2
부산메디클럽

아하! 일상 속 과학 <7> 카르만 소용돌이

회전 없이 날아오는 축구공 … 노련한 골키퍼도 방향 예측 못해

  • 국제신문
  • 디지털뉴스부 inews@kookje.co.kr
  •  |  입력 : 2019-06-20 18:59:10
  •  |  본지 18면
  • 글자 크기 
  • 글씨 크게
  • 글씨 작게
U-20 월드컵으로 간만에 대한민국이 새하얀 밤을 새웠다. 오늘은 공중을 날아가는 축구공에 담긴 과학원리를 살펴보고자 한다. 축구의 많은 기술이 경기에 사용되지만, 그중에서 가장 중요한 것이 공을 차는 기술이다. 이전에는 급하게 회전을 주어 바나나처럼 휘어지는 회전킥이 골키퍼를 두렵게 만들었다. 하지만 수문장도 요즘은 이 공을 예측할 만큼 실력이 늘었다. 회전이 없는 슛이 오히려 간담을 서늘하게 만든다. 무회전 슛이란 공이 날아가면서 회전이 일어나지 않는 것을 말한다. 회전이 없으니 곧바로 날아갈 것 같지만 그렇지 않다. 공을 찬 선수조차도 그 방향을 예측할 수 없을 정도로 변화무쌍하다. 이는 ‘카르만 소용돌이(Karman’s vortex) 현상’ 때문이다.

   
제주도 남해상에서 관측된 카르만 소용돌이. 천리안 위성자료 활용 3주년 화보집
공을 회전하지 않게 강하게 차면 앞으로 날아가는 공이 아래위로 공기가 갈라지면서 공 바로 뒤쪽에 소용돌이가 생긴다. 이 소용돌이로 인해 순간적으로 압력이 낮아져 앞에 있는 공을 끌어당겨 공의 진행 방향이 예측 불가하게 되는 것이다. 흐름이 있는 공기나 물속에 원통형 물체가 일정 속도로 회전하면 이 운동물체 뒤에 소용돌이가 생기는 이치와 같다. 1911년 미국 항공과학자 데어도르 본 카르만(1881~1963)이 이런 과학적 현상을 입증해 자신의 이름을 붙였다. 축구공뿐 아니라 잠수함이 바닷속을 움직일 때도 이러한 현상이 일어나 잠수함의 운행에 큰 제약으로 작용한다.

대기 중에서도 이런 현상이 일어난다. 제주도의 하늘이 그 대표적인 곳이다. 제주도는 사면이 바다로 되어있고, 중앙에 높은 한라산이 자리 잡고 있다. 제주도에서 북서풍이 불 때 섬을 지난 후 섬 뒤쪽인 남쪽에서 구름으로 형성된 카르마 소용돌이를 관측할 수 있다. 대기 중에서 이러한 현상이 일어나려면 주변의 기후와 지리가 조건이 맞아떨어져야 하는데, 그런 점에서 제주도는 기상학계에서는 아주 특별한 섬으로 명성을 얻고 있다.

카르만 소용돌이를 활용하여 전기에너지를 만드는 연구도 활발하게 진행되고 있다. 날개 없는 풍력발전기다. 기존의 풍력발전기는 블레이드라 부르는 날개가 회전하면서 전기를 생산하는 방식이다. 스페인의 ‘볼텍스 블레이드리스(Bladeless)’라는 회사에서 만든 이 발전기는 회사 이름처럼 날개가 없다. 기초기둥과 점점 지름이 커지는 원형기둥이 결합한 모양이다. 이 기둥 주변으로 바람이 불면 카르마 소용돌이가 생기는데, 그 소용돌이가 기둥에 진동을 일으킨다. 두 기둥 사이에 있는 자석 링이 서로 밀어내면서 진동을 증폭하고, 이 진동에너지를 전기에너지로 바꾸는 원리다.

   
카르만 소용돌이가 발견된 지 꼭 1세기가 되는 이즈음 축구장에서, 유망 친환경에너지원으로 사람들의 이목을 새삼 끌고 있어 흥미롭다. 이은정 부산과학기술협의회 교육연구팀장


[국제신문 공식 페이스북] [국제신문 인스타그램]

 많이 본 뉴스RSS

  1. 1한국당 출신 예비후보 1명 내세워 하태경과 1대1 경선으로 결정 유력
  2. 2한국당 양산을 후보들 ‘홍준표 반대’ 수위 높여
  3. 3민주당 기장공천, 불꽃 튀는 3파전
  4. 4여당 “금정구 단수공천은 실무 착오”…번복 가능성에 시끌
  5. 5김형오발 부산공천 새판짜기…잡음없는 쇄신에 달렸다
  6. 6압박카드 통했을까…버티던 PK현역 잇단 불출마
  7. 7경남교육청, 교사·시민단체 참석 지구 지키는 환경교육 비상 선언
  8. 8울산시, 국가산단 위험시설 세금 부과 추진 논란
  9. 9김해 화포천습지 주변 불법 시설물 단속
  10. 10[서상균 그림창] 총선 '런웨이'
  1. 1유기준 정갑윤, 총선불출마선언
  2. 2 문재인 대통령 “공포·불안 과도하게 부풀려져 … 비상·엄중한 상황”
  3. 3 홍남기 “중소 관광업체에 500억원 무담보·저금리 융자”
  4. 4 문재인 대통령 “국민들 정상적 일상 복귀해 달라”
  5. 5 홍남기 “외식업체 육성자금 확대…금리도 인하”
  6. 6 홍남기 “해운업체 600억 긴급경영자금…항만 사용료 감면”
  7. 7한국당 5선 정갑윤, 총선 불출마 선언 “문 정권 심판해달라”
  8. 8한국당 출신 예비후보 1명 내세워 하태경과 1대1 경선으로 결정 유력
  9. 9文, ‘혁신성장·상생노력’ 앞세워 코로나19 극복에 총력(종합)
  10. 10민주당 기장공천, 불꽃 튀는 3파전
  1. 1부산항 등 주요 항만 보안감독관 배치
  2. 2P2P금융, 법 테두리 안으로…대박 좇기전 연체율 살펴라
  3. 3하나금융, 더케이손보 770억 원에 인수
  4. 4금융·증시 동향
  5. 5부산시, 수산현안 다룰 정책협의회 만든다
  6. 6 기아차 4세대 쏘렌토 디자인 공개 外
  7. 7주가지수- 2020년 2월 17일
  8. 8“코로나로 선박수리 지연…IMO와 협의, 검사기간 연장을”
  9. 9부산시, 해양신산업 9개 혁신기업 공모
  10. 10원양산업노조 새 위원장 염경두
  1. 1‘코로나19’ 국내 30번째 확진자, 29번째 확진자의 아내
  2. 2베트남 여행 부산 40대 남성 숨져...응급치료한 부산의료원 응급실 폐쇄
  3. 330번째 확진자, 확진 전 ‘기자와 접촉’…자가격리 소홀 논란
  4. 4부산의료원, 사망 남성 ‘음성’ 판정으로 ‘응급실 폐쇄 해제’
  5. 5부산의료원서 숨진 40대 남성, 코로나 19 ‘음성’ 판정
  6. 6금정구 부곡동 오피스텔서 부탄가스 폭발사고…극단적 선택 추정
  7. 7 ‘코로나19’ 국내 28번 환자 오늘 격리 해제
  8. 8 홍남기 “저비용항공사에 3000억 긴급융자…공항사용료 유예"
  9. 9“불에 탄 옷가지 시신 착각” 순천완주고속도로 사고 피해자 집계 혼선
  10. 1017일(오늘) 날씨, 일부지역 제외하고 전국 눈 소식
  1. 1손흥민, 애스턴 빌라전서 평점 8.4점 받아
  2. 2토트넘, 애스턴 빌라에 3-2로 승리···‘손흥민 멀티골 성공’
  3. 3‘손흥민 역전골’…첫 5경기 연속골에 EPL 통산 50골 겹경사
  4. 4아스널 VS 뉴캐슬 선발 라인업 공개
  5. 5아스널, 뉴캐슬 4-0 완파···‘페페의 맹활약’
  6. 6쇼트트랙 박지원, 1000m까지 금메달···'월드컵 6차 2관왕'
  7. 7 격투기 대회 ‘엠타이틀’ 성황리에 열려...한국, 브라질에 2대1 짜릿한 승리
  8. 8부산실내빙상장 훈련선수들, 전국 동계체육대회 선전 기원
  9. 9손흥민 아시아 첫 EPL 50골…이젠 시즌 최다 골 도전
  10. 10겨울스포츠 불모지 부산, 동계체전 4위 넘본다
‘알쓸자이’ 지상강연
통계자료 제대로 활용하기
‘알쓸자이’ 지상강연
‘Chem is try’ 화학은 노력 !
  • 제8회 바다식목일 공모전
  • 2020 어린이 극지해양 아카데미
  • 유콘서트
걷고 싶은 부산 그린워킹 홈페이지
국제신문 대관안내
스토리 박스