카본 복합층을 쓰면 스피드가 늘어나는 이유는 뭘까요?

[Oscar]

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?

[suk21]

어렵네요
반만 읽고 반은 한숨 자고나서 읽어야겠습니다.

[Oscar]

저도 쓰다가 중단입니다. 댓글 조언들 듣고 완성하려구요.

[suk21]

네 감사합니다

[오비트랩]

와...아주 어려운 주제의 글을 쓰시는군요!
늘 궁금하던 내용인데 다음글도 그대가 됩니다.

저도 근거는 없지만 개인적인 뇌피셜로는
순수 목재로 사용한 라켓은 힘의 소실이 더 커서 순수히 타격에 쓰인 힘이 덜 전달이 되는것 아닌가 생각했었습니다.
카본층 등 특수소재를 사용한 제품은 그에 비해 힘의 소실을 막아주고
아우터와 이너의 차이도 그에 의한 영향이 아닐까 뇌파셜로 상상해봅니다 ^^;

[Oscar]

예, 저도 그런 식으로는 이해가 되는데, 힘 손실이 무슨 힘의 손실인가의 문제가 되니 어렵더군요.

[오비트랩]

라켓이 휘는 정도가 클 수록 탁구공과의 타격 시에 운동에너지를 더 흡수하게 된다고 생각합니다.

나무로만 된 라켓이 카본층이 삽입된 라켓보다 휘어짐의 정도가 크다고 할때...

즉, 카본 라켓이 타격시 시점에서 휘어짐이 덜하기에 운동에너지를 덜 흡수하게 되어서, 결국 반발력이 더 강한 공을 구사하게 되는 것 아닌가 짐작해봅니다 ^^;

[Oscar]

아, 휘어짐이 덜 하기에.... 라고 생각하시네요.
사실 물성만으로만 보면 카본층이 나무보다 더 휘는 것이 쉬워요.
카본층은 수지를 발라서 굳히고 나면 그냥 옛날 책받침 중 조금 단단한 정도의 것 정도로 낭창낭창 합니다.
하기는 나무도 카본층만큼 얇게 하면 (0.3mm 정도) 잘 휘긴 하겠네요.

[오비트랩]

그쵸. 카본 자체만을 보는게아니라 실질적으로 카본층을 부착하는 과정에서 레진성분을 비롯한 접착성분이 들어가기에 결과적으로 나무로만 구성된 동일라켓보단 덜 휜다라고 생각합니다 ^^;

[Oscar]

카본 전체적으로 휘는 것만 생각할 것이 아니고, 공이 맞는 순간 타구점 주변에 일어나는 짧은 진동도 생각해 봐야 해요.
우리가 귀로 들을 수 있는 가청 주파수가 초당 20헤르츠에서 20,000헤르츠가 되는데, 20헤르츠 정도의 낮은 진동이라면 스피커의 우퍼가 전체적으로 움직이지만, 1,000회 이상 진동하는 경우는 우퍼가 앞뒤로 움직이는 방식은 아니어도 전체적으로 바르르 떠는 상태로 소리를 냅니다.
즉 라켓이 공을 맞추는 순간 전체적으로 휘는 것만 생각할 것이 아니고 타구되는 순간 그 지점을 중심으로 아주 미세하게 바르르 떠는 움직임에 카본층과 나무층은 어떤 차이를 두고 반응하는가를 생각해 봐야 해요. 이런 부분을 제가 잘 몰라서 글을 마무리 짓지 못 했습니다.

[오비트랩]

스윗스팟에 관한 말씀이신것 같은데.... 진동섞임이 덜하고 하나의 진동이 규칙적으로 나오는 것이 스윗스팟이라고 한다면
나무로만된 라켓보단 카본층이 들어간게 스윗스팟이 좀더 넓다고 느끼는 부분들도 설명이 되어야 할것 같습니다.
아.. 어렵네요 ^^;;;;;;

[Oscar]

예, 지금 댓글들 보면서 조금 더 명확하게 정리되고 있는데,
카본층이 진동과 복원력에 미치는 영향에 대해서 알아봐야 할 것 같아요.
감사합니다.

[불량폐기]

간단하게 이렇게 생각하면 안될까요?

국어사전으로 탁구를 친다. (전자사전ㄴㄴ)

1. 순수한 국어사전으로 공을 친다.
2. 국어사전 내부에 철판을 넣고 친다.
(내부 위치에 따라 이너/아우터, 철판 두께와 종류는 뭐 특수소재 따라 다르게 판단)

이 둘의 차이는 직관적이지 않나요?

[Oscar]

두 가지 경우의 차이에는 어떤 힘이 관여 되는 것일까요?

국어 사전으로 공을 칠 경우와 국어 사전 내부에 철판을 넣고 공을 칠 경우,
어느 쪽이 빠를 것이라고 생각하세요?

물론 국어 사전의 표면이 비닐 커버 쓰워진 얇은 종이이고 뒷장들과 공간이 있어서 충격을 흡수하느냐, 아니면 하드보드지로 되어 있어서 나무처럼 단단하냐에 따라 실험 결과는 달라질 수 있습니다.
또 펄럭펄럭 거리는 종이 묶음 상태로 치느냐, 아니면 테이핑 같은 것을 해서 단단하게 한 후에 치느냐 등에도 영향을 받겠죠.
그리고 국어 사전의 두께도 영향을 줄 것 같습니다.

제 경우에는 두꺼운 국어 사전이고 단단하게 테이핑을 한 상태에서 중간에 철판이 들어간 경우라고 한다면, 철판 삽입으로 인한 무게 증가 효과 + 무게 때문에 상쇄되는 스피드 등의 효과로 철판이 들어갔을 경우와 들어가지 않은 경우 차이가 거의 없지 않을까 생각합니다.

[불량폐기]

방석에 달걀을 떨어뜨린다.
방석에 철판을 밑에 깔아두고 달걀을 떨어뜨린다.

어느게 달걀에 충격량을 더 줄까? 생각할 수도 있겠네요.
(델타t에 대해 생각하다가...)

[Oscar]

이것은 정역학 이야기이고, 움직이는 물체에 미치는 영향을 판별하기에 조금 한계가 있는 실험일 수 있어요.
어쨌거나 더 결과를 예측해 본다면요,

첫번째 조건인 방석에 달걀을 떨어뜨린다... 의 경우 방석 밑이 무엇인가에 따라서 상황이 많이 달라지겠죠.
만약 단단한 시멘트 바닥에 방석을 놓고 그 위에 달걀을 떨어뜨린다면, 두번째 조건인 방석 밑에 철판을 두고 떨어 뜨리는 것과 차이가 없을 것 같구요, 첫번째 조건의 경우 방석 아래 스폰지가 있다면 당연히 철판보다는 충격을 더 많이 흡수하겠죠.

[불량폐기]

정역학과 동역학의 차이에 대해 정확히는 모릅니다. 법, 경제, 중문학을 공부해서 ㅠㅠ, 말그대로 시그마F가 0이냐 아니냐에 따라 나뉜다고 생각하면, 탁구라켓과 공의 관계는 굳이 동역학으로 설명하지 않고 정역학 적으로도 설명가능하지 않을까 생각이 듭니다. (물리 알러지 올라오는 중ㅠㅜ)

마치 지동설로 생각해서 금성의 최대이각을 구하는 것 처럼요......

[불량폐기]

이런 면에 있어서 전 정말 개발자(모든 방면에서) 들을 진심으로 존경합니다. 전 개발자들의 업적을 먹고 살고 있습니다!!!

[세모래]

파워드라이브때의 회전과 스피드 지수를 표현하는 소위 '볼빵'의 위력에 정역학(용품) 동역학(능력치) 둘다 관여하지만, 정역학 요소가 차지하는 비율은 극히 적다고 봅니다.

[Oscar]

예 ^^
저도 이런 부분은 이해하기 어려워서 헤매고 있네요.

[재즈핑퐁]

단순하게 생각하자면..

타구할 때
공, 러버, 블레이드 모두 순간적으로 미세하게 변형이 되었다가 복원되는데

블레이드에 카본을 넣었을 때의 복원력이 순수 나무합판인 경우보다 높아서가 아닐까요. 물론 어떤 종류의 카본을 어느 층에 어떤 접착 방법으로 넣느냐에 따라 달라지겠지만 흔히들 ‘카본 라켓이 잘나간다’고 하는 경우는 라켓의 순간적인 복원력이 가장 큰 영향을 미치는 요소가 아닐까 추측만 해봅니다 ㅎ

백만년만에 카페들어와서 댓글 달아보네요^^;;

[세모래]

아하~~~역시!! 권투장갑안에 쇳덩이 넣고 아구창 한방 맞으면 바로 이해될것 같습니다. ^^

[Oscar]

소재 차원에서 다루는 군요.
사실 순수하게 물리학적으로 접근하면 진동과 소재의 복원력, (탄성) 개념으로 이해하는 것이 맞을 것 같습니다.
그런데 그 두 가지 요소로만 설명이 다 안 되는 느낌이 자꾸 들어요.
감사합니다. ^^

[수니네]

카본섬유란게 같은중량대비 강철보다 강도가 더 강한걸로 알고있는데

본문에' 카본섬유 자체는 전혀 단단하지 않다'는것은

같은중량 또는 같은 두께를 비교했을때도 목재 또는 일부철보다도 강도가 약하다는 의미인가요?

[Oscar]

아, 이것은 좀 오해될 수 있는 상식 사항이에요.
카본은 물성 자체가 단단한 것이 아니구요, 플라스틱 같은 상태로 만든 후에 단단한 것입니다.

마치 콩크리트로 지은 건물을 생각하시면 되요.
철근이 안에 있고 그 바깥에 콩크리트가 있잖아요.
카본은 안에 들어간 철근과 비슷하고 바깥층을 싸고 있는 수지층이 콩크리트 같은 역할을 합니다.
그런데 단순히 단단한 것이 아니고 당기는 힘이나 특정 방향에서의 강도가 단단하구요, 물성 자체가 단단한 것이 아닙니다.

카본으로 구조물을 만들었을 때 나오는 최종 결과물이 철로 만든 것보다 특정 방향에서 특정 충격에 대해 더 단단할 수 있습니다.

[Oscar]

만약 카본을 가루 상태로 놓아 두면 그냥 가루이고 뭉쳐지지를 않구요,
이것을 접착제로 이겨서 열로 처리를 하면 단단해 지죠.
그런데 그런 단순한 단단함은 의미가 없고, 어떤 디자인을 거쳐서 만들 때 충격에 대한 설계를 할 수 있어요.
하지만 이런 경우 이게 단순 카본이 아니고 수지층과 복합된 것이므로 플라스틱 같은 상태라 단순히 카본이 철보다 더 단단하다, 그렇지 않다 하는 것이 의미가 없어 보입니다.

특히 카본 소재는 알루미늄 같은 금속 소재에 비해서 탄성이 있으므로 피로 누적이 적고 특정 방향에 대한 내구성을 설계상으로 강화할 수 있어서 자전거 같은 것을 만들 때 알루미늄 자전거보다 더 내구성이 좋게 만들 수 있습니다.

즉 카본 소재 자체를 가지고 말하기 보다는 카본 소재를 가지고 완성한 제품을 가지고 얘기하면 동일 형상으로 제작한 금속에 비해서 더 높은 내구성을 가질 수도 있습니다.
그러나 철판으로 된 얇은 구조물은 때려도 부서지지 않고 연성을 가져 구부러지기만 하는 데 반해 카본을 얇게 성형하면 옆에서 때릴 경우 (1) 수지층에 카본 가루를 적당량 섞은 경우는 바스러지고, (2) 수지층에 카본 섬유층을 넣은 통상적인 경우에는 찢어지게 됩니다.

[수니네]

감사합니다 궁금증이 해결되었습니다

[Oscar]

다행이네요 ~^^

[게보코리아]

방범(방탄)필름이라고 있죠.

일반 유리에 방범필름을 부착하면 야구방망이로 내려쳐도 유리가 잘 깨지지 않습니다.

원리는 압축강도가 센 유리에 인장강도가 아주 우수한 방범필름을 유리 뒷면에 붙히고 창틀에 끼워서 앞쪽에서 충격을 가하면,

충격이 가해지는 앞쪽은 압축력을 받고 유리 뒷쪽은 인장력을 받게되는데요.

유리는 압축력이 강하나 전단력에는 상당히 약합니다.
하여 유리 뒷쪽을 방법필름으로 보강하여 인장력을 대폭 강화하면 유리가 전단력에도 강해져서 외부충격에 버티게 되죠.

라켓에 쓰이는 카본층은 자체적으로도 인장력이 강하며 또한 수지를 입히므로 인장력이 더 강화되죠.

목재는 결에따라서 전단력에 약한데요. 거기에다 라켓은 두께도 얇아서 전단력에 버티는 힘의 보강이 필요하죠.

그 중 하나가 카본강화제가 아닐까 합니다.

카본을 포함한 대부분의 강화제는 라켓에 단단함을 부여하는 것 보다는,

라켓에 인장력을 보강하여 볼과의 충격에서 볼을 튕겨내려는 응력을 증대시키고자 함이 강화제의 사용 목적이 아닐까 합니다.

[Oscar]

인장력은 당길 때 버티는 힘인데요, 공으로 때릴 때 작용하는 힘 설명에 조금 부족하지 않을까요? 연성과 탄성 중에서 블레이드에 작용하는 힘을 고른다면 연성보다 탄성쪽이 더 우세해 보입니다. 물론 연성과 탄성 둘 다 영어로 Elasticity이긴 하죠.

[게보코리아]

라켓의 경우 자루를 잡고 치지요.

볼이 가만히 있는 라켓에 충돌할 경우 볼을 튕겨내는 힘은 라켓의 탄성과 경도에 기인할 수 있겠죠.

하지만 라켓으로 스윙을하여 볼을 타격하게되면 자루와 볼이 타격된 점 사이에 힘의 모멘트가 작용하게됩니다.

이 때 라켓은 앞면에서 뒷면쪽으로 휨힘의 응력이 생기게되죠.

이 순간 라켓의 앞부분(자루와 타격점사이)은 인장력을 반대쪽은 압축력을 받게되죠.

인장력은 카본과같은 보강제가 그리고 압축력은 단단한 목재가 지탱하여 볼을 튕겨겨내는 응력이 생성됩니다.

볼을 단순히 밀쳐내는 블럭, 커트, 푸쉬형태의 타법에서는 힘의 모멘트가 크게 작용하지 않아 라켓 자체의 탄성과 경도가 반구되는 볼의 스피드에 더 영향을 미칠 수 가 있겠죠.

하여 라켓 설계에는 모든 타법을 고려하며 설계하지요.

자신의 라켓(목판 + 러버)을 선택할때에도,

맹목적으로 특정 브랜드와 고가 제품을 선호하는 대신,

자신의 탁구실력, 전형 그리고 스윙습관 등을 고려하여 선택하는 것이 최우선시 되어야하지 않을까 합니다.

[게보코리아]

하여 제가 방범필름을 보강제로 사용하여 라켓을 제작하려고 했는데요.

소재에대한 문제가 있더라고요.

방범(방탄)필름은 얇은 특수 폴리에스터 필름을 여러겹 붙혀서 만드는 것으로 알고 있습니다.

방범필름은 플라스틱류의 석유화학제품이라 보강제로의 사용이 제한되어 있더군요.

엄격히 따지면 카본을 제외한 아라미드계통의 섬유도 석유화학제품이고 입힌 수지도 석유화학제품인데요.

형편성의 원칙에 좀 문제가 있어 보입니다.

[루프드라이브(게시판지기)]

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.

[7classic8]

논문입니까

[Oscar]

😅

[메기]

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.

[Oscar]

예, 리닝 탁구화에도 최근 카본이 사용되었죠.