한오금 단면2차모멘트 비교 검토
재료역학에서 휨에너지에 저항하는 물체의 단면 계수 값은 단면2차모멘트 I 값으로 환산한다.
그 공식은 I=단면의(폭*높이의 3승)/12 이다.
단면2차모멘트 환산표 |
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구분 추정파운드 | 파운드 (lb) | 한오금 폭 (mm) | 한오금 높이(mm) | 단면2차 모멘트 (산식 bh㎣/12) |
1 | 50 | 30 | 2 | 20 |
2 | 100 | 60 | 2 | 40 |
3 | 100 | 90 | 1.747161 | 40.00000484 |
4 | 100 | 30 | 2.5198421 | 40.00000001 |
5 | 168.75 | 30 | 3 | 67.5 |
6 | 237.03704 | 30 | 4 | 160 |
[표 1 단면2차 모멘트 환산표]
예를 들어 표 1의 추정파운드 1을 볼 것 같으면, 균일소재 일때 한오금 폭이 30mm이고, 두께가 2mm일 때 단면2차 모멘트 값을 산출해 보면 20이 나온다.
이 20이라는 수치를 활장의 세기 50파운드라고 가정하고 한오금의 폭과 두께를 변화 시켜서 활의 세기가 어떻게 변하는지 검토해 보면 위 표1과 같다.
추정파운드 2에서 활장의 한오금 폭을 60mm 2배로 넓히면 단면2차모멘트의 값이 2배 증가하여 100파운드의 활을 만들 수 있다.
반대로 활장 한오금의 폭을 그대로 두고 두께를 2배 두껍게 했을 때 활장이 얼마나 세어지는지(파운드 수가 얼마나 늘어나는지) 검토해 보면 추정파운드 6처럼 237파운드로 무려 474%나 늘어나는 것이다.
또 활장 한오금 폭을 그대로 두고 100파운드의 활을 만들려면 두께를 얼마로 하면 되는가? 하는 문제를 검토해 보면, 추정파운드 4의 사례처럼 한오금의 두께가 2.5198421mm만 되면 충분히 100파운드의 활이 나오는 것이다.
여기서 우리는 고민해야 하는 것이다. 물소뿔의 재료를 엄청 많이 사용하여 활장 한오금의 폭을 넓게 해서 100파운드의 활을 만들 것인가? 아니면 물소뿔을 아끼고 활장 한오금의 두께를 조금 두껍게 해서 100파운드의 활을 만들 것인가를 결정해야 한다.
여러분이 궁장이라면 어떻게 활을 만드시겠는가?
각 사례가 가지는 활의 특성을 볼 것 같으면 사례 2보다 사례 4가 활이 뻣뻣하고 적게 채주며 활장 한오금이 빨리터져서 내구성이 떨어진다.
가장 이상적으로 만들려면 사례 3처럼 활장 한오금 폭을 넓히고 두께를 얇게 만들면 되겠지만, 너무 극단적으로 한오금을 얇고 넓게 만들면 활을 쏘는데 시야를 가릴 뿐만 아니라, 무한정 넓은 물소뿔을 구할 수 없기 때문에 재료현실에 맞추어 가장 이상적인 활을 제작한다면, 사례 2처럼 한오금 폭을 구할 수 있는 물소뿔 넓이만큼 하고 물소뿔의 두께로서 활의 세기를 결정하는 방법을 선택하는 것이 명품 활을 만드는 방법일 것이다.
물소뿔이야 자연적인 재료의 한계가 있으니까 활을 만드는데 제약이 따르겠지만, 개량궁으로 카본이나 글라스파이버를 소재로 만드는 활은 재료의 제약 없이 가장 탄성이 좋고 내구성이 뛰어난 조합을 찾아 활을 제작하는 것이 합당하다 할 것이다.
옛 군궁이 요즈음 만드는 활보다 확연히 넓은 한오금을 가지고 있다. 상대적으로 잘 채주고 내구성이 오래간다고 말할 수 있다.
요즈음 시판되는 개량궁, 각 회사마다 만드는 공정이 다르겠지만, 평균적으로 궁사의 입장에서는 아귀두께가 얇은 활이 잘 채주는 것이 확실하고, 내구성도 뛰어나다고 말할 수 있다.