꿈의 돔구장, 홈런이 빵빵?!

스포츠 대부분이 그러하듯 야구는 특히 자연 상황에 영향을 많이 받는다. 추운 겨울에는 손이 시려 경기가 어렵고 더운 여름에는 햇볕이 뜨거워 관람이 힘들다. 바람이 불면 공의 궤적이 엉뚱한 방향으로 휘어지고 비가 오면 땅이 질척거려 제대로 뛰는 일이 힘들다. 날씨에 상관없이 경기를 치를 방법은 없는 걸까. 

미국의 ‘체이스 필드’, 일본의 ‘오사카 돔’, 대만의 ‘타이베이 아레나’… 야구 애호가이라면 이 3개의 이름만으로도 부러움이 생길 것이다. 비바람이 몰아치거나 폭설이 내려도 마음 편히 경기를 관람할 수 있는 ‘야구 전용 돔구장’이다. 돔(dome)은 둥근 형태의 지붕을 얹은 건축물을 가리킨다. 돔구장은 말 그대로 경기장 전체에 돔을 씌운 형태다. 

작은 형태의 돔은 선사시대부터 사용됐지만 대규모의 건물을 짓는 일은 쉽지 않다. 고대 로마의 아그리파 장군이 기원전 27년 여러 신을 숭배하기 위해 판테온을 건축하면서 제대로 된 돔 건물의 역사가 시작됐다. 지금 남아 있는 로마의 판테온은 서기 125년 하드리아누스 황제 때 다시 지어진 건물이지만 외벽에는 아그리파의 이름이 여전히 남아 있다. 

이후 동로마제국이 대형 돔 건축물의 전통을 이어받았다. 터키 이스탄불에 남아 있는 하기아 소피아 이슬람 사원이 대표적이다. 중세 고딕양식이 쇠퇴한 이후 유럽 대부분 국가는 돔 지붕을 적용해 대형 성당의 위용을 높였다. 현대에 들어서는 체육관과 경기장에 돔 기술이 쓰이면서 그 면적이 수백 배로 늘어났다. 

최초의 돔구장은 미국 텍사스주 휴스턴에 지어진 ‘릴라이언트 애스트로돔’이다. 1965년에 지어진 애스트로돔은 4만4천 석을 수용할 수 있는 규모로 지름이 220m, 높이가 60m를 넘는 초대형 돔구장이다. 이 지역은 여름철 기온이 섭씨 35도를 넘고 모기떼의 습격이 잦아서 주민들의 불만이 많았다. 그래서 돔구장을 만들었고 미식축구나 레슬링 경기에도 사용됐다. 불행하게도 지금은 노후로 인한 철거 절차를 밟고 있다. 
 

사진 1. 세계 최초의 돔구장, 릴라이언트 애스트로돔(출처: wikipedia/EricEnfermero)



미국은 8개, 일본은 6개에 달하는 돔구장을 야구 경기에 사용하고 있다. 하지만 우리나라는 1963년 장충체육관을 고쳐서 최초의 돔구장을 만들었지만, 야구 경기용은 아니었다. 수십 년의 요구와 논의를 거쳐 2015년 9월 마침내 서울 구로구에 국내 최초의 야구 전용 돔 구장 ‘고척스카이돔’이 완공됐다. 개장은 11월 4일, 우리나라와 쿠바가 벌인 야구대표팀 평가전으로 정해졌다. 

돔구장은 흔히들 ‘타자 친화적인 야구장’으로 불린다. “야외 경기장보다 홈런이 더 많이 나온다”는 소문이 돌면서다. 야구계에서는 ‘돔런(dome-run)’이라는 용어를 쓰기도 한다. 진원지는 1982년 개장된 미국 미네소타 트윈스의 홈구장 ‘휴버트 H. 험프리 메트로돔’이다. 그해에만 평균 구장의 두 배에 가까운 191개의 홈런을 기록했다. 
 

사진 2. 우리나라 최초의 돔구장, 고척스카이돔(출처: wikipedia/Fetx2002)



비밀은 ‘공기 순환’에 있었다. 메트로돔은 공기를 주입해 천장을 유지하는 방식인데 바람의 방향을 홈플레이트에서 외야 쪽으로 설정함으로써 공이 더 멀리 날아가도록 한 것이다. 상대편 팀이 타석에 들어서면 송풍기를 꺼서 바람을 조절하기도 했다. 엄밀히 말해서 승부 조작이라 비난받을 만하다. 

그러나 돔구장 자체의 특성도 타자에 유리하게 작용하는 것이 사실이다. 우선은 외부에서 불어오는 자연풍이 차단되기 때문에 방해요소 없이 자신의 타력을 선보일 수 있다. 타자에게 도움을 주는 바람이 분다 해도 타구의 방향을 설정하는 데는 오히려 불리하게 작용한다. 게다가 야외 구장을 지나는 바람은 관중석 벽을 넘어오면서 갑작스레 방향을 틀어 아래쪽으로 내려오기 때문에 뜬공이 솟구치는 것을 막는다. 

또한 구장 내부에 상승기류가 형성되기 때문에 뜬공의 높이가 야외구장보다 높다. 관람객들이 들어차면 체온과 응원 때문에 더 많은 열기가 생성되고 갖가지 조명과 전기장치들도 열을 내뿜는다. 위쪽으로 솟아오른 열기는 천장의 환기구를 통해 빠져나가므로 저절로 기류가 상승한다. 송풍기를 틀어서 천장의 높이를 유지하는 일부 돔구장은 상승기류의 속도가 더욱 빠르다. 

돔구장에서 홈런이 나오면 관중은 “역시 돔이야.” 하는 탄성을 내뱉는다. 그렇다면 고척스카이돔에서도 야외 구장보다 더 많은 홈런이 기록될까. 개장 경기였던 우리나라와 쿠바의 평가전에서는 일본 최우수선수상을 받은 이대호와 2년 연속 50홈런을 기록한 박병호가 큰 관심을 받았다. 4번 타자는 박병호로 선정됐지만 이대호와 마찬가지로 홈런을 날리지 못했다. 홈런 가능성에 근접한 타구도 없었다. 

1만8천 석의 고척 스카이돔은 홈플레이트에서 중앙 담장까지의 거리는 122m이며 좌‧우측 파울라인의 길이가 99m다. 중앙 거리 125m에 파울라인 100m의 잠실야구장, 중앙 122m에 파울라인 101m인 울산 문수야구장보다는 작다. 그러나 우리나라에서 가장 타자 친화적이라 불리는 목동 야구장이 중앙 거리가 118m에 파울라인은 98m인 것을 생각해보면 마냥 낙관적이지는 않다. 중앙 거리만 따지면 잠실에 이어 우리나라 두 번째다. 

게다가 내부에 상승기류가 생기지 않도록 천장의 환기시설을 없앴고, 공조시설도 일부러 공기가 내부에 머무르도록 조절했다. 실제로 쿠바 평가전에서 개막행사로 터진 축포의 연기가 경기 내내 실내에 머물러 시야가 뿌옇게 흐려지기도 했다. 

일부러 천장을 맞춰서 홈런을 기록할 수는 없을까. 한국야구위원회(KBO)의 규정에 따르면 돔구장에서 친 공이 파울 지역의 천장에 맞거나 구조물에 끼면 당연히 파울이지만 천장에 맞고 떨어진 공을 수비수가 잡아내면 아웃이다. 페어 지역에서는 내야와 외야가 나뉜다. 내야 천장에 맞고 떨어진 공을 야수가 잡으면 아웃이고 잡지 못하면 2루타로 기록된다. 

반면에 타구가 외야 천장에 맞거나 낀다면 무조건 홈런이다. 그러나 고척스카이돔의 최고 높이는 67.6m다. 세계에서 가장 높았던 애스트로돔의 천장 63.4m보다 4.2m나 더 높다. 애스트로돔에서는 타구가 천장에 맞은 적이 1974년에 단 한 번 있었을 뿐이다. 고척 스카이돔에서 천장을 맞히려면 타구의 비거리가 140m를 넘겨야 한다. 세계적인 기량의 선수들에게도 쉽지 않은 일이다. 

그래도 야구는 예측이 쉽지 않은 스포츠다. 언제 누가 홈런을 날릴지는 알 수 없다. 고척 스카이돔에서 탄생한 첫 홈런도 프로선수가 아닌 고등학생의 작품이었다. 지난 11월 12일 열린 청룡기 고교야구 선수권대회에 참가한 서울고등학교 강백호 선수는 8회말 5구째에서 우측 담장을 넘기는 비거리 115m짜리 홈런을 날렸다. 고척스카이돔에서 앞으로 얼마나 많은 홈런이 기록될지는 지켜봐야 할 일이다. 

글 : 임동욱 과학칼럼니스트

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[만화] 야구의 꽃, 홈런이 탄생하기까지

흩날리는 벚꽃과 함께 드디어 프로야구 시즌이 돌아왔다! 덩달아 태연과 아빠도 신이 난다. 어린 시절, 어린이 야구단 점퍼와 모자가 좋아 무작정 야구에 빠져들었던 아빠는 아직까지도 세상에 둘째가라면 서러운 야구 마니아다. 물론 태연은 야구에 관심이 전혀 없다. 다만, 야구장 응원 열기에 휩싸여 먹는 치킨이 세상에서 가장 맛있다는 놀라운 진실을 알고 있을 뿐!

이유야 어쨌든 야구장을 좋아한다는 점에서는 완벽하게 의견이 일치하는 부녀. 막대풍선을 하나씩 들고 자리에 앉았다. 그러나 초반 폭풍 같은 응원 열기가 슬슬 잦아들고, 치킨이 바닥나기 시작하자 태연은 지루함을 견딜 수 없다.

“아, 재미없어. 아빠 그만 가요. 홈런이라도 딱딱 나와야지 5회에 1대 0이 뭐야. 별에서 온 우리 도민준씨 같았으면 초능력 써서 벌써 홈런 백 개는 날렸을 텐데. 역시 지구인은 이게 문제예요.”

“홈런이 그렇게 쉽게 나오는 건 줄 알아? 그건 신이 내리는 거라고.”

“말도 안 돼. 저번엔 다른 게 신이 내려주신 거라면서요? 저의 떡 벌어진 어깨를 보세요. 저도 얼마든지 칠 수 있다고요.”

“자, 하나하나 짚어볼까? 투수가 공을 던지면 대략 0.4초 뒤에 타자에게 도달해. 이걸 맞추려면 타자는 0.2초 안에 직구인지 변화구인지 어떤 궤적으로 날아오는지 등 여러 가지를 분석해야 하지. 이걸 완벽하게 했다 하더라도 배트의 스위트 스폿(sweet spot)에 공을 맞히는 건 어마어마하게 어려운 일이야. 또 타자가 자신의 힘을 순간적으로 배트에 싣는 훈련을 덜했다면 당연히 펜스를 넘기지 못하겠지. 그뿐 아니라 배트를 잡는 길이, 타격 타이밍, 배트의 무게, 타격 밸런스, 풀스윙 여부, 스윙 궤적 등도 완벽하게 조화를 이뤄야 홈런이 나온단다.

“뭐가 이렇게 어려워요! 또 스위트 스폿은 다 뭐고요. 뭔가 달달하고 맛있는 건가?”

“헐~, 역시 너의 식신 본능은 어디서든 빛을 발하는구나. 스위트 스폿은 배트가 공을 때리는 순간 일어나는 진동을 합쳤을 때 그 값이 최소가 되는 지점을 말하는데, 여기 맞으면 공은 타자가 원하는 대로 가장 멋지게 날아간단다. 보통 배트의 끝에서 5~10cm 떨어진 지점을 말하지. 하지만 매번 공의 속도와 방향 등에 따라 조금씩 달라지니까 정확하게 맞추는 건 정말이지 어려운 일이야.

“뭐에요, 그럼 진동이 최소가 되는 그 달달한 지점을 일일이 계산해야 한다는 말씀이세요? 0.2초 만에 판단해야 한다면서 그걸 언제 계산해요! 난 뭐, 하루를 줘도 못하겠지만.”

“본능적으로 판단하고 쳐내야지. 그래서 예전에는 홈런 타자는 타고나야 한다는 의견이 많았단다. 하지만 요즘에는 후천적인 노력으로도 홈런 타자가 될 수 있다는 견해가 힘을 얻고 있어.

“정말요? 어떻게요?”

“공을 스위트 스폿에 정확히 맞추는 순간판단력을 기르면 되는 거지.”

“말이 쉽지, 그게 노력으로 되겠어요?”

사람 뇌에는 움직이는 물체의 이동 경로를 예측할 수 있도록 해주는 ‘중측두피질(MT)이라는 부위가 있단다. 대부분 홈런 타자는 이 부위가 특별히 발달해 있는데, 아주 짧은 시간 안에 공이 어떻게 날아올지 예상하고 정확하게 배트를 대서 홈런을 만들어내지.

“거 봐요. 연습해도 안 된다니깐.”

“하지만 근육을 자주 쓰면 발달하듯 뇌도 많이 사용할수록 기능이 향상되거든. 빨리 움직이는 물체를 반복적으로 보는 연습을 치열하게 하면서 중측두피질의 능력을 높이면 타고나는 선수들을 어느 정도는 따라잡을 수 있다는 게 의학 전문가들의 견해야. 또 날아오는 공을 최대한 끝까지 보고 배트를 대는 능력도 타고나는 부분이 있지만, 이 역시 피나는 연습을 통해 어느 정도는 극복할 수 있다는구나.”

“아, 뭐예요. 타고난다는 거예요, 아님 노력해도 된다는 거예요. 아빠 그렇게 애매하게 말씀하시면 앙돼요~!!”

“음…, 비유하자면 이런 거지. 공부를 잘하는 아이들은 좋은 머리를 타고난 데다 노력도 열심히 하는 경우가 많아. 하지만 재능이 좀 부족해도 두 배, 세배 엄청난 노력을 해서 따라잡는 아이들도 있단 말이야. 홈런 타자도 그런 게 아닐까? 그러니까 여기서 아빠가 하려는 말의 요지가 뭐냐 하면, 너도 머리가 나쁘다고 실망만 하지 말고….”

“에이, 걱정 마세요. 제가 공부 머리는 나빠도 중측두피질 하나는 어마어마하게 발달해 있다고요. 수업 시간에 제가 졸면 선생님이 분필을 던지시겠죠? 그러나 저는 절대 맞지 않아요. 꿈속에서도 분필이 날아오는 정확한 속도와 방향을 분석해서 싹싹 잘 피하는 능력이 있거든요. 나중에 공부 대신에 홈런으로 성공할 테니까, 염려는 전광판에나 붙들어 매 두세요~.”

글 : 김희정 과학칼럼니스트

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“The saddest day of the year is the day baseball season ends.”
(1년 중 가장 슬픈 날은 야구시즌이 끝나는 날이다.)

박찬호 선수의 ‘양아버지’라고 불리는 토미 라소다 전 LA 다저스 감독이 한 말이다. 야구 마니아들이 이보다 더 공감할 수 있는 말이 있을까.

우리나라 국가대표 야구팀이 베이징올림픽에서 금메달을 딴 뒤 연이어 ‘세계 야구 월드컵’이라 불리는 월드베이스볼클래식(WBC)에서 값진 준우승을 일궈내며 전국 야구장은 발 디딜 틈이 없이 붐비고 있다.

이와 함께 국내 프로야구가 한 단계 도약하려면 미국이나 일본처럼 날씨와 관계없이 사시사철 야구를 할 수 있는 돔구장이 필요하다는 의견이 나오고 있다. 우리보다 야구 역사가 긴 일본은 1988년 개장한 도쿄돔을 포함해 현재 총 6개의 돔구장을 운영 중이다. 이에 서울시는 고척동에 2011년 9월까지 2만 석 규모의 돔구장을 건설할 계획이며, 안산시도 내년 3월 착공에 들어가 2012년까지 3만 2000석 규모의 돔구장을 건설할 예정이다. 돔구장이 완공되면 안산시는 2013년 WBC를 유치한다는 계획도 세웠다.

구로구 고척동에 건립될 국내 최초의 돔 구장의 조감도.
2011년 9월 완공될 이 돔구장은 골조를 세우고 천막을 입히는 골조막 방식,
돛단배처럼 지붕을 줄로 연결하는 마스트 방식, 도쿄돔처럼 내외부의 기압
차로 지붕을 떠받치는 공기막 방식 등이 검토되고 있다. 서울시 자료사진

돔구장 건설은 야구 마니아들에게도 반가운 소식이다. 선수들은 겨울철 훈련장을 찾아 해외로 전지훈련을 가지 않아도 되며, 팬들은 겨우내 몸만들기에 열중하는 선수들의 연습경기도 코앞에서 지켜볼 수 있다. 365일 야구를 즐길 수 있는 날이 다가오는 셈이다.

그런데 돔구장은 일반 구장보다 홈런이 더 많이 나온다는 이야기가 있는데 사실일까? 이승엽 선수는 2006년 41개의 홈런 중 22개, 2007년에는 30개의 홈런 중 18개 최악의 컨디션을 보인 지난해에도 8개의 홈런 중 4개를 홈구장인 도쿄돔에서 쏘아 올렸다.

이승엽 선수의 라이벌 타이론 우즈 선수는 일본의 스포츠 일간지 ‘스포츠호치’와의 인터뷰에서 도쿄돔이 홈런치기가 수월하다며, 이승엽 선수의 홈런을 무시하는 발언을 해 화제가 된 적이 있다. 이승엽 선수가 친 홈런은 돔에서 만들어 낸 홈런인 이른바 ‘돔런’(Domerun)이라는 것이다.

야구의 본고장인 미국 메이저리그에서도 돔구장에서의 홈런에 관한 논란이 있었다. 미네소타 트윈스의 홈구장인 메트로돔은 개장 첫해인 1982년, 다른 구장보다 배에 가까운 191개의 홈런이 나왔다.

이와 관련해 메트로돔 전직 관리자 에릭슨은 “미네소타 선수가 타석에 들어설 때 홈 플레이트에서 외야로 바람이 불도록 인위적으로 바람을 조절했다”며 “이 같은 공기 조절이 다른 돔구장에서도 광범위하게 행해지고 있다”고 말해 파장을 일으킨 바 있다.

그런데 메트로돔 처럼 인위적으로 바람을 일으켜 홈런을 ‘생산’하지 않더라도 돔구장은 유독 홈런이 잘 나온다. 돔 구장에는 홈런을 증가시키는 공기역학적인 ‘힘’이 있기 때문이다.

그 첫 번째 힘은 구장 내의 상승기류다. 돔구장에는 뜨거워진 공기가 상승하며 대류 현상에 의해 자연적으로 상승기류가 생긴다. 게다가 돔 천장 중앙에 설치된 환기시설이 뜨거운 공기를 강제로 배출시키기 때문에 인공적 상승기류도 형성된다. 도쿄돔의 경우 돔 상단에 더 강한 상승기류가 생기는데 이는 도쿄돔은 얇은 막으로 된 천장을 관중석 상단에 설치한 송풍기 36대가 일으킨 바람으로 지탱하는 ‘공기부양식 돔’이기 때문이다. 일단 높이 뜬 타구는 이 같은 ‘외부 효과’의 도움으로 홈런이 될 가능성이 커지는 셈이다.


두 번째 힘으로는 수직 기온분포에 따라 타구가 상승하는 효과가 있다. 돔구장은 일종의 ‘온실’과 같아서 그라운드에서 천장 부근으로 올라갈수록 기온이 높아진다. 온도가 높은 상층부 공기는 밀도가 낮다. 높이 뜬 공이 그라운드 부근의 공보다 공기저항을 덜 받아 타구의 비거리가 늘어날 수 있다는 뜻이다.

마지막으로는 돔 구장이 외부 바람을 차단해서 생기는 풍압 감소 효과를 들 수 있다. 돔구장의 지붕은 하향 풍압을 줄이는 효과가 있어 공이 받는 저항과 압력이 줄어들게 된다. 하향 풍압이란 외부에서 부는 바람이 경기장을 타고 넘어오며 천장에서 경기장 지면 방향으로 내리누르는 압력을 말한다.

컴퓨터 시뮬레이션결과 지붕이 완전히 폐쇄된 돔 경기장은 지붕이 약 63% 정도만 덮인 하프 돔형 경기장에 비해 하향 풍압이 최대 75%정도 감소하는 것으로 나타났다.

돔구장에는 이처럼 타구가 공기역학적 힘을 받아 더 멀리 날아갈 수 있는 환경이 분명 존재한다. 하지만 돔구장에서 모든 홈런이 상승기류의 영향을 받는다고 말할 수는 없다. 모든 선수가 동일하게 받는 효과임에도 불구하고 모두가 이승엽 선수처럼 홈런을 많이 치는 것은 아니기 때문이다.

일본 삿포로 돔구장의 모습

이승엽 선수는 다른 타자들처럼 힘으로 공을 걷어 올리는 것이 아니라 정확한 타이밍으로 홈런을 치는, 이른바 ‘스위트 스팟’(sweet spot)을 가장 잘 활용하는 선수다. 스위트 스팟이란 야구 방망이에 맞았을 때 진동에너지로 손실되는 에너지가 없어 타구에 최대의 힘이 실리는 지점을 의미한다. 이승엽 선수가 친 타구는 포물선이 아니라 일직선으로 뻗어나가는 경우가 많은 이유가 바로 이 때문이다. 이럴 경우 돔구장 내 상승기류의 영향은 거의 받지 않는다고 볼 수 있다.

분명 이승엽 선수의 홈런에 돔구장이라는 환경이 영향을 미치지 않았다고는 볼 수 없다. 하지만 돔 구장이라는 조건은 다른 일본 선수들도 모두 마찬가지이다. 또 그는 실외 야구장 뿐인 한국리그에서도 수많은 홈런을 날려 화제가 됐었다. 그가 홈런왕으로 불릴 수 있는 이유는 돔 구장의 유리한 조건이 아닌, 최고의 타자가 되기 위한 끊임없는 노력 덕분일 것이다.


글 : 이준덕 과학칼럼니스트 / 도움말 김윤석 박사 (풍향실험 전문기업 티이솔루션 대표)


ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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