사진 상 블레이드는 넥시에서 발매한 프로 ALC 플러스 제품입니다.
최근에는 블레이드 내부에 특수 소재가 들어가는 것이 아주 일반화 하면서, 제품명에 특수 소재를 밝히는 경우가 흔하죠.
그리고 블레이드에 특수 소재가 들어가면 그만큼 고가의 가격대를 형성하는 것도 양해가 되고, 또 그만큼 빠르고 좋은 구질을 보여 줄 것이라고 생각하기도 합니다.
그러나 특수 소재가 실제로 공을 빠르게 하는 데 어떤 역할을 하는지에 대해서 많은 분들이 잘 이해를 하지 못 하고 계십니다.
티바사의 포티노 블레이드는 세계에서 가장 강력한 섬유인 다이니마를 사용하고 있다고 밝히고 있습니다.
그리고 다이니마가 사용된 만큼 속도가 매우 빠를 것이라는 것을 짐작하게 합니다.
그러나 티바사는 이 블레이드가 세계에서 가장 빠른 블레이드라고 말하고 있지는 않습니다.
왜 티바사는 가장 강력한 특수 소재층인 다이니마를 사용하면서, 가장 빠르다라는 수식어를 붙이지 않는 것일까요?
이 질문을 가지고 오늘의 주제를 한번 다뤄 보도록 하죠.
1. 단단한 카본층이란 무엇을 뜻하는 말인가?
흔히 우리는 카본층이 단단하다는 표현을 합니다. 그리고 실제로 카본층이 삽입된 라켓이 더 빠르게 공을 반구합니다.
그래서 우리는 카본층이 단단하다는 생각을 하는데, 실제로 카본층이 단단할까요?
우선 카본은 섬유입니다.
아주 아주 가느다란 섬유입니다.
우리가 탁구 라켓 소재로 흔히 보는 3K 카본은 k라는 알파벳이 1,000을 의미하고, 카본실 3,000 가닥이 교차하여 형성되었다는 뜻입니다.
위 사진 좌측은 평직이라고 부르는 방식으로 직조된 3K 카본층이고 대략 1cm 당 5개 정도의 네모칸이 들어가는 것을 보실 수 있습니다.
그런데 이 네모 칸 하나가 3천 가닥의 카본실이 좌우로 교차되어 직조된 것입니다.
사진의 우측은 능직이라고 부르는데, 이 능직은 두올 또는 그 이상을 건너뛰어 교차하면서 짠 것으로 좌측의 평직에 비해 카본 원사가 더 많이 들어가서 두껍습니다.
즉 카본 섬유 자체는 전혀 단단하지 않으며 한올 한올 아주 가느다란 실에 불과합니다.
그러므로 카본층이 단단하다는 표현은 맞지 않습니다.
2. 단단하면 공을 내보내는 데 더 빠른 속도를 보장할까?
두 번째 질문은 카본층이 단단한 것이 공을 빠르게 되보내는데 역할을 할까 하는 것입니다.
이것은 탁구에 대한 아주 기본적인 이해를 돕는 중요한 질문입니다.
분야는 다르지만 한번 배드민턴이나 테니스 같은 유사 라켓 스포츠를 생각해 보도록 하죠.
두 라켓들은 탄성이 있는 줄로 만들어져 있는데, 이 줄은 단단하지 않으므로 이 줄을 없애고 단단한 철판으로 메꾸었다고 해 보죠.
분명 배드민턴이나 테니스 라켓보다는 더 단단한 것은 맞는데, 그럼 공이 그만큼 더 빠르게 튕겨 나갈까요?
대답은 당연히 "아니다" 이겠죠.
배드민턴 셔틀콕이나 테니스 공이 튕겨 나가는 데 역할을 하는 것은 라켓에 사용된 실이 가진 탄성입니다.
얼마나 단단하냐 하는 것과는 상관이 없죠.
그래서 조금 깊은 얘기지만, 물체가 가진 힘에 대한 얘기를 조금 해야 할 것 같습니다.
3. 강도와 경도
탁구 블레이드를 다루면서 단단하다는 말을 하는 것은 강도, 경도와 관련이 있을 것 같습니다.
그런데 이 강도와 경도는 실제 공의 스피드와는 관련성이 적습니다.
우선 강도와 경도가 뭐를 의미하는지를 간단히 설명하겠습니다.
강도란 간단히 말해서 물체를 부서뜨리려 했을 때 버티는 힘을 말합니다.
이때 물체를 부서뜨리는 힘은 당기는 힘인 인장, 누르는 힘인 압축, 뒤트는 힘인 전단, 때리는 힘이나 충돌 같은 것으로 발생하는 힘등을 포함합니다.
강도 시험 모습을 보시면 이 말은 더 잘 이해 되실 듯 합니다.
어떤 물체를 놓고 위에서 계속 누르면 어느 순간에 부러지겠죠?
그때 어느 만큼의 하중을 견뎠는지를 측정하는 방식이 강도 측정의 한 방식입니다.
경도는 재료 표면의 무르고 단단한 정도를 나타냅니다.
경도가 높은 물체로는 다이아몬드가 유명하죠.
다이아몬드가 경도가 높으므로 유리를 자를 때 다이아몬드 칼로 자르잖아요.
중요한 것은 강도나 경도나 탁구 블레이드의 파워, 스피드와 별로 관련이 없어 보인다는 점이죠.
그렇다면 공을 세게 보내는 데 필요한 것은 어떤 힘일까요?
4. 재료에 작용하는 여러 가지 힘의 요소들
강도와 경도 외에도 어떤 특정 물질에 작용하는 힘의 요소들은 여러 가지 다른 요소들이 있습니다.
우선 탄성(elasticity)이 있습니다.
탄성은 외부에서 힘을 받으면 재료의 변형이 생겼다가 힘이 없어지면 다시 원래대로 돌아가는 힘을 말합니다.
탄성의 반대되는 개념은 소성인데, 소성은 원래대로 돌아가지 않고 그 모양 그대로 남는 성질을 말합니다.
탄성은 스폰지를 생각하면 되고 소성은 찰흙 덩어리를 연상하시면 되겠습니다.
다음으로 연성(Ductility)이 있습니다.
연성은 탄성과 비슷하지만 길이 방향으로 작용하는 힘을 말합니다.
고무 덩어리는 탄성, 고무줄을 길게 늘일 때는 연성이 되겠죠.
인성은 재료가 외력을 받으면 변형은 생기지만 파괴가 되지 않는 성질을 말합니다.
철과 알루미늄을 놓고 비교하면, 철은 당기면 늘어나거나 변형은 되어도 파괴는 안 되지만, 알루미늄은 부서져 버리죠.
인성의 반대말로 취성이 있는데, 취성은 작은 변형에도 파괴가 되는 성질을 말합니다.
이것 말고도 복잡한 것들이 많이 있는 것 같습니다만.... 탁구와 관련성이 적으므로 약하기로 하죠.
5. 반발력이란 무엇인가?
재료에 작용하는 위와 같은 힘의 요소들보다, 탁구에 중요한 힘 중 하나는 반발력일 것 같습니다.
그럼 반발력이란 무엇을 의미할까요?
정말 탁구에는 반발력이 관련될까요?
과학에서 말하는 반발력은 탁구와는 관련성이 없어 보입니다.
과학자들이 얘기하는 반발력은 척력이라고 부르며, 두 개의 물체가 밀어내는 힘을 말하거든요.
자석의 같은 극끼리 마주하면 작용하는 힘이 바로 척력입니다.
즉 탁구와는 관련이 없죠.
6. 그럼 탁구에 작용하는 힘은 무슨 힘일까?
여기까지 여러 가지 힘들을 살펴 봤는데요, 아직까지 탁구에 작용하는 힘이 나오지 않은 것 같습니다.
여러분들은 어떻게 느끼시나요?
예를 들어 눌렀다가 떼면 돌아오는 힘인 탄성이 있다고 하기도 어렵고,
늘렸다가 제 자리로 돌아오는 연성이 있지도 않습니다.
그리고 공을 밀어내는 반발력이 탁구라켓에 있지도 않죠.
강도와 경도도 아닌 것 같고 말이죠.
탁구 라켓으로 공을 때리는 동작은 이런 재료 자체가 가진 힘들과는 관련성이 상대적으로 적습니다.
왜 그럴까요?
위에서 다룬 모든 것들은 움직이지 않는 물체에 관련된 힘들입니다.
그런데 탁구는 라켓을 움직여서 공을 때릴 때 관련되는 힘을 다뤄야 합니다.
그러므로 라켓 자체의 반발력이라는 표현이 굉장히 애매한 표현이 되는 것입니다.
저도 그동안 생각 없이 이런 표현을 썼는데, 블레이드의 성질을 다룰 때에는 매우 조심해서 써야 할 것 같습니다.
즉 우리가 블레이드를 다룰 때 정역학과 동역학을 구분해서 표현할 필요가 있다는 것입니다.
그런데 동역학은 물체의 구성 성분에 대해서는 다루지 않습니다.
그렇지만 탁구 블레이드는 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 사용자의 느낌이 확확 바뀌고 공의 성질도 달라지요.
그래서 어려운 것 같습니다.
즉 라켓의 구성에 대한 것은 물체 자체의 성질을 다루는 정역학적 이야기이지만,
실제 작용하는 힘은 정역학 보다는 동역학이기 때문입니다.
그렇다면 정역학은 블레이드의 성질을 말하는 데 전혀 관련성이 없을까요?
7. 정역학과 탁구
블레이드를 다룰 때 정역학적으로 설명하기 쉽지만 블레이드와 공의 관계는 동역학적이다 라고 설명했는데요,
엄밀하게 말하면 정역학적 표현이 탁구에 등장할 수 밖에 없습니다.
바로 블레이드와 러버, 그리고 공의 관계 때문이죠.
일단 라켓을 휘두를 때 공이 라켓에 맞고 튕겨 나가는 것은 동역학적 원리로 이해 됩니다.
작용 반작용의 법칙 같은 물리 법칙들이 생각나죠.
그런데 때리는 순간 공과 러버는 변형이 일어납니다.
이때 일어나는 변형, 그리고 원래대로 돌아 가려는 성질 등은 정역학적 이해가 됩니다.
또 물체의 성질과 관련이 있습니다.
저는 이 단계에서 깊은 물리학이나 공학으로 나아가기를 포기하게 되는데요,
너무 지나치게 깊은 얘기로 나가면 저도 모르는 이야기를 하다가 실수를 할까 걱정도 되고,
탁구라는 운동 종목을 두고 다룰 수 있는 한계도 있어야 할 것 같기 때문입니다.
이제 이 정도에서 학문적 이야기는 정리하고, 위 내용들을 가지고 실제적인 복합 소재에 대한 이야기를 해 보도록 하겠습니다.
8. 공이 맞는 순간에 작용하는 힘들
망치로 못을 때리는 순간을 생각해 봅시다.
만약 망치로 못을 때릴 때 비스듬한 방향으로 때린다면 못에 가해지는 힘은 때리는 힘만큼 충분히 전해지지 않을 것입니다.
사실 망치질 하는 데 사용되는 힘은 단순히 위에서 아래로 내리는 힘 외에도 원심력도 작용하고 해서 복잡하네요.
어쨌거나 망치가 못을 때릴 때 수직으로 떨어져야지, 만약 비스듬하게 맞는 다고 하면 알짜힘이 작용하지 못 하고 힘이 덜 들어가겠죠?
그런데 탁구는 잘 생각해 보면 상당히 많은 스윙들이 공 가는 방향과 일치하지 않습니다.
우리는 팔이 어깨에 붙어 있고, 라켓이 팔꿈치와 어깨를 축으로 두고 움직이므로 공 방향과 일치하게 스윙하기가 어렵습니다.
그래서 원활하면서 연속적인 동작을 하기 위해 45도 각도록 비스듬하게 라켓을 위로 올려 치게 됩니다.
그리고 라켓면이 공을 맞힐 때도 운동 방향과 수직이 되지 않는 경우가 많습니다.
물론 강력한 스매시를 한다고 하면 그런 경우도 있겠지만, 드라이브를 사용하거나 할 때 보면 상당히 눕혀서 맞히게 되죠.
그럼에도 공은 제 방향으로 날아 갑니다.
이것은 러버에 공이 마찰되면서 표면에 힘이 작용하기 때문입니다.
만약 러버가 공을 끌고 가는 힘이 없다면 비스듬하게 맞는 순간 공은 아래로 떨어져 버리겠죠?
또 한가지는 공과 러버 자체가 가진 탄성을 고려해 봐야 합니다.
라켓에 맞는 순간 공은 찌그러졌다가 다시 되튕겨 원형을 회복하려고 합니다.
이 과정에서 공에 힘이 붙어 날아가게 되죠.
또 순간 러버도 공에 밀려 찌그러졌다가 원형을 회복하게 되는데, 이 과정에서 러버의 탄성이 공의 스피드에 영향을 미치게 됩니다.
이 힘들을 한번 나열해 볼까요?
라켓이 움직여서 공을 때리는 순간 발생하는 타력 + 공이 찌그러 졌다가 제 모습으로 돌아 오려는 탄성 + 동일한 방식의 러버 탄성
9. 복합 소재와 힘, 무슨 관련이 있을까?
여기서부터는 저에게 너무 과학적인 증명을 요구하시지 않았으면 합니다.
굉장히 많은 부분들이 경험적인 데이터이고, 증명할 능력이 제게는 없기 때문입니다.
그러나 경험적 데이터를 숫자적으로 증명 못 한다고 과소 평가하면 안 된다고 생각하므로, 그런 점을 고려해서 이해해 주시기를 부탁 드립니다.
카본 복합 소재가 블레이드에 미치는 영향은 동역학적 측면과 정역학적 측면으로 나누어서 설명할 수 있을 것 같습니다.
일단 카본 복합 소재의 경우 재료의 양이 많으면 일반적으로 파워가 더 증가합니다.
예를 들면 얇은 카본 소재 보다는 두꺼운 카본 소재가 더 힘이 좋습니다.
그런데 왜 그런 것일까 하는 질문이 남습니다.
또 카본만 사용한 경우가 아릴레이트나 벡트란 등 카본 이외의 복합 소재를 섞어 짠 것보다 더 빠른 구질을 보여 줍니다.
그리고 일반적으로 카본이 들어가지 않은 채 카본 이외의 복합 소재만을 사용하여 라켓을 만드는 경우는 매우 드뭅니다.
티바의 포티노 블레이드는 가장 단단한 복합 소재를 사용한다고 하는데, 실제로 타구했을 때 그런 느낌을 받기는 어렵습니다.
이에는 몇 가지 이유가 있습니다.
우선 가장 단단한 복합 소재라는 표현이 애매한 표현입니다.
이게 직조 되었을 때 단단하다는 것인지, 직조되기 전 섬유 단계에서 단단하다는 것인지 불분명합니다.
섬유 단계에서는 때리는 힘에 대해서는 의미가 없고 당기는 힘에 대해서만 의미가 있기 때문에 연성이 높다, 즉 당겨도 잘 끊어지지 않는다는 표현이 가능할 것이고, 직조된 이후 수지와 같이 굳힌 상태에서는 때리는 힘에 대해서 견디는 힘인 강도에 대한 표현이 가능할 것입니다.
어떤 것이든, 앞서 설명한 것처럼 탁구 블레이드의 스피드와는 크게 관련성이 없는 표현입니다.
탁구 라켓은 휘둘러서 공을 맞힐 때 어떤 반응을 하느냐가 중요하기 때문입니다.
그러므로 단단한 소재를 사용하여 블레이드의 파워가 증대될 것이라는 것은 별로 맞지 않는 상상입니다.
10. 복합 소재가 어떻게 블레이드의 스피드를 강화하는가?
저는 이 부분에 대해서 물리학이나 역학, 혹은 재료 공학, 건축학 등을 하시는 많은 전문가 분들에게 조언을 듣고 싶은 심정입니다.
사실 이게 감으로는 말할 수 있지만 정확한 증명이 어렵기 때문입니다.
다만 감으로 설명 되는 수준에서만 설명해 보겠습니다.
일단 목재로만 라켓을 만들 때에는 목재 자체가 라켓의 연성, 탄성에 관여하는 정도를 생각해 봐야 합니다.
휘지 않는 아주 단단한 표층으로 라켓을 만들면 공이 강할까요? 아니면 적당히 휘는 표층으로 만드는 것이 공의 스피드를 더 늘릴까요?
제 경험으로는 동일한 중심층이라고 하더라도 낭창거리는 느낌이 전혀 없는 소재들보다는 조금 움직임이 느껴지는 소재가 더 공 스피드를 늘리는 데 유리하도 느꼈습니다.
즉 공이 맞는 순간 라켓이 어느 정도는 진동도 하고 또 휘기도 한다는 것이죠.
아주 미세한 정도이겠지만 라켓이 휘었다가 제 모습으로 돌아 가려고 하는데 관여되는 탄성이 공 스피드에 영향을 미친다고 할 수 있습니다.
그런데 복합 소재는 결국 섬유에 글루가 더해져서 플라스틱과 비슷한 모습이 됩니다.
그러니 일반적인 목재보다는 탄성, 즉 외주 충격으로 변형되었다가 제 모습으로 돌아 가려는 성질이 더 크겠죠.
이것이 물리학적 용어를 사용해서 복합 소재가 작용하는 원리는 설명할 수 있는 최선의 설명인 것 같습니다.
앞서 배드민턴이나 테니스 라켓을 더 단단한 금속으로 하는 것이 공 스피드 강화에 도움이 안 된다는 것과 같은 논리입니다.
순수한 목재로만 만들 경우는 순간적인 변형과 복원의 동작이 나무 속에서 일어 나겠지만, 카본층이 더해지면서 이런 성질이 조금 더 좋아지지 않을까 추정됩니다.
그럼에도 불구하고 이것만으로 복합 소재의 역할을 말하기에는 충분하지 않다는 생각을 하게 됩니다.
카본 복합 소재가 삽입되면서 블레이드 자체가 미세하게 휘었다가 복원되는 정도가 더 좋아졌다.... 가 정말 답일까?
11. 탄성이 정말 작용하는가?
블레이드의 두께를 다르게 해 보면 느낄 수 있는 점인데요, 목재층의 두께를 두껍게 한다고 해서 무조건 공이 빠르지는 않습니다.
두꺼운 블레이드는 왠지 모르게 둔탁하면서 공을 연하게 넘겨 주거나, 혹은 탄력있게 넘겨 준다는 느낌이 사라집니다.
정말 복합 소재를 사용하면서 라켓의 탄성이 증가하는가 하는 질문에 대해서 반증할 수 있는 유일한 실증적 증거 아닐까 싶은데요, 어떤 라켓이던지 두껍다고 해서 물리적으로 공이 빠르지는 않습니다.
라켓이 두꺼워 지면 당연히 중량이 증가하고, 높은 중량을 휘두르면 타력 자체가 증가해야 하는 것이 맞겠지만, 그럼에도 일정 수준 이상 두꺼워 지면 공의 스피드가 줄어 든다면, (물론 중량 증가로 인해 휘두르는 속도가 줄어드는 것도 고려는 해야 겠지만요,) 결국은 라켓이 가진 탄성이 두께로 인해 상쇄 되면서 이런 결과가 일어나는 것 아닌가 생각해 보게 됩니다.
12. 목재 소재의 성격 보강의 측면
또 하나 생각해 볼 수 있는 점은 목재 만으로 만들어진 블레이드와는 뭔가 다른 특성이 가미될 가능성입니다.
목재는 각 재질마다 조금 차이는 있겠지만 전반적으로 연성이나 탄성 (두 단어가 다 영어로는 elsticity로 표현되는 것 같습니다.) 같은 것이 많지는 않습니다. 물론 대나무처럼 휘었다가 제 자리로 돌아가는 성질이 큰 소재도 있긴 합니다만, 대부분의 소재는 그렇지 않죠.
그래서 목재 표면 자체가 스프링처럼 공을 되튕긴다고 볼 수는 없을 것 같습니다.
목재는 기본적으로 스폰지처럼 힘을 받으면 쭈그러 들었다가 원형으로 복원되는 그런 것은 아닙니다.
하지만 전체적으로 휘는 성질은 분명 있지요.
그리고 탁구 블레이드로 목재를 다룰 때에는 이 휘는 성질이 다각도로 활용될 수 있습니다.
그런데 카본층이 들어간다고 해서 이 휘는 성질을 더 보강해 줄까요?
그런 것은 아닌 것 같습니다.
이질적인 카본층은 목재와 결합할 때 단단한 에폭시 접착제가 다량 사용되고, 오히려 휘는 성질을 더 감소 시킬 가능성이 높습니다.
그렇다면 목재 자체가 가진 휘는 성질을 더 줄여 줌으로써 카본 라켓은 더 빠른 공을 만들어 내는 것일까요?
댓글
댓글 리스트-
작성자루프드라이브(게시판지기) 작성시간 21.06.07 카본이 갖고 있는 인장력 때문이 아닐까 싶어요.
다만, 텍스트림을 통해 카본도 여러 종류의 특성과 감각으로 표현 될 수 있다는 부분이 증명되었으니...
정확히는 카본의 인장력이 목재가 갖고 있는 특성에 가장 효율적 전달수치?!를 갖고 있어서가 아닐까요?
골프채에서도 소재를 통한 성능의 발전이 이루어진것과 같이, 탁구라는 가벼운 공을 타구함이라는 부분과 목재의 구조 속에 들어가야 한다는 부분에서 카본이 아직까지는 가장 위화감이 없으면서 목재를 부스트해주는 성질로 가장 효과적 소재가 아닐까 싶네요.
다만 카본이 단순히 강한 반발력을 준다라는 주장이라면 일펜의 히노키단판(두께의 조건이 필요하지만)이 최근 공의 소재 변화로 파워가 부족하다는 한계를 겪고 있지만, 카본을 통한 반발력의 향상 측면이 선호되지 않는 것도 궁금하네요. -
작성자7classic8 작성시간 21.06.08 논문입니까
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답댓글 작성자Oscar 작성자 본인 여부 작성자 작성시간 21.06.08 😅
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작성자메기 작성시간 21.06.10 런닝화에도 카본 플레이트가 사용이 됩니다. 카본 플레이트를 여러장 활용한 런닝화가 기록에 꽤나 큰 영향을 준다고 판단을 한 것인지 최근 이에 대한 규정도 생겼고요. 카본이 굳이 목재가 아니더라도 탄성을 증가시키는 역할을 하는 것 같습니다.
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답댓글 작성자Oscar 작성자 본인 여부 작성자 작성시간 21.06.10 예, 리닝 탁구화에도 최근 카본이 사용되었죠.
