"소변 튀는 현상 '98%' 줄인 소변기 디자인 나와"… 넷 중 어떤 걸까?

사진에서 오른쪽에 있는 코르누코피아(Cornucopia)​와 노틸러스(Nautilus)​가 소변 튀는 현상이 가장 적었다./사진=미국 국립과학원회보

공공장소에서 오랫동안 사용돼 온 소변기 디자인은 약 100년 넘게 거의 변하지 않았다. 이에 대표적으로 지적되는 문제가 바로 '스플래시 백(splash back)' 현상이다. 소변이 표면에 부딪혀 바닥이나 사용자에게 튀는 이 현상은 위생을 해치고 청소 부담을 늘려 문제가 된다. 그런데 최근 소변기 디자인만 바꿔도 바닥에 튀는 소변을 약 95% 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

캐나다 워털루대 연구팀은 소변이 튀는 정도가 소변이 표면에 닿는 각도에 따라 어떻게 달라지는지를 확인하기 위해 다양한 각도로 액체를 분사하는 실험을 진행했다. 이후 유체 물리학 모델과 미분방정식을 활용해 튐 현상을 줄일 수 있는 이상적인 각도와 구조를 도출했다.

그 결과, 소변이 표면에 닿는 각도가 30도 이하일 때 소변이 튀는 현상이 크게 줄어드는 것으로 나타났다. 이때 튀는 소변의 양은 기존 소변기의 최대 1.4% 수준에 불과했다. 기존보다 98% 이상 줄어든 셈이다.

이 원리를 바탕으로 연구팀은 코르누코피아(Cornucopia)와 노틸러스(Nautilus)라는 두 가지 형태의 소변기를 설계했다. 코르누코피아는 공용 쓰레기통을 연상시키는 단순한 디자인이며, 노틸러스는 곡선형의 독특한 외관으로 세련된 공간에도 잘 어울릴 수 있는 디자인이다. 두 디자인 모두 소변 튀는 현상이 기존 소변기에 비해 현저히 줄어들었다. 특히 코르누코피아는 튐 방지 성능이 가장 뛰어났다. 노틸러스는 낮은 높이로 인해 어린이와 휠체어 사용자 등 다양한 사용자가 접근하기 쉬운 구조라는 점에서 높은 평가를 받았다. 또한, 청소가 간편해 비행기나 선박 등 제한된 공간에서도 적합할 것으로 기대된다.

연구팀은 "미국 내 설치된 소변기 약 5600만 개를 노틸러스 디자인으로 교체하면 하루 평균 100만 리터의 소변이 바닥에 튀는 걸 방지할 수 있다"며 "바닥 청소에는 소변량의 약 10배에 달하는 물이 사용되기 때문에 하루 최대 1000만 리터의 물 절약 효과도 기대된다"고 했다. 이어 "이번 설계가 위생 개선뿐 아니라 청소 인력·세제 사용 감소, 접근성 향상 등 공공 위생 전반에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

이 연구는 '미국 국립과학원회보(PNAS Nexus)'에 지난 8일 게재됐다.