날개 없는 선풍기의 원리가 궁금합니다.
얼마 전에 다이슨 선풍기를 구매했습니다.선풍기 날개가 없는데도 바람이 잘 나오더군요.
날개 없이 바람이 나오는 원리가 궁금합니다..
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
그림에서 보는 것처럼 둥근 고리의 단면은 속이 빈 비행기 날개의 모양이다. 속이 빈 둥근 고리 내부로 밀려 올라간 공기는 고리의 구조적 특징 때문에 약 88km/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 15배 정도로 증가하게 되는데 이러한 원리로 바람이 만들어지기 때문에 이 고리가 날개 없는 선풍기 역할을 톡톡히 하게 된다.
속이 빈 고리의 단면 위쪽(고리 바깥 면)은 비행기 날개 윗면과 비슷한 곡면이고, 아래쪽(고리 안쪽 면)은 비행기 날개 아랫면처럼 상대적으로 평평하다. 고리를 이루는 바깥 면과 안쪽 면은 약 1.3mm정도의 작은 틈을 사이에 두고 맞물려 있다. 그런데 고리 단면은 왜 비행기의 날개모양을 닮았을까?
비행기가 날기 위해서는 공기가 비행기를 위로 밀어 올리는 힘이 필요하다. 이 힘의 비밀은 비행기 날개 모양에 있다. 비행기 날개는 윗면이 아랫면보다 불룩하다. 공기가 비행기의 평평한 아랫면보다 불룩한 윗면을 지나갈 때 마치 좁은 관 속을 지나는 것처럼 속도가 더 빨라지게 된다. 공기의 속도가 빠른 윗면은 기압이 낮아지고 상대적으로 평평한 아랫면의 기압은 높아지게 되는 것이다. 공기의 힘은 고기압에서 저기압으로 작용하므로 기압이 높은 아래쪽에서 위로 힘이 작용하게 된다. 이로 인해 비행기는 뜨게 된다. 이를 베르누이 원리 2) 라고 하는데 날개 없는 선풍기의 고리 모양도 이 원리를 이용하고 있다. 비행기 날개 모양을 닮은 빈 고리 내부에서 빠른 공기의 흐름이 생기게 되고 이 공기가 맞물린 작은 틈을 통해 강하게 불어나오며 고리 바깥 주변의 공기가 둥근 고리를 통과하게 되는 일정한 방향의 강한 기류가 생기게 된다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
날개 없는 선풍기의 고리 같이 생긴 몸통의 폭을 잘라보면 단면이 비행기 날개의 단면과 같은 모양이다. 몸통의 뒤쪽에서 앞쪽으로 바람을 불어주게 되면 마치 비행기가 공기 중을 날아가는 것과 같은 형태의 기류가 형성되는데, 공기의 흐름이 빠를수록 주변에 있는 공기들도 덩달아 빠른 기류에 합류하여 많은 바람을 일으킨다고 한다. 그래서 비어있는 둥근 몸통으로 많은 양의 공기들이 시원하게 흐르게 되는 것이다.
