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과학자들이 그네를 타며 추진력을 얻는 최적의 방법을 물리적으로 설명해냈다. 

일본 주몬지대, 나고야대, 홋카이도대, 호주 맥쿼리대 공동연구팀은 그네를 타는 가장 올바른 방법은 초반 단계에서 그네가 땅바닥과 가장 근접할 때 몸을 뒤로 젖히고, 흔들림이 반복될수록 점차 몸을 뒤로 젖히는 시기를 앞당기는 것이라고 ‘물리학리뷰E’ 4월 10일자에 소개했다. ^{doi: 10.1103/PhysRevE.107.044203}

연구팀은 그네 타는 동작을 분석하기 위해 만들어진 과거 수학 모델들이 모두 결함이 있다고 설명했다. 미국 연구진이 1990년 개발한 ‘고정주파수모델(fixed frequency model)’은 사람이 일정한 주파수로 몸을 앞뒤로 흔들면서 일종의 사인파를 형성하는 것이다. 이 모델은 그네를 타는 초반 단계에서는 흔들림을 크게 증폭시키지만 시간이 지날수록 추진력을 내는 데 별 효과가 없었다. 

또 다른 미국 연구진이 2018년 개발한 ‘사각파모델(square wave model)’은 그네가 앞뒤로 흔들리는 경로 중 특정 지점에서 순간적으로 몸을 기울여 체중을 이동시킨다. 이 모델은 그네의 흔들림을 지속적으로 증폭시키는 효과는 있지만 실제 동작으로 구현할 경우 매우 부자연스럽다는 문제가 있다.

연구팀은 실제 사람이 그네를 타는 동작을 분석하고자 대학생 10명을 대상으로 실험을 진행했다. 10명의 관절에 각각 센서를 부착하고 각 단계마다 수행하는 동작을 슬로우 모션으로 확인했다. 그 결과 그네를 타기 시작할 때는 그네 줄이 지면과 수직일 때 몸을 약간 뒤로 젖혀 앞으로 추진하는 것으로 확인됐다. 그 다음 흔들리는 폭이 늘어날수록 몸을 뒤로 젖히는 동작을 평균 약 7ms(밀리초는 1000분의 1초)씩 더 빠르게 했다. 이렇게 모션을 캡처한 데이터는 연구팀이 과거의 두 모델을 조합해 만든 새로운 모델과도 정확히 일치하는 하는 것으로 나타났다.

연구팀은 “그네를 탈 때 추진력을 얻기 위해서는 초기 위상과 주파수의 변화가 중요하다는 것을 보여준다”며 “사람이 어린 시절 자연스럽게 그네 타는 법을 체득하는 것은 원심력의 변화를 몸으로 인지하고 동작의 미묘한 변화를 만들어내기 때문일 것”이라고 추측했다.