받음각은 유체역학에서 유체가 흐르는 물체에 대해 물체 내부의 기준선과 그 물체에 대한 유체의 상대적인 운동 방향이 이루는 각을 의미한다. 영어로는 angle of attack(AoA, α)이라고 하며, 항공기 날개, 선박의 돛, 풍력 터빈의 블레이드 등 다양한 분야에서 사용된다.
정의
받음각은 일반적으로 물체의 시위선(chord line)을 기준으로 한다. 시위선은 날개골(익형)의 앞전과 뒷전을 잇는 직선이며, 이 선과 유체(공기·물 등)의 상대적 흐름 방향 사이의 각도가 받음각이다. 물체가 비틀리거나 형태가 복잡한 경우에는 날개뿌리의 시위선, 동체 위의 가로선, 혹은 양력이 0이 되는 기준선 등 상황에 맞는 다른 기준선을 사용할 수도 있다.
항공공학에서의 받음각
항공기에서는 날개의 시위선을 기준으로 하여, 날개에 대한 공기의 상대 흐름 방향과 시위선 사이의 각을 받음각이라고 부른다. 과거에는 “영각” 또는 “앙각”이라는 용어가 쓰이기도 하였으며, 직역하여 “공격각”이라고 표기하기도 한다.
받음각과 양력 계수의 관계
양력 계수(Cl)는 받음각이 증가함에 따라 일반적으로 증가한다. 그러나 일정 각도에 도달하면 경계층이 분리되기 시작하면서 양력 계수의 증가 속도가 둔화되고, 이후에는 감소한다.
최대 양력 계수와 임계 받음각
양력 계수가 최대값에 도달하는 받음각을 임계 받음각(critical angle of attack)이라 하며, 이는 종종 실속 받음각(stall angle of attack)이라고도 불린다. 임계 받음각을 초과하면 경계층이 크게 박리되어 양력이 급격히 감소하고 항력이 증가하는 현상(스톨)이 발생한다. 일반적인 고정익 항공기에서는 임계 받음각이 약 10°~15° 정도이다.
기타 분야에서의 사용
- 선박·돛: 돛의 시위선과 바람이 만나는 각을 받음각이라고 한다.
- 풍력 터빈·프로펠러: 회전축에 가까운 날개 안쪽보다 바깥쪽이 더 빠른 상대속도를 가지므로, 각 부위별로 서로 다른 받음각이 존재한다. 블레이드 설계 시 이러한 차이를 고려해 전체적인 양력 분포를 최적화한다.
참고
받음각은 유체역학·항공공학·해양공학·풍력공학 등 다양한 공학 분야에서 중요한 설계·해석 변수이며, 실험·수치해석을 통해 정확히 측정·예측한다.
관련 항목: 양력, 경계층, 실속(stall), 유체역학, 항공역학, 풍력 발전.