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[IT뉴스]컬링 스톤은 왜 예상과 반대로 휠까…100년 연구에도 여전히 가설 뿐

온카뱅크관리자

2026-02-28 08:07:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 긁힘·피벗 등 가설…"여러 이론 조합해야" 
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 19일(현지시간) 이탈리아 코르티나담페초 동계올림픽 컬링 여자 라운드로빈 한국 대 캐나다 경기에서 김수지 선수가 투구하고 있다. 선수가 스톤에 회전을 걸어 궤적을 조절하는 이 동작의 물리학적 원리는 100년 넘게 풀리지 않은 난제다. 연합뉴스 제공
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 컬링 스톤을 시계 방향으로 돌리며 밀면 마찰력의 방향상 왼쪽으로 휘어야 하지만 실제로는 오른쪽으로 휜다. 100년 넘게 난제로 남아 있던 컬링 스톤의 운동 원리에 물리학자들이 한 발짝 다가섰다.
 국제학술지 네이처는 지난 20일(현지시간) 컬링 스톤의 비직관적 궤적을 설명하는 물리학계의 주요 가설과 최신 연구 성과를 정리해 소개했다.
 컬링은 약 19kg의 화강암 스톤을 얼음 위에서 밀어 표적에 가까이 보내는 경기다. 선수가 스톤에 시계 방향 회전을 주면 오른쪽으로 휜다. 일반적인 둥근 물체는 반대다. 시계 방향으로 돌리며 밀면 바닥과 닿는 앞쪽이 오른쪽으로 움직이면서 마찰을 크게 받아 왼쪽으로 밀려난다. 컬링 스톤이 이 법칙을 거스르는 이유를 놓고 1924년 첫 동계올림픽에 컬링이 등장한 무렵부터 물리학자들이 원인 규명에 나섰지만 통일된 답은 아직 없다.
 현재 학계에는 두 개의 가설이 있다. 첫째는 스톤이 얼음에 남긴 긁힌 자국 때문에 방향이 틀어진다는 '긁힘 가설'이다. 알버트 레이먼드 페너 캐나다 밴쿠버아일랜드대 교수는 2019년 스톤 바닥의 거친 띠인 '러닝밴드' 앞쪽이 얼음 표면에 긁힌 자국을 남기고 회전하는 스톤 뒤쪽의 미세 돌기가 자국을 비스듬히 가로지르면서 옆으로 힘을 받는다고 설명했다. 긁힘 가설을 주장한 페너 교수의 논문은 국제학술지 '트라이볼로지 레터스'에 발표됐다.
 둘째는 마크 셰겔스키 캐나다 노던브리티시컬럼비아대 교수 연구팀이 2016년 국제학술지 캐나다물리학저널에 발표한 '피벗-슬라이드 가설'이다. 회전하는 스톤의 한쪽이 얼음에 순간적으로 걸리며 회전축 역할을 하고 걸림이 풀리면 다시 미끄러지는 과정이 반복되면서 전체 궤적이 휜다는 설명이다. 셰겔스키 교수는 "스톤 속도가 줄어드는 후반부에서 이 현상이 더 쉽게 일어난다"고 말했다.
 후속 연구들은 피벗-슬라이드 가설을 뒷받침 했다. 무라타 지로 일본 릿쿄대 교수는 2022년 국제학술지 '사이언티픽 리포트'에 발표한 연구에서 컬링 스톤을 100회 이상 밀어 궤적을 촬영한 뒤 영상 분석으로 0.01mm 단위까지 추적했다. 시계 방향으로 회전하는 스톤의 오른쪽에서 왼쪽보다 마찰점이 더 많이 발생했다. 마찰점이 지렛대 역할을 해 스톤을 오른쪽으로 휘게 한다는 분석이다. 무라타 교수는 "피벗 개념과 완벽히 일치하는 결과"라고 밝혔다.
 두 가설 외에 다른 요인도 작용한다는 연구결과도 있다. 스톤 바닥의 미세한 돌기도 궤적에 영향을 미친다는 것이다. 캐나다 컬링 선수 출신 독립 연구자인 클리포드 젠킨스 외 연구팀은 지난해 6월 26일 국제학술지 '캐나다물리학저널'에 발표한 논문에서 스톤 바닥에 있는 미세한 돌기인 '애스퍼리티'의 영향을 조사했다. 숙련된 선수가 돌기 길이가 서로 다른 스톤을 던진 결과 돌기가 긴 스톤이 더 크게 휘었다. 돌기가 피벗점 형성을 돕는다는 해석이다. 
 단일 모형만으로 현상 전체를 설명하기 어려울 수 있다는 지적도 있다. 알렉스 브라운 캐나다 몬트리올 폴리테크닉대 교수는 2024년 캐나다물리학저널에 발표한 논문에서 스톤이 얼음 위를 이동하는 동안 마찰이 세 단계로 변한다는 사실을 밝혔다.
 높은 속도로 스톤이 이동하는 구간에서는 마찰열로 얼음이 녹아 물막이 형성되면서 스톤과 얼음이 직접 닿지 않지만 속도가 줄면 물막이 얇아지며 돌기끼리 접촉이 시작되고 최종적으로 물막이 사라지면서 스톤이 급격히 멈춘다. 긁힘 가설이나 피벗-슬라이드 가설 모두 돌기와 얼음의 직접 접촉을 전제하기 때문에 두 가설 모두 특정 구간의 움직임밖에 설명하지 못한다는 뜻이다.
 숀 모 캐나다 서스캐처원대 동계스포츠 연구원은 네이처와의 인터뷰에서 "컬링의 각 단계마다 서로 다른 모형이 적용될 수 있다"며 "'컬링 스톤은 왜 예상과 반대로 갈까'에 대한 답은 여러 이론의 조합이 될 것"이라고 말했다.
 &lt;참고&gt;  doi.org/10.1038/d41586-026-00556-2
 [임정우 기자 jjwl@donga.com]
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