와류는 공기나 물로 이뤄진 유체 내부에 회전의 영향을 강하게 받는 영역이다. 뉴스에서 쉽게 접할 수 있는 태풍, 토네이도 현상이 와류 현상 중 하나다.
최 교수가 증명한 ‘특정 와류가 안정적 상태’라는 것은 현실에서 만날 수 있는 공기나 물의 흐름에서도 특정 형태의 와류가 관측되고 존재한다는 것을 말한다.
유체역학에서는 1757년에 만들어진 오일러 방정식으로 와류의 흐름을 주로 계산했다. 1894년 영국 수학자 힐이 공 모양으로 형성된 와류가 무한한 시간 동안 자신의 모양을 유지하며 축을 따라 앞으로 나아감을 수학적으로 밝혔다.
최 교수는 변분법을 이용해 힐이 계산한 구형 와류가 특정 조건에서 운동에너지를 최대화함을 확인했다. 차형석기자
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