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골프 잔디에 홀 옆에 골프공이 있다.

가을 스포츠 중 하나인 골프! 골프공에 담긴 놀라운 기술력

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가을이 찾아왔나 싶더니 어느새 날씨가 조금은 쌀쌀하기까지 합니다. 이런 가을에는 뜨거운 여름의 햇빛이 없고 선선한 공기 덕분에 야외 스포츠를 즐기기에 좋습니다. 요즘같이 쾌청한 가을 날씨에 부쩍 많이 하는 스포츠가 있으니 바로 골프입니다. 골프는 잔디가 깔린 넓은 골프장에서 여유를 즐기며 하는 대표적인 가을 스포츠이기 때문입니다. 오늘은 이 골프에 숨겨져 있는 재미있는 과학적 원리에 대해서 알아보도록 하겠습니다.


골프의 주인공? 경기의 승패를 좌우하는 골프공

골프 잔디위에 골프공들이 많이 있고 그 중 하나가 왕관이 씌어져있다. 골프의 주인공 '골프공'

최근 이전에 비해서 골프라는 스포츠가 대중화되면서 보다 많은 분들이 즐기는 대표적인 가을 스포츠로 자리잡고 있습니다. 이 골프라는 스포츠는 골프채를 이용해 지름 4.2cm의 골프공을 더 멀리, 그리고 더 정확한 위치에 떨어트려 홀에 넣는 것을 목적으로 하고 있습니다. 다시 말하면 골프공에 경기의 승패를 좌우할 열쇠가 숨겨져 있다는 것입니다. 골프공은 하얗고 작은 외형에 딱딱한 표면을 갖고 있습니다. 얼핏 봐서는 단단한 외형으로 인해 튀어 오르는 탄력이 적을 것 같지만 실제로 딱딱한 바닥에 튀겨보면 톡톡 잘 튀어 오르는 특징을 갖고 있습니다. 골프공은 과연 어떤 이유로 이처럼 단순하고 딱딱한 외형과 달리 탄력성 있는 특징을 지니는 것일까요?

골프공의 엄격한 제작 규정

골프공의 경우 제작 규정이 엄격한 편입니다. 볼의 무게와 크기는 물론 모양까지 규격이 정해져 있으며 USGA와 영국 R&A에서 무게는 1.62온스(45.93g), 직경은 1,680인치(4,267cm) 이상, 모양은 구면대칭형, 초기속도는 초당 250피트(72.6m) 이하, 비거리는 굴러가는 거리를 포함헤 317야드를 초과할 수 없다고 규정하고 있습니다. 골프공의 제작 기준이 엄격한 이유는 일반적으로 경기가 펼쳐지는 골프 경기장의 코스 길이가 일정 수준으로 한정되어 있기 때문입니다. 따라서 장비만 개선되어도 비거리가 증가하게 되고 그것이 바로 경기의 결과에 영향을 주기 때문입니다. 이러한 점은 야구경기에서도 비슷합니다. 야구 역시 지나치게 공이 잘 나가는 것을 막기 위해 배트의 제작 기준에 제한을 두고 있습니다.

골프공과 비거리의 상관관계(스마트폰을 통해 골프공과 비거리를 확인하고 있다.)

이처럼 스포츠에 활용되는 장비들의 경우 다양한 측면에서 규정을 짓고 있습니다. 이 중에서 무게를 규제하는 이유는 골프공의 무게가 무거워질수록 질량에 의해 증가한 운동량으로 비거리가 증가할 수 있기 때문입니다. 직경의 경우 크거나 작으면 날아가며 받는 공기의 저항이 달라져 경기 결과에 불공정한 영향을 줄 수도 있기 때문입니다. 따라서 골프공의 크기의 경우도 직경이 규정보다 작은 사이즈로 규제하고 있습니다. 다만 이러한 골프공 제작에 대한 엄격한 규정은 정규대회에서는 무조건 지켜지지만, 아마추어 리그에서는 규정보다 작거나 무거운 비공인구의 사용도 일부 허용되고 있습니다.

골프공의 소재와 과학적 원리

합성고무(높은 탄성과 강성을 가진 합성 고분자 소재): 합성고무란 높은 탄성과 강성을 가진 합성 고분자 소재로서, 내마모성, 반발탄성, 기계적 특성이 우수하여 주로 타이어, 벨트, 호스, 신발등에 사용되는 고기능성 소재를 말합니다./제품 용도: 타이어, 골프공(코어), 운동화창/특징: 내마모성 우수, 내굴곡성 우수, 반발탄성 우수, 내한성 우수

골프공은 코어와 내피 외피로 구성되어 있으며, 그 소재는 천연고무와 플라스틱입니다. 코어는 합성고무와 다양한 화학물질을 혼합하여 만들고, 내피는 아이오노머와 화학물질이, 외피는 라발론 엘라스토머나 설린, 우레탄 등을 이용해 제작합니다. 따라서 이렇게 제작 된 골프공은 화학물질의 결합체인 셈인데요. 그렇기 때문에 햇볕이나 빛, 공기 등 외부요인에 의해 변할 수 있다는 것이 특징입니다. 2피스 볼의 80% 이상이 설린을 사용하는데 내구성이 우수하고 단단한 성질을 갖고 있어 타격 시 멀리 날아가 비거리가 뛰어나다는 특징을 지닙니다. 반면, 3피스 볼은 현재 우레탄을 많이 사용하여 푹신한 운동장의 트랙과 마찬가지로 성질이 부드럽고 얇게 가공이 가능해 주로 커버로 각광받고 있습니다. 이처럼 골프공의 제작에 활용되는 다양한 화학소재 중 합성고무(BR)는 LG화학에서도 제작되고 있는 소재로 높은 탄성과 강성을 가진 합성 고분자 소재에 해당합니다. 내마모성은 물론, 반발탄성과 기계적인 특성이 우수하여 주로 타이어나 벨트, 호스와 신발 등에 사용되는 고기능성 소재이기도 합니다.

그럼 골프공은 처음부터 고무로 제작이 되었을까요? 그건 아닙니다. 최초의 골프공은 클럽으로 칠 만한 사이즈의 돌멩이였습니다. 그러던 것이 나무나 가죽으로 만들기 시작하였고 이윽고 보다 높은 탄력을 자랑하는 고무 재질로의 변화로 이어지게 된 것입니다. 다만 차이가 있다면 과거 고무줄로 투박하게 감싸서 사용하던 것과 달리 지금은 합성고무와 화학물질을 이용해 첨단 기술을 켜켜이 쌓아 놓은 다층 구조물로 변모한 것입니다. 지금의 골프공은 대부분 코어와 커버로 나뉘고 몇 겹으로 이뤄졌느냐에 따라 2피스, 3피스, 4피스로 나뉘게 됩니다.

과거 돌, 나무, 가죽으로 만들어진 골프공(과거 돌, 나무,가죽으로 만들어진 골프공이 일렬로 진열되어 있다.)

3피스 골프공의 경우는 커버 개수에 따라 나뉘고 공의 소재에 따른 성질 차이를 보입니다. 그리고 코어의 압축강도에 따라 스핀의 강도와 느낌의 강약이 결정되며 압축이 클수록 단단하며 공의 속도 역시 빨라지게 됩니다. 이처럼 다른 성질의 코어층과 커버층을 배치함으로써 비거리를 만족하는 딱딱함과, 컨트롤에 필요한 부드러운 특징의 공존이 가능해진 것입니다. 또 이 중에서 타구감과 스핀양은 클럽이 직접 닿는 외피가 좌우하기에 현재 골프공과 관련해 기술 개발 담당자들이 가장 활발히 관심을 갖고 진행하는 부분이 바로 이 외피입니다.

더 높이 더 멀리! 딤플에 담긴 과학적 원리

딤플[dimple]: 골프공의 표면에 있는 분화구 형태의 홈(흰색 종이를 뚫고 나온 골프공의 모습)

골프공의 외피에는 울퉁불퉁한 홈이 가득합니다. 보통 이 홈의 역할에 대해 정확하게 아는 분들이 별로 없는데요. 이 홈은 일명 딤플로 불리며 표면이 매끄러운 공보다 표면에 흠집이 있는 공이 더 멀리 나간다는 사실을 경험을 통해 알게 된 과거 시절에서 유래하게 되었습니다. 딤플의 역할은 공기역학적인 시각에서 설명이 필요합니다. 골프공이 어느 정도 공중에서 공기를 헤쳐 나가면 이 과정에서 딤플의 홈으로 공기가 모입니다. 타격과 동시에 백스핀을 먹으며 날아가는 공은 자연스럽게 딤플을 통해 모인 공기를 뒤로 보내게 됩니다. 이 공기들이 쌓이면서 볼의 아래쪽은 일시적으로 공기압이 높아서 볼을 띄우는 효과를 보여 딤플이 없는 공과 비교해 상대적으로 더 높이 뜨고, 더 멀리 날아가게 되는 것입니다.

이처럼 4.2cm의 작은 골프공 안에는 정말 많은 과학 원리가 숨겨져 있습니다. 골프공의 제작에 쓰여진 다양한 화학적 소재는 물론 표면에 처리된 딤플까지 어느 하나 과학적이지 않은 것이 없는데요. 우리가 무심코 즐기고 있는 다양한 스포츠 안에도 이렇게 다양한 과학적 원리들이 숨겨져 있다는 것이 흥미롭지 않나요? 가을을 대표하는 스포츠 골프! 골프를 즐기시는 분들은 오늘 전해드린 정보를 참고하여 더 좋은 성적을 거두시기 바랍니다.

 


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