여성최음제구매 미켈란젤로를 괴롭힌 ‘떨어지는 물감’···KAIST, 500년 물리 난제 잡았다 > 공지사항

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여성최음제구매 약 500년 전 미켈란젤로는 시스티나 성당 천장에 ‘천지창조’를 그리면서 얼굴로 떨어지는 물감과 싸워야 했다. 그는 천장화 작업을 두고 “그림이 아니라 고문에 가깝다”고 표현할 정도였다. 국내 연구진이 이러한 ‘떨어지는 물감’을 붙잡는 물리 원리를 밝혀냈다.
KAIST(한국과학기술원)는 기계공학과 김형수 교수 연구팀이 중력에 의해 아래로 쏟아지는 액체 현상의 근본 원인인 ‘중력 불안정성’을 새로운 방식으로 해석하고 이를 제어하는 방법을 제시했다고 12일 밝혔다.
연구의 핵심은 ‘거꾸로 매달린 액체’를 안정적으로 유지하는 방법이다.
천장에 물감을 바르면 표면에 얇은 액체막이 만들어진다. 하지만 시간이 지나면 중력 때문에 막이 불안정해지면서 물방울 형태로 뭉쳐 결국 아래로 떨어진다.
이 현상은 일상에서도 쉽게 볼 수 있다.
목욕탕 천장에서 수증기가 맺히면 처음에는 얇은 물층이 생기지만, 시간이 지나면 물방울이 형성돼 떨어진다. 냉장고 내부 천장에 맺힌 물방울 역시 비슷한 과정을 거친다.
이처럼 위쪽 표면에 형성된 액체가 중력 때문에 무너지는 현상을 물리학에서는 ‘레일리-테일러 불안정성’이라고 한다. 그동안 이 현상은 중력이 존재하는 한 피하기 어려운 자연 현상으로 여겨져 왔다.
연구팀은 거꾸로 매달린 액체에 소량의 휘발성 액체를 섞는 방법을 제안했다. 휘발성 성분이 증발하면서 액체 표면의 농도 분포가 달라지고 그 결과 표면장력 차이가 생긴다. 표면장력은 액체 표면이 스스로를 안쪽으로 끌어당기는 힘으로, 물방울이 둥근 형태를 유지하게 만드는 원리다.
표면장력 차이가 생기면 장력이 강한 쪽이 약한 쪽을 끌어당기며 표면을 따라 흐름이 만들어진다. 이를 ‘마랑고니 효과’라고 한다.
예를 들어 물 위에 후추 가루를 뿌린 뒤 가운데에 세제를 떨어뜨리면 후추가 순식간에 가장자리로 퍼져 나간다. 세제가 닿은 부분의 표면장력이 약해지면서 주변의 강한 표면장력이 액체를 끌어당기기 때문이다.
연구팀은 이와 같은 표면 흐름이 아래로 떨어지려는 액체를 위쪽으로 끌어올리며 중력에 의한 불안정성을 억제한다는 사실을 실험과 이론을 통해 확인했다.
실험 결과 특정 조건에서는 액체막이 중력에도 끝까지 유지됐다. 또 일부 조건에서는 액적이 떨어지지 않고 액막이 주기적으로 흔들리는 새로운 현상도 관찰됐다.
연구팀은 이 기술이 정밀 코팅이나 인쇄, 적층 공정에서 얇고 균일한 액체막을 구현하는 데 도움이 될 것으로 보고 있다. 기울어진 표면에서도 안정적인 도포가 가능해져 3D 프린팅 공정이나 우주 환경에서의 유체 제어 기술에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
김형수 교수는 “그동안 레일리-테일러 불안정성은 중력이 존재하는 한 피할 수 없는 현상으로 여겨져 왔다”며 “이번 연구는 액체의 조성과 증발이라는 자연적 과정을 활용해 외부 에너지 없이 중력 불안정성을 제어할 수 있음을 보여줬다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.
이번 연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 지난 1월29일 온라인 게재됐다.
경남 양산시가 전국에서 가장 비싼 쓰레기 종량제 봉투 가격의 인하를 추진한다.
12일 양산시에 따르면 시는 종량제 봉투 가격 인하를 골자로 한 ‘양산시 폐기물 관리에 관한 조례’ 개정안을 입법 예고했다. 봉투 가격 인하는 지난 2018년 인상 이후 8년 만의 결정으로, 소각 시설 현대화에 따른 운영비 절감 예상 수치를 시민 편익으로 조기 환원하겠다는 취지다.
개정안의 핵심은 시민 체감도가 높은 주요 품목의 가격 하향 조정이다. 가장 많이 사용되는 20ℓ 봉투는 기존 950원에서 780원으로 170원(17.9%) 인하되며, 10ℓ는 500원에서 400원으로 조정된다. 특히 30ℓ 봉투는 1500원에서 1160원으로 340원이 내려가 이번 조정안 중 가장 큰 인하 폭을 기록했다. 다만 생산 단가가 높은 마대형 봉투 등 일부 품목은 현행 가격을 유지한다.
그동안 양산시는 전국 평균(539원) 또는 경남 평균(517원) 대비 두 배 가까이 비싼 봉투 가격 탓에 ‘청소 행정 과부하’라는 오명을 써왔다. 이는 기존 소각 방식인 ‘열분해 용융방식’이 타 지자체의 ‘스토커 방식’보다 처리 비용이 3배 이상 높았기 때문이다.
그러나 시는 오는 2031년까지 추진되는 자원회수시설 현대화 사업을 통해 운영 효율이 높은 스토커 방식으로 전환하기로 결정했다. 이에 따라 향후 발생할 중장기적 운영비 절감 효과를 파악, 시민들에게 혜택을 먼저 돌려주는 ‘선제적 인하’ 조치에 나선 것이다.
시는 입법예고 기간 주민 의견을 수렴하고, 오는 16일부터 열리는 시의회 임시회 심의를 거쳐 개정안이 통과되면 5월 1일부터 인하한 종량제 봉투 가격을 적용할 예정이다.
인천 강화도에서 경기 김포를 거쳐 계양구까지 연결되는 강화~계양 고속도로가 첫 삽을 떴다.
인천시는 12일 강화군 선원면 생활체육센터에서 강화~계양 고속도로 착공식을 개최했다고 밝혔다.
인천 북부권의 교통 접근성을 개선하기 위해 국토교통부와 한국도로공사가 건설하는 강화~계양 고속도로는 강화군 선원면 신정리에서 경기 김포와 인천 서구를 거쳐 계양구 상야동까지 29.9km에 왕복 4차선으로 조성된다. 총사업비는 3조 2629억원이며, 2032년 준공을 목표로 하고 있다.
강화~계양 고속도로에는 강화에서 육지와 연결하는 세 번째 교량도 건설된다. 강화도는 현재 김포와 연결되는 강화대교와 인천으로 연결되는 초지대교가 있다. 여기에 강화와 김포를 연결하는 신강화대교(가칭)이 건설되는 것이다.
이번 사업이 완료되면 강화에서 서울까지 30분이면 갈 수 있다. 그동안 상대적으로 교통 여건이 열악했던 강화·검단·계양 등 인천 북부권이 하나의 광역 교통축으로 구축돼 지역 간 접근성이 크게 향상될 것으로 기대된다.
또한 수도권 서북부 지역과 서울 도심을 연결하는 남북축 광역교통망 구축에도 중요한 역할을 할 전망이다.
특히 강화~계양 고속도로는 향후 남북 교류 확대와 통일시대를 대비한 서북부 지역 도로망의 기반을 마련하는 전략적 교통기반시설이라는 점에서도 의미가 크다.
장철배 인천시 교통국장은 “강화~계양 고속도로 건설은 인천 북부권의 교통 여건을 개선하고 지역 간 이동 시간을 단축하는 등 지역경제 활성화에도 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

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