004.1 : 창호의 배수, 구멍

Joseph Lstiburek

JUNE 3, 2014

누수가 없는 50층짜리 유리타워를 어떻게 지울 수 있을지 궁금해 본적이 있는가? 그 대답은 약간 반직관적 생각이다.

우리는 높은 빌딩들이 역할을 하기 위해 구멍과 배수를 추가하는 법을 배웠다. 높은 빌딩에서 배운 교훈은 비가 들어오는 것을 막을 수 없다는 것이다. 우리는 들어오는 양을 줄일 수 있지만, 그것을 완전히 막을 수는 없다. 배수구와 구멍이 키포인트다. 이것들은 정기적으로 높은 빌딩에는 설치되지만 낮은 건물에는 설치되지 않는다. 우리가 낮은 건물에 구멍과 배수를 추가하기 전까지는 그것들은 계서 누수될 것이다. 이것은 너무 반직관적이라 마법에 가깝다.

이 이야기는 모두 빗속에 컵이 있는 것으로 시작합니다.(그림1) 이것은 평범하고 평범한 컵이다. 아직 마법같은 것은 없다. 이것을 지면과 평행하게 방향을 잡는다. 중력이라 불리는 것 때문에 비가 하늘에서 내린다. 빗방울은 중력과 관련된 운동에너지를 가지고 있다. 이 단순한 이야기에는 아직 비가 오지 않았다. 때때로 빗방울은 완전히 똑바로 떨어지지 않아서 가끔 컵에 떨어지기도 한다. 그러나 몇몇 빗방울이 컵에 들어있어도, 약간의 중력의 도움을 받아 컵의 경사 때문에 빗물이 컵 밖으로 빠져나올 수 있다. 배수 역할을 한다.

그림1 : Cup in the rain - 모멘텀으로 인해 컵에 들어간 빗방울은 중력과 컵의 기울기로 인해 외부로 배수 된다. 배수로라고 말했나? 좀더 복잡하게 만들어 보자. 바람을 더해보자.(그림2) 바람이 컵에 들어가서 압력을 가한다. 만약 바람이 컵의 뒤쪽을 빠져나올 수 없다면, 더 이상 바람이 컵 앞쪽으로 들어올 수 없다. 컵으로 바람이 유입되지 않으므로, 바람으로 인한 비가 컵 안으로 유입되지 않는다. 그 성가신 모멘텀은 여전히 빗방물에서 일어나고 있다. 하지만 이전처럼 그것들을 다시 밖으로 배수하는 것은 문제가 아니다. 다시 또 배수구가 있다.

그림2 : Cup in the wind -  바람은 바람을 동반한 비가 들어올 수 없도록 컵을 가압한다. 비도 모멘텀 때문에 컵에 들어가지만 이빗물은 다시 외부로 흘러간다. 배수구를 주목해라.

이제 컵 앞에 칸막이를 추가하겠다.(그림3) 우리는 컵 입구를 완전히 덮고 싶지 않다. 우리는 칸막이를 약간 짧게 해서 컵 입구의 아래를 열어 놓을 것이다. 컵 아래에 있는 이 구멍은 여전히 컵에서 물이 배수되록 한다. 배수는 좋은 것임을 기억하라. 우리는 계속 그것으로 돌아갈 것이다. 컵 아래의 구멍은 여전히 바람이 컵에 들어가게 압력을 가하도록 한다. 하지만 칸막이가 무엇을 하는지 생각해 보라. 그것은 모멘텀에 의한 빗방울을 가로막고 대부분이 컵에 들어가는 것을 막아준다. 좋아진다. 칸막이를 가로지르는 압력 감소는 거의 없다. 공기 압력 감소의 대부분은 컵 뒤쪽을 가로질러 있다.

그림3 : Cup with Baffle - 바람이 여전히 컵을 가압하여 바람에 의한 비가 들어갈 수 없다. 칸막이는 모멘텀으로 인한 빗물 유입을 감소시킨다. 외부로 다시 배수하면 모든 것이 순조롭다.