카르만 효과

1. 개요[편집]

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Karman Vortex

헝가리계 미국인[1] 물리학자이자 항공 엔지니어인 테오도르 폰카르만(1881~1963)[2]이 발견한 유체역학에 관한 현상.

2. 상세[편집]

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캬르만 소용돌이(와류) 효과라고도 하며, 위키백과에는 칼만 와류라고 등재되어 있다.

축구공, 야구공 등 둥근 구 모양의 물체가 회전 없이 날아갈 때 마주 오던 공기가 뒤로 흐르면서 공의 뒷면에 공기의 소용돌이가 위상을 번갈아 규칙적으로 생기며, 이것에 의해 공의 양력이 +/-로 변하여 움직임이 상당히 불규칙해지는 것이다. 축구에서의 무회전 슛, 야구에서의 너클볼 등이 날아갈 때 공이 제멋대로 흔들리며 날아가는 이유도 바로 카르만 효과 때문이다. 무회전 슛이나 너클볼 문서에 들어가보면 카르만 효과에 의해 공이 불규칙하게 날아가는 모습을 볼 수 있다. 골프공의 수많은 파인모양도 카르만 효과에 의한 불규칙한 움직임을 최대한 방지하기 위해서이다.

한편 둥근 물체 뒤에 일정한 패턴을 가지고 생성되는 공기 소용돌이는 유속에 따라 발생량이 변한다. 이러한 소용돌이(와류)의 갯수를 초음파 센서로 계량해서 공기 유량을 재는 유랑계를 카르만 와류식 유량계[3]라고 부른다.

3. 기상현상으로서[편집]

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아주 드물게 기상현상으로 나타나기도 한다. 높은 산이 있고, 차가운 해수로 인해 기온이 역전된 공기층에서 구름대에 카르만 와류가 나타난다. 한국에서는 제주도 쪽에서 볼 수 있으며 세계 최대 규모로 일어난다. 대한해협을 지나는 제트기류와 한라산이 만나서 생기는 현상이다.

제주도에 나타난 카르만 효과 - 기상청 블로그
허드 맥도널드 제도에 나타난 카르만 효과
천리안 2호 위성으로 촬영한 울릉도 부근의 카르만 효과