미국, 캐나다, 멕시코에서 열리는 월드컵을 위해 아디다스가 새롭게 디자인한 공 '트리온다(Trionda)'의 공기역학적 특성을 분석한 연구 결과입니다. 일본 쓰쿠바 대학 연구진의 풍동 실험에 따르면, 이 새로운 공은 기존보다 비거리는 약간 줄어들 수 있으나 공의 궤적 예측성과 정확한 테크닉 구사에는 유리하게 설계되었습니다. 이는 골키퍼나 롱패스를 시도하는 수비수 등의 플레이 스타일에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.
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이번 달 열리는 미국, 캐나다, 멕시코 월드컵 대회에는 많은 새로운 변화가 있다. 역대 최다 팀이 참가하며, 처음으로 세 개의 다른 개최국에서 열린다. 그리고 반세기가 넘는 동안 이어졌던 전례처럼 이번에도 완전히 새로운 디자인의 축구공이 사용된다. 지난 20년 동안 월드컵 축구공의 물리학을 테스트해 온 한 연구진이 최근 '트리온다(Trionda)'라는 이름의 새 공을 연구했다. 아디다스가 제작한 트리온다는 세 개최국을 상징하는 단풍잎, 흰머리수리, 별 문양이 새견진 깊은 홈이 있는 빨간색, 녹색, 파란색 패널 4장이 특징이다. 연구진은 풍동(wind-tunnel) 실험을 통해 이 공이 이전 버전들보다 일부 측면에서는 개선되었지만, 장거리 킥은 과거만큼 멀리 날아가지 않을 수 있다는 사실을 발견했다.
“트리온다는 극단적인 비거리에는 아주 약간 불리할 수 있지만, 깔끔한 테크닉과 예측 가능한 궤적에는 보상을 줄 것입니다.”라고 연구진 일원이자 스포츠 물리학을 연구하며 퍼듀 대학교의 공학 실무 교수로 부임할 존 에릭 고프(John Eric Goff)는 말했다. “골키퍼, 롱패스를 하는 수비수, 그리고 장거리 슈팅을 시도하는 선수들에게서 가장 먼저 눈에 띄는 차이를 볼 수 있을 것입니다.” 아디다스는 1970년대부터 매 월드컵마다 새로운 공을 디자인해왔다. 초기 몇십 년 동안의 디자인 변화 중 일부는 단순히 미적인 부분이었다. 1986년 대회용 공은 멕시코 대회를 기념해 아즈텍 신전에서 영감을 받은 그래픽을 특징으로 했고, 1994년 대회용 공은 인류 최초 달 착륙 25주년을 기념해 우주 그래픽을 사용했다. 구조적인 변화도 있었는데, 향상된 폼 코어와 개선된 방수 기능 등이 포함되었다. 하지만 대체로 32개의 오각형 패널을 꿰매어 만드는 동일한 디자인을 사용했다.
이러한 전통은 2006년 독일 월드컵에서 아디다스가 '+팀가이스트(+Teamgeist)' 공을 선보이면서 바뀌었다. 이 공은 14개의 곡선 패널만을 사용했으며, 꿰매는 대신 열 접합(thermally bonded) 방식으로 결합되었다. 고프는 이러한 디자인이 수분 침투를 막아 경기가 진행되는 동안 공이 무거워지는 것을 방지하는 데 도움이 되었다고 말했다. 그가 축구공 연구를 시작한 것도 바로 이 시기였다. 그 후 수년 동안 그와 동료 연구진은 아디다스가 다양한 표면 질감과 훨씬 더 적은 수의 패널을 가진 공들을 출시하는 등 경기에 영향을 미칠 만큼 충분히 중요한 디자인 변화를 추적해 왔다.
비행 중의 움직임에 대해 고프는 공의 궤적 데이터를 분석하여 항력 계수(drag coefficient)를 도출할 수 있다는 것을 초기에 발견했다. 항력 계수란 공이 특정 속도로 비행하는 동안 받는 공기 저항을 결정하는 수치다. 그 직후, 그는 일본의 연구진과 협력하여 새로운 디자인이 채택될 때마다 월드컵 공의 비행 특성이 어떻게 변화하는지 분석하기 시작했다. 일본 쓰쿠바 대학교에서 수행된 이 실험들은 수년 동안 의도적으로 일관성을 유지해 왔는데, 그 이유는 “새로운 데이터를 과거의 데이터 세트와 비교하는 데 있어 연속성을 유지하는 것이 중요하기 때문”이라고 실험을 담당하는 해당 대학의 아사이 타케시(Takeshi Asai) 교수는 설명했다.
실험은 공을 포스 밸런스(force balance)라는 계기에 연결된 금속 막대에 고정하는 방식으로 진행된다. 포스 밸런스는 실제 축구 경기에서 경험하게 되는 초속 7~35미터의 풍속에 공이 노출될 때 항력이나 양력과 같은 공기역학적 힘을 측정한다. 연구진은 다양한 방향으로 공을 테스트한다. “하지만 테스트를 많이 할 수는 없습니다. 트리온다 공이 한 개당 170달러(약 23만 원)나 하거든요.”라고 고프는 말했다. 매번 새로운 테스트를 진행하면 결국 공이 망가지기 때문이다. 이 실험을 통해 연구진은 속도에 따라 항력 계수가 어떻게 변하는지 확인하며, 이를 바탕으로 고프는 공이 공중으로 날아가는 전체 궤적을 시뮬레이션하는 코드를 작성한다. 연구진의 분석은 2010년 대회를 위해 8개의 패널로 만들어진 재블라니(Jabulani) 공 이후 최근 월드컵 축구공들이 어떻게 진화했는지 보여준다. 재블라니 공은 선수들, 특히 골키퍼들로부터 많은 비판을 받았다. 한 선수가 가디언지에 말한 것처럼 “기묘하게 떨어지는” 등 속이는 듯한 궤적을 가졌다는 것이 그 이유였다. 2010년 재블라니 공(왼쪽)은 8개의 패널과 매끄러운 질감을 가지고 있어 예측할 수 없는 비행을 보였다. 반면 2014년 브라주카(Brazuca, 가운데) 같은 후속 모델들은 달랐다.
Much is new about this month’s upcoming FIFA World Cup tournament, which will be held in the US, Canada, and Mexico. It hosts more teams than ever before. It’s the first to occur in three different host countries. And, like predecessor cups for over half a century, it will employ a soccer ball with a brand-new design. One group of researchers that has been testing the physics of World Cup balls for the past 20 years recently studied this new entry, called the Trionda. Made by Adidas, the Trionda features four red, green, and blue panels textured with deep grooves and maple leaf, green eagle, and star emblems to represent the three host countries. Through wind-tunnel experiments, the research team found that this ball improves over previous versions in some ways, but long-distance kicks might not go as far as they did in the past. “The simple picture is that Trionda may very slightly punish extreme distance, but it should reward clean technique and predictable flight,” says team member John Eric Goff, who researches sports physics and is an incoming professor of engineering practice at Purdue University. “Goalkeepers, defenders hitting long passes, and long-range shooters are where I would look first for visible differences.” Adidas has been designing new balls for each World Cup since the 1970s. Some of the design changes in the first few decades were aesthetic: The 1986 ball featured graphics inspired by Aztec temples for the Mexico tournament, and 1994’s had space graphics in honor of the moon landing’s 25th anniversary. There were some structural differences too, such as upgraded foam cores and improved water resistance. But by and large, the balls used the same design of 32 pentagonal panels stitched together. That changed in the 2006 World Cup in Germany, when Adidas introduced the +Teamgeist ball. It featured just 14 curved panels, which were thermally bonded together rather than stitched. The design helped keep moisture out so the ball wouldn’t grow heavier throughout the game, Goff says. It was around this time that he started studying soccer balls. In the years since then, he and his colleagues have followed the transformations as Adidas has released balls with different surface textures and even fewer panels—design changes significant enough to affect game play. In-flight motion Goff discovered early on that by analyzing a ball’s trajectory data, he could derive its drag coefficient—a number that determines the air resistance it experiences midflight at a given speed. Shortly after, he began working with a team in Japan to analyze how the World Cup ball’s in-flight behavior changes with each new design. The experiments, carried out at the University of Tsukuba in Japan, have been purposely consistent over the years because “maintaining continuity is important for comparing new data with historical data sets,” says Takeshi Asai, a professor there who works on the experiments. They entail attaching the ball to a metal rod connected to an instrument called a force balance, which measures aerodynamic forces such as drag and lift as the ball is exposed to the same wind speeds it would experience in a real soccer game—seven to 35 meters per second. The team tests the ball in different orientations, “but you can only do a few because the Trionda ball is $170,” Goff says, and each new test effectively destroys it. The experiments show the team how the drag coefficient changes with speed, and Goff then writes code to simulate the ball’s overall trajectory as it flies through the air. The team’s analysis has shown how recent World Cup balls evolved since the eight-panel Jabulani ball for the 2010 event. The Jabulani faced much criticism from players—particularly goalkeepers, who said it had a deceptive trajectory that “dipped wickedly,” as one player told the Guardian . The 2010 Jabulani ball (left) had eight panels and a smooth texture that translated into unpredictable performance. Later balls, like the 2014 Brazuca (center) and this year's Trionda (right) have fewer panels but more roughness. The ball had one key flaw: It was too smooth. Even though its drag coefficient was relatively low at high speeds, once the ball slowed to a certain point the coefficient would ratchet up, causing it to lose speed quite fast and behave as the 2010 players complained. This sudden transition—called the drag crisis—occurs at higher speeds for smoother balls, but with added texture like seams and grooves, the transition can be avoided until a ball reaches lower speeds. This allows the ball to travel farther and generally behave in a more predictable way during typical play. “It’s the same reason why golf balls have dimples and baseballs have those nice 108 double stitches. If those rough features of those balls were not there, you would not get anywhere near the kind of distance when those balls are thrown or hit that you see now,” Goff says. “There has to be some kind of a roughness on the ball to move this transition to a smaller speed.” New grooves Subsequent designs have been able to push the drag crisis to lower speeds, according to the analysis by Goff and his colleagues. The Brazuca ball used in 2014, for instance, has only six panels, but their total seam length is much longer, adding to the surface’s roughness. And this year’s Trionda ball contains just four panels, but each panel also has three deep grooves for more texture. There’s a trade-off to this roughness, though. While Goff and his colleagues found that the Trionda ball experiences the drag crisis at the slowest speed since 2010, its drag coefficient is also higher than that of the other balls at high speeds. That means that even though the most dramatic change doesn’t happen until the ball is moving quite slowly, the ball will still slow down faster than its recent predecessors during the faster portion of its flight. So the trajectories of long kicks may be a few meters shorter, Goff says. Adidas did not respond to a request for comment. Fortunately, players in the upcoming World Cup should already be familiar with these added nuances, as they’ve had access to the new ball for at least a few months. The ball, Goff notes, is quite similar to Nike’s Flight ball in design, so players who’ve spent more time with that ball may have an added advantage. Meanwhile, Goff continues sending the group’s papers to his colleagues FIFA and Adidas in hope of providing some new insights, and he’s been sent balls by Adidas in the past. Adidas does perform its own unpublished tests of each new ball. The New York Times reported last year that the Trionda’s 3.5-year testing process included robotics designed to kick the ball at specific speeds as well as testing in seven of the 16 host locations. But as Goff sees it, soccer is “the world’s most popular sport, [this is] its most important tournament, and the most important piece of equipment in that tournament is this ball right here,” indicating the the Trionda ball that he had on camera with him during our Zoom call. “I think they’re interested in what some external testing looks like.” Keep Reading Most Popular Want to understand the current state of AI? Check out these charts. According to Stanford’s 2026 AI Index, AI is sprinting, and we’re struggling to keep up. By Michelle Kim archive page 10 Things That Matter in AI Right Now MIT Technology Review's authoritative overview of the 10 technologies, emerging trends, bold ideas, and powerful movements in AI in 2026. By Amy Nordrum archive page Musk v. 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