일반적인 가정집에도 있는 화장실 변기통은 어떤 원리로 작동하는가용?

Question

일반적인 가정집에도 있는 화장실 변기통은 어떤 원리로 배변이 내려가고 새로운 물이 공급되도록 작동하는 건가요 구조물만 있는거 같은데 어떤 원리인지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요

김철승과학전문가예요

변기의 수조토에 물이 가득담기면

부레처럼 생긴

변변배수구막이가떠오르면서

수도물이 들어오는것을 막아요.

레버를 누르며

물을 막고있던 구멍이 열리면서 배변기안으로물을 흘러보내구요

사이펀현상에 의해서

변기통으로 물이 들어오면서 배수관으로 물이빠져나갑니다.

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Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

일반 가정의 화장실 변기통은 물탱크와 변기볼, 그리고 사이펀이라는 곡선관으로 이루어져 있습니다. 변기를 사용할 때 레버를 당기면 물탱크의 물이 사이펀관을 통해 변기볼로 빠지면서 강한 물살을 만들어 배변물을 배수관으로 밀어내립니다. 동시에 물탱크에는 새 물이 계속 채워지고, 물탱크 안의 부표가 일정 수위에 도달하면 물을 멈추는 밸브가 작동하여 물 공급이 멈춥니다. 이렇듯 사이펀의 원리와 물탱크의 물 공급 시스템을 통해 배변물 배출과 새로운 물 공급이 이루어집니다.

Answer 3

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

양변기의 작동 원리는 간단합니다. 사용자가 버튼을 누르면 물이 양변기 탱크로 흐르고, 탱크에 있는 플러시 밸브가 열려 물이 변기볼에 흐르게 됩니다. 이때 변기볼에 있는 분비물과 물이 배수되어 변기가 청결해지는 원리입니다. 일반적으로 물이 탱크에 충분히 차면 플러시 밸브가 닫히고, 변기볼에 있는 물이 배수되면서 변기가 청소됩니다

Answer 4

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 변기의 물을 내리면 몇 초 뒤에 다시 변기 속에 물이 차오르는 것을 볼 수 있습니다. 이 물은 변기에 연결된 정화조에서 거꾸로 올라오는 악취를 차단하기 위한 것입니다. 만약 변기 안에 물이 없다면 어떻게 될까요? 두말할 것도 없이 용변이 쌓여 있는 정화조의 역한 냄새가 그대로 올라와 집 안이 악취로 진동하게 될 것입니다. 옛날 재래식 화장실이 집에서 멀리 떨어진 곳에 설치돼 있던 것도 바로 이 이유 때문입니다.

변기 안에 물이 차오르도록 해서 냄새를 차단하는 방법은 1775년 커밍이 개발했습니다. 정화조에서 올라오는 냄새를 원천적으로 차단할 방법을 연구하던 그는 ‘사이펀의 원리’에서 착안해 새로운 형태의 배수관을 개발했습니다. 즉, 배수파이프를 거꾸로 된 U자 형태로 구부리고, 그것에 일정량의 물을 채워 밑에서 올라오는 냄새를 차단하도록 한 것입니다.

대기압과 중력의 작용으로 높은 곳의 용기에 담겨 있는 액체가 관을 통과해 낮은 쪽에 있는 용기의 액체로 전달되는 원리. 양쪽의 대기압과 중력이 일치하는 지점에서 물의 흐름이 멈추게 된다.

원래 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르지만 사이펀의 원리를 이용하면 높은 곳의 물을 더 높은 곳까지 끌어올린 뒤 낮은 곳으로 보낼 수 있습니다. 이는 높은 곳에 있는 물의 표면에 공기의 압력이 직접 작용해 물을 밀어내는 기압 차 원리를 이용했기 때문입니다.

이를 조금 더 자세히 설명하면, 변기 내부에는 뒤집힌 U자 모양의 사이펀이 있습니다.

이 사이펀은 물 표면보다 아래에 위치해 있는데요, 평소에는 물이 사이펀의 굽혀진 부분까지만 채워져 있습니다. 이때는 아무런 일도 일어나지 않습니다. 그 이유는 변기의 수면에 작용하는 대기압과 사이펀 안의 대기압이 같기 때문입니다. 하지만 용변을 보고 레버를 내리면 변기 뒤쪽에 있는 물탱크의 마개가 열려 변기 안으로 많은 양의 물이 한꺼번에 밀려들어옵니다. 이때 물이 가하는 압력으로 사이펀 속의 대기압이 사라지며 변기의 물은 순식간에 사이펀 안을 완전히 채우고 용변과 함께 정화조로 빠겨나가게 됩니다. 한마디로 뒤에서 밀어주는 힘이 있다면 아무리 높은 곳도 물이 순식간에 뛰어 넘을 수 있다는 이야기지요. 그렇다고 물탱크에서 계속 많은 양의 물을 공급하면 변기에는 물이 차 있을 수 없습니다. 그래서 용변과 물이 빠져나간 뒤에는 물탱크의 마개를 닫고 물의 공급량을 줄여 사이펀 안에서 기압이 균형을 이뤄 물이 고여 냄새를 차단하도록 변기의 설계가 되어 있습니다.

출처: 산업통상자원부 - 변기 속에 숨어있는 재미있는 '과학이야기'

Answer 5

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

변기통 안의 물 높이를 항상 일정하게 유지하게 해줍니다.

이게 무슨 말이냐?

다음과 같이 생긴 관에 물을 넣는다고 생각해 봅시다. 물을 다 넣었을 때, 어떤 모양으로 멈춰있을까요??

한쪽으로 치우쳐 있을까요? 아님, 동일한 높이에서 멈출까요?

그렇습니다. 양쪽이 동일한 높이, 같은 지점에서 멈추게 됩니다

다시 변기로 돌아가서 변기의 내부 구조를 살펴봤을 때, 이곳 경사진 부분까지 물이 들어 가 있고

방금 생각해봤던 관처럼, 동일하게 이 높이까지 변기통의 물이 차게 되는 것입니다.

즉 변기통 안의 물 높이를 항상 일정하게 유지시켜주게 되지요

Answer 6

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

일반적인 화장실 변기통은 간단한 수압 밸브 시스템을 통해 작동됩니다. 변기통의 물탱크에는 물 공급관과 배수관이 연결되어 있습니다. 변기를 플러시하면 수압 밸브가 작동하여 물탱크 내의 물이 배관을 통해 변기통으로 흘러가게 됩니다.

물이 변기통으로 들어가면서 변기 내의 물이 상승하고 변기에 쌓인 분해물을 배수관을 통해 배출합니다. 변기 내의 물이 일정 수준에 도달하면 수압 밸브가 닫히고 물의 공급이 멈춥니다. 이렇게 변기를 플러시하면 물이 내려가면서 변기 내부가 청결해지고 새로운 물이 공급되는 구조입니다.