종이비행기로 후방 난기류를 재현한다?

비행기는 양력을 이용해 공중을 날고 있으며 이 경우에는 반드시 후방 난기류(wake turbulence)라는 현상이 발생한다. 이 후방 난기류에 대한 다양한 과학적 주제에 대해 다루는 유튜버(Nick Schrader)가 종이비행기로 후방 난기류를 재현해 영상으로 공개했다.

비행기는 공기를 밀거나 가르고 비행하면서 후방 난기류라는 대기 혼란이 발생한다. 이 후방 난기류 부산물로 생기는 현상 중 하나가 날개 끝 와류(Wingtip Vortices)다. 비행기 날개가 양력을 만들 때 날개 상단은 기압이 저하되고 아래쪽은 기압이 상승한다. 공기는 기압 차이가 존재하는 경우 기압 차이를 채우기 위해 유동성을 위해 비행 중 날개 주변에선 기압이 높은 아래쪽에서 기압이 낮은 상부에 기류가 발생한다.

이 때 공기는 날개 외주를 따르며 생기기 때문에 좌우 날개끼리 반대 방향 소용돌이를 형성한다. 이게 바로 날개 끝 와류 현상이다. 공기는 투명하기 때문에 이 현상은 대부분의 경우 보이지 않지만 특정 기상 환경에선 보일 수도 있다.

이런 후방 난기류와 날개 끝 와류에 대해 이 유튜버는 후방 난기류를 직접 재현할 생각을 했다. 모든 비행기는 양력으로 비행하며 부산물로 날개 끝 와류를 생성한다. 종이비행기를 이용하면 작은 규모로 날개 끝 와류를 생성할 수 있다는 것이다. 첫 단계는 얼음으로 연기를 식히는 것이며 충분히 냉각되지 않은 연기는 방에 잘 뜨지 않는다. 조명은 연기 흐름을 영상에 잡기 위해 방을 어둡게 하고 연기를 빛으로 비춰준다.

이어 조이비행기를 접고 카메라 앞을 일직선으로 날기 좋게 조정을 반복했다. 마지막 단계는 실제로 비행하는 것. 깜깜한 방안에 빛 앞에서 연무를 시작하고 종이비행기를 날려 해당 모습을 촬영했다.

무게가 거의 없는 종이비행기로도 30만 파운드 여객기와 같은 물리적 현상이 작용하며 같은 공기 역학 현상을 발생시킬 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.