골프볼의 물리학 - 무게와 크기

 USGA Test Protocol- WEIGHT AND SIZE

USGA의 Conforming List에 등재되기 위해 거쳐야 하는 몇 가지 Test가 있다. 그중 가장 쉽게 이해되는 항목이 바로 무게와 크기에 대한 규정이다.

골프룰 내의 부속 규칙 III 장에 골프볼의 물리적인 규정에 대한 조항들이 명기되어 있는데, 그 첫 번째가 바로 무게와 크기에 대한 규정이다. USGA 홈페이지 상에는 아래와 같이 명기가 되어 있다.

2. Weight
Appendix III, 2 states that a ball must not weigh more than 1.620 ounces avoirdupois (45.93 gm). This is one of the simpler tests because all that is required is an accurate scale. There is no minimum weight, thus a ball can be as light as the manufacturer desires.

3. Size
The ball must have a diameter of not less than 1.680 inches (42.67 mm). The instrument used to measure size is a metal ring gauge. It is important to note that there is no maximum size, the ball can be as large as desired provided it conforms to all other standards.

즉, 골프볼은 45.93g 보다 무겁게 만들어질 수 없고, 지름 42.67mm보다 작은 사이즈로 만들 수 없다. 물리학적으로, 그리고 확률적으로 무게를 무겁게 하면 운동에너지가 증가하게 되며, 크기를 적게 하면 공기의 저항을 받는 면적이 줄어들게 되어 상대적으로 긴 비거리를 만들어낼 수 있게 된다. 여기서 확률적으로라고 굳이 표현한 이유는, 무게를 무겁게 하거나 크기를 작게 하기 위해서는 새로운 코어를 사용하게 되는데, 이 코어의 성능에 따라 결과가 달라질 수 있기 때문이다. 흔히 골프볼의 코어를 엔진, 딤플을 비행기의 날개에 비유하곤 하는데, 골프볼의 코어가 작아질 경우 비거리의 감소가 예상될 수 있고, 무게를 증가시키기 위해 배합을 다르게 한 코어의 성능이 오히려 비거리의 감소를 가져올 여지도 있을 수 있다.

한 가지 주목할 것은, 골프볼의 재질 특성상 모든 테스트를 특정 온도에 보관된 골프볼로만 진행한다는 것이다. 이를 위해 섭씨 약 23.9 도에 온도가 맞춰진 인큐베이터에 골프볼을 최소 3시간 보관하게 된다.

인큐베이터의 모습 <출처:USGA 홈페이지>

골프볼의 무게는 상대적으로 쉽게 잴 수 있다. 모두 두 더즌, 즉 24개의 골프볼을 저울에 달아서, 규정 무게를 넘는 골프볼이 3개 이하일 때만 테스트를 통과하게 된다.

무게 측정을 위한 전자 저울 <출처:USGA 홈페이지>

골프볼의 사이즈를 재는 것은 독특하다고 볼 수 있다. 링 게이지라는 테스트 장비를 사용하게 되는데, 이 링 게이지는 골프볼이 특정 사이즈보다 작을 경우, 그대로 통과하게 된다. 그리고 여러 방향으로 테스트를 하기 위해 Ball Track이라는 용지 위에서 골프볼을 굴려가며 테스트하게 된다. 예를 들어 1번에서 시작한 골프볼을 2번 위치로 굴려 옮긴 이후에 링 게이지를 들어 올려서 통과하는지 여부를 확인하고, 통과되지 않으면 3번 위치그리고 4번 위치 이렇게 차례로 위치를 옮겨 테스트를 하게 된다. 만약 테스트에서 25% 이상 실패하게 되면 해당 골프볼은 테스트를 통과하지 못한 것이 된다.

링게이지를 활용한 골프볼 사이즈 테스트 <출처: USGA 홈페이지>

사이즈 테스트를 위한 Ball Track <출처: USGA 홈페이지>

이 글을 접하는 골퍼들 중에서는 USGA의 테스트에 있어, 테스트에서 허용하는 오차 범위가 너무 크지 않은가라는 의문을 가질 수도 있을 것이다. 예를 들어 무게 테스트에 있어 24개의 골프볼 중, 3개 이하의 허용치를 주는 것이 너무 관대해 보일 수 있지만, 무게, 크기, 초속 테스트를 통과하지 못하는 골프볼의 숫자가 3 개의 테스트 모두 합쳐 4개 이상일 경우에는 USGA confoming 테스트를 통과하지 못하도록 규정하여, 이러한 우려를 보완하고 있다고 볼 수 있다.