[경남신문 기사] 김재구 교수
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  • 경남대인터넷신문
  • 승인 2015.06.11 16:08
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스포츠과학 이야기 ① 축구공

  스포츠과학은 트레이닝 방법의 연구, 용품제작용 신소재의 발명 등 기록의 향상을 가져왔다. 오늘날에는 스포츠의 대중화와 함께 다양한 스포츠 분야에서 과학적인 연구가 늘고 있다.

  ▲ 축구공에도 숨어 있는 과학

  축구가 단순히 공을 차는 스포츠로 보이지만 일반인이 잘 모르는 수많은 과학적 원리가 숨어 있다. 먼저 축구공이다. 축구공 자체가 과학적으로 설계되어 만들어졌다. 일반적인 축구공은 12개의 오각형과 20개의 육각형으로 구성돼 완벽한 형태의 둥근 구조로 만들어진다. 축구 기술이 발전함에 따라 점점 조각 수가 적어졌으며, 2014 브라질 월드컵 공인구 브라주카는 6개의 폴리우레탄 패널이 바람개비 형태로 제작됐다.

 


  월드컵이 진행될 때마다 축구공은 과학적인 원리들을 활용해 축구공을 만들고 있다. 월드컵 최초의 공인구는 1970년 멕시코대회에서 A사가 만든 ‘델스타’로 천연가죽으로 흰색 육각형과 검은색 오각형이 서로 조화롭게 만들어졌으며, 1978년 아르헨티나 월드컵에서 사용된 ‘탱고’는 탄력과 회전력이 아주 우수해 골키퍼들을 괴롭혔으며, 수중전에서도 우수한 방수능력을 발휘했다.

  1982년 스페인 월드컵에는 ‘탱고 에스파냐’, 1986년 멕시코 월드컵에는 합성수지로 제작된 ‘아스테카’, 1994년 미국 월드컵에서 사용구는 ‘퀘스트라’, ‘클래식’, ‘오빗’ 등을 사용했다. 1998년 프랑스 월드컵에는 ‘트리콜라’, 2002년 한·일 월드컵에는 반발력, 탄력, 회전력 등을 향상시킨 ‘피버노바’가 등장했다.

  2006년 독일 월드컵에는 ‘팀가이스트’, 2010년 남아프리카공화국 월드컵 공인구 ‘자부라니’는 11개의 컬러가 사용됐다. 2014년 브라질 월드컵에는 공인구로 브라질 사람을 뜻하는 ‘브라주카’를 사용했다. 브라주카는 표면에 수많은 돌기를 넣어서 터치감, 정확도가 높아졌고, 킥과 드리블을 기존 축구공보다 훨씬 더 수월하게 다룰 수 있게해 안정감이 훨씬 좋아졌다.

  2018년 러시아 월드컵에는 과연 진화하는 첨단과학의 힘으로 어떤 공을 선보일지 흥분된다. 축구 경기 이면에는 많은 과학적인 원리가 숨어 있는 것이다.

  ▲ 바나나킥과 무회전킥
 
  공을 차는 방법도 다양하지만 그중 일명 ‘바나나킥’과 ‘무회전킥’이 유명하다.

  ‘프리킥의 마법사’라 불릴 정도로 유명한 베컴의 킥은 공의 궤적이 UFO처럼 많이 휜다고 해서 생긴 ‘UFO 슛이라 하고, 카를로스가 바나나킥을 사용하는 대표적인 선수들이다.

  바나나킥에는 ‘마그누스 효과’(Magnus Effect)가 숨어 있는데, 마그누스 효과는 물체가 회전을 하면서 유체 속을 지나갈 때 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 휘어지는 현상을 말한다. 이때 공의 왼쪽 부분은 마주 오는 공기와 부딪혀 압력이 높아지고, 공의 오른쪽 부분은 공기가 흐르는 방향으로 회전하기 때문에 압력이 낮아진다. 그렇기 때문에 공은 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로, 즉 왼쪽에서 오른쪽으로 휘면서 날아가게 된다.

  레알 마드리드의 호날두는 무회전킥으로 유명하다. 무회전킥에는 ‘카르만 소용돌이 효과(Karman vortex)’의 과학이 숨어 있다. 카르만 소용돌이 효과는 둥근 기둥 모양의 물체를, 적당한 속도로 유체 속에서 움직이거나 같은 흐름 속에 놓아 둘 때 일어나는 소용돌이로, 물체의 좌우 양쪽에 번갈아 반대방향으로 도는 소용돌이가 발생해 규칙적으로 2줄로 늘어서는 현상을 말한다. 축구 선수가 축구공에 회전을 주지 않고 한가운데를 강하게 찼을 때 마주오던 공기가 공의 뒤쪽으로 흐르면서 카르만의 소용돌이 효과가 발생한다. 공기가 축구공의 위, 아래로 지나가면서 뒤편으로 흘러 양쪽에 소용돌이가 생기면서 기압의 차이로 진행 방향도 변화가 생긴다. 소용돌이로 인해서 공이 흔들리지만, 회전을 하는 것 같지 않게 보여서 골키퍼가 공의 방향을 예측하기 힘들다.

<위 글은 경남신문 2015년 6월 10일(수)자 21면에서 전재한 기사입니다.>


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