사람이 무엇에 부딪치지 않고 실제로 느낄 수 있는 가장 큰 충격은 유원지의 놀이기구에서 발생하는 중력가속도다.
사람이 견딜 수 있는 중력가속도의 크기는 0.1초 정도만 가해질 경우 대략 45G다. 1초 동안에는 10G, 15초 동안이면 5G 정도로 내려간다.
엄청난 훈련으로 단련된 F-16 전투기 조종사들은 최대 9G까지 견딘다고 한다. 하지만 이들도 무한정 견딜 수는 없다. 갑자기 시야가 흐려지면서 기절하는 블랙아웃 현상이 나타날 수 있다.
최근 과학자들은 격투기 선수들이 경기 중 견딜 수 있는 충격의 한계가 어디까지인지에 관심을 보이고 있다. 실제로 미국 미시간주 디트로이트시에 있는 웨인 주립대학의 생물의학 전문가 신디 비어는 세포에까지 영향을 주는 뇌 부상의 원리에 대해 연구하고 있다.
비어 연구팀이 권투 선수들을 대상으로 연구를 실시한 결과 주먹질 한 번에 5000뉴턴(N)까지 힘을 낼 수 있었다. 발차기는 최대 9000N의 힘을 낸다.
뉴턴은 힘의 국제단위로, 1N은 1㎏의 물체에 작용해 매초마다 1m의 가속도를 얻게 하는 힘을 말한다.
인체에서 가장 단단한 부분인 뼈는 1세제곱인치 당 8626㎏의 무게를 견딜 수 있다. 그러나 뼈가 무게를 감당하는 능력은 힘이 가해지는 속도에 따라 다르다.
속도를 높이면 약 3300N의 힘이 더해지는데, 일반인이 맞으면 갈비뼈가 부러질 확률이 25%다.
맞았을 때 받는 충격의 정도는 뼈를 감싸고 있는 근육이나 지방의 양, 충격이 가해지는 각도, 맞는 사람의 나이나 건강 상태 등에 따라 다르다.
머리를 강하게 맞으면 신경 뉴런이 심하게 눌린다. 이때 뇌는 스스로를 보호하기 위해 운동을 멈춘다. 따라서 의식을 잃게 되는 것이다. 1초에 최고 4만3000rpm의 속도로 머리가 돌아가도록 때릴 경우 맞은 사람의 25%는 의식을 잃는다.
비어는 “인체가 견딜 수 있는 충격의 한계를 분석해낸다면 격투기 선수의 보호 장구를 개량하거나 더욱 안전한 어린이용 자전거 헬멧을 제작하는 데 도움이 될 것”으로 내다봤다.
제공:한국과학창의재단
정소영기자 syjung@etnews.com
