이는 벤투리 효과(Venturi effect)를 차용한 벤투리 펌프와 작동원리가 동일하다. 실제로 고속, 고압으로 분사되는 액체나 기체는 흡입력이 발생한다. 분자 간의 간격이 넓어지면서 인근의 물질이 그 간격을 채우려고 하는 것. 따라서 관의 굵기가 좁아지는 벤투리관으로 유체를 분사하면 가동되는 부품이 전혀 없는 펌프를 만들 수 있다.
대다수 벤투리 펌프에는 분출구, 흡입구, 배출구 등 3개의 구멍이 있는데 금속 소재 벤투리 펌프의 경우 물속에서도 수십 년간 사용할 수 있기 때문에 시골마을에서 전기나 모터, 베어링 같은 부품 없이 우물에서 물을 길어 올릴 때 유용하다.
특히 이 펌프를 이용하며 여러 가지 다른 물질을 혼합할 수 있다. 일례로 기체를 분사하면서 액체를 흡입하도록 만드는 게 가능하다. 원리만 이해하고 있으면 압축공기와 벤투리 펌프, 정원용 호스만으로 침수된 지하실에서 물을 빼낼 수도, 와인 디켄터인 빈투리(Vinturi)를 직접 만들 수도 있다.
이번호에서는 벤투리 효과가 적용된 탄 분말 화염방사기 정원용 호스의 손잡이를 이용해 화염방사기를 제작해봤다. 손잡이의 유량 조절부에 고순도 산소탱크, 호스 연결부에 미세 유기농 분말 용기를 연결한 뒤 산소를 분사하면 분말이 산소와 혼합돼 배출되면서 자연발화가 이뤄진다. 분말이 미세할수록 표면적이 넓어져 가연성이 높다.
실험을 통해 계피가루, 마늘가루, 후춧가루, 설탕, 심지어 빵가루로도 화염을 생성하는데 성공했다. 다만 고춧가루는 입안에서 불을 뿜게 만들기는 해도 실험에서는 볼품없는 화염만 만들어내 실망스러움을 안겨줬다.
[Inside Look]
펌프 액션
아래 이미지는 정원용 고압호스용 플라스틱 손잡이 부분의 단면도다. 실험에서는 뒤쪽의 유량 조절부에 절단용 토치를 연결해 사용했다. 토치의 방아쇠를 당겨 기체를 노즐로 분사하면 호스 연결부에서 흡입력이 발생, 분말을 빨아들인다.
벤투리 효과 (Venturi effect) 관의 중간을 좁게 만든 뒤 깔때기처럼 완만히 넓어지도록 한 벤투리관(Venturi tube)에서는 통로가 넓은 곳에서 압력이 높아지고 유체 속도가 느려진다. 반대로 통로가 좁은 곳에선 압력이 낮아지고 유체 속도는 빨라진다. 이런 압력 차이 때문에 유체가 좁은 통로 쪽으로 빨려 올라가는 현상을 벤투리 효과라 한다. 세차용·정원용 고압호스의 손잡이가 이 효과를 이용한 대표적 사례다.
WARNING 미세 분말은 가연성이 있다. 이를 고순도 산소와 혼합하면 실험장비를 완전히 파괴시켜 버릴 만큼 강한 폭발을 일으킬 수 있으므로 절대로 따라 해서는 안 된다.
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