[스크랩]최종병기 활에 숨은 과학

활과 화살이 갖고 있는 과학의 원리 2011년 09월 19일 출처 사이언스타임즈 요즈음 활을 주제로 한 영화 한편이 장안의 화제가 되고 있다. 병자호란 속에서 조선과 청나라의 두 신궁이 펼치는 액션 영화 <최종병기 활>이 극장가를 강타하면서 활에 대한 일반인들의 관심이 커지고 있는 것이다. 하지만, 전 세계가 우리의 활에 대한 관심을 가진 시기는 작년 가을로 거슬러 올라간다. G20의 성공을 기원하기 위하여 서울시와 대한궁도협회가 공동주최한 대한민국 국궁 페스티벌이 2010년 10월에 서울 상암동 노을공원에서 개최됐던 것이다. 이 행사는 G20 정상회의에 참가하는 전 세계 언론을 대상으로 우리민족을 상징하는 호국무예인 국궁을 홍보하고 대한국민의 기개와 민족의 우수성을 널리 알리는 계기가 되었다. 국궁과 양궁의 차이는 재료의 차이 흔히 활이라 하면 양궁을 떠올리지만 오히려 국궁이 역사적으로나 활용적인 면에서 더 앞서 있다. 우리 민족은 오랜 옛날부터 활을 잘 쏘는 민족이었다. 우리 민족이 중국으로부터 ‘동이족’이라고도 불린 이유가 활을 잘 만들, 잘 쏘는 동쪽의 민족이라는 뜻에서 '동이(東夷)'라 불리운 것이다. 우리 민족이 활을 이용했다는 증거는 여러 기록이나 벽화 등에서 찾아볼 수 있는데 고구려 벽화를 보면 현재 사용하고 있는 국궁과 같은 형태의 활을 쏘는 모습을 볼 수 있다 ▲ 국궁의 재료로 쓰이는 나무는 부드러운 재질의 대나무나 산봉나무등이 사용된다.  ⓒ최종병기활공식홈페이지 반면에 서양의 경우는 전통적으로 그리스, 로마시대부터 활을 잘 사용하지는 않았다. 그러나 영국과 프랑스간의 전쟁을 계기로 프랑스 군대를 물리친 영국의 활이 놀라운 무기로 등장하였고 결국 영국 활이 오늘날의 양궁으로 이어지게 되었다. 국궁은 많이 휘는 것이 특징인데 부드러운 재질의 나무를 사용하여 플라스틱같이 유연하다. 반면에, 양궁의 선조격인 영국 활의 경우는 딱딱한 재질의 나무를 사용해서 너무 많이 휘면 부러지기 때문에 부러지지 않으면서 많은 힘을 내기 위해 활의 길이가 거의 사람 키에 맞먹었다고 한다. 예로부터 양궁은 주목이라는 나무를 이용했고 동양의 활은 대나무나 산봉나무, 그리고 동물의 뿔과 심줄 같은 천연재료를 사용했다. 활속에 숨어있는 과학 그러면 활과 화살에는 어떤 과학적 원리가 숨어있을까? 활에 화살을 얹어 힘껏 잡아당겨 화살을 날려 보내는 동작에는 물리학의 운동에너지 원리가 담겨 있다. 무엇인가를 던질 때 던져진 물체의 속도는 던진 사람의 근육이 움직임으로써 전해지는 운동 에너지로 결정되는데 던져지는 물체가 화살일 때도 동일한 원리가 적용된다. 화살을 당기는 힘이 활 시위에 저장되어 있다가 활시위를 놓는 순간 저장되어 있던 힘이 화살에 실려 화살은 활 없이 맨 손으로 던질 때 보다 더 빠른 속도로 더 멀리 날아갈 수 있다. 빠른 속도로 날아가는 화살은 중력의 영향을 그만큼 덜 받게 되므로 멀리있는 과녁까지 날아가 정확하게, 빨리 꽂힐 수 있는 것이다. ▲ 활과 화살에는 여러가지 과학적 원리가 숨어있다.  ⓒ대한궁도협회 또한, 화살은 활 시위를 떠나 과녁까지 가는 동안 포물선 운동을 하는데 활을 쏠 때 화살 끝의 방향을 잘 보면 살짝 위로 들려 있음을 알 수 있다. 이는 화살이 중력의 영향으로 낙하하는 것을 염두에 두고 화살을 쏘기 때문이다. 다시 말하면 약간 위로 던져진 화살이 포물선 운동을 해서 과녁에 낙하하면서 꽂히는 것이다. 활 시위에서 벗어난 화살은 포물선 운동만을 하는 것이 아닌데 좌우로 춤추듯 흔들리면서 날아가는 현상을 ‘궁사의 패러독스’ 현상이라고 한다. 화살이 흔들리는 이유는 활 시위는 궁사가 당길 때 힘을 받기도 하지만 원래 모습대로 돌아가고자 하는 힘도 작용을 하는데 이런 영향으로 화살에 힘이 비스듬하게 전달되어 화살이 날아가면서 흔들리게 되는 것이다. 또한, 화살이 과녁을 향해 날아갈 때 흔들림을 잡아주면서 화살이 안정적으로 회전하도록 해 주는 역할을 화살 깃이 해주는데 이러한 화살 깃의 역할은 ‘자이로 효과’로 설명할 수 있다. 자이로 효과란 물체가 적당히 회전할 때 물체가 안정된 상태를 유지하는 현상을 말한다.

김준래 객원기자 | joonrae@naver.com 저작권자 2011.09.19 ⓒ ScienceTimes 블로그 내 관련 과학글 : 아이돌이 양궁 퍼펙트 골드를 쐈다고?