신발 끈 안 풀리는 ‘매듭의 법칙’ 찾았다

국제공동연구진, 줄 10번 꼬면 1번 꼴 때보다 1000배 더 단단해

국제공동연구진이 줄을 꼬는 횟수에 따라 매듭이 단단해지는 정도를 처음으로 계산했다. - 미국 매사추세츠공대 제공

툭 하면 풀리는 신발 끈 때문에 불편하기 일쑤다. 신발 끈이 풀리지 않는 비법들이 성행하는 가운데, 국제 공동연구진이 줄을 많이 꼬면 매듭이 더 단단해진다는 사실을 과학적으로 확인했다.

페드로 레이스 미국 매사추세츠공대(MIT) 도시공학과 교수팀은 프랑스 피에르 마리큐리대와 공동으로 줄을 꼬는 횟수에 따라 매듭이 단단단해 지는 정도를 알 수 있는 ‘매듭의 법칙’을 개발해 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 8월 17일자에 발표했다.

(데스킹 전) 꼬을수록 단단해지는 ‘매듭의 법칙’ 찾았다 - 미국 매사추세츠공과대 제공

일상생활에서 가장 많이 사용하는 매듭은 ‘옭매듭(Overhand Knot)’이다. 동그랗게 고리를 만들고 한족 끝을 꼬아서 잡아당기기만 하면 만들어지는 형태다. 이때 줄을 더 많이 꼬면 묶을 때 힘이 드는 대신 잘 풀리지 않는다. 연구팀은 사람들이 경험적으로 알게된 사실을 수학적으로 계산해 내는 데 성공했다.

연구팀은 잘 끊어지지 않으면서도 탄력이 좋은 ‘니토놀’ 소재의 줄을 이용해 실험을 진행했다. 줄을 꼬는 횟수를 달리한 상태에서 기계를 이용해 잡아당기며 드는 힘을 측정했다. 그 결과 10번 꼰 줄은 1번 꼰 줄보다 잡아당길 때 1000배나 많은 힘이 들어간다는 사실을 발견했다.

이를 토대로 줄의 단단함, 지름, 탄력 그리고 꼰 횟수에 따라 매듭의 세기를 계산할 수 있는 공식도 개발했다.

레이스 교수는 “매듭을 묶는 데 힘이 더 든다는 사실은 매듭이 얼마나 더 단단한지를 나타내는 지표”라면서 “신발 끈의 종류에 따라 어떤 매듭이 좋은 지부터 외과 수술에 상처를 봉합할 때 어떤 매듭을 쓸 지처럼 다양한 곳에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

동아사이언스