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[IT뉴스][사이언스 스코프]40도 폭염·1500m 고지대…월드컵은 '과학'과 싸운다

온카뱅크관리자

2026-06-08 06:07:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 공은 왜 휘고 선수는 왜 지치는가…공기역학·폭염·회복과학이 바꾸는 현대 축구 무회전 슛부터 글리코겐 고갈, 고지대 적응까지…승부를 결정하는 보이지 않는 변수들 
 <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
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 2026 국제축구연맹(FIFA) 북중미 월드컵이 오는 11일 멕시코시티 에스타디오 아스테카에서 막을 올린다. 미국·캐나다·멕시코 16개 도시에서 7월 19일까지 펼쳐지는 이번 대회는 일부 지역 기온이 40도에 육박해 역대 가장 뜨거운 월드컵이 될 전망이다. 해발 2200m에 달하는 멕시코시티 등 고지대 경기장도 복병이다.
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 이에 따라 경기장 밖에서는 폭염과 선수 안전이 화두로 올랐고, 안에서는 공기역학과 스포츠 생리학, 회복과학이 승패를 좌우하는 핵심 변수가 됐다. 해외 연구진은 "이번 대회 가장 강한 상대는 폭염일 수 있다"고 경고한다. 최근 세계기상귀속(WWA) 연구진 역시 일부 경기의 열스트레스 위험도가 국제프로축구선수협회(FIFPRO)의 안전 기준을 넘어설 것으로 분석했다.
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 <img alt="25일(현지시간) 오후 미국 유타주 헤리먼에 위치한 자이언스뱅크 트레이닝센터에서 축구 국가대표팀 홍명보 감독과 선수들이 몸을 풀고 있다. 연합뉴스 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060143616faav.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="8CCGkVx2o6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060143616faav.jpg" width="658">
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 25일(현지시간) 오후 미국 유타주 헤리먼에 위치한 자이언스뱅크 트레이닝센터에서 축구 국가대표팀 홍명보 감독과 선수들이 몸을 풀고 있다. 연합뉴스 제공
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 축구는 더 이상 단순한 체력 싸움이 아니다. 공의 궤적부터 체온, 심박수, 근육 회복 상태까지 모두 과학의 영역이다. 같은 슛이라도 고도와 공기 밀도에 따라 다르게 날아가고, 같은 기온이라도 습도와 바람에 따라 신체 부담은 완전히 달라진다. 이번 월드컵은 스포츠가 과학기술과 어떻게 결합하는지 가장 극적으로 보여주는 무대다.
 휘어지는 공에는 물리학이 숨어 있다
 프리킥 상황에서 공이 수비벽을 돌아 골문 구석으로 빨려 들어가는 장면은 정교한 물리학의 결과다.
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 대표적인 원리가 '매그너스 효과(Magnus Effect)'다. 회전하는 공 주변에 공기 흐름의 속도 차이가 발생하면 압력 차이로 이어진다. 이때 공은 압력이 높은 곳에서 낮은 방향으로 끌려가며 휘어진다. 야구의 커브볼과 축구의 바나나킥이 같은 원리다.
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 <img alt="경기 전 잔디 표면 온도와 수분 상태를 조절하기 위해 스프링클러가 가동되고 있다. 현대 축구에서는 선수 컨디션뿐 아니라 잔디의 수분 함량과 표면 온도까지 과학적으로 관리한다. Unsplash 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060144907gifc.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="6zarRFzto8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060144907gifc.jpg" width="658">
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 경기 전 잔디 표면 온도와 수분 상태를 조절하기 위해 스프링클러가 가동되고 있다. 현대 축구에서는 선수 컨디션뿐 아니라 잔디의 수분 함량과 표면 온도까지 과학적으로 관리한다. Unsplash 제공
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 홍성찬 서울여대 스포츠운동과학과 교수는 "공과 발의 임팩트 지점이 공 중심에서 멀어질수록 회전력은 커지지만 반대로 전진 속도는 줄어든다"며 "선수들은 경기 상황에 따라 회전과 속도의 균형을 감각적으로 조절한다"고 설명했다.
 데이비드 베컴이나 손흥민의 프리킥은 단순한 운이 아니다. 발이 공의 어느 지점을 타격하느냐에 따라 회전량과 속도가 결정되고 비행 궤적이 달라진다. 세계 정상급 키커들은 회전과 속도 사이의 최적 균형점을 순간적으로 찾아내는 능력이 탁월하다.
 무회전 슛이 더 무서운 이유
 반대로 회전을 거의 주지 않는 '무회전 슛(Knuckleball)'에는 또 다른 과학이 숨어 있다. 크리스티아누 호날두의 주무기인 이 슈팅은 공기 흐름을 의도적으로 불안정하게 만드는 기술이다.
 홍 교수는 "무회전 슛은 공 뒤편에 형성되는 공기 소용돌이(카르만 효과)가 불규칙하게 움직이면서 공을 상하좌우로 사정없이 흔들리게 만든다"고 설명했다. 궤적 예측이 가능한 감아차기 슛과 달리, 무회전 슛은 마지막 순간까지 방향을 가늠하기 어려워 골키퍼들이 유독 까다로워한다.
 월드컵 공인구가 대회 때마다 과학적 논란의 중심에 서는 것도 같은 맥락이다. 공 표면의 패널 구조와 이음새 모양, 홈의 깊이는 공기 저항과 흐름을 완전히 바꾸어 놓는다. 2010 남아공 월드컵 공인구였던 '자블라니(Jabulani)'가 대표적이다. 당시 골키퍼들은 "공이 어디로 튈지 몰라 살아 움직이는 것 같다"며 악명을 쏟아냈다.
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 홍 교수는 "패널 모양과 이음새 구조가 바뀌면 공기 흐름이 표면에서 떨어져 나가는 '박리점'의 위치가 달라져 비행 특성이 완전히 변한다"고 덧붙였다.
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 고지대에선 공도 다르게 난다
 이번 북중미 월드컵의 가장 큰 지리적 변수는 고도다. 개막전이 열리는 멕시코시티는 해발 약 2200m에 달하는 초고지대다.
 고도가 높아지면 기압이 낮아지고 공기 밀도가 희박해진다. 홍 교수는 "해발 1500m 고지대만 가도 평지보다 공기 밀도가 약 10% 감소하며, 2000m가 넘는 곳은 20% 가까이 줄어든다"며 "이 환경에서는 공기 저항이 적어 공의 속도가 빨라지고 비거리가 늘어나며 떨어지는 시점도 늦어진다"고 설명했다.
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 즉, 공이 더 멀리, 빠르게 날아가는 반면 공기를 긁어모아 휘어져야 하는 회전공은 덜 휘고 무회전 슛의 흔들림도 줄어든다. 평지 감각만 믿고 플레이하다가는 패스나 슈팅이 골대를 넘어가기 십상이다.
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 고지대는 선수의 생체 리듬도 흔든다. 기압이 낮아 한 번 호흡할 때 흡입하는 산소량이 줄어들기 때문이다. 같은 강도로 뛰어도 숨이 훨씬 빨리 차고 피로 회복도 더디다. 각국 대표팀이 경기 전 고지대 적응 훈련에 사활을 거는 이유다.
 40도 폭염, 선수 몸은 어떻게 버티나
 기후위기로 인한 40도 안팎의 폭염은 이번 대회 최대의 적이다. 축구는 90분간 전력 질주와 감속, 급격한 방향 전환을 반복해야 하는 극한의 스포츠다.
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 박두용 한국스포츠과학원 차세대스포츠과학지원센터 연구위원은 "축구에서 경기력을 좌우하는 핵심 체력 요인은 '반복스프린트 능력(RSA·Repeated Sprint Ability)'"이라며 "고강도 전력 질주를 얼마나 자주 반복하고, 그 사이 얼마나 빨리 회복하는지가 승패를 가른다"고 설명했다.
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 문제는 기온보다 '습도'다. 우리 몸은 땀을 증발시키며 체온을 낮추는데, 고온다습한 환경에서는 땀이 마르지 않아 체온 조절 시스템이 마비된다. 박 연구위원은 "습도가 높은 환경은 건조한 환경보다 심부체온 상승에 훨씬 치명적"이라고 경고했다.
 스포츠 의학계가 단순 기온이 아닌 '습구흑구온도(WBGT)'를 기준으로 삼는 이유가 여기에 있다. WBGT는 기온, 습도, 복사열, 풍속을 종합해 인체가 실제로 느끼는 열부하를 산출하는 지표다. WWA 연구진은 이번 월드컵 일부 경기가 WBGT 26도를 넘는 조건에서 열릴 수 있으며, 일부는 선수노조가 경기 연기 기준으로 삼는 28도 선에 이를 수 있다고 분석했다. FIFA와 국제올림픽위원회(IOC) 역시 이 수치를 기반으로 폭염 대응 여부를 판단한다.
 마이크 팁턴 영국 포츠머스대 교수는 "고온 환경에서의 축구는 단순한 경기력 저하를 넘어 열사병 같은 의학적 응급상황을 초래해 선수의 생명을 위협할 수 있다"며 FIFA에 보호 기준 강화를 촉구했다.
 후반 30분, 몸속 연료가 바닥난다
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 경기 후반 30분이 지나면 베테랑 선수들조차 패스 미스가 잦아지고 움직임이 눈에 띄게 둔해진다. 팬들은 이를 두고 흔히 '정신력 저하'를 탓하지만, 사실 이는 정신의 영역이 아닌 명백한 생리학적 한계다.
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 <img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060150057yelt.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="y4z9HNwag2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060150057yelt.jpg" width="658">
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 자동차에 휘발유가 필요하듯, 인간의 근육은 고강도 운동 시 '글리코겐(Glycogen)'을 주 에너지원으로 사용한다. 90분 동안 스프린트를 반복하면 이 에너지원은 바닥을 드러낸다. 설상가상으로 폭염까지 겹치면 탈수와 체온 상승이 진행되면서 글리코겐 고갈 속도는 평소보다 수 배 이상 빨라진다.
 체온 조절 기능이 한계에 다다르면 신체는 생존을 위한 비상체제에 돌입한다. 열을 방출하기 위해 심장과 근육으로 가야 할 혈액을 피부 표면으로 강제 이동시키는 것이다. 이 과정에서 정작 격렬하게 움직여야 하는 근육에는 산소 공급이 급감해 효율이 떨어지고 심박수는 치솟는다. 동시에 뇌로 가는 혈류량도 줄어들어 순간적인 판단력과 집중력이 흐려진다. 후반 막판에 치명적인 수비 실책이 집중되는 과학적인 이유다.
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 <img alt="체력 고갈로 그라운드에 누워버린 축구선수. 픽사베이 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060151361kdfz.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="WccrRFztc9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060151361kdfz.jpg" width="658">
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 체력 고갈로 그라운드에 누워버린 축구선수. 픽사베이 제공
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 이는 비단 축구만의 문제가 아니다. 기후위기로 인한 폭염은 이미 전 세계 스포츠 선수들을 위협하고 있다. 프랑스오픈 테니스 대회에 출전했던 선수들은 언론 인터뷰에서 "코트 위에 서 있으면 상대 선수와 대치하는 게 아니라, 머리 위의 거대한 태양, 그리고 내 몸속의 더위와 사투를 벌이는 느낌"이라며 혀를 내둘렀다. 러시아의 다닐 메드베데프 역시 경기 도중 중계 카메라를 향해 "이러다 선수 한 명이 죽어야 정신을 차릴 것"이라며 격앙된 반응을 보이기도 했다.
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 실제로 심부체온이 40도를 넘어서는 극단적인 상황이 바로 '열사병(Heat Stroke)'이다. 이 단계에 이르면 의식 저하와 순환계 이상이 나타나 선수의 생명까지 위협받을 수 있다.
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 축구계 역시 이 위험에서 자유롭지 않다. 지난 카타르 월드컵 당시 잉글랜드 대표팀의 핵심 미드필더 데클란 라이스는 "후반전에 들어서면 입안이 바짝 마르고 머리가 멍해진다"며 "몸을 움직이고 싶어도 뇌에서 근육으로 가는 신호가 끊긴 것처럼 발이 떨어지지 않았다"고 극한의 고통을 고백한 바 있다. 이번 북중미 월드컵에서 각국 대표팀이 경기 전술만큼이나 체온 관리와 수분 보충 전략에 사활을 거는 이유가 바로 여기에 있다.
 승패를 결정하는 건 체력 아닌 회복
 현대 축구에서 "얼마나 강하게 뛰느냐"만큼 중요한 것은 "얼마나 빨리 회복하느냐"다. 이제 회복은 근성이 아닌 과학의 영역이다.
 선수들은 킥오프 전부터 체온 관리에 돌입한다. 냉각 조끼를 착용해 심부체온 상승을 늦추고 체내 수분 상태를 점검한다. 경기 중에는 얼음 수건과 쿨링 브레이크를 활용하며, 경기가 끝난 직후에는 섭씨 10도 안팎의 찬물에 몸을 담그는 '아이스 배스(Ice bath)'를 통해 근육의 염증 반응을 억제하고 체온을 강제로 낮춘다.
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 <img alt="포르투갈 골키퍼 파트리시우. 사진=유럽축구연맹(UEFA) 공식 홈페이지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060153846rhsm.jpg" data-org-width="550" dmcf-mid="GnU41kOcab" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/akn/20260608060153846rhsm.jpg" width="658">
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 포르투갈 골키퍼 파트리시우. 사진=유럽축구연맹(UEFA) 공식 홈페이지
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 수분 보충 역시 정밀해졌다. 땀으로 손실된 수분량과 전해질(나트륨, 칼륨 등) 농도를 실시간으로 체크해 개인 맞춤형 음료를 처방한다. 유니폼에 부착된 GPS 센서와 웨어러블 장비는 이동 거리, 최고 속도, 심박수 변동(HRV), 피로 지수를 실시간으로 벤치에 전달한다.
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 박 연구위원은 "최근에는 선수의 고유 움직임 패턴 데이터와 부상 이력을 인공지능(AI)으로 분석해 부상 위험률을 예측하고 출전 시간을 조절하는 수준까지 도달했다"고 설명했다. 과거 감독의 직감과 선수의 투지에 의존했던 신체 관리가 이제는 철저한 '데이터 과학'으로 대체된 셈이다.
 2026 북중미 월드컵에서 선수들은 상대 수비수뿐만 아니라 공기 밀도, 희박한 산소, 40도의 폭염, 그리고 보이지 않는 신체 내부의 탈수 및 피로 물질과 사투를 벌여야 한다. 그 거대한 물리·생리학적 실험실 속에서 마지막에 웃는 팀은 과학을 가장 잘 이해하고 활용한 국가가 될 것이다. 
 김종화 기자 justin@asiae.co.kr
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