충돌역학(5)-빗맞은 아이언 타구와 각 효과

[골비카페지기]

충돌역학(5)-빗맞은 아이언 타구와 각 효과

클럽 헤드의 무게중심으로부터 타면에 내린 수선의 발을 고(高) 반발중심(sweet spot)이라고 하며 타면 정렬이 잘 된(square) 상태에서 여기에 공이 충돌할 때 공의 발사속도 뿐 아니라 타구 안정성도 가장 크게 된다. 만약 타구 시 공이 고 반발중심으로부터 벗어난 타면에 충돌하면, 다시 말해서 빗맞은 타구(off-centered hit)의 탄도는 어떻게 되나?

빗맞은 타구 중 우드가 아이언의 탄도 보다 더 복잡하므로 우선 간단한 아이언의 경우를 고려하자. (위 그림) 아이언 타구 시 코(toe)쪽으로 빗맞는 경우 무게 중심에서 벗어난 충격력에 의해서 무게 중심을 중심으로 시계방향으로 비틀림 모멘트가 걸리게 되어 타면이 스윙 진로를 기준으로 열리는 방향으로 회전 운동을 하게 된다.(아래 그림) 코 쪽으로 빗맞은 타구는 열린 타면(face)에 수직한 방향으로 공이 발사된다. 또한 공이 타면에 충돌하는 짧은 시간 동안 압축되면서 타면을 따라 미끄러질 때 이에 저항하는 마찰력이 작용하여 발사 시 공에 시계 방향의 횡회전(side spin)이 걸리게 되어 더욱 밖으로 휘는 탄도를 형성한다.

아이언은 우드에 비해 헤드 바닥(sole)과 두께가 얇아서 헤드의 무게중심이 타면의 고 반발중심 근처에 있게 된다. 공이 옆으로 빗맞게 되면 무게중심으로부터 벗어난 충격력에 의해서 헤드에 순간적으로 비틀림 모멘트가 걸리게 되어 헤드가 회전하게 된다. 이때 순간 회전중심은 샤프트 축선이 아니고 헤드만의 무게중심이 되는 데 그 이유는 충격력이 1/2000 초 정도로 극히 짧은 시간 동안에 작용하기 때문이다. 코(toe) 쪽으로 빗맞으면 헤드가 열리는 쪽으로, 목(heel)쪽으로 빗맞으면 헤드가 닫히는 쪽으로 회전하면서 공과 헤드가 충돌 접촉하는 1/2000 초 직후 공이 발사될 때는 마치 타면 정렬 불량처럼 타면이 스윙 진로 기준 정렬(square)되지 못하고 타면이 비틀리게 된다. 이 효과는 타면 정렬이 안된 타면의 고 반발중심에 공이 충돌하는 양상과 매우 유사해서1 타면의 면각(face angle)에 해당하는 발사각과 이에 비례하는 횡 회전속도(side spin)를 갖는 휜 공 구질이 되어 표적선으로부터 벗어나는 탄도를 형성하게 된다. 이 현상을 각 효과(angle effect)라고 한다. 한편 빗맞은 공에 의해서 타면과의 접촉면에 마찰력이 작용하게 되는 데 이 마찰력은 공의 발사 시 회전속도를 크게 할 뿐 무게중심이 깊은 우드와 달리 마찰력 방향이 얕은 무게중심 근처를 지나게 되어 무게중심에 대한 헤드의 비틀림에는 그다지 관여하지 않는 특징을 갖고 있다.아이언 헤드 타면의 고 반발중심 상하로 빗맞을 경우도 동일한 각 효과가 생긴다. 예로서 무게중심 위(아래)로 빗맞게 되면 유효 양각(loft angle)이 증가(감소)하여 발사각과 역회전(back spin) 모두 증가(감소)하게 되어 탄도가 크게 높아(낮아)질 수 있다. 요즘 한창 유행하는 무게중심이 낮은 아이언의 원리도 타구 시 고의로 무게중심 위로 빗맞은 타구를 유도하여 공이 비교적 쉽게 공중으로 뜨게 하고 역회전을 크게 하여 달린 거리(run)를 작게하는 각 효과를 활용한 설계 개념이다. 약간 과장하자면 현재의 저중심 아이언 타구의 탄도는 20년 전 출시된 아이언으로 티 박스는 물론 페어웨이에서도 일일이 티를 꽂고 타면 무게중심 약간 위쪽으로 빗맞은 타구를 했을 경우의 탄도 특성과 유사하다.테니스 경기에서 공이 라켓의 스위트 스폿으로부터 벗어나 빗맞게 되면 순간적으로 라켓이 비틀리는 현상도 같은 원리로 설명할 수 있다. 라켓이 비틀리게 되면 그립을 잡고 있는 손목에 무리가 오게 되고 공도 라켓이 비틀린 방향으로 튕겨나갈 뿐 아니라 반발계수가 작아진 만큼 속도도 감소한다.

[주석설명]1 고 반발중심에서 벗어난 타면에 충돌하므로 반발계수가 다소 떨어져 발사속도가 다소 감소한다.