공에 파인 홈 없으면… 타이거 우즈도 비거리 안 나와요

직경 1.68인치(42.67㎜) 이상, 무게 1.62온스(약 45.93g) 이하. 미국골프협회(USGA)가 정한 골프공 공인구의 크기와 무게다. 조그맣지만 여기에는 유체역학의 진수가 녹아 있다.

골프공은 물리학을 비롯해 수학, 소재과학, 기계공학 등의 집합체다. 골프공의 비거리와 탄도를 결정하는 데는 골프공 표면에 곰보 자국처럼 파인 수많은 ‘딤플’이 매우 중요한 역할을 한다. 딤플이 있는 공은 딤플이 없는 공보다 2배나 멀리 날 수 있다. 딤플이 없다면 타이거 우즈의 샷도 150야드를 넘지 못할 것이다. 2000분의1초라는 찰나의 순간에 클럽 페이스에 맞은 공은 날아가면서 공기의 저항을 받게 된다. 나는 물체의 앞과 뒤 표면에 공기의 압력 차로 생기는 ‘형상저항’이다. 바로 이 저항을 줄여 주는 것이 딤플이다. 골프공이 날아가면서 공의 표면을 따라 흐르는 공기는 공의 중간 지점부터 표면에서 멀어지면서 속도도 급감해 압력이 떨어진다. 결국 앞과 뒤에 생기는 압력 차로 형상저항이 커지기 때문에 공은 멀리 갈 수 없다.

그러나 표면에 돌기를 주면 공 표면 주위에서 난류가 발생하고 이 때문에 공기가 뒤섞이면서 공 표면의 공기 분리를 막아 뒤쪽의 압력이 떨어지는 것을 일정 부분 억제해 준다. 이렇게 되면 공의 형상저항이 감소하고 따라서 공은 더 멀리 날아갈 수 있다. 또 대부분의 타구에 생기는 역회전은 공의 양력을 높여 주는 효과도 있다. 공 윗부분의 공기 흐름이 더 빨라지고 상대적으로 느린 아랫부분의 공기층을 끌어올리게 된다. 결국 딤플은 공의 양력을 높여 비행하기에 좋은 탄도를 만들어 낼 뿐만 아니라, 공기 저항을 낮춰 더 멀리 날 수 있게 해 주는 것이다.