변기의 구조와 원리를 이해하고 막힌 변기 뚫기!(feat. 사이펀 현상)

안녕하세요 아장아장 원주맘입니다:)

 

오늘은 '변기의 구조와 원리, 막힌 변기 뚫는 법'에 대해 포스팅하고자 합니다. 

 

매일 수차례 사용하는 변기인데, 원리가 무엇인지.. 갑자기 궁금해 지더라구요 ㅎㅎ

포스팅 내용을 영상으로도 제작하였습니다. 영상으로 확인하고 싶으신 분은! 아래 링크로 들어와주세요^^

 

https://www.youtube.com/watch?v=F9JHzOTKCWw&t=83s

 

그럼 변기의 구조와 원리를 알아보겠습니다~

 

우선 변기의 구조를 살펴보지요. 저희 집 변기의 사진인데요.

위쪽에 물을 저장하는 물탱크가 있는 곳이있구요

아래쪽에는 변기통, 그리고 물과 이물질이 빠져나가는 배수관이 연결되어 있습니다.

그런데 이상한 점이 있습니다.

이 배수관은 왜 이렇게 휘어져 올라가 있는 걸까요?

물은 위에서 아래로 내려가길 마련인데, 배수관을 직선의 형태가 아니라

중력을 거슬러 올라갔다가~!다시 내려가게 하는 모양으로 생겼습니다.

괜히 이렇게 생긴게 아니겠죠?

그렇습니다. 이렇게 생긴 배수관은 중요한 3가지의 역할을 하게 됩니다.

 

1. 변기통 안의 물 높이를 항상 일정하게 유지하게 해줍니다.

 

이게 무슨 말이냐?

다음과 같이 생긴 관에 물을 넣는다고 생각해 봅시다. 물을 다 넣었을 때, 어떤 모양으로 멈춰있을까요??

한쪽으로 치우쳐 있을까요? 아님, 동일한 높이에서 멈출까요?

그렇습니다. 양쪽이 동일한 높이, 같은 지점에서 멈추게 됩니다

 

다시 변기로 돌아가서 변기의 내부 구조를 살펴봤을 때, 이곳 경사진 부분까지 물이 들어 가 있고

방금 생각해봤던 관처럼, 동일하게 이 높이까지 변기통의 물이 차게 되는 것입니다.

즉 변기통 안의 물 높이를 항상 일정하게 유지시켜주게 되지요

배수관의 두 번째 역할!

2. 아래쪽에 있는 하수관에서 올라오는 지독한 냄새와 유독가스를 막아주게 됩니다!

고여있는 물이 방어벽 역할을 하여, 밑에서부터 올라오는 냄새를 차단하게 되는 것이죠

 

배수관의 세 번째 역할!! 오늘의 핵심포인트!!

3. 변기통 안에 있는 물과 이물질을 빨아들입니다.

그래서 이 배수관을, 빨아들이는 관이라는 뜻으로 ‘사이펀 관’이라고 부릅니다

빨아들인다? 여기선 중요한 과학원리인 ‘사이펀 원리’가 숨어 있는데요

 

사이펀이란, 기울이거나, 움직이지 않고, 압력차이와 중력을 이용해서, 한곳에 있는 액체를 위로 끌어올려 빨아들여, 더 낮은 곳으로 이동시키는 장치를 말합니다.

 

 

사이펀이 작동할 수 있는 중요한 조건이 있는데 그것은 바로 관이 액체로 가득차 있어야 한다는 것입니다.

한번 생각해 볼까요? 만약 관이 비어 있다면? 물이 이동할 수 있나요?

 

 

만약 이 관이 물로 찬다면 이동할 수 있을까요?

 

-> 이와 관련된 실험 영상은 위에 유튜브 영상 속에 있습니다!

 

관이 비어있을때는, 물이 이동하지 않다가 관이 액체로 가득차게 되면, 물이 이동하게 됩니다!

 

그 이유는~?

만약 관이 비어 있다면, 관 속에는 무엇이 있나요? 공기가 있습니다. 이 바깥쪽에도 공기가 있지요.

그럼 단위 면적당 누르는 힘인. 압력을 비교해 보겠습니다. 

액체 표면을 누르고 있는 압력이 모두 공기이기 때문에, 압력은 같습니다.

그래서 물은 이동하지 않았던 거지요. 

하지만? 액체로 가득차게 된다면??

 

관 속에는 이제 공기가 아니라 물이 차게 됩니다. 바깥쪽은 공기이지요. 

다시, 단위면적당 누르는 힘인 압력을 비교해 보겠습니다.

대기압이 수압과 같아지려면 물의 높이가 약 8m가 되어야 합니다.

이 높이가 8m가 될 수 없으니, 공기가 누르는 압력인 대기압이 이곳의 수압보다 클 수밖에 없습니다. 따라서 대기압이 크기 때문에 누르는 힘이 발생하여, 관속으로 물이 올라가게 되고, 올라간 물은 중력에 의해 다시 떨어지게 되는 것입니다

 

그러면, 변기의 상황으로 돌아와 볼까요?

물을 내리는 벨브를 누르면, 물탱크에 저장되어 있던 물이 한꺼번에 내려오게 됩니다.

많은 양의 물이 강한 압력으로 배수관으로 물을 밀어냅니다.

그러면 배수관이 물로 가득차게 되고, 이때 사이펀 현상이 발생하여, 변기통에 있는 모든 물이, 낮은 하수관 쪽으로 옮겨 가게 되는 것입니다. 

 

이렇게, 변기의 구조와 배수관의 중요한 세가지 역할을 살펴보았습니다.

그럼 실생활에 적용해 볼까요?

 

변기가 막혔을 때는 ????

이물질이 어디에 막혔든, 압력을 가해서!! 뚫어야 합니다!

 

대표적으로 뚫어뻥이 있지요. 

많안 양의 공기, 물을 관 속으로 순식간에 주입함으로써 물의 흐름을 막는 장애물을 밀어냅니다!

금방 뚫리지 않을 때는 누르고 당기는 과정을 몇 번 반복하면 막혀 있던 부분에 압력이 가해져 결국 이물질이 제거됩니다.

 

뚫어뻥이 없다면? 어떤 도구로든, 압력을 가할 것을 찾아야 합니다.

1. 패트병을 짤라서 뚜껑을 닫고 윗 부분을 뚫어뻥처럼 사용해 봅니다.  2. 청소솔을 봉지에 싸서 뚫어뻥처럼 사용해봅니다. 청소솔 사이를 봉지로 막아줘 압력을 더 잘 가할 수 있도록 합니다. 3. 세제 넣고 뜨거운 물을 한번에 부어 봅니다!!( 혹시나. 녹을 수 있는 물질이 막힘의 원이이 될 수 있고 뜨거운 물을 한번에 가해 압력을 가하는 것이죠 )

그래도 안된다?? 그러면,, 칫솔과 같은 물건이! 끼어 있을 수 있으니 옷걸이를 펴서 갈고리 부분으로 쑤셔 물건을 꺼낼 수 있도록 해봅니다..  

 

오늘은 변기의 구조와 원리, 뚫는 방법까지 살펴보았습니다~

누군가에게는 도움이 되길 바랍니다^-^ 

 

즐거운 과학 공부~+_+ 같이 해요!