주전자 따를 때 나는 소리, 찻잔 속 물결 때문

같은 원리로 혈류·배관 감시 기술 개발 가능

차 따르는 모습./뉴스1

서울대 연구진이 찻잔에 조용히 물을 따르기 위해선 주전자 주둥이를 잔 가까이 두는 것이 아니라 따를 때의 물결을 살펴야 한다는 연구결과를 발표했다. 이 연구는 단순히 찻잔에서 끝나지 않고 혈류나 건물 배관을 음파로 측정할 수 있는 기술로 발전될 수 있다.

서울대 기계공학부 연구팀은 용기에 물을 부을 때 발생하는 소리의 진폭을 분석한 연구결과를 지난달 8일 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 플루이드(Physical Review Fluids)’에 발표했다.

연구팀은 아크릴 원통 위에 있는 노즐에서 나오는 물로 용기를 채우고, 그 과정을 외부 고속 카메라와 내부 수중 마이크를 사용해 기록했다. 다양한 크기의 용기와 원통 위의 다양한 높이에 배치된 노즐을 실험한 후 연구원들은 변수를 1~2개 정도 변경했다.

실험 변수를 바꾸더라도 물 따르는 소리를 조용하게 만들 순 없었다. 용기에 물을 따를 때마다 발생하는 공동현상(Cavitation) 때문이다. 공동현상은 액체 내에서 압력이 낮은 곳이 생길 때 물속의 기체가 물에서 빠져나오는 현상을 의미한다. 연구팀은 공동현상이 액체의 흐름이 고르지 않을 때 두드러지고 거품이 방출된다고 설명했다.

다만 특정 조건에서 공동현상의 소리가 크게 난다는 것을 발견했다. 연구팀은 “단순히 주전자를 컵에 가까이 대는 것만으로 물을 조용히 만드는 데 충분하다는 것은 오해”라며 “표면으로부터 노즐의 거리가 물결 길이의 3분의 1 이상일 때 쏟아지는 소리가 들렸다”고 설명했다.

이어”물결의 주름이 가파를수록 소리의 진폭이 증가한다”며 “다만 높이는 노즐의 크기와 모양, 매끄러움에 따라 달라질 수 있다”고 강조했다.

이번 연구는 나아가 혈류와 건물 배관을 감시하는 기술로 발전될 수 있다. 마이클 버킹엄(Michael Buckingham) 미국 샌디에이고 캘리포니아대(UC샌디에이고) 해양학부 교수는 “소리와 유체의 흐름이 어떻게 연결되는지에 대한 조사가 결국 혈류를 모니터링하거나 듣기만 해도 물과 유체가 배관을 통해 어떻게 이동하는지 알 수 있도록 한다”고 말했다.

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