3. 억! 다시 오는『부메랑 만들기』

한산중학교  김 병 오

부메랑이란? ― 오스트레일리아의 원주민 아보리지니가 사냥할 때 썼던 것을 모방한 것이 현재의 부메랑(boomerang)이다. 부메랑도 양력을 발생시켜 날아간다. 부메랑의 끝을 쥐고 세운 상태에서 던지면 원을 그리면서 제자리로 되돌아온다. 부메랑은 한쪽 면이 부풀어 있는데 양력은 이 면의 방향에 생긴다. 여기서는 < 모양의 부메랑을 부푼면을 왼쪽으로 하여 던졌다고 생각하자.

부메랑을 세워서 던지면 윗부분에는 앞으로 나아가는 속도에 회전 속도가 더해지면서 부메랑의 공기에 대한 속도가 빨라지므로 양력이 커진다. 그러나 아랫부분에는 회전이 진행 방향과 반대가 되므로 양력이 작아진다. 그 결과 부메랑은 왼쪽으로 쓰러지려고 한다. 하지만 방향을 유지하려는 회전축의 힘이 작용하므로 왼쪽으로 쓰러지지 않고 진행 방향의 왼쪽으로 구부러진다. 이 현상이 연속적으로 일어나기 때문에 부메랑은 계속 왼쪽으로 휘어지면서 원래의 장소로 되돌아오게 된다.

이러한 원리를 생각하면서 부메랑을 만들어 보아야만 알 수 있는 것이고, 실제로 실습을 하게 되면 부메랑을 날리는 재미와 만드는 재미, 그리고 집안에 장식하는 재미를 동시에 누릴 수 있을 것이다. 부메랑 만들기는 누구에게나 가능하고 이렇게 다양한 비행 물체를 직접 만들어서 야외로 나가 실제로 날려 보자.

가. 학습 목표

1) 비행 물체가 하늘을 나는 원리를 알 수 있다.

2) 만들기에 대한 자신감을 가질 수 있다.

3) 공작에 대한 흥미를 갖게 할 수 있다.

나. 준비물

1) 베니어합판(30cm×20cm×두께4mm), 사포(#100, #600, #는 눈의 가늠을 나타내는 번호), 클리어 래커(clear lacquer)

2) 최근에는 합판 대용품으로 인기 있는 “포멕스(Foamex)”란 재료가 있다. 이 재료는 34×34cm 한 장이면, 2~3개의 부메랑을 만들 수 있다. 8장 한 묶음으로 판매한다.

3) 공구 -- 실톱, 손잡이가 달린 줄, 디스크 샌더

디스크 샌더                줄(평줄)                       실톱

다. 만들기

1) 모양 뜨기

예술적인 면으로 모양의 아름다움과 기술적인 면으로 비행 역학부문 양쪽 모두를 만족시켜야 합니다. 이 과정은 어느 한쪽이라도 시원찮으면 완성도가 떨어지게 됩니다.

① 순간적으로 떠오르는 아이디어를 메모지에 스케치합니다.

② 부메랑의 형태가 구조적으로 비행 역학에 적합한지 검토합니다.

즉, 대칭 구조인가? 만약 대칭 구조가 아닐 경우는 무게의 중심이 정확하게 중앙에 있는가? 공기 역학에 적합한 유선형인가? 그리고 외형이 과연 나만의 독특한 개성을 드러내고 있는가를 검토합니다.

③ 이제 모양을 실제 크기로 확대합니다.

실제의 크기는 A형 부메랑의 경우 날개 하나의 길이가 자신의 손목에서 팔꿈치까지의 길이 정도입니다. 모든 선은 비행기의 날개나 새의 날개선이 갖는 매끄러움을 구비해야 합니다. 돌출부분이나 모난 부분이 없어야 합니다.

④ 재료 위에 확정된 모양을 그립니다.

2) 만들기

평면적인 형태를 입체적인 형태로 만드는 과정입니다. 날개 앞부분(공기가 먼저 부딪히는 부분)과 날개 뒷부분(공기가 스쳐 나가는 부분)이 시각적인 아름다움과 더불어 실제적인 비행 기능을 갖도록 합니다. 여기서는 도구들이 필요합니다.(합판, 실톱, 바이스, 줄, 사포)

가) 먼저 실톱으로 선을 따라 잘라냅니다. 띠톱을 사용하면 아주 쉬운 작업이지만 수공구라면 가장자리의 결이 뜯겨지지 않도록 조심해야 합니다. 수공구로 작업할 경우는 고정 바이스로 받침대에 고정시켜 놓고 실톱질을 하시는 것이 안전합니다.

나) 줄을 사용하여 날개를 입체적으로 만드는 과정입니다. 날개 앞면(날개가 회전할 때 공기가 먼저 부딪히는 부분)을 먼저 하고 나서 날개 뒷면(공기가 스쳐 나가는 곳)을 해야 합니다. 줄은 처음에는 거친 것(약 400번용 샌드페이퍼)으로 하는데  바이스로 고정하고 작업해야 합니다.

다) 고운 줄(약 1000번용 샌드페이퍼)로 마무리 합니다. 여기서 물론 디스크 샌더를 사용하면 쉽게 마무리 할 수 있습니다.

3) 교정하기

매우 중요한 절차로써 비행을 실제로 실험하면서 잘 날도록 교정하는 과정입니다. 이때는 어떠한 바람에서도 잘 날도록 시험 비행을 하게 됩니다. 아무리 멋진 디자인이라고 해도 비행이 멋지지 않으면 빛 좋은 개살구라는 것을 명심하시기 바랍니다.

가) 무풍 상태에서의 실험, 교정：새로운 모델의 부메랑은 던지는 사람을 바꿔 가면서 비행을 실험합니다. 이 실험을 통해서 날개의 구조를 줄로 교정해 갑니다. 야외에서 받침대나 바이스가 없으므로 무릎 위에 얹고 왼손으로 단단히 잡은 다음 오른손으로 줄질을 합니다.

나) 중간 정도의 바람 상태에서의 실험, 교정：이제는 최대의 바람(중간 정도의 바람---깃발이 수평으로 펄럭이는 정도) 상태에서 실험을 해야 합니다. 바람의 강도가 세므로 보다 공기역학적인 면이 고려되는 세밀한 교정이 있어야 합니다.

다) 다시 무풍 상태에서의 실험, 교정：중간 바람에서 교정된 부메랑이 무풍에서도 여전히 제 성능을 발휘하는지 실험하고 추가로 교정합니다.

4) 꾸미기

꾸미기는 치장하는 단계로 예술적인 작업입니다. 잘 만드는 사람이 최후의 치장에 실패하여 유치한 디자인의 부메랑이 되어 버리는 경우가 허다합니다. 주로 사용되는 재료는 도자기용 마감 페인트이며 에어브러쉬로 칠해 집니다.

가) 만족스런 색깔과 무늬가 나올 때까지 원본에 색깔 디자인을 해 봅니다. 성급하게 부메랑에 바로 채색하는 일이 있으면 실패하기 쉽습니다. 자신이 없는 분은 디자인 전문성이 있는 사람에게 의뢰하는 것도 좋은 방법입니다.

나) 원본의 디자인을 보면서 형태가 완성된 부메랑의 표면에 칠을 합니다. 이때 솔(브러쉬)이나 에어 브러쉬를 이용합니다. 통상적으로 날개 밑면에는 디자인을 하지 않습니다.

다) 칠이 다 마른 다음 폴리우레탄을 칠합니다. 마르면 다시 칠하고 해서 네 겹을 입힙니다. 이때 날개 밑면 칠을 해도 괜찮습니다. 마지막으로 다시 한 겹을 더 입히는데 날개 뒷부분만 입힙니다.

라. 날리는 방법

주위에 사람이 없는 것을 확인하고 바람의 방향을 조사한다. 부메랑의 표면(깍은 쪽)이 안쪽이 되도록 하여 끝을 쥔다. 풍상(風上)의 오른쪽 45°를 향하여 공을 던지는 식으로 던진다. 이 때 손목에 힘을 주어 될 수 있는 대로 부메랑에 많은 회전을 주도록 한다. 보호용으로 안경이나 장갑을 끼면 좋고 다음 사항을 지키면 더욱더 좋을 것 같다.

∙사람이 다치지 않도록 넓은 장소(50m×50m이상)에서 던진다.

∙바람이 세게 불 때(풍속 3m/초 이상)는 던지지 않는다.

∙부메랑을 옆으로 던지면 급상승, 급강하하기 때문에 다칠 염려가 있다.

1) 던지는 방향

부메랑은 미세한 바람에도 영향을 받으면서 비행을 하기 때문에 바람을 읽는 것은 필수적입니다. 바람을 정면으로 마주해서 선 다음 “반우향우” 하면 바로 그 방향이 던지는 방향입니다. 물론 왼손잡이는 “반좌향좌” 를 해야 합니다. 바람의 방향에서 45도 각도가 던지는 방향입니다.

2) 던지는 각도

던지는 각도는 팔과 부메랑의 각도를 말하는 것인데 팔을 곧게 펴서 귀에 붙이면 수직(A)이 됩니다. 천천히 옆으로 내리면 45도(B)가 됩니다. 여기까지가 던지는 각도의 범위입니다. 부메랑의 성질과 바람의 강약에 따라서 적절한 각도를 정하게 됩니다.

가장 나쁜 각도는 수직선과 90도(C)가 되어 땅바닥과 평행한 각도입니다. 이 각도는 부메랑과 천적입니다. 절대로 이렇게 던지면 안 됩니다. 사람이 다치든지 부메랑이 부러지게 됩니다.

3) 던지는 높이

어깨 높이에서부터 약 10도까지가 적절한 높이입니다. 언뜻 보면 바닥에다 던지는 것처럼 보이기도 합니다. 이는 부메랑과 팔이 움직일 때 최고점이 대비되어 보이기 때문이니 너무 신경 쓸 필요 없습니다.

4) 부메랑 받기

처음에는 부메랑이 가깝게 돌아오지 않아서 애를 태우지만 조금만 연구하며 연습하면 점점 정확하게 자신에게도 돌아오게 되어 양손으로 받을 수 있게 됩니다. 자꾸 던지다 보면 부메랑의 비행 코스에 정통하게 되고 낙착 지점을 미리 알게 되어 쉽게 받을 수 있습니다.

오른손을 아래로 하고 왼손을 위로 하여 그림처럼 수평으로 날아오는 부메랑을 아래 위에서 손을 모아 잡습니다. 부메랑은 회전력이 있어서 날개 끝에 손을 맞으면 상당히 아픕니다. 받는 연습도 그래서 필요합니다.

▣ 참고자료

◇ 물체가 하늘을 나는 이유

물체가 하늘을 날기 위해서는 물체를 밀어 올리는 공기의 압력인 ‘양력(揚力)’, 즉 부양력(浮揚力)이 필요하다. 양력은 나는 물체 주위에 흐르는 공기의 속도 차이에서 생긴다. 유체의 속도가 빠를수록 유체 안의 압력은 낮아지고, 속도가 느릴수록 압력은 높아진다. 이것을 비행기의 날개를 통하여 보면 그림과 같다. 즉 날개의 윗면이 a〜b 사이의 거리보다 길고, 공기의 속도가 빨라지므로 압력이 낮아진다. 반대로 아랫면은 윗면보다 압력이 높아진다. 그 압력의 차이에서 날개를 위로 밀어 올리는 양력이 생긴다. 물체가 날기 위해서는 이 양력이 중력보다 커야 하고, 더 나아가 추진력이 공기의 저항력보다 커야 한다.

양력을 발생시키는 원인은 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 날개의 단면 모양이고, 또 하나는 날개와 공기의 흐름이 만드는 각도(영각)이다. 영각(迎角)이 클수록 양력이 증가하지만, 어느 정도 이상이 되면 공기가 날개의 윗면을 따라 흐르지 않게 되어 양력이 감소한다. 이것을 ‘실속(失速)’이라고 한다.

마. 부메랑의 종류

1) A형 부메랑-- 이 부메랑은 가장 전통적인 형태로 가장 많이 사용되는 종류입니다. 보통은 실외용으로 많이 사용되며 무게와 형태에 따라서 차이는 있지만 멀리 날아가는 것이 특징입니다. 날개가 두 개로 이루어져서 공기의 저항이 적기 때문에 날개가 많은 부메랑보다는 던지는 기술이 필요합니다.

2) 트라이얼 부메랑 --  날개가 세 개 달린 정삼각형 모양의 부메랑입니 다. A형 부메랑보다는 비행 거리가 짧은 편이며 쉽게 되돌아옵니다. 그래서 초보자들이나 과격한 운동을 할 수 없는 노약자나 여성들이 가장 애용하는 부메랑입니다. 실내용으로도 많이 사용되는데 아래의 크로스 부메랑보다는 비행거리가 길며 던지는 기술은 더 필요합니다.

3) 크로스 부메랑 -- 날개가 네 개이니 만큼 비행거리는 짧지만 아주 수월하게 되돌아오기 때문에 어린이들에게 적합하고, 작은 공간에서도 던질 수 있어서 좋습니다. 시합이 아닌 피크닉에서는 주로 트라이얼 부메랑이나 이 부메랑으로 즐깁니다.

실내용으로 많이 사용되는 형태로 좁은 공간에서도 날릴 수 있기 때문에 스포츠용이라기보다는 장난감이라 부르는 것이 더 적합할 것 같습니다.

4) 기타 -- 부메랑을 던지다 보면 자기 자신이 직접 원하는 형태로 디자인하여 갖고 싶어집니다. 공장에서 대량 생산된 부메랑은 개인의 던지는 방법이나 미적인 취향에 꼭 맞을 수는 없습니다. 그래서 자기만의 독특한 수공품을 만들다 보니 기본적인 형태는 위의 부메랑과 비슷하지만 매우 특이한 부메랑이 수도 없이 나오게 됩니다. 그림은 박쥐모양을 본뜬 부메랑입니다.