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유체역학 Fluid Mechanics |
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1. 개요
빨아넘이관[1] | Siphon중력을 이용해 높은 곳에 있는 액체를 낮은 곳으로 옮길 수 있도록 만들어진 연통관. 사이펀 안이 액체로 가득찬 상태라면 사이펀의 원리에 의해 액체가 빨려나가며, 이러한 현상을 사이펀 작용이라고 한다.
1.1. 원리
작용 원리를 간단히 설명하자면 다음과 같다.
1. 사이펀 관 양쪽 끝의 중력에 의한 위치에너지는 서로 다르다.
2. 사이펀 관 양쪽 끝이 물로 연결된다. 물 분자들의 수소결합에 의해 연속적인 유체 흐름을 형성한다.
3. 위치에너지가 높은 곳의 물이 사이펀 관의 아치를 넘어 낮은 곳으로 이동한다.
사이펀 관에서 액체가 상승하는 구간의 원동력은 중력에 의해 같은 높이로 하강하는 구간의 액체가 당기는 힘이다. 그러므로 사이펀 양쪽 끝의 위치에너지 차이가 사이폰관 안쪽의 액체 이동 원리이다.
1.2. 적용례
실생활에 사이펀의 원리가 적용된 기구들을 쉽게 찾아볼 수 있다.대표적인 예로 양변기의 물을 비우면 S자의 관의 위쪽으로 물이 흘러 내려가는데 이때 관 위쪽의 높이는 변기의 높이보다 높다. 하지만 대기압의 힘으로 인해 물이 거꾸로 되돌아오지 않고 하수구로 한 번에 밀려 내려가고 아주 소량의 물만 아래쪽에 남게 된다. 그리고 다시 천천히 다시 물이 차오르는데, 이 물은 되돌아 오는 것이 아니라 위쪽의 물탱크의 물이 채워질 때 필밸브에서 분배된 물이 호스를 따라 변기 아래쪽으로 내려오는 것으로, 이것은 사이펀의 원리와 무관하다. 따라서 물 내리는 과정 자체는 전기를 전혀 쓰지 않으므로 정전이 일어났더라도 한번은 물을 내릴 수 있고, 외부에서 수동으로 물탱크를 채워준다면 여러 번 내릴 수도 있다.
계영배에 술을 많이 부을수록 흘러내리는 것도 사이펀의 원리를 이용한 것이다. 옛날에 기름을 옮길 때 사용했던 사이펀 펌프도 이 원리이며, 특히 군필자들에게는 겨울철 난방연료 불출 시라든가 보급계 3종계원(유류고 담당)이라면 드럼통에서 석유 빼낼 때 쓰는 ' 자바라 펌프'가 익숙할 것이다. 이외에도 로마의 트레비 분수 등이 있다
또한 댐 역시 홍수 시 초과 유입에 대비해 혹은 첫 시동 때 공기빼기 겸 양수기를 잠시 작동시키기만 하면 그 다음은 알아서 배수가 되는 효율성, 침전물 배수[2] 등을 이유로 사이펀식 여수로를 설치하기도 하는데, 1949년 당시 동양에서 최초로 충북 진천 백곡댐에 사이펀식 여수로가 설치되었으나, 노후화로 철거되고 인근 초평댐이 명맥을 잇고 있다. #
또 이렇다 할 도구와 장비가 없었던 초창기 주유소에서 연료를 자동차에 보급할 때 입으로 호스를 한 번 빨아들인 뒤 그대로 호스를 연료통 쪽으로 향하게 하여 주유한 적이 있었다. 다만 호스가 불투명한 소재로 만들어진 것이어서 미숙한 종업원은 미처 입을 떼지 못해 연료를 먹는 상황도 종종 겪었다.
비슷하게 2003년, 논산훈련소에서는 정화조 청소를 위해 동원된 한 훈련병이 이 원리를 이용하기 위해 입으로 호스를 빨아들이다가 그만 정화조 내의 오물을 맛보는 불상사가 벌어졌다. 이를 들은 네티즌들은 직접 빨아들이는게 아니라 호스에 미리 물을 채워놓고 와서 집어넣기만 했으면 됐을 것이라며 안타까워했다. 이는 복면(웹툰 작가)의 군대썰 만화 역사상 손꼽히는 더러운 제보썰이었다. #
바닥에 배수구 관이 지면보다 높게 튀어나와 있고 지면에는 물이 배수관 높이보다 낮게 차올라 있을 때 주변의 물을 높은 배수구를 통해 배출해 낼 때도 이 원리를 사용할 수 있다. 본래는 펌프를 이용해 배수구로 버리거나 바가지 등으로 계속해 물을 퍼내 배수구에 쏟아내는 수밖에 없을 것 같지만 페트병 입구를 자르고 페트병에 물을 채운 뒤 재빨리 그 상태로 배수구에 씌우면 페트병 안의 물이 배수구로 나가면서 주변의 물을 딸려오게 하여 결과적으로 지면의 물을 모두 높은 배수관으로 배출시킬 수 있다.
세탁기의 섬유유연제 넣는 곳을 보면 마지막 헹굼 시 섬유유연제 넣는 곳으로도 물이 들어가, 그곳의 수위가 어느정도 이상 넘어가면 전부 세탁통으로 배수되는 것도 사이펀의 원리를 응용한 것이다. #
우마가 만든 장치에 의도치 않은 싸이펀의 원리로 인해서 물통이 올라가버려서 자신이 만든 케로베로스에게 벌칙을 당해버렸다. #
2. 커피 추출기의 명칭
증기의 압력을 이용해 물을 끌어올려 커피를 추출하는 기구도 사이펀이라고 하며, 사이펀을 이용해서 추출한 커피를 사이펀 커피라고 부른다.[3]특히 드립커피( 카페 아메리카노)가 유행하기 이전인 30~40년 전 사이펀 커피는 일본에서 대유행했기 때문에, 가끔 일본만화를 보면 카페에 드립머신 대신 사이펀 커피 머신을 갖다놓고 핫 샌드위치와 함께 커피를 파는 장면이 나온다. 진공흡입식 커피 추출 방법 문서 참고.
3. 시 전문 계간지
출판사 작가마을 대표 배재경 시인이 2016년 5월 창간한 시 전문 계간지. 어원은 위의 커피 추출기에서 따왔다. 부산 지역구 문예지이며 부산신문인 국제신문에 배재경 대표가 기고문을 올렸다.등단비가 난무하는 문예지 시장에서 꽤 상금이 짭짤한 편이다. 신인상을 받으면 50만원(초기엔 100만원이었다)을 받는다. 그리고 자체적으로 문학상을 주최하는데, 상금이 500만원으로 어지간한 대형문예지 신인상 정도는 받는 편이다.