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거품의 점도 : 거품은 보호막(?)

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美 프린스턴大 “거품이 액체 흔들림 줄여”

아메리카노를 들고 거리를 걸을 때는 걸음걸이에 신경 써야 한다. 자칫 잘못하다간 뜨거운 커피가 컵 밖으로 넘치기 때문. 반면 우유거품이 잔뜩 든 라떼를 들고 있다면 이런 걱정을 할 필요가 없다.

미국 프린스턴대 연구팀은 액체 위에 얹은 거품이 액체의 움직임을 줄인다는 연구 결과를 ‘유체물리학회지(journal Physics of Fluids)’ 24일자에 발표했다.

에밀리 드레사이유 박사는 “라떼가 잘 넘치지 않는 현상을 보고 이번 연구의 아이디어를 얻었다”고 밝혔다. 같은 연구팀의 알방 소레 박사는 “이런 현상은 다른 음료에서도 흔하다”며 “거품이 풍부한 맥주인 기네스도 컵 밖으로 넘치는 일이 드물다”고 설명했다.

카페와 술집에서 나타난 현상을 과학적으로 설명하기 위해 연구팀은 실험을 설계했다. 유리 용기에 물을 넣고 여기에 밀도를 높이는 글리세롤을 첨가했다. 그 다음 주방세제를 이용해 지름 3mm짜리 거품으로 이뤄진 거품층을 만들어 액체 위에 얹은 뒤 용기를 흔들어 액체가 흔들리는 모습을 초고속카메라로 촬영했다.  

 
액체가 든 용기를 흔들 때 액체의 움직임을 촬영한 모습. 거품층의 두께가 두꺼워질 수록 액체의 움직임은 줄어든다. - 프린스턴대 제공

영상을 분석한 결과, 거품층이 단 한 층만 있어도 액체의 움직임이 줄어드는 것으로 나타났다. 거품층의 두께가 두꺼울수록 액체의 움직임은 점점 감소했고, 5층 정도 쌓이면 액체의 움직임은 확연히 떨어졌다. 연구팀은 거품층이 액체의 운동에너지를 소실시켜 이런 현상이 생긴다는 사실도 수학적으로 설명했다.

드레사이유 박사는 “거품층으로 액체의 움직임을 잡는 방법은 액화가스나 로켓에 쓰는 추진연료를 안전하게 운송하는 데도 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

신선미 기자 vamie@donga.com