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. 1벽화 명소 돌산마을(부산 문현동 판자촌) 재개발에…둥지서 내몰린 원주민
  2. 2김해 도심에 NHN 클라우드 데이터센터 선다
  3. 3수행비서 없애고 셀프 커피…초선들 ‘탈권위’ 앞장
  4. 4이진복·유재중 먼저 시동 건 통합당 부산시장 후보 경쟁
  5. 5마린시티 국내 첫 ‘기립식 차수벽’ 가닥
  6. 6전통산업 쇠퇴, 첨단산업 소외…PK ‘러스트 벨트화(공장지대의 몰락)’ 가속
  7. 7카타르 프로젝트 수주, 조선업 부활 마중물 되나
  8. 8부산지검 부장검사, 성추행 현행범으로 체포
  9. 9사생활 침해 논란에…해운대구 ‘CCTV앱’ 운영 중단
  10. 10“보이스피싱 당한 뒤 실종된 아버지 찾습니다”
  1. 1北 김여정, 남북군사합의 파기 언급 “대북전단 조치 안하면 파기 각오해야”
  2. 2통일부 “대북전단 살포 접경지역 국민생명 위험 초래…중단돼야”
  3. 3‘기본소득’ 논쟁 격화에 한 발 뺀 김종인
  4. 4지역경제 악화 시 정부 선제적 지원 등 ‘활성화 특별법’ 국회 발의
  5. 5김여정 “대북전단 방치땐 군사합의 파기” 정부 “백해무익 행위…방지책 마련 검토”
  6. 6동구, 부산YMCA 시민회와 북항막개발 간담회 개최外
  7. 7위기산업 선제적 정부지원 규정
  8. 8여당 “하늘 두쪽 나도 5일 개원” 야당 “독재 선전 포고하나”
  9. 9수행비서 없애고 셀프 커피…초선들 ‘탈권위’ 앞장
  10. 10이진복·유재중 먼저 시동 건 통합당 부산시장 후보 경쟁
  1. 1연금복권 720 제5회
  2. 2주가지수- 2020년 6월 4일
  3. 3금융·증시 동향
  4. 45년 뒤 도심 하늘에 ‘드론 택시’ 띄운다
  5. 5'이재용 사과' 후속조치..삼성계열사 이사회 아래에 노사자문위 설치
  6. 6부산 감천항 서쪽 해역 오염퇴적물 정화사업 본격화
  7. 7LS 구자홍 등 총수일가 ‘계열사 일감 몰아주기’등 혐의로 불구속 기소
  8. 8전국 양돈농가 방역태세 미비
  9. 9현대차 싼타페 11만1609대 시정조치(리콜)
  10. 10우리 나라 교량·터널 연장 5744㎞…10년 만에 60% 늘었다
  1. 1부산지검 현직 부장검사 강제추행 혐의로 경찰에 붙잡혀
  2. 2윤산터널내 3중 추돌 사고
  3. 3여행용 가방에 7시간 넘게 갇혔던 9살 초등생 끝내 숨져
  4. 4국민 절반 “2차 재난지원금 지급 찬성”
  5. 5국내 코로나19 신규 확진 39명…수도권에 36명
  6. 6검찰, 이재용 삼성전자 부회장 구속영장 청구
  7. 7주촌면 의료폐기처리시설 사실상 논란 매듭
  8. 8오거돈 성추행 피해자 “사과 받은 적 없다…합의 시도할 시 가만있지 않을 것”
  9. 9북한 황해북도 송림 동북동쪽서 규모 2.5 지진 발생
  10. 10부산지역 여성단체 “오거돈 당장 구속하고 처벌하라” 규탄 목소리
  1. 1독일축구협회, 인종차별 반대 세리머니 지지
  2. 2손흥민 “팀 동료 그리웠다…3주 군사훈련 특별한 경험”
  3. 3‘황희찬 83분’ 잘츠부르크, 리그 재개 첫 경기서 빈 2-0 승
  4. 4KBO, 8월부터 2군에 로봇심판 도입
  5. 5하위 타선도 안 도와주네…식어버린 롯데 방망이
  6. 6ESPN “NC 구창모 주목…5월 활약 미국서도 드문 기록”
  7. 7MLB 구단-노조 연봉 갈등 점입가경
  8. 8메시, 바르셀로나서 1년 더 뛴다
  9. 9세계 1위 고진영, 국내파 독무대 KLPGA 우승컵 들까
  10. 10NBA, 8월 1일 시즌 재개 추진
우리은행
‘알쓸자이’ 지상강연
미래기후 이야기
‘알쓸자이’ 지상강연
통계자료 제대로 활용하기
  • 낙동강수필공모전
  • 2020 어린이 극지해양 아카데미
  • 유콘서트
걷고 싶은 부산 그린워킹 홈페이지
국제신문 대관안내
스토리 박스