바나나보트 타기 전 관성의 법칙 익혀라
해양레포츠에 숨어 있는 과학 원리들

'아빠! 바나나보트를 탈 때 물에 안 빠지려면 어느 쪽으로 몸을 숙여야 해?' '바람이 정면에서 불어 오면 요트가 앞으로 어떻게 나아갈 수 있어요?'…. 불볕더위가 계속되면서 부산의 해운대와 광안리해수욕장 등에서 해양레포츠를 즐기는 사람을 많다. 또 부산을 해양스포츠의 메카로 발전시키기 위해 '부산 마린 스포츠 2008'과 같은 대회 및 체험 행사가 잇따라 마련되고 있다. 그러나 부산 시민 상당수는 만약 자녀들로부터 위와 같은 질문을 받는다면 아마도 속 시원한 설명을 해주지 못할 것 같다.

요트의 돛, 비행기 날개와 똑같다

요트로 대한해협을 건너는 A씨 가족. 만약 역풍을 만났다면 어떻게 될까. 한국해양대 강신범 교수는 "전혀 걱정할 필요가 없다"며 "요트는 역풍이 불어도 앞으로 나아갈 수 있다"고 설명한다. 요트가 바람을 거슬러 가는 원리는, 비행기가 날개에서 양력(揚力)을 발생시켜 뜨는 원리와 똑같다.

그의 설명이다. "비행기 날개를 살펴보면 윗부분이 볼록한 것을 볼 수 있다. 이런 모양 때문에 날개 주위를 흐르는 공기의 속도가 날개 위 부분과 아래 부분에서 차이가 난다. 즉 날개 위 부분에선 빠르고 아래 부분에선 느리다. 베르누이의 정리(속도가 빠르면 압력이 낮아지고, 속도가 느리면 압력이 높아진다)에 따르면 날개 위 부분의 압력이 낮아지고 아래 부분의 압력은 높아진다. 이 압력의 차이가 비행기를 뜨게 하는 힘으로 작용하는데 이를 양력이라 한다. 이 원리는 요트의 돛에도 그대로 적용된다."

역풍이 불 때 돛을 배와 45도 각도로 두면 돛의 볼록한 부분으로 바람이 빠르게 지나가 양력이 발생한다. 이 양력은 앞으로 나아가는 전진력과 옆으로 가려는 횡력, 두 가지로 나눠진다. 이때 횡력은 요트 바닥에 있는 장치(keel)에 의해 상쇄돼 전진하게 된다.

부경대 김용재 교수의 설명이다. "그러나 요트도 바람이 부는 정면으로 갈 수 없다. 좌우 45도 방향으로 지그재그로 거슬러 올라가야 한다. 이 때문에 요트 정면 90도를 '노고(No go)존'이라 부른다. 따라서 요트를 타고 일본으로 갈 경우 일반 한일쾌속선에 비해 몇 배의 시간이 걸린다."

바나나보트에서 떨어지지 않으려면?

바나나처럼 생긴 고무보트에 탄 젊은 여성들이 '까르르' 하면서 즐거워하다 갑자기 '비명'을 지른다. 바나나보트를 끌고 가던 모터보트가 갑자기 방향을 바꾸면서 일부 여성들이 바다 속으로 빠진 것이다.

바나나보트를 신나게 타다 물에 빠지면 즐거워하는 사람도 있는 반면 그렇지 않은 사람도 있다. 겁이 많은 어린이들은 물에 빠진 후 시꺼멓고 깊은 물 속을 보고 울음을 터트리는 일도 있다. '지옥의 문을 봤다'는 한 초등학생의 표현도 있다. 바나나보트를 신나게 즐기면서도 물에 빠지지 않으려면 어떻게 해야 할까.

모터보트가 방향을 바꾸면 바나나보트에 탄 사람에게는 처음 운동 방향으로 계속 가려는 관성이 작용한다. 반면 보트 자체는 옆으로 이동하게 된다. 무게중심이 바나나보트 바깥쪽으로 쏠려 바나나보트가 뒤집어지거나 탄 사람이 물속에 빠지게 된다. 따라서 바나나보트가 뒤집어지는 것을 방지하기 위해서, 또 물에 빠지지 않기 위해서는 자세를 낮추고 회전하는 방향의 안쪽으로 몸을 바싹 기울여야 한다.

사람들은 왜 물놀이를 좋아할까

한국해양대 강신범 교수는 "인간은 태어나기 전에 물속 환경, 즉 어머니의 뱃속에서 성장하였기 때문에 자연스럽게 물을 좋아한다. 그런 데다가 특히 여름철의 물놀이는 체온을 저하시키는 데 도움을 주기 때문에 좋아하는 것이다"고 설명한다.

특히 바나나보트와 같은 수상레포츠에는 가속도 운동의 원리가 숨어 있기 때문에 짜릿한 스릴을 느낄 수 있다고 물리전문가들은 설명하고 있다. 파도와 바람에 의해 속도가 빨라지면 몸이 뒤로, 느려지면 몸이 앞으로 쏠리는 관성력을 받게 된다. 가속도가 크면 클수록 관성력도 커진다. 이처럼 예측 불가능한 가속도 운동 때문에 물놀이를 즐기는 사람들은 신나는 속도감과 스릴감을 느끼게 된다는 것이다.

임원철 기자 wclim@busanilbo.com

/ 입력시간: 2008. 07.28. 08:40