카르만 효과

1. 개요

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Karman Vortex
헝가리 출신[1]의 물리학자이자 항공 엔지니어인 테오도르 폰 카르만(1881~1963)[2]이 발견한 유체역학에 관한 현상.

2. 상세

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카르만 소용돌이(와류) 효과라고도 하며, 위키백과에는 칼만 와류라고 등재되어 있다.
축구공과 같은 둥근 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 날아가는 이유도 바로 카르만 효과 때문이다. 무회전 슛 문서에 들어가보면 카르만 효과에 의해 공이 불규칙하게 날아가는 모습을 볼 수 있다.
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

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아주 드물게 기상현상으로 나타나기도 한다. 높은 산이 있고, 차가운 해수로 인해 기온이 역전된 공기층에서 구름대에 카르만 와류가 나타난다.
제주도에 나타난 카르만 효과 - 기상청 블로그
허드 맥도널드 제도에 나타난 카르만 효과

[1] 오스트리아-헝가리 제국 시절 출생

[2] 유체역학에서 많은 업적을 남겼다. 대표적으로 나사 JPL 근무시절 공기역학으로 양력을 얻어 비행하는 항공기의 비행 한계고도를 처음 계산해냈고 이 높이를 '카르만 경계(Karman Line)'라고 하며 대기권과 우주의 구분 기준으로 삼고 있다.

[3] 과거 현대 시리우스 엔진을 비롯한 L-제트로닉 방식의 엔진 제어를 탑재한 엔진들이 이것으로 흡입유량을 측정했다. 칼만 와류식이라 표기한 문서도 있다.