골프와 물리 골프 원리

우리나라에서는 골프가 고급스포츠라는 인식이 아직도 일반적이기는 하지만, 최근 몇 년 사이 박세리, 최경주, 박지은, 미셸 위 등을 위시한 많은 프로골퍼들이 해외에서 화려한 성적을 거두면서 대중적인 인기를 얻어가고 있다. 이제 주변에서 골프를 배우려는 학생들을 찾아보기는 어려운 일이 아니며, 비즈니스 상 골프를 치는 사람들도 점차 늘어나고 있는 추세다.그러나 골프를 시작했거나 구력이 웬만큼 되었다고 하는 골프인조차도 예외 없이 골프 치는 것이 어렵다고 말하곤 한다. 헛스윙 단계를 넘겨도 좀처럼 골프공이 원하는 방향으로 정확하게 날아가 주지 않기 때문에 하는 말이다. 골프를 잘 치기 위해서는 여러 방법들이 있을 수 있겠지만 골프라는 운동 경기 속에 숨어 있는 과학적 원리를 탐구해 보는 것도 그 한 방법이 될 수 있겠다.

먼저, 장타를 치기 위해서는 토크(torgue)의 개념을 알아야 한다. 토크는 회전력에 의해서 나타나는 힘, 즉 원심력의 일부라고 생각하면 이해가 쉽다. 물리학적으로 토크의 정의는 아래와 같다.



토크=회전중심에서 힘이 작용하는 곳까지의 거리 X 힘의 수직 성분



토크의 정의를 보면, 회전 중심에서 힘이 미치는 곳까지의 거리가 멀수록 강한 힘이 생긴다는 것을 알 수 있다. 토크의 개념을 골프에 적용해 보면 토크를 가장 크게 얻을 수 있는 것은 길이가 가장 긴 클럽이다. 그래서 골프 경기를 하면서 첫번째 공 때림은 특별한 예외가 없는 한, 공의 비거리(비행거리)를 최대한으로 하기 위해서 길이가 가장 긴 1번 우드로 드라이버 샷을 하는 것이다. 골프 클럽의 종류에 따른 평균 비거리를 미터(m)로 나타내 보면 1번 우드가 180~240m, 2번 우드가 170~210m, 2번 아이언이 160~180m, 3번 아이언은 150~170m 등 다양하다.

골퍼가 골프채를 휘두르기 위해서는 어깨 너머로 클럽을 번쩍 들어 올려야만 한다. 그러면 어깨 위에서 멈춘 클럽은 위치 에너지를 갖게 된다. 이 에너지에 골퍼가 클럽을 휘둘러서 생기는 운동 에너지를 더하면 그것이 골프공을 때리는 총 에너지가 된다. 물론, 골프공은 두 에너지가 강할수록 큰 충격을 받아서 멀리 날아가게 된다. 이들 에너지를 전부 골프공을 때리는 데 사용하면 가장 좋지만 실제로는 공기를 포함한 여러 마찰 요소가 적잖게 있어서 클럽을 휘두르고, 클럽과 공이 충돌하고, 공이 날아가는 어떠한 경우에도 에너지의 소모로부터 자유로울 수는 없다.



이 때 무의미하게 소모되는 에너지를 줄이는 방법이 있는데, 그 중의 하나가 티(골프공을 올려 놓는 받침대) 위에 올려 놓고 공을 치는 것이다. 티샷을 하지 않고 잔디에 골프 공을 내려 놓은 상태에서 클럽을 휘둘러서 공만을 완벽하게 때려내기란 거의 불가능에 가깝다. 백이면 백 어쩔 수 없이 공과 함께 땅을 내려치게 마련인 까닭이다. 그래서 이 에너지를 최대한 살리기 위해서 18홀의 정규 골프 코스 가운데, 홀까지의 거리가 200m를 넘을 경우 대개 첫 번째 샷은 티샷으로 하게 되는 것이다.



스윙하기 직전의 팔 위치도 공의 비상거리와 뗄 수 없는 관계에 있다. 클럽을 들고 있는 팔의 높이가 높을수록 위치 에너지가 따라서 증가하기 때문이다. 골프채를 높이 쳐든 상태에서 휘두르면 보다 큰 에너지의 도움을 받을 수 있어서 공을 더욱 멀리 날려보낼 수 있는 것이다.



옆에서 골프 치는 것을 보면 그리 어렵지 않은 듯 보이지만, 실제 해 보면 마음먹은 대로 쉽게 되지 않는 것이 골프라 한다. 상황에 맞는 적절한 클럽 선택, 총 에너지를 효율적으로 분배하는 훈련, 스윙의 자세 등 고려사항이 아주 많은 것이 그 이유다. 관람자 입장에서도 앞에서 언급한 골프의 이런 물리학적 원리를 알고 골프경기를 관람하면 즐거움을 배가 시킬 수 있을 것이다.

(글: 송은영/ 과학칼럼니스트, ‘교과서 밖에서 배우는 재미있는 물리 상식’의 저자) 

(출처 : KISTI의 과학향기)