스키는 자연눈이 좋을까 인공눈이 좋을까

“동계스포츠는 자연눈이 좋을까? 인공눈이 좋을까?”

“쇼트트랙 선수가 특수코팅 한 개구리 장갑을 끼는 이유는?”

“스키선수가 경사면을 내려올 때 진행방향을 바꾸는 행동에는 무슨 법칙이 작용할까?”

국립과천과학관(관장 배재웅)은 이 같은 동계스포츠에 대한 국민들의 궁금증을 풀어주고 과학 원리를 배워볼 수 있는 특별전을 1월31일부터 다음달 25일까지 개최한다고 밝혔다.

특별전에서는 동계올림픽 주요 종목소개와 함께 중력, 가속도, 양력, 마찰력, 각운동량 등 과학 원리를 체험과 놀이를 통해 이해할 수 있도록 구성됐다.

1924년부터 시작된 동계올림픽에은 자연눈을 사용해 왔는데 이상고온 등으로 인해 눈 부족 사태가 종종 벌어져 경기를 치르는데 어려움을 겪었다.

1980년부터 인공눈이 사용되면서 참여국가수가 점점 늘어났고, 2014년 소치 동계올림픽에서는 열대와 아열대를 포함한 남반구에 위치한 나라를 포함한 88개국이 참가했다.

인공눈의 장점은 딱딱하고 뾰족한 모양의 눈입자가 스키를 탈 때 자연눈에 비해 더 많은 마찰열을 발생시켜 스키가 잘 나가게 도와준다.

이것은 인공눈이 작은 물알갱이들이 공기 중에 뿌려질 때 순식간에 얼어서 만들어지기 때문이다. 반면 자연에서 만들어진 눈은 수증기가 얼어서 서서히 만들어진 것으로 눈 결정에 빈 공간이 많아서 눈 위를 걸을 때 푹푹 빠지기 쉽다.

스키점프는 비행보다 하는 것도 중요하지만 안전하게 균형을 잡고 착지하는 것도 중요하다.

무릎을 살짝 구부리면 무게중심이 낮아져 착지할 때 넘어질 위험도 줄어들고 눈과의 충돌시간도 길게 해서 충격력을 줄일 수 있다. 이번 전시에서 스키점프 국가대표 선수들이 하는 ‘균형 잡기’ 훈련법을 직접 해 볼 수 있다.

마찰력은 물체의 운동을 방해하는 힘으로 두 물체가 서로 맞닿는 표면에서 발생한다. 마찰력의 크기는 운동 방향과 반대로 작용하고 표면의 거칠기와 물체의 무게에 따라 좌우된다. 눈이나 얼음위에서 경기를 하는 선수들은 속도를 내고, 정지하고, 회전할 때 마찰력을 잘 이용하는 것이 경기의 결과에 무엇보다도 중요하다.

쇼트트랙 선수는 곡선구간을 돌때 마찰을 줄여 속도를 유지시키기 위해 특수코팅(에폭시)을 한 개구리 장갑을 끼며, 컬링선수는 스톤을 더 멀리 보내기 위해 빗자루로 바닥을 쓴다. 이번 전시에서는 플로어 컬링을 통해 마찰력을 조절해 볼 수 있다.

눈 위에서 운동선수가 더 이상의 힘을 주지 않아도 스키가 일정기간 동안 움직이는 이유는 뭘까? 스키선수가 경사면을 내려올 때 진행방향을 바꾸는 행동에는 무슨 법칙이 작용할까? '스키 속 궁금증‘ 코너에서는 재미있는 과학원리가 소개된다.

스키의 재질에 따라 속도가 달라지는 이유는 스키의 바닥과 눈 사이에 마찰에 의해 열이 발생하기 때문이다. 이 열이 눈을 녹이게 돼 스키가 잘 미끄러지는 것이다. 금속재질의 스키보다 열전도율이 낮은 합성플라스틱 스키가 상대적으로 눈을 더 많이 녹일 수 있어 스키 속도가 더 빠르다.

이번 특별전에서는 또 ‘봅슬레이 가상체험(VR)’을 할 수 있다. 젠가를 활용한 ‘이글루 만들기’, 스키를 소재로 한 ‘트릭아트 포토존’도 준비돼 있다. 3D프린터와 레이저머신으로 동계올림픽 마스코트를 제작할 수도 있다.