천장에서 떨어지는 물방울…제어 기술 원리는?

[앵커]
목욕탕에 가면 천장에 물이 고여 떨어지는 현상 한 번쯤 보셨을 것 같은데요.

중력으로 인한 어쩔 수 없는 이 현상을 제어하는 방법을 국내 연구팀이 제시했습니다.

김은별 기자입니다.


[기자]
500여 년 전 시스티나 성당 천장에 '천지창조'를 그리며 얼굴에 쏟아지는 물감과 싸워야 했던 미켈란젤로.

미켈란젤로는 훗날 이 과정이 "그림이 아니라 고문에 가까웠다"고 회고했습니다.

이처럼 표면에 맺힌 액체가 중력에 의해 떨어지는 현상을 '레일리-테일러 불안정성'이라고 부르는데, 중력이 존재하는 한 피할 수 없는 현상으로 여겨져 왔습니다.

그런데 국내 연구진이 이렇게 천장에 맺히다 떨어지는 액체를 제어하는 방법을 제시했습니다.


[최 민 우 / 카이스트 기계공학과 연구원 : "서로 다른 휘발성을 갖는 액체를 섞게 되면 표면장력이 조금씩 달라지게 됩니다. 액체 표면에서 표면장력 차이 때문에 특정 방향으로 흐름이 만들어지게 되는데 이를 '마랑고니 효과'라고 부릅니다.]

표면에 세제를 한 방울 떨어뜨리면,

세제가 닿은 가운데 부분의 표면장력이 약해지면서, 장력이 강한 바깥쪽이 액체를 끌어당기게 됩니다.


연구팀은 물질의 특성 따라 표면을 안정적으로 만들어줄 수 있는 액체의 농도를 계산하는 방정식을 설계했습니다.

'마랑고니 효과'에 해당하는 증발량과 표면 장력 차이 등을 이 수식에 넣어 계산하면, 두 액체 혼합물의 농도 차이를 구할 수 있다는 겁니다.

[김 형 수 / 카이스트 기계공학과 교수 : "많은 연구들이 있었지만 외력을 많이 썼었어요. 전기장을 쓴다거나 자기장을 쓴다거나….저희는 아예 코팅하려고 하는 물질 자체의 구성 성분의 조합을 바꿈으로 인해 어떻게 하면 안정화할 수 있는지를 알게 됐고…."]

[기자]
연구팀은 이 기술이 3D 프린팅 공정이나 우주와 같이 중력장이 다르게 작용하는 환경에서 유체 제어 기술로 확장될 수 있을 것으로 기대했습니다.

YTN 사이언스 김은별입니다.



YTN 사이언스 김은별 (kimeb0124@ytn.co.kr)