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생활 속 과학원리
높은 곳의 물이
더 높은 곳으로 흐른다?
거실에서 신문을 읽고 있던 아빠가 주형이에게 퀴즈를 내듯
말했다.
“주형아, 변기의 밸브를 내린 다음에 물이 위쪽으로
어떻게 나오는 걸까? 항상 같은 위치까지 물이 올라오
잖아.”
“말씀을 듣고 보니 신기하네요.”
“알고 보면 생활 구석구석 과학이 자리 잡고 있지?
중세 시대에는 길거리에 분뇨 구덩이가 있었기 때문에
전염병이 성행했어. 수세식 변기가 발명되었지만 분뇨 냄
새가 역류하는 문제가 좀처럼 해결되지 않았단다. 그러다가 18
세기 영국의 수학자 커밍(Alexander Cumming)이 배수 파이프를 위쪽으
로 구부려 밑에서 올라오는 냄새를 차단하는 물 저장법을 생각해낸 거야.”
“으악, 길거리에 분뇨가 있었다고 상상하니까 끔찍하네요. 그런데 배수
파이프를 위쪽으로 구부리면 물이 어떻게 올라오죠?”
“그걸 바로 사이펀(siphon)의 원리라고 한단다. 사이펀이란 높은 곳에 담겨 있는
물을 낮은 곳으로 옮기는 데 사용하는 구부러진 관을 말해. 원래 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르지
만 사이펀에서는 높은 곳의 물이 더 높은 곳을 지나 낮은 곳으로 내려오지. 이렇게 될 수 있는 이유는
높은 곳에 있는 물의 표면에 공기의 압력이 작용해 물을 밀어내기 때문이야.”
주형이 머리는 복잡해졌다. 그 표정을 읽은 아빠는 주형이에게 그림을 그려주었다.
꿈나래2
“변기 안에는 요렇게 생긴 진공 곡관이 숨어 있단다. 사이펀 관에 있는 물이 변기의 물 표면보다
아래에 있으면 수면에 작용하는 대기압으로 인해 관 안으로 밀려 올라가고 물이 굽은 곳을 돌아서
December
다른 쪽 관으로 통과만 하면 공기의 압력 때문에 물은 관을 따라 계속 흐르지. 그러니까 변기 밸브
2008
를 누르면 변기 물탱크 속 물이 밀려 내려와 곡관을 넘게 되고 변기 속 물이 빨려 내려가게 되지.
그리고는 다시 곡관 높이까지만 물이 차게 된단다.”
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|글 이재인 박사(어린이건축교실 운영위원)·출처 : 한국과학기술정보연구원|
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