사이펀 작용

사이펀 작용의 정의

사이펀 작용은 액체가 높은 위치의 관을 거쳐 낮은 곳으로 흐르는 현상이다.

관 내부에 생기는 압력차로 액체가 대기압에 밀려 이동한다.

이 현상은 배수 트랩의 봉수를 깨뜨리므로 건축설비에서 중요하다.

사이펀의 구조와 흐름

사이펀은 자유수면 위로 솟은 정점을 가진 관이며, 관 안을 액체로 채워야 한다.

출구가 상류 수면보다 낮으면 정점 B의 압력이 대기압보다 낮아진다.

이 부압이 입구 쪽 액체를 관 안으로 끌어올려 흐름을 만든다.

베르누이 원리

상류 수면과 출구에는 같은 대기압이 작용한다.

베르누이 방정식으로 보면 출구 속도는 수면과 출구의 높이차 h로 정해진다.

정점 압력은 대기압보다 낮아지며, 정점이 높을수록 흐름이 끊길 위험이 커진다.

최대 높이의 한계

사이펀의 최대 높이는 대기압이 지지하는 수두로 제한된다.

1기압에서 물의 이론 한계는 약 10.33m 수두이며, 계산하면 약 10.3m다.

실제로는 이음과 마찰 손실, 증기압 때문에 이보다 훨씬 낮게 잡는다.

사이펀 하자의 유형

사이펀 작용의 하자는 발생 위치에 따라 자기사이펀과 유도사이펀으로 나뉜다.

자기사이펀은 트랩 안에서 스스로 배수될 때, 유도사이펀은 수직관 상부 낙수로 생긴다.

둘 다 봉수를 빼앗아 악취와 역류를 일으키므로 원인에 맞는 대책을 짝지어 쓴다.

정리와 정답

정답은 자기사이펀이다. 트랩 안에서 스스로 배수되며 봉수를 빨아내는 경우다.

정리하면 사이펀 작용은 관 내부 부압으로 액체를 높은 곳 너머로 흡입하는 현상이다.

사이펀 작용을 막는 기본 수단은 통기관이며, 봉수를 지켜야 악취와 역류를 막는다.