축구 경기에서 골키퍼가 가장 막기 어려워하는 슈팅 중 하나가 있습니다. 바로 무회전 슈팅입니다.
강하게 날아오던 공이 갑자기 좌우로 흔들리거나 아래로 뚝 떨어지는 것처럼 보입니다. 골키퍼가 공의 방향을 예상하고 몸을 움직였다가 순간적으로 자세를 바꾸는 장면도 볼 수 있습니다.
단순히 공을 세게 찼기 때문일까요?
그렇지 않습니다. 무회전 슈팅의 독특한 움직임에는 축구공 주변을 흐르는 공기의 변화가 숨어 있습니다.
회전하는 공과 회전하지 않는 공은 무엇이 다를까?
일반적인 슈팅에서는 공에 어느 정도 회전이 생깁니다.
특히 공의 옆부분을 차서 강한 회전을 주면 공의 진행 방향이 휘어집니다. 프리킥에서 자주 볼 수 있는 감아차기가 대표적입니다.
회전하는 공에서는 공 주변을 지나는 공기의 흐름에 차이가 발생하면서 압력 차이가 만들어집니다. 이로 인해 공이 한쪽 방향으로 휘게 되는데 이를 설명할 때 흔히 마그누스 효과(Magnus effect)를 이야기합니다.
그런데 무회전 슈팅은 다릅니다.
공의 중심 부근을 정확하게 강하게 차면 회전이 매우 적은 상태로 날아갈 수 있습니다.
이때부터 재미있는 현상이 나타납니다.
공 뒤쪽의 공기 흐름이 불안정해진다
축구공이 공기 속을 빠르게 날아가면 공 앞쪽의 공기는 양옆으로 갈라져 공 표면을 따라 흐릅니다. 그리고 공의 뒤쪽에서 다시 떨어져 나갑니다.
이때 공 뒤에는 복잡한 공기의 흐름, 즉 후류(wake)가 형성됩니다.
공이 안정적으로 회전한다면 표면의 위치가 계속 바뀌면서 공기 흐름에도 일정한 패턴이 만들어질 수 있습니다.
하지만 공의 회전이 매우 적으면 상황이 달라집니다.
축구공에는 패널의 이음새와 표면의 홈, 미세한 질감이 있습니다. 공이 거의 회전하지 않으면 이러한 표면 구조가 공기와 만나는 위치가 비교적 오래 유지됩니다.
축구공의 패널 구조가 궁금하다면 **「축구공은 왜 32조각으로 만들어졌을까? 공의 구조에 숨은 과학」**도 함께 읽어보세요.
그 결과 공기가 공 표면에서 떨어져 나가는 위치가 불규칙하게 변하면서 공 주변의 압력도 계속 달라질 수 있습니다.
공을 왼쪽으로 미는 힘이 생겼다가 오른쪽으로 미는 힘이 생기고, 위아래 방향의 힘도 달라질 수 있습니다.
이것이 골키퍼의 눈에는 공이 공중에서 갑자기 흔들리는 것처럼 보일 수 있습니다.
야구의 너클볼과 비슷하다
이 현상을 이해하기 좋은 예가 야구의 너클볼(knuckleball)입니다.
너클볼 역시 공의 회전을 최대한 줄여 던집니다. 회전이 적기 때문에 공 주변의 공기 흐름이 불안정해지고 공의 궤적을 예측하기 어려워집니다.
그래서 축구의 무회전 슈팅을 영어로 Knuckleball Free Kick 또는 Knuckle Shot이라고 부르기도 합니다.
흥미로운 점은 무회전이라고 해서 정말 회전이 완전히 0이어야 하는 것은 아니라는 것입니다.
회전이 매우 적은 상태에서 공이 빠르게 날아갈 때 불규칙한 움직임이 나타날 수 있습니다.
왜 골키퍼가 막기 어려울까?
골키퍼는 슈팅이 시작되는 순간부터 여러 정보를 빠르게 판단합니다.
공을 찬 위치, 선수의 발 모양, 공의 초기 방향과 속도, 회전 등을 보고 공이 어디로 날아올지 예상합니다.
일반적인 감아차기라면 초기 움직임을 통해 어느 정도 다음 궤적을 예측할 수 있습니다.
그러나 무회전 슈팅은 비행 도중 공에 작용하는 힘의 방향이 달라질 수 있습니다.
골키퍼가 처음 예상한 위치와 실제 공이 도착하는 위치 사이에 차이가 생기는 것입니다.
특히 강한 무회전 슈팅이 골키퍼 앞에서 갑자기 떨어지거나 방향을 조금 바꾸면 반응할 시간이 더욱 짧아집니다.
모든 무회전 슈팅이 흔들리는 것은 아니다
여기에서 한 가지 오해할 수 있습니다.
공을 회전 없이 차기만 하면 언제나 공이 심하게 흔들리는 것은 아닙니다.
공의 속도와 회전량뿐 아니라 공의 표면 구조, 패널과 이음새의 형태, 공이 날아가는 방향, 공기의 상태 등 여러 조건이 함께 영향을 미칩니다.
축구공 제조업체들이 월드컵 공인구를 개발하면서 패널의 개수와 모양뿐 아니라 표면의 홈과 질감까지 연구하는 이유도 여기에 있습니다.
공 표면의 작은 차이가 공 주변의 공기 흐름을 바꾸고 결국 비행 특성에도 영향을 줄 수 있기 때문입니다.
무회전 슈팅은 힘보다 과학에 가깝다
무회전 슈팅을 보면 흔히 “정말 세게 찼다”고 생각합니다.
물론 빠른 공의 속도도 중요합니다. 하지만 공이 흔들리는 이유를 단순히 강한 힘만으로 설명할 수는 없습니다.
적은 회전, 공의 속도, 표면 구조 그리고 불안정한 공기 흐름이 함께 만들어 내는 현상입니다.
그래서 무회전 슈팅은 선수의 기술과 공기역학이 만나는 흥미로운 장면이라고 할 수 있습니다.
다음에 무회전 프리킥을 보게 된다면 공만 보지 말고 골키퍼의 움직임도 자세히 살펴보세요.
공이 날아가는 도중 골키퍼가 순간적으로 몸의 방향을 바꾸는 장면이 보인다면, 그 작은 움직임 뒤에는 눈에 보이지 않는 공기의 힘이 작용하고 있을지도 모릅니다.