물속 저항과의 전쟁…수영 선수들이 꽉 끼는 수영복을 입는 이유

경기용 수영복은 단순히 몸을 가리는 기능만 있는 게 아니다. 물속 저항을 줄여 실제로 조금 더 빠르게 헤엄치도록 도와준다.

물속 저항을 줄이는 게 관건

수영을 조금만 해도 금방 숨이 차는 이유는 물이 몸의 움직임을 훨씬 강하게 막기 때문이다. 달릴 때는 공기를 가르며 움직이지만, 수영할 때는 무거운 물을 계속 밀어내야 한다.

물이 앞으로 가는 몸을 뒤로 미는 힘을 ‘항력’이라고 한다. 쉽게 말해 물속에서 우리 몸을 붙잡고 “천천히 가”라고 당기는 힘이다.

수영할 때는 여러 종류의 항력이 생긴다. 먼저 피부와 수영복 표면을 물이 스치면서 마찰이 생긴다. 이것을 피부 마찰 항력이라고 한다.

몸 앞쪽에 물이 몰리면서 생기는 저항도 있다. 몸 앞에서는 물의 압력이 높아지고, 몸 뒤에서는 소용돌이가 생기면서 압력이 낮아진다. 이 차이 때문에 몸을 뒤로 끌어당기는 힘이 생긴다.

수면에서 헤엄치며 파도를 만들 때도 에너지가 쓰인다. 이것을 파도 항력이라고 한다.

자동차가 달릴 때 창문 밖으로 손을 내밀어 보면 비슷한 느낌을 받을 수 있다. 손바닥을 세우면 바람이 손을 뒤로 미는데, 물속에서는 이 힘이 훨씬 강하게 나타난다.

경기용 수영복은 이 가운데 피부와 수영복 사이에서 생기는 마찰과 몸 모양 때문에 생기는 물속 저항을 줄이는 데 도움을 준다.

몸을 매끈하게 만들수록 더 빨라진다

경기용 수영복은 몸에 아주 꽉 달라붙도록 만들어진다. 몸의 울퉁불퉁한 부분을 눌러 물이 지나가기 쉬운 매끈한 모양으로 만들어 물속 저항을 줄이기 위해서다.

이런 모양을 ‘유선형’이라고 한다. 물이 몸에 부딪히지 않고 옆으로 부드럽게 흘러가도록 만드는 형태다.

NASA는 수영복 회사 스피도의 소재 시험을 도운 적이 있다. 원문에 따르면 몸을 압박해 유선형을 만드는 것만으로도 수영 효율이 최대 5% 좋아졌다.

소재도 중요하다. 나일론이나 스판덱스처럼 가볍고 몸에 잘 붙는 소재가 주로 사용된다.

특히 물을 잘 밀어내는 소수성 소재는 수영복 표면에 물이 달라붙는 것을 줄인다. 전문가들은 이런 극세사 소재가 항력을 최대 8% 줄일 수 있다고 설명한다.

어떻게 이어 붙이느냐도 중요하다. 실로 꿰매면 봉제선이 조금 튀어나올 수 있지만, 천을 접착해 붙이면 표면을 더 매끈하게 만들 수 있다. 이런 접착식 봉제선은 일반 봉제선보다 항력을 약 6% 줄일 수 있다고 원문은 설명했다.

하지만 수영복 기술이 너무 좋아지면서 큰 논란도 벌어졌다.

대표적인 제품이 스피도의 ‘LZR 레이서’였다. NASA 랭글리연구센터 기술진은 약 100종의 소재와 코팅을 풍동에서 시험해 물속 저항을 적게 만드는 재료를 찾았다.

LZR 레이서는 스피도가 이전에 사용하던 소재보다 피부 마찰 항력을 약 24% 줄인 것으로 알려졌다.

2008년 베이징 올림픽에서는 마이클 펠프스를 비롯한 많은 선수가 이 수영복을 입었다. 이후 약 18개월 동안 130개가 넘는 세계 기록이 깨졌다.

다른 회사들도 더 강력한 수영복을 만들기 시작했다. 아레나의 X-글라이드와 자케드의 J01 같은 수영복에는 폴리우레탄이 사용됐다.

이 소재는 물을 밀어낼 뿐 아니라 작은 공기를 가둬 몸이 물에 더 잘 뜨게 했다. 몸이 물 위로 조금 더 올라오면 물에 닿는 부분이 줄어 물속 저항도 작아진다.

2009년 로마 세계수영선수권대회에서는 무려 43개의 세계 기록이 나왔다. 선수의 실력보다 수영복 기술이 경기 결과에 너무 큰 영향을 준다는 비판이 나오면서 ‘기술 도핑’이라는 말까지 등장했다.

결국 당시 국제수영연맹 FINA, 현재의 월드 아쿠아틱스는 2009년 7월 폴리우레탄 소재를 금지하기로 했다. 전신을 덮는 이른바 ‘슈퍼 수영복’도 2010년 1월 1일부터 국제 경기에서 사용할 수 없게 됐다.

현재 남성 경기용 수영복은 허리에서 무릎까지, 여성용은 어깨에서 무릎까지 덮을 수 있다. 전신 수영복은 허용되지 않는다.

그래도 현대의 경기용 수영복은 여전히 선수에게 도움을 준다. 매끄러운 소재와 강한 압박, 접착식 봉제선 등을 이용해 물속 저항을 줄이기 때문이다.

결국 좋은 경기용 수영복은 선수의 몸을 더 빠르게 만드는 작은 도구가 될 수 있다. 하지만 과거처럼 수영복 자체가 몸을 띄워 기록을 크게 바꾸는 기술은 이제 경기에서 사용할 수 없다.

성치훈 기자 hello@sciencewave.kr

출처: ScienceABC, “Can Swimsuits Help You Swim Faster?”