국립과천과학관(관장 배재웅)은 평창 동계 올림픽의 성공적 개최와 붐업(Boom-up)을 위하여 1월 31일부터 2월 25일까지 동계스포츠 속 과학 원리를 주제로 특별전을 개최한다.

이번 특별전은 동계올림픽 주요 종목소개와 함께 중력, 가속도, 양력, 마찰력, 각운동량 등 과학 원리를 체험과 놀이를 통해 이해할 수 있도록 구성했다. 

동계스포츠는 자연눈을 좋아할까? 인공눈을 좋아할까?

1924년부터 시작된 동계올림픽에서는 자연눈을 사용하여 왔는데 이상고온 등으로 인해 눈 부족 사태가 종종 벌어져 경기를 치르는데 어려움을 겪었다. 1980년부터는 인공눈이 사용되면서 참여국가수가 점점 늘어났고, 2014년 소치 동계올림픽에서는 열대 및 아열대를 포함한 남반구에 위치한 나라를 포함한 88개국이 참가했다.

인공눈의 장점은 딱딱하고 뾰족한 모양의 눈입자가 스키를 탈 때 자연눈에 비해 더 많은 마찰열을 발생시켜 스키가 잘 나가게 도와준다. 이것은 인공눈이 작은 물알갱이들이 공기 중에 뿌려질 때 순식간에 얼어서 만들어지기 때문이다. 반면 자연에서 만들어진 눈은 수증기가 얼어서 서서히 만들어진 것으로 눈 결정에 빈 공간이 많아서 눈 위를 걸을 때 푹푹 빠지기 쉽다.  

스키점프는 멀리 비행하는 것도 중요하지만 안전하게 균형을 잡고 착지하는 것도 중요하다. 

무릎을 살짝 구부리면 무게중심이 낮아져 착지할 때 넘어질 위험도 줄어들고 눈과의 충돌시간도 길게 해서 충격력을 줄일 수 있다. 이번 전시에서 스키점프 국가대표 선수들이 하는 ‘균형 잡기’ 훈련법을 직접 해 볼 수 있다.

마찰력은 물체의 운동을 방해하는 힘으로 두 물체가 서로 맞닿는 표면에서 발생한다. 마찰력의 크기는 운동 방향과 반대로 작용하고 표면의 거칠기와 물체의 무게에 따라 좌우된다. 눈이나 얼음위에서 경기를 하는 선수들은 속도를 내고, 정지하고, 회전할 때 마찰력을 잘 이용하는 것이 경기의 결과에 무엇보다도 중요하다.  

쇼트트랙 선수는 곡선구간을 돌때 마찰을 줄여 속도를 유지시키기 위해 특수코팅(에폭시)을 한 개구리 장갑을 끼며, 컬링선수는 스톤을 더 멀리 보내기 위해 빗자루로 바닥을 쓴다. 이번 전시에서는 플로어 컬링을 통해 마찰력을 조절해 볼 수 있다. 

눈 위에서 운동선수가 더 이상의 힘을 주지 않아도 스키가 일정기간 동안 움직이는 이유는 뭘까? 스키선수가 경사면을 내려올 때 진행방향을 바꾸는 행동에는 무슨 법칙이 작용할까? '스키 속 궁금증‘ 코너에서는 재미있는 과학원리가 소개된다. 

스키의 재질에 따라 속도가 달라지는 이유는? 스키의 바닥과 눈 사이에는 마찰에 의해 열이 발생한다. 이 열이 눈을 녹이게 되어 스키가 잘 미끄러지는 것이다. 금속재질의 스키보다 열전도율이 낮은 합성플라스틱 스키가 상대적으로 눈을 더 많이 녹일 수 있어 스키 속도가 더 빠르다. 

이번 특별전에서는 또 <봅슬레이 가상체험(VR, virtual reality)>을 할 수 있다. 젠가를 활용한 <이글루 만들기>, 스키를 소재로 한 <트릭아트 포토존> 도 준비되어 있다.  

3D프린터와 레이저머신으로 동계올림픽 마스코트를 제작할 수 있다. 

국립과천과학관 배재웅 관장은 “겨울스포츠에 담겨 있는 과학 원리를 쉽게 체험해 볼 수 있다”며 “설원과 빙상에서 펼쳐지는 선수들의 박진감 넘치는 장면을 한층 흥미롭고 실감나게 즐기는데 도움이 될 것”이라고 밝혔다.  

전시는 과천과학관 상설전시장 입장 관람객이면 누구나 관람할 수 있으며, 국립과천과학관 누리집(www.sciencecenter.go.kr)을 통해 자세한 내용을 확인할 수 있다.