다이슨 선풍기는 어떤 원리인가요

Question

집에 다이슨 선풍기를 쓰고 있는데 쓸데마다 신기합니다 모터에 의해 팬이 돌아가는 기존형태가 아닌데 바람이 나와서요 도대체 기존 선풍기처럼 팬이 없는데 어떻게 바람이 나오나요

Answer 1

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

다이슨에는 일반 선풍기처럼 바람이 나오는 회전부에 팬이 존재하는 것이 아니라 제품의 측면부에 존재합니다.

이 기술을 다이슨에서는 에어 멀티플라이어 라고 칭하며, 원리는 주변 공기를 흡입하여 압축 후에 고속으로 배출하게 됩니다.

이 공기가 빠르게 이동하는 과정이 마치 바람을 생성하는 것처럼 느껴지고, 팬이 없다보니 그 만큼 소음에 강한 제품이 되는 것 입니다.

Answer 2

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

다이슨 선풍기는 팬이 없는 대신 에어 멀티플라이어 기술을 사용하여 바람을 만듭니다. 이 기술은 기존 선풍기의 팬을 대체하고, 주변 공기를 흡입하여 압축한 뒤, 선풍기 전면의 틈새로 고속으로 배출합니다. 이러한 원리로 인해 주변 공기가 빠르게 이동하며, 바람이 생기는 것처럼 느껴집니다. 팬이 없는 구조로 인해 소음이 감소하고 공기 흐름이 매끄럽게 유지되어 더 효율적인 선풍 효과를 제공합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

둥근 고리의 단면은 속이 빈 비행기 날개의 모양이다. 속이 빈 둥근 고리 내부로 밀려 올라간 공기는 고리의 구조적 특징 때문에 약 90km/h정도로 유속이 빨라진다. 이 빠른 속력의 공기가 빈 고리 내부의 작은 틈을 통해 빠져나오면서 둥근 고리 안쪽 면의 기압은 낮아지게 된다. 이 때문에 선풍기 고리 주변의 공기는 고리 안쪽으로 유도되어 고리를 통과하는 강한 공기의 흐름을 생기게 한다. 이 때 고리를 통과하는 공기의 양은 모터를 통해 아래쪽으로 빨려 들어간 공기의 양보다 13배 정도로 증가하게 되는데 이러한 원리로 바람이 만들어지기 때문에 이 고리가 날개 없는 선풍기 역할을 톡톡히 하게 된다.

Answer 4

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 날개 없는 선풍기는 바람을 일으키는 선풍기의 날개는 실제로 없어진 것이 아니라 모터와 함께 원기둥 모양의 스탠드에 숨어 있습니다. 스탠드 안을 보면 ‘비행기의 제트 엔진’을 연상시키는 팬(날개)과 모터가 탑재돼 있습니다. 즉, 날개 없는 선풍기는 ‘제트엔진의 원리’를 이용해 공기를 끌어들이는 것입니다. 제트엔진은 추진력을 얻기 위해 팬을 회전시켜 필요한 공기를 빨아들입니다. 이와 같이 날개 없는 선풍기도 스탠드에 내장된 팬과 전기 모터를 작동하여 아래쪽으로 공기를 흡입합니다. 스탠드에서 공기를 빨아들인 뒤 둥근 고리 쪽으로 바람을 올려 보내는 방식으로 제작된 것입니다. 둥근 고리로 이동한 바람은 고리 사이 틈으로 빠져 나오고, 바람이 빠지면서 둥근 고리 안쪽과 선풍기 주변 공기의 압력 차이가 발생하게 됩니다. 이 때 둥근 고리 안쪽 압력이 낮아지면서 선풍기 주변공기가 빠른 속도로 둥근 고리를 통과하며 바람이 발생합니다. 둥근 고리의 단면은 속이 빈 비행기 날개의 모양을 하고 있습니다. 속이 빈 둥근 고리 내부로 밀려 올라간 공기는 고리의 구조적 특징 때문에 약 88km/h정도로 유속이 빨라지는데요. 이 빠른 속력의 공기가 빈 고리 내부의 작은 틈을 통해 빠져나오면서 둥근 고리 안쪽 면의 기압은 낮아지게 됩니다. 이 때문에 선풍기 고리 주변의 공기는 고리 안쪽으로 유도되어 고리를 통과하고, 강한 공기의 흐름을 만들어 내는 것입니다.

출처 : 한국수력원자력 - 날개 없는 선풍기의 원리는?

Answer 5

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

다이슨 선풍기는 "Air Multiplier" 기술을 사용하여 바람을 만들어냅니다. 이 기술은 바람을 만들어내는 팬이 기존 선풍기와 다르게 선풍기 뒷부분에 위치하고 있으며, 주변 공기를 빨아들여 팬 뒷부분에서 바람을 만들어냅니다. 그리고 바람이 나오는 방향을 조절하는 링(유동 조절링)을 통해 바람을 조절할 수 있습니다.

Air Multiplier 기술은 팬의 회전을 이용하지 않기 때문에 소음이 적고, 바람이 부는 방향을 조절하기 쉬우며, 더욱 효율적으로 바람을 만들어냅니다. 이러한 기술 덕분에 다이슨 선풍기는 기존 선풍기와 달리 더욱 효율적이고 안정적인 성능을 제공하면서도 디자인적으로도 매우 독특하고 세련되어 보입니다.

Answer 6

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

선풍기는 여러모로 비행기와 비슷한 원리로 작동한다. 비행기의 제트엔진이 추진력을 얻기 위해 다량의 공기를 팬으로 흡입하듯 날개 없는 선풍기도 스탠드 안에 숨어 있는 팬과 모터로 주변의 공기를 빨아들인다. 그래서 스탠드에는 공기가 통할 수 있도록 촘촘한 구멍이 뚫려 있다.

스탠드 안의 날개는 이렇게 흡입한 공기를 위쪽 둥근 고리 내부로 밀어 올린다. 다이슨 제품의 경우 일반 선풍기가 날개를 통해 몸체 뒤쪽에서 빨아들이는 공기량의 3배에 달하는 초당 27ℓ가량을 빨아들이는 것으로 알려졌다. 단면이 속이 빈 비행기 날개 모양으로 생긴 고리 내부의 좁은 공간으로 밀려 들어간 공기는 시속 90㎞로 유속이 빨라진다. 수도 호스의 구멍을 좁게 만들수록 물이 빠른 속도로 나오는 것과 같은 이치다.

날개 없는 선풍기의 핵심 기술은 ‘베르누이의 원리’를 응용한 고리에 있다. 제임스 다이슨이 날개 없는 선풍기의 가능성을 찾은 것도 이 원리와 관련이 있다. 베르누이의 원리를 간단히 설명하면 ‘공기나 물 같은 유체의 속력이 증가하면 압력이 감소하고, 속력이 감소하면 압력이 증가한다’는 것이다.

베르누이의 원리를 적용한 대표적인 예가 비행기의 날개다. 날개의 단면을 보면 아래쪽은 평평하고 위쪽은 볼록한 곡선이다. 비행기가 이륙을 위해 이동하면 날개 앞 부분의 공기가 날개를 중심으로 위아래로 갈리며 날개 뒤로 움직인다. 이때 평평한 아래쪽을 이동하는 공기는 유속이 느려 압력이 높아지고 곡선으로 된 날개 위쪽은 유속이 빨라져 압력이 낮아진다. 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하려는 성질이 있기 때문에 중력과 반대 방향인 양력(揚力ㆍ유체 속을 운동하는 물체에 운동 방향과 수직 방향으로 작용하는 힘)이 커지면서 비행기가 공중에 뜨게 된다.

날개 없는 선풍기의 고리도 단면이 비행기의 날개와 비슷하다. 고리 바깥 면은 평평하고 고리 안쪽 면은 볼록하다. 바람이 나오는 출구인 고리 안쪽 면의 작은 틈은 공기가 곡선을 따라 빠르게 이동하게 해준다. 강 연구원은 “고리 안쪽 면의 틈에서 배출된 빠른 속도의 공기로 인해 고리 안쪽의 압력이 낮아지고 상대적으로 압력이 높은 주변의 공기가 고리 안쪽으로 빨려 들어가면서 고리 안쪽 틈에서 나오는 빠른 속도의 공기와 함께 바람을 만들어낸다”고 설명했다.

다이슨 제품은 이 과정에서 고리를 통과하는 공기의 양이 기둥으로 빨려 들어간 공기보다 15배 정도 증가한다. 그래서 다이슨은 이 같은 기술에 공기를 증폭한다는 뜻의 ‘에어 멀티플라이어’라는 이름을 붙였다.

바람을 만드는 방식이 다르기 때문에 날개 있는 선풍기와 날개 없는 선풍기의 바람은 성질이 다르다. 날개 있는 선풍기는 뒷부분의 공기를 날개로 잘라서 앞으로 밀어주는 반면 날개 없는 선풍기는 공기의 흐름을 끊지 않고 이동시켜 훨씬 자연스러운 바람을 만들어낸다. 날개 있는 선풍기 앞에서 소리를 내면 떨리는 것처럼 들리는 것도 공기의 흐름이 단절되기 때문이다.

날개 없는 선풍기는 이처럼 과학을 응용한 단순한 구조여서 모터와 팬, 기둥, 좁은 틈이 있는 고리만 있으면 직접 만드는 것도 가능하다. 유튜브를 검색하면 날개 없는 선풍기를 직접 만드는 과정을 어렵지 않게 찾아볼 수 있다. 날개 없는 선풍기를 만들 때 가장 중요한 건 고성능 모터를 쓰는 것이다. 강 연구원은 “날개 없는 선풍기나 서큘레이터를 제작할 때는 일반 모터보다 성능이 좋은 고효율 BLDC(Brushless DC) 모터를 사용해 모터 소음을 최소화하고 에너지 효율을 높인다”고 설명했다.