단거리경주의 황제라 불리는 져메이커출신의 륙상선수 우사인 볼트가 세계 정상자리를 되찾았다. 지난 12일 로씨야 모스크바에서 열린 제14회 세계륙상선수권대회 남자 100메터 결승에서 9초 77의 기록으로 금메달을 따냈다.

키 195센치메터에 몸무게 86킬로그람의 신체조건은 공기저항을 많이 받기때문에 단거리선수로서는 부적합하다. 그렇다면 볼트가 세계 신기록의 왕좌를 놓치지 않는 비결은 무엇일가.

멕시코 국립자치대 연구진이 볼트의 경기기록을 분석해 "폭발적인 힘"이 비결이라는 사실을 밝혀냈다. 지난 2009년 베를린 세계륙상선수권대회에서 레이저장비로 기록한 데이터를 수학방정식으로 전환해 분석모델을 만들었다.

수평으로 이동하면서 속도를 높일 때는 땅을 박차고 나가야만 한다. 이때 발생하는것이 항력이다. 속도를 높이는데 방애가 되는 힘이다.

볼트는 보통 사람을 훨씬 뛰여넘는 수준의 막대한 에너지를 생성함으로써 항력을 이겨내고 기록적인 속도를 낸다. 경기중에 볼트의 근육이 만들어내는 에너지는 81.58킬로쥴에 달한다. 44구경 권총에서 발사되는 총알이 만드는 에너지도 1.6킬로쥴에 불과하다.

륙상선수 1968년에야 "마의 10초 벽" 깨고 9초대 진입

"100메터 달리기"는 1896년 그리스 아테네에서 제1회 하계 올림픽이 개최될 때부터 시행된 륙상경기다.

공인기록은 1912년 제5회 스웨덴 스톡홀름 올림픽때부터 시작되였다. 미국의 륙상선수 도널드 리핀콧이 세운 10초 6이 최초의 100메터 기록이다. 이후 50년 가까이 아무도 10초의 벽을 넘지 못했다. 스포츠 전문가들은 물리학적으로 또한 심리학적으로 100메터를 10초 이내에 뛰는것은 불가능하다고 예측했다.

1960년 스위스 쮜리히에서 열린 세계대회에서 독일의 륙상선수 아르민 하리가 처음으로 10.0초로 결승 테프를 끊었다. 이후 10초 기록을 세운 선수들이 보물처럼 터져나왔다. 60년대에 세워진 공인기록만 10개에 달한다.

"마의 벽"이라 불리던 10초대 기록이 깨진것은 1968년이다. 미국 새크라멘토에서 열린 대회에서 미국 선수 짐 하인스가 9초 9를 기록한것이다. 불가능을 현실로 바꾼 그의 기록으로 세계는 열광의 도가니에 빠졌다. 그러나 이 기록이 갱신될 때까지 세계는 30년을 더 기다려야 했다.

1991년 일본 도꾜에서 열린 제3회 세계륙상선수권대회에서 미국 선수 칼 루이스가 하인스의 기록을 0.04초 단축시켜 9초 86이라는 세계 신기록을 세웠다. 세계는 다시 100메터 달리기의 신기록 행진에 빠져들었다.

2005년 아테네에서 져메이커선수 아사파 파월이 9초 77의 신기록을 세운이후 몇년동안 왕좌에 올랐지만, 2008년 우사인 볼트라는 져메이커의 영웅이 등장하면서 새로운 력사가 펼쳐지기 시작했다.

볼트는 미국 뉴욕에서 열린 리복 그랑프리 경기에서 9초 72의 기록을 세워 주목받는 신예가 되였다. 이후 2008년 북경하계올림픽에서는 0.03초를 더 단축시켜 9초 69로 세계 신기록을 수립했다.

볼트는 이듬해인 2009년 독일 베를린에서 열린 12회 세계륙상선수권대회에서는 0.11초나 더 단축시킨 9.58의 기록으로 부동의 1위에 올랐다. 이 기록은 지금까지도 깨지지 않고있다. 2012년 런던 하계올림픽에서도 9초 63의 올림픽 신기록으로 금메달을 목에 걸었다.

로씨야 모스크바에서 열려 지난 18일 페막한 제14회 세계륙상선수권대회에서도 볼트는 단연 돋보였다. 100메터 결승에서 9초 77로 금메달, 200메터 결승에서 19초 66으로 다시 금메달, 남자 400메터 계주 결승에서도 37초 36이라는 시즌 최고기록을 달성하는 등 총 3개의 금메달을 거머쥐였다.

아직까지 볼트를 대체할만한 인재가 발견되지 않고있어 신기록과 금메달의 행진은 한동안 계속될 전망이다. 그렇다면 "단거리 달리기의 황제" 우사인 볼트가 왕좌를 놓치지 않는 비결은 무엇일가.

볼트의 비결은 "폭발적인 근육력"

멕시코 국립자치대 연구진은 수학과 물리학의 관점에서 볼트의 비밀을 풀어냈다. 데이터로는 국제륙상경기련맹이 운용하는 레이저 감지장치가 측정한 10분의 1초 단위의 위치 및 속도 자료값을 사용했다. 또한 륙상선수의 근육이 만들어내는 에너지와 힘을 측정해서 방정식을 구성했다.

경기중에 볼트가 생성하는 에너지는 81.58킬로쥴에 달한다. 44구경 권총이 총알을 발사할 때 생기는 에너지가 1.6킬로쥴이므로 볼트는 그보다 50배나 많은 에너지를 만들어내는셈이다. 물론 속도는 총알이 더 빠르다. 볼트가 100메터 구간을 달리는 동안 최고속도에 이르렀을 때의 시속은 43킬로메터지만 총알은 시속 1600킬로메터 즉 37배의 속도로 날아간다.

그러나 계산에 빠져서는 안되는 항목이 있다. 항력이다. 달리기에서 항력은 움직이는 물체가 중력에 의해 저항을 받는 정도를 가리킨다. 륙상선수처럼 수평운동을 할 때는 중력이 아래로 당기기때문에 속도를 내서 앞으로 나아가기가 쉽지 않다.

공기의 저항도 빼놓을수 없는 부분이다. 특히 볼트는 키가 195센치메터에 달해 보통 사람보다 더 많은 공기저항을 받는다. 자동차나 비행기로 치면 공기력학적이지 않은 디자인을 갖춘셈이다.

총알은 공기저항을 덜 받기때문에 적은 에너지로도 높은 속도를 낼수 있지만 볼트는 공기에 의한 항력을 헤치고 나가는데만 전체 에너지의 92.21퍼센트인 75.22킬로쥴을 소모한다. 속도를 높이는데 사용된 에너지는 7.79퍼센트에 불과한 6.36킬로쥴뿐이다.

론문은 볼트의 항력계수를 산출해 방정식에 적용했다. 그러자 볼트가 폭발적인 위력의 힘을 내뿜는다는 사실이 명확해졌다. 100메터 달리기 신기록이 탄생하기가 힘든 리유는 항력에 맞서서 속도를 높이기가 쉽지 않기때문이다. 그런데도 볼트는 꾸준히 자신의 기록을 갱신했다.

사이언스

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