[아시아경제 김종화 기자]'박항서 효과' 때문일까요? 유럽 프로리그의 축구경기가 아니어도 축구보는 재미가 있습니다. 축구의 재미를 더해주는 요소 중 하나가 '무회전킥'과 '바나나킥' 입니다.
선수가 공이 최대한 회전하지 않도록 강하게 차면 공과 마주치는 공기는 위아래로 갈라지면서 뒤쪽으로 흘러 소용돌이인 난류가 생깁니다. 이 때 소용돌이의 크기가 다르면 기압의 차이도 달라지면서 진행방향에도 변화가 생기는 것입니다.
소용돌이가 생기면 소용돌이가 있는 곳의 기압이 다른 곳보다 낮아집니다. 기압이 낮아지면 양력도 줄어 공이 뚝 떨어지거나, 소용돌이의 영향으로 나아가려는 힘이 줄어 사람의 눈에는 공이 흔들리는 것처럼 보이기도 하는 것입니다.
미국 항공우주국(NASA)에 근무하면서 미국의 항공기술 발전과 장거리 로켓 계획에 크게 기여했던 헝가리계 미국 물리학자로, 지구와 우주의 경계선인 '카르만라인(Karman Line)'을 만들었던 그 시어도어 폰 카르만입니다.
잠수함이나 배, 항공기의 운동방향 뒤쪽에 발생하는 카르만 소용돌이는 이들의 전진을 크게 방해하는 요소가 됩니다. 같은 연료로 좀 더 먼 거리를 이동하기 위해 배나 잠수함이 어류의 겉모습을 흉내내고, 항공기를 조류의 형태로 디자인하는 것도 이 때문입니다. 어류나 조류의 유체역학적인 형태는 운동방향의 뒤쪽에 카르만 소용돌이나 난류가 거의 형성되지 않기 때문입니다.
항공기가 하늘을 날 수 있는 것은 축구의 '바나나킥'과 같은 원리입니다. 선수가 축구공을 어느 한 방향으로 회전하도록 차면 강한 회전력을 받은 공은 앞으로 나아가면서 회전 방향을 따라 휘어지는데 이를 바나나킥이라고 합니다.
축구공이 시계방향으로 회전한다고 할 때 공기의 흐름과 같은 방향인 공의 오른쪽은 저항이 적고, 공기의 흐름도 빠르며 압력도 낮습니다. 그러나 공기의 흐름과 공의 회전방향이 반대인 공의 왼쪽은 공기의 저항을 많이 받아 압력이 높고 공기의 흐름도 오른쪽보다 느립니다.
이런 상황에서는 공기의 밀도(압력)가 낮은 오른쪽으로 공이 휘게 됩니다. 이처럼 공기의 압력이 낮은쪽으로 힘이 작용하는 현상을 '마그누스 효과'라고 합니다. 이 마그누스 효과로 무거운 항공기가 중력을 극복하고 하늘을 날 수 있는 양력이 만들어집니다.
항공기의 날개는 윗부분은 볼록하고, 아랫부분은 평평합니다. 날개의 윗부분을 지나는 공기는 아랫부분을 지나는 공기보다 긴거리를 이동하는 만큼 공기의 이동속도는 더 빠르지만 압력은 약합니다. 베르누이의 정리에 따르면, 공기가 빨리 흐르는 쪽이 느리게 흐르는 쪽보다 상대적으로 압력이 낮아집니다. 따라서 항공기 날개 아래는 위보다 압력이 강해 항공기는 위로 뜨게 되는 것입니다.
축구공은 가볍지만 항공기는 무겁습니다. 양력을 얻기 위해서는 속도가 필요한 것이지요. 가벼운 축구공이 추진력을 얻는 것은 축구선수의 발힘이지만 항공기는 엔진의 힘으로 추진력을 얻는 것이 차이점입니다.
김종화 기자 justin@asiae.co.kr
꼭 봐야할 주요뉴스
"하이브 연봉 1위는 민희진…노예 계약 없다" 정면... 마스크영역<ⓒ투자가를 위한 경제콘텐츠 플랫폼, 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>