골프공 역회전의 비밀

날아가는 공에 적용되는 과학 원리

공이 날아가는 거리에 영향을 주는 회전과 출발 각도는 페이스의 경사와 홈에 따라 달라진다. 클럽의 헤드 부분이 공에 정확하게 맞으면, 약간 경사진 페이스 면이 아래쪽부터 밀고 들어오는 힘 때문에 공은 헤드의 페이스 면을 따라 미끄러져 올라간다.

이때 페이스의 홈은 공과 페이스 면의 마찰을 크게 하여 미끄러짐은 최대한 줄이고 공이 페이스를 따라 굴러 올라가게 한다. 충돌이 일어나는 아주 짧은 시간동안 굴러 올라가던 공은 클럽의 표면을 떠날 때쯤엔 백스핀이 걸린 채 날아가게 된다. 스핀이 걸린 공이 공기 속으로 날아갈 때, 공에 작용하는 힘은 베르누이 원리를 따른다.

공이 날아가는 것은 상대적으로 보면 공의 주위를 공기가 지나는 것으로 생각할 수 있다. 이 때 흐르는 유체의 속도가 느릴수록 유체의 압력은 커지고, 유체의 속도가 빠를수록 유체의 압력은 적어진다. 골프공이 역회전하며 공기 속을 날아갈 때, 공의 위쪽 공기는 감소하게 된다.

골프공

골프공의 영향

이러한 점에 영향을 미치는 것은 골프채뿐만 아닌 골프공도 영향을 미친다. 골프공은 15세기 영국에서 처음 만들기 시작했다. 당시에는 말과 같은 동물들의 가죽에 깃털을 넣고 꿰맨 정도였다. 어느 정도 단단한 공을 만들기 위해서 깃털을 완전히 채워 넣어야 했기 때문에 공 하나에 꽤 많은 양의 깃털이 필요했다.

1845년경부터는 천연나무 수액을 틀에 넣어 굳힌 구타페르카 볼이 만들어졌는데, 깃털 공 보다 더 멀리 날아가고 오랜 시간 사용할 수 있었다. 골프공은 탄성과 밀접한 관계가 있다. 예전에 고무한 겹으로 이루어져 있던 공은 최근 들어 탄성이 좋은 합성커버를 한두 겹으로 덧씌운 여러 가지 종류로 생산되고 있다.

고무와 수지의 복합 탄성체만으로 이루어진 원피스 볼, 경질고무 위에 강화 커버를 씌운 투피스 볼, 그리고 두 겹의 커버 때문에 타구감이 좋은 쓰리피스 볼로 분류할 수 있다. 골프공에는 원형으로 움푹 팬 자국이 있다. 이를 딤플이라고 한다. 초기에 사용된 구타페르카 공은 경기를 하다 보면 표면에 여러 흠집들이 생겼다.

골퍼들은 자연스레 흠집 난 볼을 사용하면서 볼 표면에 흠집이 생긴 공이 더 멀리 날아간다는 사실을 알게 되었다. 딤플은 이 사실에 착안하여 일부러 표면에 흠집 모양을 낸 것입니다. 요즘은 꼭 원형이 아니라 사각형이나 육각형 모양의 딤플도 있다. 딤플은 야구공의 실밥과 같은 역할을 한다.

공기가 공의 표면에 더 오래 머무르도록 하여 뒤쪽에 생기는 소용돌이의 크기를 줄여주는 역학을 하는 것이다. 따라서 딤플이 있는 공은 공기의 저항을 줄이고 양력이 커져서 공중에 머물러 있는 시간을 늘리기 때문에 비거리가 증가한다.

그렇지만 무조건 딤플이 많다고 해서 공이 잘 날아가는 것은 아니다. 따라서 딤플의 수는 300여 개에서 500여 개 정도로 일정하다. 그리고 딤플의 배열에 따라 스핀 효과는 크게 달라진다. 예전에는 가운데 부분에만 띠처럼 딤플을 배열한 공이 개발된 적도 있었다.

하지만 경기에 사용되는 골프 기술을 감소시킨다는 이유 등으로, 골프협회는 이 공의 사용을 금지했다. 이 후 골프공은 모든 방향으로 동일한 공기역학적 특성을 가져야 한다는 규정에 따라 생산되었다.