[올림픽] 황제 ‘윤성빈’ 탄생시킨 스켈레톤 속 숨은 과학

[이뉴스투데이 김은지 기자] 윤성빈(24‧강원도청)이 2018 평창 동계올림픽 대회 스켈레톤 남자 1인승 경기에서 금메달을 획득하면서 관련 종목에 대한 관심이 높아지고 있다. 전날 윤성빈이 획득한 금메달은 한국 올림픽 사상 첫 스켈레톤 금메달이자 아시아 최초의 썰매 종목 금메달이다.

16일 윤성빈은 강원도 평창군 올림픽 슬라이딩 센터에서 열린 경기에서 4차 주행 합계 3분20초55라는 성적으로 은메달을 차지한 러시아의 니키다 트레구보프보다 1초63이나 빠른 압도적인 경기를 선보였다. 김지수(24·성결대)도 3분22초98의 기록으로 6위에 오르며 향후 메달 가능성을 이어갔다.

북아메리카 인디언들이 겨울에 짐을 운반하기 위해서 썰매를 이용하던 ‘터보건’에서 유래한 스켈레톤은 국내에 이름조차 생소했던 종목이다. 썰매를 잡는 손잡이가 사람의 갈비뼈를 닮아 해골이라는 뜻의 이름이 붙었다.

스켈레톤은 1884년 스위스 생모리츠에서 처음 경기가 열린 뒤 정식 스포츠 종목으로 자리 잡았고, 1928년 제2회 생모리츠 동계올림픽에 정식종목으로 채택됐으나 위험하다는 이유로 3회 대회부터 다시 제외됐다. 그러다 2002년 제19회 미국 솔트레이크 동계올림픽에 다시 정식 종목으로 채택됐다.

남자1인승과 여자1인승 2종목으로 구성된 스켈레톤은 중량 제한이 있다. 썰매 무게와 선수 중량을 합한 최대 중량이 남자는 115kg, 여자 92kg을 넘을 수 없으며, 썰매는 남자 43kg, 여자는 35kg을 초과할 수 없다. 최대 중량을 초과할 경우에는 썰매 무게를 남자는 33kg, 여자는 29kg 이내로 줄일 수 있다. 최대 중량보다 적을 경우 썰매에 납을 부착해 중량을 높일 수 있다. 썰매는 길이가 80cm에서 120cm이고, 폭에는 제한이 없다.

스켈레톤은 출발할 때 썰매를 밀며 출발한다. 이때의 출발 속도가 전체 속도에 크게 영향을 미쳐 출발이 무엇보다 중요한 종목이다. 직선으로 된 출발 트랙 30~40미터를 폭발적인 힘으로 출발하며 일정 속도에 이르면 머리를 앞으로 하고 다리를 뒤쪽으로 하며 몸을 썰매에 싣는다. 내리막길에 다다르면 시속 120~140km에 이른다.

스켈레톤 선수들은 팔을 옆으로 하고 앞으로 누워 활주한다. 별도의 조종 장치가 없기 때문에 선수들이 썰매를 몸으로 움직이며 조종한다. 다만, 스켈레톤은 종목 특성상 몸에 힘이 많이 들어가면 조종이 어렵다. 그래서 출발 구간에서 폭발적인 힘을 내며 달리며 가속력을 내고 썰매에 몸을 실은 다음에는, 즉 주행 구간에서는 힘을 빼고 썰매에 몸을 맡기며 조종해야 한다.

스켈레톤 선수들이 빠른 속도로 곡선을 주행할 때 보기에는 자연스럽게 회전하는 것으로 보인다. 하지만 실제는 선수들이 매우 짧은 시간에 4~5번 정도의 방향 전환을 하며, 썰매가 벽과 부딪히지 않고 짧은 거리를 빠른 속도로 주행하도록 노력한다.

경기가 열린 평창 슬라이딩센터 트랙 길이는 1376.38m다. 평창 트랙의 출발점과 결승점의 높이 차이는 117m로 평균경사도는 9.48%, 각도로는 5.5도다. 아파트 1개 층 높이를 3m로 보면, 아파트 40층 높이에서 1234m 떨어진 1층으로 내려오는 셈이다. 한편 경사도는 %와 각도 2가지로 표현하는데, %는 높이를 수평거리로 나눈 값에 100을 곱한다. 높이와 수평거리가 같은 45도 경사도는 %로는 환산하면 100%다.

특히 스켈레톤 경기의 9번 곡선은 완만하지만 기록에는 치명적인 구간이다. 선수들은 16개 곡선 구간 중 9번 곡선을 가장 어려운 구간으로 꼽는다. 평창올림픽 곡선 구간은 반지름이 20m 이상이다. 주행 시 곡선을 돌 때의 압력은 중력의 4~5배에 달하며, 최대 시속은 135km에 이른다. 곡선과 직선, 원형 오메가(Ω) 등 16개에 이르는 곡선 트랙을 가속하며 활주하는 것이 중요하다.

이곳은 회전 각도가 10도 안팎으로 비교적 완만하다 보니 썰매 속도가 시속 100km 가까이 떨어진다. 여기서 속도를 떨어뜨리지 않으려고 속도를 높이면 벽에 부딪히기 쉽다. 그렇다고 무난하게 통과하기 위해서 속도를 줄이면 가속력이 떨어져 평균 속도가 줄어드는 문제가 생긴다.

이때, 선수들은 날 뒤쪽에 파인 홈으로 방향으로 조절한다. 스켈레톤 썰매는 선수가 엎드리는 안장인 본체 판은 유리섬유로 제작한다. 썰매 날은 강철로 제작하며, 지름이 1.65cm인 둥근 파이프 모양이다. 스켈레톤 썰매 날은 같은 썰매 종목인 봅슬레이와 루지와는 차이가 있다. 계단 손잡이처럼 둥근 모양인데, 지름 1.6㎝의 원통형 파이프 모양이다.

스켈레톤 뒤쪽 날 바닥은 방향을 조종할 수 있도록 두 줄로 된 홈이 파여 있다. 이것을 ‘그루브’라고 하는데, 스켈레톤 썰매 방향 조절장치다. 이 홈이 얼음에 박히면서 좌우 방향 중 원하는 방향으로 진행 방향을 조절할 수 있다. 선수가 엎드린 상태에서 허벅지에 힘을 줘 썰매를 누르면 이 그루브가 얼음에 살짝 파고들면서 얼음과 마찰이 생기고, 이 마찰력에 의해 썰매 방향이 바뀌는 것이다.

앞쪽 날은 둥글고 날카로운 부분이 없기 때문에 진행 방향을 바꾸거나 선수가 실수를 하더라도 앞쪽에서 급격한 방향 전환이나 급브레이크가 걸릴 가능성은 매우 낮다. 그만큼 부상 위험이 낮아진다. 뒤쪽 절반은 두 줄로 홈이 파여 있지만 앞쪽 절반은 파이프 모양의 원통형이어서 얼음과 닿는 면적이 많아 마찰력이 많이 발생해 속도도 그만큼 느려진다. 모서리 날을 사용하는 루지보다 최고 속도에서 시속 10km 이상 느린 이유이기도 하다.

이외에 선수들이 몸을 싣는 썰매 본체의 안장은 썰매에 전해오는 충격을 최소화할 수 있도록 유연한 재질로 만든다. 최근에는 주로 유리섬유를 이용하고, 썰매 모서리에 있는 범퍼 4개가 썰매와 선수를 벽과의 충격으로부터 보호한다.

헬멧은 보통 공기 저항을 최소화라기 위해 공기역학적으로 매우 매끈하게 만든다. 머리를 보호해야 매우 튼튼해야 하지만 충격이 선수에게 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 매우 가벼워야 한다. 또 얼음이 닿지 않도록 헬멧이 얼굴과 턱을 충분하게 가려야 한다. 

신발에는 스파이크가 달려 있다. 작은 바늘처럼 생긴 뾰족한 돌기가 300개 이상 달려 출발할 때 선수들이 마찰력을 최대로 하며 썰매에 힘을 최대로 가할 수 있게 한다. 그만큼 가속력도 최대가 된다.

<출처=과학기술정보통신부·한국과학창의재단>