날개없는 선풍기의 원리

날씨가 더워지기 시작하면서 에어컨도 전원을 꼽고 선풍기도 살펴보았습니다. 지난 가을에 선풍기를 씻어서 넣다가 10년 넘게 사용한 선풍기가 부러지는 바람에 버렸던 것이 이제 생각났습니다.

마트에 가니 선풍기가 여러 종류가 있고 가격대도 천차만별입니다. 리모컨이 있는 선풍기도 있네요. 그냥 이만원대의 가장 간단한 선풍기를 들고 왔습니다.

아이들이 어릴때는 선풍기 날개에 손가락이라도 넣을까봐 그물망을 씌어 놓았는데 요즘은 날개없는 선풍기도 있습니다.

날개없는 선풍기(출처:위키피디아)

다이슨사에서 만든 날개없는 선풍기의 원래 이름은 공기 증폭기(air multiplier)입니다.

바람의 원리

압력이 높은 곳에서 압력이 낮은 곳으로 기체가 이동하는 현상을 바람이라고 합니다. 약한 바람에서 태풍까지 압력의 차이가 만드는 바람의 세기는 아주 다양합니다.

날개가 돌아가는 선풍기는 아르키메데스의 수차와 같이 날개의 구조로 기체를 직접 옮겨주는 작용을 해서 바람을 일으킵니다.

       2019/02/25 - [과학이야기/도로에서] - 레미콘과 아르키메데스

날개없는 선풍기의 구조

아래 기둥 속에 바람을 안쪽으로 빨아들이는 팬이 있습니다(1).

팬에서 끌어들인 바람은 좁은 옆면으로 밀려 올라갑니다(2). 좁은 곳으로 지나가는 바람은 더 빨라집니다.

       2018/08/16 - [과학이야기/속담에서] - 바늘 구멍에 황소 바람 든다

빠른바람이 좁게 나있는 원형테두리를 통해 나옵니다(3). 둥근 고리에 가는 띠모양으로 바람이 나오게 됩니다.

바람의 증폭 원리

위의 3번과 같은 공기가 나오는 부분이 가는 고리모양으로 있습니다.

여기서 공기가 나오면 둥근 고리 가운데 부분은 공기가 흘러나오면서 공기의 속력이 생깁니다. 주변의공기는 상대적으로 속력이 느립니다. 공기의 흐름에서 속력이 빠른 곳은 압력이 낮아집니다.

       2019/02/23 - [과학이야기/교과서에서] - 베르누이 정리와 마그누스 효과

       2018/08/18 - [과학이야기/운동장에서] - 바나나킥 원리 - 마그누스효과

       2019/03/16 - [과학이야기/생활에서] - 향수병의 우아한 원리

       2019/04/23 - [과학이야기/도로에서] - 비행기가 뜨는 원리

속력이 느린 주변의 공기보다 고리 안쪽의 공기는 속력이 빨라 압력이 낮습니다. 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 욺직이기 때문에 주변의 공기가 고리 내부로 빨려 들어와서 앞으로 더 큰 바람이 되어 나옵니다. 

1번 팬에서 들어온 바람보다 속력이 15배 정도 센 바람이 됩니다. 날개없는 선풍기의 이름이 공기 증폭기라고 붙인 이유이기도 합니다.