겨울철을 맞아 스키장을 찾는 사람들이 부쩍 늘고 있다. 눈이 많은 산악지대에서 이동수단으로서 오랜 역사를 갖고 있는 스키는 물론, 스키의 불편함을 보완하기 위해 지난 1950년대 후반 등장한 스노보드도 짧은 역사에도 불구하고 우리나라에서 대중적인 레저스포츠로 자리매김하고 있다. 그러나 스키나 보드를 단순히 탔다는 데 만족하는 수준에서 벗어나 제대로 즐기려면, 스키와 보드에 숨어 있는 과학적 원리를 이해하는 것도 필요하다.

●스키와 스케이트의 원리는 같다?

눈이 쌓여 있는 곳에서는 발이 푹푹 빠져 걷기가 쉽지 않다. 그러나 스키와 보드만 있으면 쌓인 눈의 높이와 상관없이 쌩쌩 달릴 수 있다.

우선 스키나 보드를 신으면 눈에 빠지지 않는 이유는 압력이 분산되기 때문이다. 압력은 일정한 면적에 수직으로 작용하는 힘의 크기로, 압력을 줄이기 위해서는 힘을 줄이거나 힘을 받는 면적이 넓어져야 한다. 스키나 보드는 발보다 표면적이 넓어 압력이 낮아지는 것이다.

또 스키와 보드가 눈 위를 달리는 과학적 원리는 복빙(復氷) 현상과 마찰열로 설명할 수 있다.

복빙 현상은 얼음에 압력을 가하면 어는 점이 낮아져 녹아서 물이 되고, 압력이 사라지면 다시 얼음이 되는 현상이다. 이는 주로 스케이트를 탈 때 적용된다. 스케이트의 좁은 날에 체중이 실리면서 압력이 증가, 얼음이 녹은 물이 윤활 작용을 해 미끄러져 나가는 것이다. 거대한 빙하의 이동도 이같은 복빙 현상 때문에 가능하다.

스키나 보드의 경우 복빙 현상보다 물체와 지표면의 물리적 저항에 의해 발생하는 마찰열이 더욱 크게 작용하게 된다. 스키나 보드의 바닥이 눈 표면과 비벼지면서 마찰열을 발생하고, 이 열은 쌓여 있던 눈을 녹이고, 순간적으로 생긴 물은 스키나 보드의 미끄러짐을 돕는 것이다. 눈길에서는 1단 기어가 아닌 2단이나 3단 기어로 자동차를 출발시켜야 하는 이유도 여기에 있다. 타이어가 한번 미끄러지기 시작하면 마찰열에 의해 눈이 계속 녹으면서 더욱 미끄러지기 때문이다.

●스키장은 추워야 제격이다?

흔히 스키나 보드는 콧물이 절로 나는 추운 날 타야 제격이라고 말하기도 한다. 그러나 실제로는 그렇지 않다. 스키장에서 즐거운 시간을 보내기 위해서는 알맞은 적설량과 적당한 기온이 유지돼야 한다. 이는 온도에 따라 마찰열이 생기는 정도인 마찰계수가 달라지기 때문이다. 즉, 스키어나 보더 입장에서는 속도감을 즐기기 위해서는 마찰계수가 작을수록 좋은 것이다.

눈에서 마찰계수는 기온이 영하로 내려갈 때보다 오히려 0도 안팎을 유지할 때 가장 작아진다. 예컨대 스키의 경우 0도에서 마찰계수는 0.04인 반면 영하 3∼4도에서는 0.1, 영하 10도 정도에서는 0.2 수준으로 커진다. 물론 기온이 영상으로 높이 올라가도 눈이 질퍽질퍽해져 마찰계수가 커진다. 따라서 스키나 보드를 타기에 가장 좋은 기온은 영하 1∼2도에서 영상 4∼5도 사이가 된다.

한국체육과학연구원 최규정 박사는 “눈은 수분 함량에 따라 건설(乾雪)과 습설(濕雪)로 구분되며, 습설은 건설보다 마찰계수가 높아 스키나 보드를 타기에는 부적합하다.”면서 “또 기온이 낮은 상태에서 내린 파우더성 눈은 대부분 건설이지만, 미끄러지는 현상이 과도하게 생길 수 있다.”고 설명했다.

즉 쉽게 뭉쳐지는 습설은 눈사람을 만들거나 눈싸움을 하기에는 적합할지 모르나, 스키장에서는 건설과 함께 적당량만 있어도 족하다는 것이다.

●스키가 어려울까, 보드가 어려울까?

스키와 보드는 고도차에 의한 위치 에너지를 이용한 낙하 운동이라는 점에서 같다. 따라서 스키와 보드를 슬로프에 내려두면 ‘폴라인’(Fall Line·등고선과 수직을 이루는 가상선)을 따라 흘러내려오게 된다. 때문에 에지(스키 및 보드 가장자리의 금속 날)를 이용해 속도를 조절하거나 방향을 전환하게 된다.

하지만 스키와 보드를 타는 데 동원되는 근육의 형태나 종류에는 차이가 있다. 동일한 조건에서 운동량은 스키가 보드보다 많다. 반면 보드는 좁은 바닥에 두 발을 고정시켜 놓았기 때문에 전신 평형성과 유연성 등을 향상시키는 데 스키보다 유리하다.

장세훈기자 shjang@seoul.co.kr