2008년 11월 23일에 있었던 물리학 학회에서 애리조나 주립대학교(ASU)의 박사과정 학생인 클린턴 스미스(Clinton Smith)와 지도교수인 카일 스콰이어스(Kyle Squires)는 골프공의 유체역학적인 모델링과 관련한 새로운 계산법과 수퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 방법을 발표를 하였습니다.  기본적으로 골프공이 멀리 날아가게 하는데 있어서 가장 중요한 요소는 공기동역학적 끌림(aerodynamic drag) 현상을 줄이는 것입니다. 

골프공의 딤플이 있어야 멀리 날아가는 이유도 이 현상과 관계가 있습니다.  일단 골프공이 날아가기 시작하면 골프공은 주변의 공기들에 의한 공기동역학적인 힘과 중력의 영향을 받게 됩니다.  중력은 언제나 일정하기 때문에, 공기동역학적 힘에 의해서 거리가 결정됩니다.  이를 다른 말로는 끌림력(drag force)라고도 하는데, 이 힘이 커지면 공이 멀리 날아가지를 못합니다.  딤플의 역할은 이러한 끌림력을 줄이고, 공이 더 멀리 날아가도록 하는데 실험에 의하면 딤플이 있는 공은 딤플이 없는 공에 비해 끌림력이 절반에 불과하다고 합니다.

USGA에서 골프공의 크기와 중량은 정해놓고 규제를 하지만, 딤플에 대한 규제는 없습니다.  그러므로, 딤플의 모양과 패턴에 의해 우수한 골프공이 결정이 된다고 할 수 있습니다.  그 중에서도 가장 중요한 부분인 어떻게 하면 끌림력을 최소화할 수 있는지 여부 입니다.

지금까지는 딤플의 디자인 자체는 과학이라기 보다는 예술에 가까웠습니다.  많은 회사들이 다양한 디자인을 시도했고, 실험 과정을 거쳐서 신제품을 발표하고는 했습니다.  그런데, 이런 슈퍼컴퓨터를 이용한 수학적 모델의 시뮬레이션 연구가 성공한다면 훨씬 과학적인 골프공의 딤플 디자인이 나올 수 있을 것으로 기대됩니다.

끌림력이라는 것은 공이 공기를 가르면서 날아갈 때 공의 뒷쪽에 저압현상이 나타나면서 공이 앞으로 잘 날아가지 못하고 떨어지도록 하는 힘으로, 딤플이 있으면 골프공을 둘러싸고 있는 공기에 전체적인 얇은 와류의 층을 만들게 되면서 저압이 걸리는 와류층이 공에서 비교적 떨어진 후방에 와류를 통한 저압지대를 만들기 때문에, 압뒤의 압력차와 끌림력이 줄어들어 멀리 날아가게 됩니다. 

골프클럽으로 공을 칠 때에는 공에 백스핀이 먹기 때문에, 이로인한 매그너스 힘효과(Magnus force effect)에 의해 공의 윗쪽에 저압이 걸려 공이 일단 솟아 오르는 효과를 가집니다.  그런데, 공이 좀 날아가다보면 공의 뒷편에 와류가 발생하면서 저압이 걸리면서 반대방향의 마찰에 의한 끌림력이 작용하는 것입니다.  딤플이 있는 공이 딤플이 전혀 없는 공보다는 무려 2배 가까이 날아갑니다.

딤플의 수와 크기, 모양 등이 미치는 영향에 대한 연구가 사실 골프공 회사들의 명운을 걸고 있다고 해도 과언이 아닙니다.  현재 대부분의 골프공은 300-500개 정도의 원형 딤플을 가지고 있으며, 딤플의 깊이는 0.01인치 정도가 많습니다.  그런데, 이 깊이를 단지 0.001인치만 변경해도 공이 다르게 날아간다고 합니다.  모양의 경우 전통적인 원형 딤플을 만들 경우 최대 공 전체의 86%까지 딤플이 채울 수 있다고 합니다.  딤플 패턴이 더 많은 표면적을 차지하기 위한 디자인으로 유명한 공이 캘러웨이의 HX 시리즈 입니다.  캘러웨이는 육각형 모양의 딤플을 사용해서, 보다 밀도가 높은 딤플을 만들었습니다.  이러한 딤플 패턴과 모양, 수가 어떤 공이 가장 최적화되어 있는지에 대한 연구는 골프공을 제조하는 업체들에게 있어서 가장 중요한 경쟁력이 되며, 골프과학과 관련한 최고의 경쟁이 이루어지고 있는 분야이기도 합니다.


참고자료:

http://esciencenews.com/articles/2008/11/23/the.physics.golf.balls
http://www.improvegolfswings.com/golf/golf-balls-the-science-behind-the-dimples.htm
http://spoonfeedin.blogspot.com/2008/11/science-fore-here-comes-ultimate-golf.html

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하이컨셉
미래는 하이컨셉, 하이터치의 세계라고 합니다. 너무 메마르고 딱딱한 이야기보다는 글로벌 시대에 어울리는 세계 각국의 이야기, 그리고 의학과 과학을 포함한 미래에 대한 이야기의 세계로 여러분을 초대합니다.

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아마도 모든 골퍼들이 원하는 최상의 공은 멀리 나가고, 동시에 스핀도 잘 먹어서 그린에서 잘 서고, 동시에 공의 감촉도 좋아서 숏게임을 할 때 유리하면서도 값싼 공일 것입니다.

 

그렇지만, 실제로 이런 모든 조건을 충족시키는 공은 존재하지 않습니다.  스핀과 감촉을 중시한다면 다소 비싸더라도 멀티피스공을 사야하고, 거리와 오래쓸 수 있는 공을 선호한다면 값이 싼 원피스나 투피스 공을 사는 것이 좋습니다.

 

현재 수많은 골프 공들이 나오고 있는데, 그 중에서는 적당한 거리와 스핀, 그리고 가격도 적당한 것들로는 다음의 공들을 추천할 만합니다.

 

 

 

비거리

감촉

스핀

Callaway HX Blue

Very Good

Very Good

Excellent

Titleist NXT Tour

Very Good

Fair

Very Good

Maxfli Revolution Tour

Very Good

Very Good

Very Good

 


로우 핸디캡 골퍼인 경우에는 스핀과 공의 감촉을 더 중시하게 되는 경우가 많습니다
.  그린에서 원하는 지점에 공을 멈추게 하고, 특히 숏게임에서의 감각을 중시하는 경우라면 부드러운 멀티피스 공이 더 좋습니다.  멀티 피스 공 중에서 추천할만한 공들로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

 

 

 

비거리

감촉

스핀

Precept U-Tri Tour

Very Good

Very Good

Excellent

Nike One Gold

Good

Very Good

Excellent

Callaway HX Tour

Very Good

Very Good

Excellent

Titleist Pro V1

Very Good

Excellent

Very Good

Topflite Strata Tour Ace

Very Good

Very Good

Excellent

 


유명한 골프잡지인 골프 다이제스트
(Golf Digest) 2005 5월에 분실구나 사용하던 골프공에 대한 실험을 한 것이 있는데, 그 결과가 상당히 재미가 있습니다.  실험의 조건은 로봇을 이용하여 캘러웨이 로프트 각이 10도인 드라이버를 이용하여 Titleist NXT Tour 공을 때려서 다양한 조건에서의 변화를 보는 것이었는데, 아래 표에서 보는 바와 같이 컨디션에 따라 약간의 비거리의 차이가 있지만, 차이가 거의 없다는 것을 알 수 있습니다.

 

 

 

새공

레인지볼

깎인 공

잔디묻음

진흙묻음

1라운드 후

캐리

225.0

223.7

219.3

221.3

218.8

223.1

총비거리

250.3

251.8

244.5

250.3

246.3

250.6

편차

4.6

6.3

2.7

7.9

10.8

4.9

 


실제로 이 결과에서 보듯이 분실구라 할 지라도 공의 성능에 큰 문제가 없을 것이라는 것을 알 수 있습니다
.  다만 공에 잔디나 진흙이 묻은 경우에 공의 딤플 패턴이 비대칭이 될 수 있고, 한쪽이 조금이나마 더 무거워질 수도 있기 때문에 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다그러므로, 공을 새것을 쓰는 것보다는 열심히 닦아서 깨끗한 상태로 만들어서 쓰는 것이 더 중요하다는 것을 알아두도록 합시다분실구 중에서 거리가 확실히 덜 나가는 것은 물에 빠져 있던 공입니다골프공의 커버는 아주 작은 구멍이 존재하며 이를 통해 물을 흡수하기 때문에 커버의 탄력성이 저하되며, 이로 인한 비거리의 손실은 상당히 클 수 있습니다또한, 심한 온도차가 반복적으로 있을 경우에도 공자체의 탄력성이 변하게 되므로, 겨울을 지낸 분실구라면 그 성능이 많이 저하될 것입니다.  



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