는데 무려 34년이나 걸린 것처럼 2020년까지는 9초50 돌파 여부가 관심사가 될 전망이다.

장대높이뛰기는 탄성의 원리를 이용한 것이다.

선수가 장대를 들고 뛰어가는 운동에너지를 장대에 많이 담을수록 장대는 활처럼 휘었다가 높이 올라가게 된다.

◇수영=수영에서 0.01초라도 기록을 단축시키기 위한 노력은 수영복에서 과학적인 결실을 보고 있다.

물속에서는 속도가 빨라질수록 마찰인 물의 저항이 커진다.

이를 줄이기 위한 수영복 개발 경쟁 또한 기록 경쟁에 못지 않다.

1988년 서울올림픽땐 수영복에 쓰이는 실의 굵기를 가늘게 해 물과의 마찰을 줄였는가 하면 96년 애틀랜타올림픽에선 수영복 원단에 발수성 수지를 세로 줄무늬로 프린트해 물을 튕겨냄으로써 저항을 최대한 줄이기도 했다.

2000년 시드니올림픽에 등장한 전신수영복은 첨단과학의 완결판. 수영복 표면의 V자 모양의 미세한 홈들은 물이 수영복에 스며들지 않고 미끄러지듯 흘러 내려 물의 저항을 최대한 줄이게 했다.

◇구기 종목=구기종목 가운데 체력소모가 많기론 단연 농구가 꼽힌다.

이 농구경기에서 슛을 성공시키는 가장 과학적인 방법은 뭘까. 미국의 천체물리학자인 부란카지오는 '스포츠과학, 물리법칙과 최적동작'이란 책에서 최소의 속도로 바스켓을 향해 농구공을 던지는 것이 성공률이 높다고 했다.

이론상으론 45도 각도이지만 바스켓의 높이가 사람 손보다 높기 때문에 실제로는 45도보다 높은 각도로 던지는 것이 바람직하다고 했다.

축구 선수들은 분당 5~6ℓ의 산소를 소비하고, 미드필더의 경우 게임당 평균 6~8㎞를 뛰어 다닌다.

전후반 45분과 연장전까지 치른 축구선수들은 그야말로 체력이 바닥난 상태. 이때 치르는 승부차기에서 어떻게 하면 이길 수 있을까.

영국 리버풀 존무어스대의 마크 윌리엄스 교수팀은 골키퍼의 능력이 중요한 요인이라고 했다.

유능한 골키퍼는 움직이기 전에 키커의 움직임을 유심히 살피며 최대한 오래 기다렸다가 킥의 방향을 예측한다고 했다.

또 캐나다 뉴브런즈윅대의 팀 맥개리 박사팀은 페널티킥에 가장 실력있는 선수를 가장 마지막 키커로 배치하는 방법이 바람직하다는 연구결과를 제시했다.

승부에 대한 부담 때문에 마지막 키커의 중요성이 그만큼 크다는 속설을 뒷받침한 것. 2002월드컵 한국과 스페인전에서도 노련한 홍명보 선수가 마지막 키커로 나서 승리를 일궈냈다.

그외 라켓 경기 중에서는 배드민턴이 가장 빠른 종목이다.

셔틀콕이 날아가는 속력은 시속 261㎞로 테니스의 강서브보다 빠른 편이다.

야구에서 투수가 던진 시속 150㎞의 공이 투수판을 떠나 홈까지 18.4m를 날아가는 데 걸리는 시간은 0.44초에 불과하다.

게다가 보통 메이저리그 투수의 빠른 공은 1분당 1800번의 엄청난 회전력을 가지고 있어 자유자재로 방향이 바뀐다.

그래서 타자들은 평소의 훈련을 통해 본능적으로 타격을 한다.

아무리 뛰어난 타자라 하더라도 3할대의 타격을 유지하기가 어려운 이유이기도 하다.

박운석기자 stoneax@imaeil.com