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미 북캐롤라이나 키티 호크에서 날아 오른 라이트 형제의 비행기 (모형). 엔진이 없는 거로 봐서 초창기 글라이더 시험용이었던 듯함. 사진 출처 : sewingcardsandoldphotos.tumblr
세일링을 처음 배울 때 세일에서 양력이 발생하는 원리가 비행기 날개와 같다면서 흔히 아래와 같이 설명하는 걸 듣는다.
날개 앞에서 갈라진 공기 흐름은 날개 위 아래를 지나서 날개 뒤에서 만나야 하는데... (가정)
1) 날개 위가 더 굴곡이 지어져 있으므로 지나야 할 거리가 길다. 그러므로 위 아래 공기 흐름이 만날려면 날개 위 공기 흐름이 빨라야 한다.
2) 만날려면 같은 시간동안 날개를 통과해야 하고, 날개 위가 더 굴곡이 지어져 있으므므로 날개 위 공기 흐름이 빨라야 한다.
위 두가지 논리 중 하나를 언급한 후 흐름이 빠르면 압력이 낮다는 베르누이의 법칙을 소개한 후 "비행기 날개는 압력이 높은 아래에서 압력이 높은 위로 미는 힘이 존재하는 데 이 힘이 양력이다"라고 설명한다.
처음 이런 비슷한 가정과 위 1) 또는 2) 번 설명을 들었을 때 도무지 믿어지지가 않았다. 첫째 위 아래로 갈라진 공기 흐름이 왜 날개 뒤에서 다시 만나야 하는 지 근거가 없다. 무턱대고 한 가정이 틀리다면 1) 과 2) 번 설명은 타당성이 부족할 수 밖에 없다.
우선 가정이 잘못된 점을 찾아 보기로 했다. 아래 그림은 풍동장치 내 연기 실험인데, 연기를 계속 뿜어내는 게 아니라 순간적으로 잠깐 동안만 뿜어내어 (펄스, pulse) 날개 위 아래로 흐르게 했다. 그랬더니, 날개 위로 흐르는 공기가 훨씬 빨리 날개를 통과하는 장면이 영상으로 잡혔다. 이로서 위 가정은 엉터리임을 알 수 있다.
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펄스 연기로 보면 날개 위로 지나가는 공기 흐름이 먼저 지나가 버린다. 위 아래로 나누어진 공기 흐름은 날개 뒤에서 만나지 않음을 증명함. 영상 캡쳐 출처: 캠브리지 대학 홀저 바빈스키 (2003)
또한 비행기 날개처럼 위가 굽었고 밑은 대체로 편평한 날개에서만 양력이 발생하는 건 아니다. 즉 공기가 흘러가야 할 거리에 차이가 있어서 양력이 발생하는 건 아니다. 그 예가 바로 세일이다. 세일은 안쪽 바깥쪽 모양의 차이가 없으므로 러프에서 갈라진 공기가 흘러야 할 거리가 동일하다. 하지만 양력은 발생한다. 그러므로 1)번 설명은 세일 양력 원리에 적합한 설명이 아니다.
최근 초음속 제트기의 날개는 납작한 마름모 형태이라고 한다. 즉 위 아래 공기가 흘러야 할 거리가 같다. 그래도 잘 날아 다닌다. 그러므로 위 설명은 비행기 날개 양력 원리를 정확히 설명한다고 볼 수 없다. 비행기 날개와 세일에 공통으로 적용되는 가장 보편적인 설명은 둘 다 공기 흐름의 방향을 꺽어서 그 반작용에 의해 양력이 발생한다는 원리다. 이 원리는 이전 <세일의 양력> 포스트에서 소개한 바 있다. 끝.
첫댓글 아주 좋은 글입니다,어떻게 찾으시는지 대단합니다.
이치에 맞지 않는 설명을 한번 잘못 들어 두면 나중에 정확한 이해를 두고 두고 방해합니다. 하나의 예로 잘못된 원리로는 세일 모양에 따른 포인팅 능력의 차이를 이해할 수 없습니다. 그러니까 (선수들도) 요령만 연습을 해서 세일링하는 거지요. 시간 투자가 많은 선수에 비해 아마추어들은 그렇게 하다간 한계가 곧 들어납니다. 이전 포스트에서 언급을 했지만 실험적 증거를 찾아 보고 싶어서 검색하고 정리해 보았습니다.
오랜된 댓글인데... 다시 읽어보니 그 당시 글을 읽는 분들이 아 이렇게 생각했겠네라고 짐작이 갑니다. 위 글은 소위 "퍼온 글"이 아닙니다. 남의 일을 소개한 것처럼 보여서 그게 퍼오는 글이 아닌 겁니다. 자신이 의문을 먼저 가져야 합니다. 남이 먼저 해결한 거면 소개를 해야 합니다. 하지만, 남이 해결을 못했으면 그 의문은 자연히 스스로 답을 찾아야 합니다. 위 글도 마찬가지입니다. 결정적인 의문에 대한 답은 얻었고, 그 외 증거들은 스스로 이치를 따진 후 적은 내용입니다. 그래서 찾는 방법은 그 수단일 뿐입니다. 찾은 증거들을 자신이 해석하고 정리하는 능력이 세일링원리 이해에 도움됩니다. 남에게 알리는 건 덤고요...