날개없는 선풍기에도 날개가 있다?

 
 

 

 

세상을 바꾼 위대한 발명품 가운데 하나인 선풍기는 무더위와 싸워야 하는 한여름에 없어서는 안 될 필수품이다 인류는 기원전부터 다양한 방식으로 바람을 만들어 더위와 싸워왔다 
 
최초의 선풍기 1882년 미국의 엔지니어인 스카일러 휠러가 22세에 발명한 개인용 양날 선풍기로 기록되고 있다 
 
안전사고  선풍기는 늘 안전사고의 위험이 뒤따랐다 아이들이 호기심에 손가락을 넣어보는 등 선풍기와 관련한 크고 작은 안전사고는 선풍기가 발명된 지 130년이 지난 요즘도 심심찮게 발생하고 있다
 
다이슨의 등장  선풍기의 끊이지 않는 안전사고는 영국 가전회사 다이슨이 내놓은 날개 없는 선풍기가 비싼 가격에도 적잖이 팔린 이유를 제공했다
2009년 첫선을 보인 다이슨의 날개 없는 선풍기 다이슨 쿨은 반론의 여지가 없는 혁신 상품이었다 빠른 속도로 회전하는 날개가 없어 아이가 있는 가정에서도 마음 편히 사용할 수 있었고 날개에 덕지덕지 붙은 먼지를 청소하는 데 불편함을 느꼈던 소비자들에게도 큰 반향을 얻었다
 
일본 도시바 날개 없는 선풍기 날개 없는 선풍기 하면 모두 다이슨을 떠올리지만 같은 원리를 적용한 아이디어는 그보다 약 30년 전인 1981년 일본 도시바가 먼저 완성하여 특허까지 받았다 다이슨이 일본 회사의 아이디어를 차용했다고 해도 믿을 만큼 구조와 외관이 흡사하다 하지만 도시바의 아이디어는 실제 제품 출시까지 이어지지 않았고 특허도 20년이 지나면서 소멸했다😭😭 어우..세상에 이런일이... 
 
제임스 다이슨  다이슨의 창업자인 제임스 다이슨은 손 건조기를 개발하던 중 노즐에서 나오는 공기가 어떻게 주변 공기의 흐름을 바꾸는지 관찰하다가 날개 없는 선충기의 기능성을 깨달았다고 한다 비행기 날개처럼 볼록한 곡면 위를 이동하는 공기가 주변 공기를 끌어들이는 것을 발견하고 엔지니어. 과학자. 물리학자들과 팀을 이뤄 4년간 매달린 끝에 2009년 날개 없는 선풍기를 출시했다
 
날개 없는 선풍기 작동 원리 
1 원통 안에 설치된 전기 모터가 고속 최전하면서 촘촘히 뚫린 구멍을 통해 주변 공기를 빨아들인 뒤 몸체 윗부분의 고리 쪽으로 끌어올린다
2 다이슨 제품의 경우 일반 선풍기가 날개를 통해 몸체 뒤쪽에서 빨아들이는 공기 양의 3배에 달하는 27리터를 빨아들이는 것으로 알려졌다
3 원형 고리 내부의 좁은 틈 사이로 이동하면서 유속이 빨라진 공기가 에어포일(비행기 날개 모양의 단면)을 순환하다가 얇게 열린 틈으로 빠져나온다 고리 안쪽 공기의 이동 속도는 시속 약 90km에 달한다고 한다
4 고리의 틈에서 나온 공기의 빠른 속도로 인해 고리 안쪽 부분은 공기의 흐름이 빨라지면서 압력이 낮아지고 이에 따라 주변의 공기가 고리 안쪽으로 유도돼 빠른 속도로 고리를 통과한다 이때 고리와 가까운 바깥쪽 공기도 같은 흐름을 타고 이동한다 

 
날개 없는 선풍기는 겉으로 보면 원통형 기둥과 고리로 이루어진 간단한 구조여서 어떻게 바람이 만들어지는 추측하기 쉽지 않다 그러나 실제로는 날개 없는 선풍기라는 표현 자체가 일종의 트릭이다 날개가 없는 것이 아니라 기둥 역할을 하는 스탠드에 선풍기의 날개 역할을 하는 나선형 모양의 팬이 숨어 있다 모터와 날개가 숨어서 안 보일 뿐 날개 없는 선풍기도 모터와 날개로 공기를 이동시킨다고 
스탠드 안의 날개에는 그림과 같이 흡입한 공기를 위쪽 둥근 고리 내부로 밀어 올린다 다이슨 제품의 경우 일반 선풍기가 날개를 통해 몸체 뒤쪽에서 빨아들이는 공기량의 3배에 달하는 초당 27리터가량을 빨아들이는 것으로 알려졌다 단면이 속이 빈 비행기 날개 모양으로 생긴 고리 내부의 좁은 공간으로 밀려 들어간 공기는 시속 90km로 유속이 빨라진다 수도 호스의 구멍을 좁게 만들수록 물이 빠른 속도로 나오는 것과 같은 이치다
 
베르누이의 원리 날개 없는 선풍기의 핵심 기술은 베르누이의 원리를 응용한 고리에 있다 제임스 다이슨이 날개 없는 선풍기의 가능성을 찾은 것도 이 원리와 관련이 있다 베르누이의 원리를 간단히 설명하면 공기나 물 같은 유체의 속력이 증가하면 압력이 감소하고 속력이 감소하면 압력이 증가한다는 것이다
 
대표적인 예가 비행기의 날개이다 날개의 단면을 보면 아래쪽은 평평하고 위쪽은 볼록한 곡선이다 비행기가 이륙을 위해 이동하면 날개 앞부분의 공기가 날개를 중심으로 위아래로 날개 뒤로 움직인다 이때 평평한 아래쪽을 이동하는 공기는 유속이 느려 압력이 높아지고 곡선으로 된 날개 위쪽은 유속이 빨라져 압력이 낮아진다 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하려는 성질이 있기 때문에 중력과 반대 방향인 양력(유체 속을 운동하는 물체에 운동 방향과 수직 방향으로 작용하는 힘)이 커지면서 비행기가 공중에 뜨게 된다 

 

 

 
날개 없는 선풍기의 고리도 단면이 비행기의 날개와 비슷하다 고리 바깥 면은 평평하고 고리 안쪽 면은 볼록하다 바람이 나오는 출구인 고리 안쪽 면의 작은 틈은 공기가 곡선을 따라 빠르게 이동하게 해 준다 고리 안쪽 면의 틈에서 배출된 빠른 속도의 공기로 인해 고리 안쪽의 압력이 낮아지도 상대적으로 압력이 높은 주변의 고기가 고리 안쪽으로 빨려 들어가면 고리 안쪽 틈에서 나오는 빠른 속도의 공기와 함께 바람을 만들어낸다 

 
날개 선풍기와 날개 없는 선풍기

바람을 만드는 방식이 다르기 때문에 날개 선풍기와 날개 없는 선풍기의 바람은 성질이 다르다 날개 선풍기는  뒷부분의 공기를 날개로 잘라서 앞으로 밀어주는 반면 날개 없는 선풍기는 공기 흐름을 끊지 않고 이동시켜 훨씬 자연스러운 바람을 만들어낸다 날개 있는 선풍기 앞에서 소리를 내면 떨리는 것처럼 들리는 것도 공기의 흐름이 단절되기 때문이다
날개 없는 선풍기는 이처럼 과학을 응용한 단순한 구조여서 모터와 팬. 기둥. 좁은 틈이 있는 고리만 있으면 직접 만드는 것도 가능하다 유튜브를 검색하면 날개 없는 선풍기를 직접 만드는 과정을 어렵지 않게 찾아볼 수 있다😀