재미있는 과학

요즘 우리나라 인천에서 '2014 아시안게임'이 한창 진행되고 있어요. 스포츠 강국인 우리나라도 다양한 종목에서 많은 메달을 따고 있지요. 그중 펜싱은 2000년 시드니올림픽에서 첫 금메달을 딴 후로 꾸준히 성장한 효자 종목이랍니다. 이번 아시안게임에서도 한국 펜싱 여자 사브르 단체 대표팀이 금메달을 차지하는 등 좋은 성적을 거뒀어요. 여러분 중에도 우리 선수를 응원하며 펜싱 경기를 지켜본 친구가 많을 거예요. 그런데 경기를 보다 보면, 펜싱은 선수의 복장부터 점수를 판독하는 방식까지 대부분 전자 장비를 사용한다는 점을 알 수 있어요.

대부분의 스포츠 종목은 심판의 눈으로 판정해요. 물론 이렇게 심판의 눈에만 의지하는 경우에는 오심(誤審), 즉 잘못된 판정이 나올 수 있다는 단점이 있지요. 예를 들어 축구에서는 공이 골라인을 완전히 넘어가야 골로 인정하는데, 짧은 시간에 아주 미세한 차이를 사람의 눈으로 구별해 내는 것은 매우 어렵지요. 또한 패스가 되는 순간 최종 수비수보다 공격수가 먼저 들어가 있으면 '오프사이드 반칙'이 선언되는데, 이런 경우에도 마찬가지예요. 그래서 종종 판정 논란이 벌어집니다. 지난 브라질월드컵에서는 이런 오심을 막고자 '골라인 판독기술(GLT)'을 도입하기도 했고요.

그런데 1/100초가 중요한 기록경기에서는 아주 미세한 차이가 기록과 순위를 결정하므로 사람의 시각에만 맡길 수 없어요. 이번 아시안게임에서도 수영 200m 남자 자유형 종목의 1·2·3위 기록이 모두 1분 45초대였고, 1위와 2위는 불과 0.05초 차이밖에 나지 않았습니다. 이 정도의 미세한 차이는 인간의 시각으로 구분할 수 없어요. 그래서 스포츠 경기에서 공정한 판정을 위해 첨단 기술을 도입하기 시작했지요. 육상에 비디오 판정 기술을, 수영에 터치패드 센서 기술을 도입한 것도 그러한 예입니다.

그중에서도 펜싱 종목은 첨단 장비의 도움 없이는 시합을 진행하기 어려울 정도예요. 펜싱은 아주 위험한 종목인 데다, 선수들이 매우 빠르고 정교한 움직임을 보이기 때문입니다. 실제로 1982년과 2004년에 펜싱 선수가 상대 선수의 칼에 찔려 사망하는 사고가 발생하였는데, 모두 펜싱 검 끝에 달린 안전장치가 부러지며 발생한 사고였지요. 그래서 펜싱 경기는 튼튼한 보호구 없이는 절대로 진행할 수가 없어요.

펜싱복에 사용하는 소재는 '케블라'라는 합성섬유로, 방탄조끼나 헬멧에 사용될 정도로 내구성(耐久性·물질이 원래 상태에서 변질하거나 변형됨이 없이 오래 견디는 성질)이 뛰어나요. 이중으로 된 재킷은 163.3㎏의 압력을 견딜 수 있도록 제작되어 검이 완전히 구부러질 정도로 세게 찔려도 안전하고요.

얼굴을 보호하는 마스크도 스테인리스 강철로 되어 있습니다. 다만 마스크를 쓰고도 앞을 볼 수 있어야 하기 때문에 어쩔 수 없이 얼굴을 감싸는 부분은 그물 형태로 만들었어요. 하지만 그물코의 짜임새가 매우 조밀하여 칼끝이 부러지는 사고가 일어나도, 절대 그물을 뚫을 수 없다고 해요.

펜싱 검은 '마레이징 강철'로 제작되었어요. 마레이징 강철은 제트전투기를 만들 때 사용되는 소재로, 일상생활에서 흔히 사용되는 탄소 강철보다 훨씬 강하지요. 펜싱 검은 가늘고 뾰족하여 무척 가볍기 때문에 공격과 방어가 매우 빠르게 이루어집니다. 보통 양 선수가 자세를 잡고 서면 칼의 끝과 상대 선수의 거리는 1m도 되지 않는다고 해요. 이때 칼을 내지르면 0.15초 정도 만에 상대 몸에 닿을 수 있으므로, 1초에 3~4번이나 공격이 오갈 수 있지요. 이렇게 빠른 속도를 심판의 눈으로 정확히 판정할 수 없기 때문에 펜싱 종목에는 압력 센서 기술이 도입되었답니다.

압력 센서란 압력을 감지하여 전기 신호로 바꾸는 장치예요. 선수가 입은 재킷에 압력 센서가 달려서 칼끝이 압력 센서를 누르면 즉시 전기 신호가 발생하여 판정용 전등에 불이 켜집니다. 마치 우리 피부에 분포한 신경세포가 압력을 감지하고, 이를 전기 신호로 바꾸어 뇌로 전달하는 원리와 비슷하지요. 펜싱은 종목(플뢰레·에페·사브르)에 따라 득점 부위가 달라요. 그래서 종목에 따라 압력 센서의 부착 위치가 다르답니다. 선수들이 시합 전 칼끝을 서로 보호구에 가져다 대는 것은 득점 부위에 달린 장치가 제대로 작동하는지 검사하기 위해서예요. 선수들의 재킷 뒤를 보면 전기 신호를 빠르고 정확하게 전달할 수 있도록 긴 전선이 달린 것도 볼 수 있습니다.

이러한 첨단 장비는 선수들의 기량을 공정하게 측정하기 위한 도구예요. 첨단 과학이 스포츠에 도입되면서 선수들을 더욱 안전하게 보호하고, 세밀한 부분까지 정확하게 기록하여 승패를 공정하게 가릴 수 있게 되었지요. 그만큼 선수들은 더욱 경기에만 집중할 수 있고, 억울하게 그 땀의 대가를 놓치는 일도 줄어들었습니다. 오랜 준비 끝에 국가대표가 된 선수들이 최선을 다할 수 있도록 끝까지 응원해 주세요.


[관련 교과] 5학년 2학기 '우리 몸' 6학년 2학기 '에너지와 도구'


[함께 생각해봐요]

펜싱 선수들은 오른손잡이의 경우 오른쪽 허벅지와 왼쪽 종아리가 발달한다고 해요. 그 이유는 무엇일까요?

해설: '작용 반작용'이라는 물리의 법칙 때문이에요. 보통 펜싱에서 찌르기를 할 때는 찌르는 팔과 같은 쪽 다리가 앞으로 나가게 돼요. 하지만 이때 앞으로 나아갈 수 있게 하는 실제 힘은 왼쪽 다리에서 나옵니다. 왼쪽 다리로 땅을 밀어내면, 그 반작용으로 몸이 앞으로 나가는 것이에요. 그러나 무작정 앞으로만 나가면 몸이 기울고 상대와 적절한 거리를 유지할 수 없기 때문에 오른쪽 다리로 제동을 걸어 균형을 잡아야 하지요. 그래서 다리를 펴고 땅을 박차는 왼쪽 다리는 종아리 근육을 많이 사용하고, 다리를 굽히고 버티면서 균형을 잡는 오른쪽 다리는 허벅지 근육을 많이 사용하게 된답니다.