⑤과학으로 풀어본 봅슬레이 '메달 질주'..얼음 위 자동차

[이데일리 김현아 기자]평창동계올림픽 봅슬레이 남자 2인승 원윤종(33·강원도청)-서영우(27·경기도 BS경기연맹)조가 19일 평창 올림픽슬라이딩센터에서 진행된 3차시기 주행에서 49초15만에 결승선을 통과, 1·2·3차시기 합계 2분28초04를 기록했다.

원윤종-서영우 조는 이날 6위로 순위를 끌어올리면서, 반전 주행을 펼쳤다. 3위 독일의 요하네스 로흐너-크리스토퍼 비버 조(2분27초67)와 0.37초차다. 선두는 1·2·3차시기 합계 2분 27초 58을 기록한 캐나다의 저스틴 크립스-알렉산더 코파츠 조가 달리고 있다.

19일 강원도 평창군 슬라이딩센터에서 열린 남자 봅슬레이 3차 주행 경기에서 대한민국의 원윤종-서영우 조가 힘차게 출발하고 있다. 출처: 연합뉴스

19일 강원도 평창군 슬라이딩센터에서 열린 남자 봅슬레이 3차 주행 경기에서 대한민국의 원윤종-서영우 조가 얼음을 가르며 질주하고 있다. 출처: 연합뉴스

◇얼음 위의 포뮬러원, 봅슬레이

자동차 기술을 집결한 슈퍼카가 포뮬러원에서 경쟁하듯 각종 첨단 과학기술로 무장한 썰매로 달리는 봅슬레이는 ‘얼음 위의 포뮬러원(F1)’이라고 부른다.

봅슬레이 썰매는 무게가 가볍고 표면이 균일해야 해서 탄소섬유 소재로 만든다.

탑승자의 체형을 3차원 스캔 기술로 분석해 최적의 탑승 자세를 갖출 수 있도록 설계하고, 공기저항을 최소로 하기 위한 풍동 실험 등 첨단 자동차 제조 기술을 그대로 적용하고 있다. 작은 썰매 1대 가격이 무려 1~2억 원에 달한다.

BMW, 페라리 등 세계 유수의 자동차 회사들이 봅슬레이 제작에 참여하고 있다. BMW는 미국 대표팀, 페라리는 이탈리아 대표팀의 봅슬레이를 각각 제작한다. 현대자동차는 2014년부터 봅슬레이 개발에 나서 한국 대표팀을 지원하고 있다.

현대차는 슈퍼컴퓨터를 이용해 공기저항 분석 시뮬레이션과 풍동실험을 통해 공기저항을 최소화한 썰매를 디자인했다. 또 썰매의 무게중심을 아래에 두는 저중심 설계를 적용했다. 현대자동차는 기존의 봅슬레이가 곡선 표면인 것과 다르게 스텔스기처럼 표면을 직선으로 깎아 공기 저항을 줄였다.

위에서 보면 탄환처럼 보이도록 앞부분에 선수 헬멧만 들어갈 정도의 공간만 남겼다. 앞좌석에서 공기가 파고들어가는 공간을 줄여 공기저항을 최소화한 것이다. 봅슬레이가 달릴 때 봅슬레이 주변에 공기주머니(에어포켓)를 발생시키고, 이에 따라 항력이 커지며 속도를 떨어진다. 봅슬레이 개발팀은 이 항력을 최소화할 수 있도록 설계한 것이다.

그리고 고성능 차에 사용하는 탄소섬유 소재를 사용했다. 특히 얼음벽에 자주 충돌하는 부분에는 방탄복에 쓰이는 아라미드 섬유를 첨가해 강도를 높였다.

평창올림픽 남자 2인승에 출전하는 원윤종·서영우 선수팀은 2016년부터 현대차가 제공한 한국형 봅슬레이와 라트비아산 BTC를 함께 사용하고 있다.

그런데 두 선수는 고심 끝에 평창올림픽에서는 라트비아산 BTC 썰매를 사용하기로 선택했다. 원윤종·서영우 선수팀은 직선에 강한 현대자동차 봅슬레이보다 더 익숙하고 곡선 구간에서 실수가 적어 안정적으로 달리는 BTC를 선택한 것이다.

봅슬레이는 선수들이 협업해 최대한 출발 속도를 빠르게 하고, 썰매를 어떻게 조종하느냐에 달려 있다. 사진 출처: dongasnc

◇물리학 지식 활용하는 봅슬레이

과학기술정보통신부와 한국과학기술창의재단에 따르면, 봅슬레이 공인 최고 속도는 2009년 2월 라트비아 대표팀이 세운 시속 153km로, 선수들은 속도를 최대로 높이기 위해 정밀한 움직임과 물리학 지식을 활용한다.

썰매와 선수들의 몸무게도 속도에 영향을 준다. 무게가 많이 나갈수록 중력가속도가 높아 속도가 빨라진다. 하지만 썰매가 무거우면 출발할 때 속도를 내기 어려워, 선수들은 썰매를 최대한 가볍게 하고 자신들의 몸무게를 늘리는 전략을 구사한다. 제한된 중량 안에서 무게를 늘리기 위해 썰매 안에 무게추를 넣기도 한다.

봅슬레이는 썰매 날이 4개가 있는데, 앞의 2개를 좌우로 조종할 수 있다. 앞자리에 앉은 조종사가 봅슬레이 내부에 있는 두 개의 손잡이로 운전하며 방향을 잡는다. 봅슬레이 썰매 날은 스케이트 날과 달리 날카롭지 않고 계단 손잡이처럼 둥글둥글하다.

봅슬레이는 출발과 썰매 조종 능력이 승부를 가른다. 선수들은 평지로 이뤄진 출발 구간 50m에서 썰매를 최대한 세게 밀며, 발로 힘차게 가속한다.

그리고 내리막길에 진입해 속도가 나면 차체에 올라탄다. 차체에 탄 다음부터는 더는 썰매에 힘을 가할 수 없다. 외부 힘으로 속도를 올릴 수 없고, 순전히 썰매 안에서의 조종으로 속도를 조절해야 한다.

그만큼 초반 가속력이 주행 속도에 절대적으로 영향을 미친다. 실제로 2016년 봅슬레이 월드컵에서 평균 출발 속도에서 1~6위를 기록한 팀이 최종 순위에서도 1~6위를 차지했다.

한국 선수들이 국제 경기에서 두각을 나타내기 시작한 것도 2012년 8월 평창 알펜시아에 출발 훈련을 할 수 있는 출발연습장이 준공된 다음부터다.

선수들의 연습 기록을 확인할 수 있는 전자측정시스템을 갖춰 훈련을 통해 실전 감각을 키울 수 있었다. 게다가 육상 코치의 지도와 체육과학연구원의 과학적인 분석을 통한 자세 교정을 통해 출발 기록을 크게 단축시켰다.

김현아 (chaos@edaily.co.kr)