4
부산메디클럽

아하! 일상 속 과학 <7> 카르만 소용돌이

회전 없이 날아오는 축구공 … 노련한 골키퍼도 방향 예측 못해

  • 국제신문
  • 디지털콘텐츠팀 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. 1태풍 ‘다나스’ 주말 부울경 관통
  2. 2사상역에 ‘광역환승센터’, 지하연결통로도 생긴다
  3. 3‘낙동강변 살인사건’ 담당 경찰 “재심 청구인들 무죄 예상했다”
  4. 4가야롯데캐슬 60 :1(평균 경쟁률) 올 최고…부산진구 분양대전 막 내려
  5. 5쾌속 질주하던 일본 자동차…불매운동에 실적 급제동
  6. 6'일본 보복 대응' 비상협력기구 만든다
  7. 7북항 2단계 개발콘셉트 국제공모전, 상지건축사무소 컨소시엄 작품 당선
  8. 8오거돈, 네이버 ‘지역언론 패싱’ 전국 공론화 약속
  9. 9양산선 개통 3년 지연에 “피해 누가 책임지나” 주민 분통
  10. 10동남권 관문공항은 찬성하지만…부산시민 관심은 ‘별로’
  1. 1정두언 유서에 “가족에게 미안”…극단적 선택한 이유는?
  2. 2오거돈 부산시장 "네이버 지역 언론 배제 전국 공론화하겠다"
  3. 3청와대 “이게 진정 국민의 목소린가”… 조선·중앙일보 제목 보니
  4. 4文대통령·여야 5당대표 회동 후 靑서 공동발표문 내놓기로
  5. 5文대통령 "초당적 대응 시급"…黃 "한일 정상 마주 앉아야"
  6. 6김성원 의원 교통사고 당해 운전한 비서 음주운전 적발
  7. 7부산 중구 「인권으로 통하는 행정복지」 직원 교육 실시
  8. 8건협 부산검진센터, ‘무료 가훈써주기’ 행사 진행
  9. 9부산 중구 보수동 동화반점 『시원한 여름나기를 위한 나눔 릴레이 』 다섯번째 참여
  10. 10신평1동 단체장협의회, 경로당에 에어컨 기탁
  1. 1북항 2단계 개발콘셉트 국제공모전, 상지건축사무소 컨소시엄 작품 당선
  2. 2분단 이후 잊힌 북녘의 바다…희귀 사진 한곳에
  3. 3부산항 빈 컨테이너 44%가 상태 불량
  4. 4가야롯데캐슬 60 :1(평균 경쟁률) 올 최고…부산진구 분양대전 막 내려
  5. 5최종구 금융위원장 사의 표명
  6. 6쾌속 질주하던 일본 자동차…불매운동에 실적 급제동
  7. 7신항 서컨테이너 부두도 해외운영사 장악 우려
  8. 8금융·증시 동향
  9. 9정부, WTO 일반 이사회에 고위급 파견
  10. 10SKT 전국 10대 ‘5G클러스터’ 지정, 부산은 서면·남포동…해운대는 빠져
  1. 1태풍 ‘다나스’ 북상 중…전국 많은 비, 한반도 영향은?
  2. 2태풍 다나스, 일본기상청 이동 예상경로 보니… “대형태풍, 21일 한반도 진입”
  3. 3태풍 ‘다나스’ 토요일 남부 관통할 듯…지난밤 강도 세져 집중호우 예상
  4. 4‘강제추행 혐의’ 이민우 검찰송치… ‘작은 오해’ 해명했지만 CCTV에는
  5. 5“이것도 일본꺼야?” 모르고 썼던 일제, 노노재팬서 확인해 보니…
  6. 6최순실 구치소 목욕탕서 ‘꽈당’… 이마 30바늘 꿰매
  7. 7'나홀로 고양이' 인덕션 장난 반복하다가 '방화'
  8. 8한일 기상청 태풍 ‘다나스’예상 경로 엇갈려···과거에도 비슷한 일이?
  9. 95호 태풍 ‘다나스’ 북상 중…한반도 영향은?
  10. 10고양이가 인덕션 켜 화재, 10분만에 진화…주인 “이전에도 수차례 불낼 뻔”
  1. 1프로야구 FA 상한제 ‘4년 80억’… “해외 유출 우려” - “중소형 선수 위해”
  2. 2‘공연음란행위’혐의 정병국···취한 상태도 아니고, 처음도 아니다
  3. 3한국 경영 간판 김서영, 메달 시동
  4. 4걸음마 뗀 한국 오픈워터, 팀 릴레이 18위로 마무리
  5. 5부산시체육회-부산테니스협, 사직테니스장 관리권 공방
  6. 6'11승 예감' 류현진, 20일 리그 최약체 마이애미전 선발 등판
  7. 7단내나게 훈련했다…김서영 메달 사냥 스타트
  8. 8한국 오픈워터 대표팀, 첫 국제대회 ‘눈물의 완영’
  9. 9고진영·이민지, LPGA 팀매치 3언더 ‘굿 스타트’
  10. 10류현진 20일 말린스전 11승 도전
아하! 일상 속 과학
달로 가는 길
아하! 일상 속 과학
카르만 소용돌이
  • ATC 부산 성공 기원 달빛 걷기대회
  • 제5회 극지 해양 도서 독후감 공모전
  • 부산관광영상전국공모전
  • 유콘서트
  • 어린이경제아카데미
  • 어린이극지해양아카데미
걷고 싶은 부산 그린워킹 홈페이지
국제신문 대관안내
스토리 박스