공학도가 본 골프스윙

[남승현pro]

공학도로서, 골프 스윙에 역학적 개념을 도입해서 생각 해 보았습니다.

불편한 공학 수식은 배제하고 말로만 설명을 드립니다. 좀 딱딱 할수도 있지만, 중간 중간 설명을 달아 놓았습니다.

해석적 분석 방법에서 가장 많이 쓰이는 이론이 에너지 방법 입니다

쉽게 말씀 드리면 에너지 보존 법칙 이론이고, 골프스윙에서 적용되는 이론은

운동 에너지와 위치 에너지 인데, 제 판단으론 운동 에너지 관점이 90% 이상인 것 같습니다.

편의상 백스윙 탑에서부터 팔로우까지 스윙 궤적을 그려 보았습니다.

(이거 그리느라고 엄청 힘들었습니다.)

그림을 보는 방법은 골프 궤적을 9개의 구분 위치로 도식 했으며, 임팩존 전후에서 좀더 상세히 그렸습니다.

골프채는 헤드, 무게중심(CG), 그립의 3부분으로 구분 하였습니다.

각 골프채 3부분의 앞에 씌어있는 숫자와 화살표는 구분 위치에서의 순간 속도로 이해하시면 될 것 같습니다. (숫자는 실험적

으로 구해진 값은 아닙니다. 제가 역학적으로 그와 같다고 추론 할 뿐이고, 경향은 그와 유사 하지 않을까 하는 추측 입니다. 기

회가 되면 실험실 에가서 3 부분 각각에 센서 붙이고 실험 하고 싶습니다만,…)

또한 각 포지션에서 3 부분 숫자의 합은 에너지는 속도의 제곱에 비례 하므로, 골프채가 갖는 운동에너지의 합과 유사한 경향

을 나타낼 것이라고 생각 해도 무리는 아닐 것으로 봅니다.

1번: 우선 이 위치에서는 정지 하고 있으므로 속도는 “0” 이고, 따라서 운동에너지 또한 “0” 일 것 입니다. 채의 높이 만큼의 위

치 에너지를 가지고 있습니다. 이 위치 에너지를 이용해서 채를 자연스럽게 떨어뜨리라고 합니다 틀린 말은 아닐 것 입니다.

2번: 몸통 회전(또는 팔의 회전)에 의하여 채가 이끌리며 2번 위치에 오면, 몸 회전에 의하여 에너지가 전달 되어, 각 부분 속도

가 증가 하여 1 만큼 되었다고 가정 합니다. 사실 이동 거리로 봤을 때, 각 부분의 속도는 차이가 있을 것이지만 무시 합니다.

(헤드가 가장 빠를 것임. 1에서 2까지 움직인 헤드의 이동 거리가, 그립부위보다 큼)

3번 : 몸에서부터 지속적으로 전달 되는 에너지(힘x거리)에 의하여 각 부분의 속도와 골프채 전체 에너지는 증가 합니다. 3부분

모두 속도가 증가 하며, 여기서부터 골프채 각 부분의 속도는 헤드부분의 원주 속도가 안쪽 그립부위와 속도 차이가 생기게 됩

니다. (헤드부의 속도가 가장 빠를 것 입니다)

4번: 골퍼로부터 에너지는 계속 골프채로 전달 되고, 각부의 속도는 계속 증가 할 것이며, 전체 에너지는 계속 증가 합니다. (여

기서 대부분의 티칭프로가 레이트 히팅을 하라고 하는데. 이는 임팩존에서 속도 변화를 급격히 하려고 하는 의도 입니다. 나중

에 다시 설명 합니다)

5번: 무게중심(cg)에서의 속도는 전달 받은 에너지의 영향으로 계속 증가 하게 됩니다. 하지만 헤드의 가속을 위해 그립부의

속도는 감속 하게 됩니다. 이것은 손목의 턴에 의하여 극대화가 될 것입니다. (결국 전체 에너지는 지속적으로 임팩 직전까지

상승 하지만, 헤드의 속도를 극대화 하기 위해서는 그립부의 속도 감소가 필연적입니다. 바로 에너지 보존 법칙 입니다. 타이거

우즈도, 임팩 직전에서 헤드와 그립의 속도를 동시에 증가 시킬 수는 없습니다. 임팩 직전에서 그립을 잡지 못하면, 그만큼 헤

드에서 속도 손실을 감수 해야 합니다. 임팩 직전과 임팩시에서 전체 에너지는 큰 차이가 없기 때문입니다.) 그렇다고 해서 임

팩 직전에 그립을 세우려고 힘을 멈추거나 반대 방향으로 힘을 가하는 것도 맞지 않습니다.

진행 방향에 반대의 방향을 에너지를 가하는 것은 전체 에너지 감소로 이어지기 때문 입니다. 결국 임팩시 까지 지속적인 에너

지를 전달 하되, 손목을 임팩 타이밍 맞춰서 회전 시키는 게 되면, 손목 관절의 기구학적인 메커니즘에 의해 자연스럽게 그립부

가 감속이 되는 것입니다.

6번 : 가장 효율적인 임팩은 그립 속도와 헤드 속도 차이가 가장 큰 것이 좋을 것이라는 것이 제 소견 입니다. 그림에서 속도 차

이는 “9”로 가정 하였지만, 더욱 클수록 좋겠지요

7번: 임팩이 지나면서 헤드의 운동에너지가 볼로 전달 되면서 임팩 전과 비교헤서 헤드의 속도는 줄어 들게 됩니다. 이때 볼로

전달 되는 에너지를 최대화 하기 위해서는 다음의 요소들이 고려 될 것입니다. 가장 중요한 것이 임팩시 헤드의 속도와 질량 입

니다. (운동량(충격량)은 속도와 질량에 비례). 또한 헤드의 탄성 계수와도 비례 합니다. 따라서 고탄성의 티타늄이 사용 되는

것입니다.

타이거 우즈와, 타이거 우즈 만큼의 파워를 갖고 있는 아마추어의 스윙을 비교 하면, 같은 채를 사용 했을 때, 결국 임팩존에서

의 헤드 속도 차이 일 것 입니다. 같은 파워를 갖는 두 사람이 왜 헤드에서 속도 차이가 발생 할까요?. 파워가 같으므로 임팩시

에서 무게중심(CG)의 속도는 같다고 가정 합니다(사실은 힘의 분배를 조화롭게 하는 타이거우즈가 다소간 빠를 거라고 생각

하지만, 전체 차이에서 차지하는 비중이 적을거라고 판단 해서 무시 합니다.)

그 속도 차이는 다음에서 비롯 될 것이라고 추측 할 수 있습니다.

1) 스윙 아크를 크게 함으로서, 헤드의 원주 속도를 빠르게 합니다

2) 레이트 히팅을 하면서, 동시에 임팩시에 손목을 빠르게 틀어주면서 헤드와 그립부의 속도 차이를 크게 하는 것입니다. – 주

원인

따라서 두 사람의 차이는 임팩시에 헤드부와 그립의 속도 차이 일 것이라고 판단 됩니다.

8번,9번: 임팩이 끝나고, 볼과 헤드가 분리 된 시점 이후는 볼의 방향, 거리와는 전혀 무관 합니다.

다만 좋은 임팩을 위해 팔로우와 피니쉬를 강조 하는 것이지요

결론:

따지고 보면, 골프공을 멀리 친다고 하는 것은 딱 한가지, 임팩시에 헤드의 속도를 극대화 하는 것입니다. 헤드의 속도가 낮은

데 공을 멀리 나가게 할 수는 없습니다.(물론 스윗스팟에 맞았을 경우).

헤드의 속도를 높이는 방법 중 가장 효율이 좋은 순서를 적어 보라면,

1) 레이트 히팅을 한다

2) 임팩시에 그립의 속도를 줄이는 것이 아니라, 손목의 회전을 빠르게 한다

(사실 1), 2)는 같은 개념 입니다. 레이트 히팅을 하면서 손목이 빠르게 회전 되지 않으면,

푸시샷이나 슬라이스가 날 것 입니다)

3) 스윙 아크를 크게 한다

4) 본인의 파워에 맞는 헤드(질량), 샤프트(강도)를 선택한다.

이상 입니다.

**성질이 급해서 글을 다듬지 않고 올립니다. 오자가 있어도 양해 바라며, 다시 정서해서 올리 겠습니다.

[문경희]

타임팩터(time factor)가 빠졌군요... 즉 임팩트존을 헤드가 100km로 통과한다고 할 때, 공에 헤드가 접촉하기 직전과 직후의 속도가 동일하게 100km인 것보다 직전에 90km이면서 직후에 110km가 되면 클럽헤드가 공에 접촉해 있는 시간이 길어지며, 따라서 에너지 전달이 많아지는 것입니다. 쉽게 설명하자면, 등속도로 헤드가 움직이는 것에 비해서, 헤드가 가속상태에 있다면 헤드에 접촉하기 시작한 후 도망가는 공을 따라가며 더 오래 접촉하게 된다는 사실이지요. 예전에는 에너지 전달에서 헤드의 질량과 속도만 계산했는데, 최근 이론으로는 헤드와 공이 접촉해 있는 시간이 얼만나 긴가 하는 것도 중요 요소임을 알게된 것이지요.

[문경희]

초고속 촬영 카메라의 등장으로 주목하게된 사실이라 합니다. 헤드가 공에 닿아 있는 시간이 길수록, 다른말로 하면, 헤드와 공이 붙어있는 구간의길이가 길 수록 공이 멀리 날아가다는 것입니다... 남푸로님,! 이 요소도 그 공학도에게 댓글로 전해주세요... ^^

[남승현pro]

ㅎㅎ 알겠습니다..... 윗글은 의사가 분석한 스윙분석입니다 ^^

[문경희]

ㅎㅎ 사실 저의 덧글 내용은 도표에 이미 나와있는 것입니다. 5번(임팩트순간) 전후로 클럽헤드 속도가 지속적으로 증가하는 것을, 즉, 가속상태에 있는 것을 이미 그려내고 있지요. 말만 안했다 뿐이지... 실은 물리학적으로는 [등속[원]운동]은 그 자체가 [등가속]운동입니다. 게다가 [등가속[원]운동]이되면 대단한 가속x가속상태인 것이지요. 그래서 공을 그렇게 멀리 보낼 수 있는 것이지요. ㅋㅋ 공은 제대로 치지도 못하면서 아는 척은 ,,, ㅠㅠ

[남승현pro]

그래도 대단하십니다....