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월드컵 속 과학…득점 좌우하는 ‘공의 회전력’ 어떤 비밀이?
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월드컵 속 과학…득점 좌우하는 ‘공의 회전력’ 어떤 비밀이?

뉴스1입력 2018-06-13 14:51수정 2018-06-13 14:53
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축구공에 붙은 가죽이 적을수록 ‘잘 나가는 공’
회전동작 多 ‘둥근 징’, 가속력 높일 땐 ‘칼날 징’
국가대표 축구대표팀. © News1
“골이에요 골~ 공이 예상치 못한 경로로 들어가 득점에 성공했습니다. ‘바나나킥’이에요!”

축구경기를 보다가 공이 회전하면서 골키퍼가 전혀 예상하지 못한 곳으로 들어가 득점하는 경우가 있다. 공이 바나나 모양으로 크게 휘어져 들어가는 것을 일명 ‘바나나킥’이라고 한다. 잘 날아가던 공이 어떻게 갑자기 휘어질까. 14일부터 열리는 ‘러시아 월드컵’을 앞두고 축구경기에 숨어있는 과학을 알아봤다.

◇‘바나나킥’은 공의 회전이 만들어낸 효과

‘바나나킥’의 비밀은 공의 회전력에 있다. 날아가는 포탄의 궤도가 휘어지는 것처럼 공기중에 회전하는 물체에 힘이 작용하면서 이동궤도가 휘어지는 현상을 ‘마그누스 효과’라고 한다.

바나나킥도 바로 이 마그누스 효과에서 비롯된 현상이다. 축구공이 회전하면 회전방향으로 공기흐름이 빨라지면서 공기압이 줄어든다. 그러면 공이 휘어지게 되는 것이다. 회전수가 많을수록 축구공 좌·우 기압차가 확대돼 마그누스 효과도 커진다.

공이 전혀 회전하지 않는 ‘무회전 킥’은 ‘카르만 효과’라고 한다. 회전이 없는 공은 공기 저항을 많이 받는다. 공이 공기를 가르면서 지나가면, 공에 의해 갈라진 공기들은 공의 뒤쪽에서 소용돌이를 일으킨다. 소용돌이 안은 공기압이 낮기 때문에 공기압이 높은 곳에 있는 축구공을 끌어당기면서 공을 흔들리게 만든다. 이때 축구공의 움직임이 매우 불규칙해서 무회전 킥을 찬 선수도 골기퍼도 공이 어디로 움직일지 전혀 예상할 수 없다.

◇가죽조각이 적은 축구공, 멀리간다

2018러시아 월드컵 공인구 ‘텔스타 18’이 그라운드에 놓여 있다. © News1
축구공은 정오각형 가죽조각 12개와 정육각형 가죽조각을 이어붙여 만든다. 도형학적으로 32면체 형태다. 그러나 가죽 조각이 많은 경우 가죽 이음새로 공기가 들어가면서 공기저항이 커진다. 공기저항이 큰 공일수록 선수가 원하는 방향으로 날아가기 힘들다.

2006년 독일월드컵에서는 가죽조각 14개로 만든 축구공을 사용했다. 이전 축구공보다 조각을 18개나 없앤 것이다. 그만큼 공기저항도 줄어들었다. 2010년 남아프리카공화국월드컵에서 사용된 축구공은 가죽조각 8개로 만들었고, 2014년 브라질월드컵에서 사용된 축구공은 이 조각수를 다시 6개로 줄었다.


2018년 러시아월드컵의 공식 축구공인 ‘텔스타(Telstar) 18’은 브라주카의 바람개비 모양 대칭 패널이 약간 변형된 6개의 다각형 조각으로 만들었다. 사용된 조각은 가죽이 아닌 표면에 기포가 있는 합성수지다. 가죽 공보다 가볍고 탄력적이라는 평가다. 공이 날아갈 때 안정성을 확보하고자 조각의 가장자리를 길게 늘렸다. 또 표면에 미세한 돌기를 입혀 공의 회전력도 높였다. 선수들의 정교한 슈팅을 기대할 수 있게 됐다.

◇축구화 바닥에 숨어있는 과학 ‘징’

2018 러시아월드컵 축구대표팀 손흥민 선수 축구화에는 영문 이름과 태극기가 새겨져 있다. © News1
선수들의 경기스타일에 따라 축구화의 모양은 조금씩 다르다. 크게 축구화 바닥에 박힌 ‘징’의 모양으로 구분한다. 상대 수비수를 따돌리거나 빠르게 가속도를 붙여 움직여야 하는 ‘공격수’의 징 모양은 칼날이다. 칼날 징은 빨리 제동하기도 좋아 상대 수비수를 속이기 좋다.

반면 회전동작을 통해 상대 선수들을 따돌려야 하는 수비수들은 둥근 징이 박힌 축구화를 신는다. 둥근 징이 모든 방향으로 이동하기 좋다. 또 징을 배열하는 방식을 대칭으로 해 발이 편하도록 만들게 한다. 골키퍼의 경우 킥을 길게 차야 하기 때문에 축구화의 무게가 경기장을 누비는 선수보다 2배 정도 무겁다.

(서울=뉴스1)



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