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수세식 변기 (사이펀)

변기 손잡이를 누르면 물이 «꾸르륵» 소리와 함께 한꺼번에 빠져나가는 까닭은 무엇일까요?

무슨 일이 일어났나

변기 그릇 뒤의 굽은 관은 물이 한 번 가득 차면 사이펀이 됩니다. 관 끝이 그릇 물높이보다 낮으므로, 물은 관 꼭대기를 넘어 스스로 계속 빨려 나갑니다.

시뮬레이터에서 물 높이 100 mm · 나가는 곳이 0.3 m 더 낮은 사이펀은 처음에 2.80 m/s 로 1 초에 0.00140 m³(1.40 L)를 내보내고, 3.83 s 만에 그릇이 비면 공기가 들어가 멈춥니다. 나가는 곳을 0.6 m 낮추면 3.71 m/s 로 빨라져 2.80 s 에 비웁니다.

미국 환경보호청(EPA)에 따르면 옛 비효율 변기는 한 번에 6 갤런(약 22.7 L)까지 썼지만, 지금 미국 연방 기준은 1.6 갤런(약 6.06 L), 물 절약 인증(WaterSense) 변기는 1.28 갤런(약 4.85 L) 이하입니다.

변기는 집 안에서 쓰는 물의 30 % 가까이를 차지합니다(EPA). 영국 과학박물관에는 U 자로 굽은 관(트랩)이 달린 1850~1870 년쯤의 변기가 남아 있습니다.

💡 생활 속 예시

어항 물을 갈 때 호스에 물을 채워 한쪽 끝을 어항보다 낮은 양동이에 두면, 물이 저절로 계속 흘러나옵니다 — 이것도 사이펀입니다.
학교 화장실 변기를 내릴 때 끝에 «꾸르륵» 소리가 나는 것은, 그릇 물이 줄어 굽은 관에 공기가 들어가며 사이펀이 끊기는 소리입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

물탱크 — 한 번 내릴 물을 담아 두었다가, 손잡이를 누르면 그릇으로 한꺼번에 쏟습니다.
변기 그릇 — 물이 고여 있는 곳입니다. 쏟아진 물로 물높이가 갑자기 오릅니다.
굽은 관(트랩) — 그릇 뒤에서 위로 올라갔다 내려가는 관입니다. 물이 가득 차면 사이펀이 되어 그릇 물을 빨아냅니다.
하수관 — 굽은 관보다 낮은 곳에서 물을 받아 내보냅니다.

손잡이를 누르면 물탱크의 물이 그릇으로 쏟아집니다.
그릇 물이 굽은 관 꼭대기를 넘쳐 관 안이 물로 가득 찹니다.
관 끝이 그릇보다 낮으므로 사이펀이 시작되어 그릇 물을 빨아냅니다.
그릇 물이 관 입구 아래로 내려가면 공기가 들어가 «꾸르륵» 하며 멈추고, 물탱크가 다시 찹니다.

확인된 값

WaterSense 변기 한 번 물 내림 — 1.28 갤런(약 4.85 L) 이하: 4.85 L 출처
미국 연방 기준 — 한 번에 1.6 갤런(약 6.06 L): 6.06 L 출처
옛 비효율 변기 — 한 번에 6 갤런(약 22.7 L)까지: 22.7 L 출처
집 안에서 쓰는 물의 30 % 가까이가 변기: 30 % 출처
U 자 트랩이 달린 긴 깔때기 변기 — 1850~1870 년쯤 영국: 1850–1870 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(중학교) · 기체의 성질
잉글랜드 · KS3 Physics: Pressure in fluids

출처

https://www.epa.gov/watersense/residential-toilets(확인 2026-11-12)
https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co49312/long-hopper-wc-pedestal-and-u-bend-trap(확인 2026-11-12)

이어서 보기

베르누이 원리