공기저항 받아 휘어지는 ‘매그너스 효과’

독일 월드컵이 코앞으로 다가왔다. 한반도 전체가 또다시 붉은 물결과 ‘대∼한민국’ 함성으로 뜨겁게 달아오를 전망이다.

그림처럼 휘어져 골망에 꽂히는 환상적인 프리킥, 녹색 융단을 깐 듯한 잔디와 그 위를 내달리는 신기술 축구공, 최첨단 유니폼과 축구화…. 축구 경기 속 과학을 찾아 월드컵 관전의 묘미를 배가시켜 보면 어떨까.

●공기 흐름 이용한 UFO슛

최근 월드컵에서 가장 득점을 많이 얻어낸 전술은 프리킥 등 세트 플레이다. 브라질의 호베르투 카를로스, 잉글랜드의 데이비드 베컴 등 선수가 찬 공이 UFO가 날아오르듯 수비수들의 벽을 피해 20∼30m나 떨어진 골대 안으로 빨려 들어가는 장면은 감동 그 자체다. 크게 휘어지는 바나나킥은 어떻게 가능한 걸까.

바나나킥은 ‘매그너스 효과(Magnus effect)’에 근거한다. 선수가 회전을 걸어 찬 공은 공기의 저항에 부딪히게 된다. 공기의 흐름이 회전방향과 같은 쪽에서는 공기의 속도가 빨라지고 압력이 감소하는 반면, 반대쪽에서는 압력이 증가한다. 때문에 회전을 건 방향으로 휘게 된다. 시속 100㎞ 이상의 속도에 초당 10회 정도의 회전을 공에 걸면 최대 4m 가까이 휘어진다는 연구 결과도 있다.

그러면 심판이 공과 수비수의 거리를 9.15m 떨어지게 하는 것은 어떤 근거에 의한 걸까. 영국의 연구 결과에 따르면 선수의 발을 떠난 볼은 9.15m를 지나면서 곡선운동을 시작한다.‘회전’킥이 가능하게 하면서 강력한 ‘직선킥’으로 인한 수비수의 부상도 방지하기 위한 장치인 것이다.

●스로인은 역회전 걸어 낮은 각도로

스로인은 또 하나의 세트 플레이 전술이다. 최근엔 최대한 길게 던져 곧장 골문앞 공격수의 머리를 노린다. 영국 브루넬대 스포츠교육학부 니컬러스 린손 박사팀은 “스로인을 통해 공을 가장 멀리 던질 수 있는 최적의 각도는 30도 정도”라는 조사 결과를 내놓았다. 기초물리의 예측 각도인 45도보다 더 낮게 던져야 멀리 날아간다는 얘기다. 스포츠과학자들에 따르면, 해부학적으로 사람 손으로 던진 공은 대포알 등과 달리 각도가 낮더라도 속도가 빨라야 멀리 나간다. 특히 역회전을 걸어 공기의 저항을 이용하면 더욱 멀리 보낼 수 있다.

●잔디가 짧아야 한국팀에 유리?

최근 박지성은 “유럽 잔디 적응이 관건”이라고 동료들에게 조언했다. 축구장의 잔디가 그만큼 경기에 큰 영향을 미친다는 얘기다. 지난 2002년 히딩크 감독이 규정시간보다 늦게 잔디에 물을 뿌려 공의 스피드를 높였다는 일화가 최근 공개되기도 했다.

우리 대표팀처럼 좌우 돌파에 의한 센터링 등 기동력과 스피드를 강조하는 팀은 잔디 표면이 거칠고 길이가 길면 불리하다. 표면 마찰력이 높기 때문에 공의 속도가 나지 않고 탄성도 떨어지게 된다. 반면 브라질같이 급회전이나 급정거를 하며 드리블 위주의 경기를 하는 팀에는 유리하게 된다. 이번 독일 월드컵의 잔디는 지난 2002년과 종류는 같지만 길이는 28㎜ 정도로 6㎜나 길다고 한다.

●축구공, 조각 줄여 속도를 높여라

2006독일월드컵 공인구 ‘팀가이스트’는 땅콩 모양의 14조각으로 둘러싸여 있다. 게다가 그 조각들을 실밥으로 꿰매지 않고 본드로 붙여 만들었다. 마찰열을 줄이기 위해 ‘오일러 공식’에서 벗어난 방식으로 만들었기 때문이다. 오일러의 공식이란 다면체에서 ‘꼭짓점의 수―모서리의 수+면의 수=2’라는 공식이 항상 성립함을 뜻한다. 기존 공들은 이 공식에 따라 오각·육각형 조각 32개로 공을 둘러쌌다. 즉 32면체인 셈이다.

반면 팀가이스트는 공에 면과 면이 만나 이루는 모서리의 숫자가 그만큼 적어 완벽한 원형에 가깝게 만들어졌다. 때문에 공기 저항이 적어 진행속도가 빠르고, 볼 컨트롤이 대폭 향상됐다. 과연 이번 월드컵에서 어느 선수가 최고의 대포알 슈팅을 날릴까.

이영표기자 tomcat@seoul.co.kr