메이저리그를 흥분시킨 ‘어뢰배트’에 숨겨진 과학 [사이언스 브런치]

지난해 미국 메이저리그(MLB)를 뜨겁게 달군 화두는 ‘어뢰 배트’(torpedo bat)였다. 기존 배트와 달리 몸통 중간 부분이 불룩하고 무거우며 끝으로 갈수록 약간 가늘어지는 형태 때문에 어뢰나 볼링핀을 닮았다. 뉴욕 양키스 타자들이 사용한 어뢰 배트는 배트의 가장 넓은 지점이 공을 멀리 보내기 최적 위치인 ‘스위트 스팟’에 더 가까워지게 설계됐다. 이론적으로도 인체공학적 측면에서 타자에게 유리해 타석에서 방망이를 휘두를 때 부담을 줄여주는 것으로 평가됐다. 수많은 화제 속에서 여전히 한 가지 의문이 남았다. “과연 어뢰 배트가 실제로 뛰어난가”라는 문제다.

미국 펜실베이니아 주립대 연구팀은 어뢰 배트의 형태는 스위트 스팟 위치에 변화를 주고 배트의 타구감에 영향을 미칠 가능성이 크다고 밝혔다. 그러나 프로 경기에서 실질적 이점으로 이어질지는 불분명한 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 11~15일 필라델피아에서 열리는 ‘제190회 미국 음향학회 연례 컨퍼런스’에서 발표됐다.


연구를 이끈 댄 러셀 교수는 음향학 기술로 스포츠 장비를 평가한 스포츠 음향학 권위자로 골프 클럽, 테니스 라켓, 하키 스틱, 탁구 라켓 등도 분석했다. 연구팀은 어뢰 배트 분석을 위해 ‘모드 분석’ 기법을 사용했다. 이는 특수 망치로 배트를 두드린 뒤 충격력과 그에 따른 진동을 측정하는 것으로 배트의 여러 지점을 타격하고 측정해 배트 각 부분의 움직임이 다른 부분에 어떤 영향을 미치는지 파악할 수 있다. 모든 물체는 외부 충격이 가해질 때 특정 주파수에서 진동하는 고유 진동을 갖는다. 모드 분석은 배트에서 진동이 0이 되는 노드를 찾는 데 도움이 된다. 배트의 스위트 스팟은 첫 번째나 두 번째 진동 모드의 노드 부근에 위치하는 데 이 지점에 공을 맞추면 손으로 전달되는 불쾌한 떨림을 최소화할 수 있다.

연구팀은 배트의 고유 진동수를 가진 진동 모드 형상의 집합을 확보했다. 이 진동 형상으로 타구 속도에 영향을 주는 배트 배럴 부분의 스위트 스팟과 타격 시 손에 전달되는 느낌인 타구감에 영향을 주는 손잡이 부분의 위치를 찾아낼 수 있다. 물리학적으로 스위트 스팟은 반발 계수가 극대화되는 지점으로 어뢰 배트처럼 질량 분포를 조절하면 관성 모멘트가 변해 스윙 속도와 타격 시 에너지 전달 효율 사이의 균형점이 바뀌게 된다.

아마추어 선수들에게 이런 정보는 중요한데, 진동 모드를 바탕으로 배트 성능을 평가하기 때문이다. 선수들은 공이 어디로 가는지나 타구 속도가 얼마나 빠른지보다 공을 맞추는 순간의 소리와 타격 순간의 느낌으로 품질을 인식한다. 심리음향학적으로 타격 시 발생하는 고주파 음은 재질의 강성을 의미하고 이를 통해 장비의 신뢰도를 판단한다는 것이다. 이는 실제 물리적 비거리 못지않게 타자의 심리적 자신감에도 영향을 미친다.

러셀 교수는 “어뢰 배트의 형태는 스위트 스팟 위치에 변화를 주고 이는 배트의 타구감에 영향을 미칠 가능성이 크며 타구 속도를 몇 킬로미터 정도 높여줄 가능성이 있다”며 “컴퓨터 모델과 실험실 측정 결과를 바탕으로 2024년과 2025년 MLB 경기 데이터와 대조해 표준 배트와 어뢰 배트의 효과를 비교할 예정”이라고 설명했다.

유용하 과학전문기자