현대 축구공의 표면구조 변화가 공력 특성에 미치는 영향

• Published in: Ch'eyuk kwahak yŏn'gu Vol. 35; no. 2; pp. 392 - 400
• Main Authors: 홍성찬, Sungchan Hong
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국스포츠과학원 30.06.2024; 국민체육진흥공단 한국스포츠정책과학원
• Subjects: Aerodynamics; Athletic Performance; Flight Characteristics; Soccer Balls; Surface Structure; 경기력; 공기역학; 비행궤도; 체육; 축구공; 표면구조
• ISSN: 1598-2920; 2233-7938

[목적] 본 연구는 현대 축구공의 공기역학적 및 비행 특성을 종합적으로 검토하며, 특히 그들의 디자인 진화와 공력 특성 변화에 중점을 두었다. [방법] 풍동실험을 이용하여 최근 국제대회에서 사용되었던 10종류의 축구공을 대상으로 공기역학적 특성을 분석하여 비교 검토하였다. [결과] 풍동실험의 결과, 종전의 축구 공인구들과 최근 사용되었던 공인구들 사이에 공기역학적 특성에 중요한 차이가 있음을 확인하였다. 특히 지난 2014월드컵 공인구 이후의 축구 공인구들(유로2016, 2018월드컵, 유로2020, 2022월드컵, 유로2024)은 비행 궤도에서 개선된 안정성을 나타내는 임계점으로의 천이를 더욱 빠르게 이뤄지는 것(low speed range)을 확인하였다. 또한 이것은 축구공 표면의 거칠기를 크게함으로서 공의 비거리를 조절하는 것으로 판단할 수 있다. [결론] 본 연구의 결과는 축구공의 표면구조의 변화가 공기역학적 특성에 영향을 주게 되어, 축구공의 비행거리, 도달 시간 및 높이에 영향을 준다는 것을 확인하였다. PURPOSE This study comprehensively examined the aerodynamic and flight characteristics of modern soccer balls, focusing on their design evolution and performance attributes. METHODS The aerodynamic characteristics of five types of World Cup balls (2006 Germany World Cup, 2010 South Africa World Cup, 2014 Brazil World Cup, 2018 Russia World Cup, 2022 Qatar World Cup) and five types of Euro tournament balls (EURO2008, EURO2012, EURO2016, EURO2020, EURO2024) were examined, along with their respective design changes. RESULTS Through detailed analysis, significant variations in aerodynamic properties among soccer balls used in various tournaments were identified. Recent advancements have resulted in faster transitions towards critical Reynolds numbers, indicating improved stability in flight trajectories. This enhancement was attributed to the augmentation of surface roughness, which plays a crucial role in enhancing aerodynamic stability and overall performance. 2D simulations simulating powerful goalkeeper kicks revealed distinct differences in flight distances among different soccer balls; the Jabulani ball used in the 2010 World Cup exhibited the longest flight distance, while that of the 2024 Euro ball was the shortest. CONCLUSIONS Variations in surface texture significantly impact aerodynamic properties, affecting flight distance, arrival time, and height. This study underscores the significant design enhancements in modern soccer balls that optimize aerodynamic stability and performance, with modifications aimed at improving flight characteristics and enriching player experience.