활을 주제로 한 액션 영화 ‘최종병기 활’이 장안의 화제를 모았다.
이 영화는 박해일, 류승룡, 문채원, 김무열 등 배우들의 뛰어난 연기도 빛났지만 화살이 날아가는 장면을 박진감 넘치게 담은 촬영장비도 눈부셨다. 초당 최대 2800프레임까지 촬영 가능한 고속 카메라인 ‘팬텀 플렉스’를 사용, 빠른 속도로 날아가는 화살 움직임을 효과적으로 담았다. 또 기존 와이어 캠에 두 개 프로펠러를 장착한 ‘프로펠러 와이어 캠’을 사용하고, 기존보다 길이가 3배 긴 600m 특수 자일을 수입해 사용했다.
그러면 활과 화살에는 어떤 과학적 원리가 숨어있을까. 활에 화살을 얹어 힘껏 잡아당겨 화살을 날려 보내는 동작에는 물리학 운동에너지 원리가 담겨 있다. 무언가를 던질 때 던져진 물체 속도는 던진 사람 근육 움직임에서 전달된 운동 에너지로 결정된다. 화살에도 동일한 원리가 적용된다.
화살을 당기는 힘이 활 시위에 저장돼 있다가 활 시위를 놓는 순간 그 힘이 화살에 실린다. 화살은 활 없이 맨 손으로 던질 때보다 더 빠른 속도로 더 멀리 날아간다. 빠른 속도로 날아가는 화살은 중력 영향을 그만큼 덜 받게 되므로 멀리 있는 과녁까지 날아가 정확하게 꽂힐 수 있다.
또 화살은 활 시위를 떠나 과녁까지 가는 동안 포물선 운동을 하는데, 활을 쏠 때 화살 끝 방향을 잘 보면 살짝 위로 들려 있음을 알 수 있다. 이는 화살이 중력 영향으로 낙하하는 것을 염두에 두고 화살을 쏘기 때문이다. 약간 위로 던져진 화살이 포물선 운동을 해서 낙하하면서 과녁에 꽂히는 것이다.
활 시위에서 벗어난 화살은 포물선 운동 외에도 좌우로 춤추듯 흔들리며 날아간다. 이 현상을 ‘궁사의 패러독스’라고 한다. 활 시위는 궁사가 당길 때 힘을 받기도 하지만 원래 모습대로 돌아가려는 힘도 받는다. 이런 영향으로 화살에 힘이 비스듬하게 전달돼 화살이 흔들리게 된다.
화살이 과녁을 향해 날아갈 때 흔들림을 잡아주면서 화살이 안정적으로 회전하도록 하는 것이 화살 깃이다. 화살 깃의 이런 역할은 ‘자이로 효과’라고 한다. 물체가 적당히 회전할 때 안정된 상태를 유지하는 현상을 말한다.
제공:한국과학창의재단
정소영기자 syjung@etnews.com
