2
부산메디클럽

아하! 일상 속 과학 <7> 카르만 소용돌이

회전 없이 날아오는 축구공 … 노련한 골키퍼도 방향 예측 못해

  • 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(www.kookje.co.kr), 무단 전재 및 재배포 금지
국제신문 뉴스레터
국제신문 네이버 뉴스스탠드 구독하기
국제신문 네이버 구독하기
뭐라노 뉴스

 많이 본 뉴스RSS

  1. 1연휴 사흘간 32만 ‘부캉이앓이’…다가오는 작별(종합)
  2. 2150년史 부산항 무대 삼은 아레나, 세계 어디에도 없는 K-팝 명소로
  3. 3이재명 대통령 넘어선 민주당 지지율에 분열 확대
  4. 4“부산관광 뜨는 지금이 적기” 호텔투자 열기 서부산까지
  5. 5분유에 소주 타 먹인 친부…여직원 2년간 추행한 임원
  6. 6양산 춘추공원 재정비…6년 만에 변경안 고시
  7. 7한동훈 ‘지뢰폭발’ 대여공세 주도…복당론 선긋는 장동혁과 대립각
  8. 8야구 없는 날에도 팬·관광객 북적…도쿄돔 일대는 미니도시
  9. 9[도청도설] 부캉이가 띄운 북항
  10. 10부산시 재정난 겪는데…시유재산 세입관리 부실 투성이
  1. 1이재명 대통령 넘어선 민주당 지지율에 분열 확대
  2. 2한동훈 ‘지뢰폭발’ 대여공세 주도…복당론 선긋는 장동혁과 대립각
  3. 3폭풍 SNS, 배우자 외부활동…총선운동 방불케 한 추석행보(종합)
  4. 4‘인천대 교수 임용 특혜 의혹’ 유승민 딸, 입건없이 10개월째 수사만
  5. 5안보·사법·與 내홍…추석 이어 국감정국 달군다(종합)
  6. 6靑 “우크라 ‘비공개 합의 없었다’는 거짓 발표”…해명·사과 요구
  7. 7與 “민생 더 챙기라는 말 많아” 野 “대선 언제냐며 시민 분노”
  8. 8[속보]유시민, 이 대통령 검찰개혁 "국민 속인 것"…명예훼손으로 고발당해
  9. 9[속보] 이 대통령 지지율 2주 연속 상승…민주 38.7%·국힘 39.4%
  10. 10北포로 송환 공개 논란, DMZ 사고 조사 지연…연휴 일파만파(종합)
  1. 1150년史 부산항 무대 삼은 아레나, 세계 어디에도 없는 K-팝 명소로
  2. 2“부산관광 뜨는 지금이 적기” 호텔투자 열기 서부산까지
  3. 3K-팝 효과 끝? 관광수지 넉 달만에 적자 전환
  4. 4늘어나는 법무수요…부산도시公 사내 변호사 찾기 안간힘
  5. 5‘사장님 퇴직금’ 노란우산, 공제·목돈 마련 든든
  6. 6한화에어로 ‘경력직 가이드라인(특정 학력·나이)’ 논란…“채용과정 개선할 것”(종합)
  7. 7금고 과당경쟁 제동…지역은행 판도 촉각
  8. 8“독자 기술이 미래 경쟁력…내년 매출 4100억 목표”
  9. 9CG 없이 대규모 전쟁·액션신 뚝딱…생성형 AI 활용 본격화
  10. 10아레나 지을때까지 땅 텅텅? 임시 야외 공연장 활용안 부상
  1. 1연휴 사흘간 32만 ‘부캉이앓이’…다가오는 작별(종합)
  2. 2분유에 소주 타 먹인 친부…여직원 2년간 추행한 임원
  3. 3양산 춘추공원 재정비…6년 만에 변경안 고시
  4. 4야구 없는 날에도 팬·관광객 북적…도쿄돔 일대는 미니도시
  5. 5부산시 재정난 겪는데…시유재산 세입관리 부실 투성이
  6. 6‘부캉이’를 市 명예 홍보대사로…온라인 투표 몰표
  7. 7금정구의원이라 믿었는데…임대보증금 1년 넘게 안 줘
  8. 8영화숙·재생원 진실규명 공로 손석주 ‘민주시민상’
  9. 9선거때 식사대접 혐의 사하구 체육회장 송치…돈봉투 수사는 무혐의
  10. 10부산지하철노조 쟁의 가결…조정 거쳐 내달 파업 예고
  1. 1오상욱 끝냈다…펜싱 男 단체 우승…승마 남동헌, 12년 만에 정상 탈환(종합)
  2. 2K-농구 황금시대…남녀 동반 우승, 3대3도 첫 金(종합)
  3. 3이강인·황인범 활용법 찾아라
  4. 4안세영, 세계 5위 가볍게 압도하며 4강행…사상 첫 2연패 도전
  5. 5[속보]강준이, AG 스케이트보드 ‘금빛 트릭’…한국 사상 첫 金
  6. 6한국 야구, 일본 꺾고 금메달…아시안게임 5연패 달성
  7. 7높이뛰기 우상혁, 2m22로 동메달
  8. 8[속보]'약속의 8회’ 한국 야구, 일본 3-1로 꺾고 AG 5연패
  9. 9우승 타이틀 박탈 위기…맨시티 ‘유죄 판단’보도에도 회장 “결백 입증하겠다”
  10. 10한국 양궁…단체전 6종목 모두 4강행
  • 2026 국제환경에너지산업전
  • 국제골프아카데미
  • 부산국제마라톤
  • 어린이청소년경제아카데미
  • BNK생명나눔챌린지
  • 유콘서트
걷고 싶은 부산 그린워킹 홈페이지
국제신문 대관안내