윈드서핑의 정의와 원리(거슬러 올라가기)

[하이윈드]

윈드서핑, 바람을 거슬러 가네?이용철과 함께하는 윈드서핑여행 ②윈드서핑 정의와 원리

입력 2011.05.24 화 17:26:21

이용철 칼럼위원  |  yachtpia@yachtpia.com

윈드서핑이라 함은 ‘파도타기‘ 하는 서핑보드에 ’요트‘에서 사용되는 세일을 달고 바람에 맞춰 세일링하며 시작된 운동을 말한다. 이는 ‘요트’를 타려면 많은 준비를 해야 하고 복잡한 장비조작을 할 줄 알아야 하며, ‘서핑’은 거칠고 높은 파도에서도 부드럽게 달릴 수 있어야 하는데, 이를 더욱 단순하게 운용할 수 있도록 두 가지 운동의 장점을 살려 개조한 것이 바로 윈드서핑이다.

처음 윈드서핑을 배우는 분들에게 가장 흔히 듣는 질문이 있다. “어떻게 바람이 불어오는 곳으로 윈드서핑이 거슬러 올라가죠?”. 예전 바다를 항해하는 사람들이 어떻게 범선을 타고 바람 불어 오는 곳(풍상이라고 칭함) 으로 항해할 수 있었던 가에 의문을 갖고 있기도 했던 터였기에 충분히 공감하는 질문이다.

윈드서핑은 여러 가지 과학적인 원리를 바탕으로 하여 만들어졌고 움직일 수 있다. 바람이나 물 등의 자연현상처럼 이 운동에 적용되는 몇 가지 원리를 잘 이해한다면 짧은 시간의 훈련으로도 물과 바람에 빨리 적응할 수 있고 실력이 빨리 늘 수 있다. 윈드서핑 처음 배우는 분들에게 항상 먼저 강조하는 세 가지가 있다
 
첫째, 바람에 대해 제대로 인식할 줄 알아야하고 바람과 함께 물의 흐름이나 파도등과 같은 자연의 여러 가지 요소들을 이해할 수 있어야 하는데, 우선 추진력을 어떻게 얻게 되는 가에 대한 이론을 알고 있어야 한다.
둘째, 몸과 장비의 상호간 밸런스에 대한 인식을 새롭게 해야 한다,
셋째, 몸과 장비의 연결원리를 이해하려면, 인체역학과 장비의 구조적 역학원리를 알고 바람이 장비를 통해 몸으로 동력 전달되는 과정을 알아야 한다.

①윈드서핑은 어떻게 바람을 거슬러 올라가는가? - 베르누이의 원리

바람은 윈드서핑을 할 수 있도록 하는 가장 기본적인 요소인데, 바람이 불어오는 곳을 ‘풍상‘이라 하고 바람이 불어 가는 곳을 ’풍하‘라고 한다. 바람이 불어오는 곳으로 보드가 움직일 수 있도록 하는 기술을 ‘클로즈 홀드’라고 하며 최대 45도 각도까지 풍상으로 거슬러 올라 갈 수 있는데 어떻게 이런 기술이 가능할까?
    
이런 기능은 비행기 날개 이용원리에서 사용되는 ‘베르누이 원리‘에 의해 설명될 수 있다.  (*베르누이의 원리: 유체의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고, 속도가 늦어지면 압력이 높아진다) 우선 윈드서핑이 앞으로 나아가게 되는 원동력은 세일이 바람을 받아서 밀려가는 현상이지만 크게 나누어 2가지로 구분할 수 있다. 하나는 바람에 밀려서 전진하는 런닝(풍하로만 진행하는 세일링 방법 중 하나)의 경우와 기압차를 이용한 런닝 이외의 모든 세일링의 경우이다.

▲ 베르누이 원리를 이용한 바람을 거슬러 올라갈수 있는 윈드서핑의 전진원리 ⓒ국민활체육 전국윈드서핑연합회

베르누이 정리를 응용하여 원리 적용되는 부분을 가급적 간단하게 설명 하면, 비행기 날개의 위쪽은 아래쪽보다 거리가 멀어서 기체의 속도가 빨라지게 되고, 이러면 기압이 낮아져 주위의 높은 기압이 순간적으로 빨려 오고, 이 때 양력을 얻게 되어 비행기가 바람 속도보다 몇 배의 속도로 달리며 뜨게 되는 것이다.

윈드서핑의 세일은 평편하지만 세팅을 하면 비행기 날개처럼 약간 반타원형으로 된다. 바깥쪽은 안쪽보다 상대적으로 거리가 멀어서 기체의 속도가 빨라지게 되고, 이러면 기압이 낮아져 주위의 높은 기압이 순간적으로 빨려오고, 세일면적 전체가 낮은 기압쪽으로 끌려서 총합력을 얻게 된다. 이 때, 횡력은 대거보드와 스케그가 차단시켜서 남은 전진력 만으로 보드를 진행시킨다.

▲ 대거보드는 바람에의해 보드가 밀리는 것을 막아준다. ⓒ국민활체육 전국윈드서핑연합회

이렇게 진행되는 보드는 바람을 맞는 세일의 각도 조절로 풍상쪽 45도까지 ‘클로즈홀드‘를 할 수 있고 풍상으로 계속 지그재그로 방향을 바꿔가며 진행할 수 있게 되는 것이다. 결국 윈드서핑으로 갈 수 있는 방향은 풍상으로 좌우 45도 씩 합이 90도를 뺀 나머지 각 도는 어디든 갈 수 있게 될 뿐만 아니라, 바람이 좋을 때엔 순간속도 100km/hour 이상의 놀라운 스피드를 낼 수 있는 것이다.

②윈드서핑은 밸런스다

보드 위에서 평형감각을 유지하여 물에 빠지지 않으려면 보드중심에 맞춰 신체를 조정할 줄 알아야 함은 물론이고, 바람이 불 때 그 풍압에 맞게끔 세일을 조정할 줄 알아야 쉽게 윈드서핑을 이해하고 즐길 수 있게 된다.

만일 풍압에 맞춰 몸기울이기나 손당기기를 제대로 하지 못하면, 높은 풍압에 몸이 딸려 나가거나, 거꾸로 약한 풍압에 몸기울기를 많이 해버릴 경우 뒤로 넘어지게 된다. 그래서 가장 주의할 점은 바람의 세기에 따라 보드의 중심점과 세일의 풍압점이 수시로 변화되는 것을 짐작해서 밸런스를 잘 맞출 수 있어야 좋은 세일링이 되는 것이다.
 
③ 인체역학과 장비의 구조적 역학원리를 이해하라

윈드서핑이 물 위를 달릴 수 있고, 다양한 기능의 트릭이 가능하게 된 것은 세일에 받는 바람을 360도 회전 가능토록 하는 ‘유니버셜 조인트’라는 기구 때문이다. 이 조인트를 통해 세일이 받는 에너지를 보드로 전달해줘서 움직이는데, 이 때 바로 지렛대의 원리가 적용된다.

이렇듯 여러 가지 지식들을 알고 배운다면, 결국 적은 힘으로 큰 힘을 지탱해줄 수 있도록 인체와 기구를 사용할 줄 알아야, 보다 더 힘을 덜 들이면서 세일을 들 수 있고, 빠른 속도로 달릴 때 버틸 수 있고, 또한 세일이 받는 동력을 효율적으로 전달 할 수 있어 빠른 속도로 보드가 움직일 수 있다.

윈드서핑을 즐기는 분들은 사실 이런 이론적인 부분에 너무 집중하지 않아도 되며, 어느 정도 최소한의 지식만으로도 배우기 충분하다. 무엇보다 수상활동을 자주 하면서 여러 가지 자연의 변화와 몸의 움직임을 경험하다보면, 자신의 세일링 횟수만큼 실력이 느는 것을 느끼게 되고, 그 즐거움은 훨씬 배가 된다는 사실이다.

* 베르누이의 원리
비행기의 날개는 양력을 얻어 공중으로 떠오르게 된다. 날개로 접근하는 공기의 흐름은 날개 앞부분에서 날개와 부딪혀 두 갈래로 나뉘게 된다. 한 갈래의 공기의 흐름은 날개 위 곡면 모양을 따라 흐르게 되고, 다른 하나는 날개에 부딪혀 날개 아래쪽으로 꺾이게 된다.  이때 날개와 꺾인 공기는 ‘작용반작용 법칙’인 ‘뉴턴의 제 3법칙’에 의해 상호작용을 하여  비행기를 공기 중으로 띄우는 힘인 양력을 발생시킨다.

▲ 베르누이의 원리, 윈드서핑은 양력을 이용하면서 항력을 대거보드로 막아주어 전진하는 원리를 가진다.

[중리동아재]

기초와 원리설명 잘읽고 있읍니다 항상 고맙지요