거품 붕괴, 잉크 폭발, 모래위 빗방울...유체는 역동한다

[짧은 뉴스]


미국물리학회 유체역학 동영상 경연, 올해의 수상작들 보니

00fluiddynamics2.jpg » 무거운 구체가 떨어졌을 때의 유체가 튀기는 여러 모양. 출처/ APS


이나 공기 같은 액체와 기체(유체)가 보여주는 독특한 역동의 유체역학을 자세히 들여다보게 해주는 동영상들이 소개됐다. 미국물리학회(APS)의 유체역학 분과 연례학회에 발표된 '올해 2014년의 동영상' 수상작들 중에는 떨어지는 잉크 방울을 레이저로 쏘았을 때 잉크 방울이 산산이 부서지거나 폭발하는 역동성, 성냥을 그어 불을 켜고 2초 동안에 일어나는 주변 유체의 요동 등을 1초당 수천, 수만 프레임의 초고속 카메라로 포착한 영상들이 눈길을 끈다. 이런 수상작은 정밀 관측과 기록 장비가 현재 어디쯤 와 있는지 보여주는 측정과학의 현주소이기도 하다. 눈에 띄는 몇 가지를 사이언스온에 정리했다. 더 많은 동영상 작품은 미국물리학회의 유체역학 갤러리에서 볼 수 있다. 복잡한 유체역학 지식 없이도, 고속촬영한 영상을 통해서 액체와 기체들의 기묘한 거동을 흥미롭게 관찰할 수 있다.



레이저의 가격…떨어지는 잉크 방울의 폭발


[ 동영상 http://youtu.be/bRbHDtPbHe0 ]


잉크 방울이 떨어진다. 떨어지는 잉크 방울을 향해 초점을 맞춰 레이저 펄스를 쏜다. 레이저의 에너지는 순간적으로 잉크 방울에 전해지고, 작은 충격파가 일고 또한 잉크 방울의 형상은 일순간에 일으러져 증발하거나 산산이 흩어지거나 심지어 폭발한다. 잉크 방울의 반응은 레이저 펄스의 초점에 얼마나 정확하게 맞았는지, 레이저의 에너지가 얼마나 센지에 따라 다르게 나타났다. 강렬한 폭발을 일으키는 잉크 방울에선 순간 플라즈마가 생성되고, 극자외선(EUV)이 방출되는 효과가 나타난다. 이 영상을 제작한 네덜란드의 연구진은 이런 효과는 반도체 마이크로칩을 제조하는 나노-리소그래피 기기에서 극자외선을 생성하는 데 이용된다며, 동영상에 담긴 연구도 새로운 반도체 칩 제조 공정을 개선하기 위한 것이라고 소개했다.



성냥을 그어 불이 붙고, 2초 동안 일어난 일


[ 동영상 http://youtu.be/TQJAokQQbmI ]


성냥을 그어 불을 켠다. 치이익~! 성냥불이 확 솟아오른다.이 동영상을 제작한 미국 스탠포드대학 연구진은 "유체역학과 연소는 아름답고 복잡하며 보편적이지만, 이런 일상의 연소 장면이 주는 자연적 아름다움을 눈으로 직접 보기는 힘들다"는 말로, 이런 동영상을 만든 동기를 설명했다. 영상에서 성냥을 쥔 손이 성냥갑을 그어 불을 켜면 일순간에 연기가 춤을 추듯 피어오른다. 연기는 리듬을 타고 솟아오른다. 곧이어 오른쪽에 한 사람이 등장해 강한 입김을 불어 불을 끄려 한다. 센 바람으로 성냥의 불과 연기는 흩어지고 이내 불은 꺼질 듯하지만, 강렬한 불꽃은 이내 다시 점화해 피어오른다. 1초당 2천장의 프레임으로 촬영했으며, 입김을 불 때의 장면은 더욱 섬세한 유체 유동을 보기 위해 1초당 1만 프레임으로 초고속 촬영했다고 한다.



모래 위에 떨어진 빗방울의 형상


[ 동영상 http://youtu.be/bmRYYeIqT3w ]


모래밭에 떨어지는 빗방울. 자연의 모래는 아니며 실험실에 90마이크로미터 크기의 과립으로 마련된 인공 모래밭이다. 빗방울이 떨어지는 속도가 달라지면 모래 위에 떨어진 빗방울의 형상도 달라진다.



붕괴하는 버블, 그 내부의 역동성


[ 동영상 http://youtu.be/ZaB5B3pec-A ]


거품의 붕괴. 위에 아무것도 없는 자유 표면의 수면 바로 아래에서 거품(버블)이 붕괴할 때, 즉 터질 때에 일어나는 유체역학의 과정을 프랑스 에콜폴리테크니크 연구진이 초고속 촬영했다. 거품이 터지는 순간에 작은 충격파가 일어나고, 거품 붕괴의 에너지는 산산이 흩어진다.



튀기는 물은 왕관 모양? 산발머리 모양?


[ 동영상 http://youtu.be/zoOn4I74Wmg ]


구체를 액체 위에 떨어뜨릴 때, 액체 표면에서 일어나는 튀김 현상을 보여준다. 조건에 따라서 아름다운 왕관 모양의 튀김이 일어나기도 하고, 마치 산발머리 같은 형상의 튀김이 일어나기도 한다.


오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr

@한겨레 과학웹진 사이언스온



   [사이언스온의 길목]

페이스북 페이지   https://www.facebook.com/scienceon

트위터   https://twitter.com/SciON_hani



 
 

  • 구글
  • 카카오
  • 싸이월드 공감
  • 인쇄
  • 메일
오철우 한겨레신문사 과학담당 기자, 사이언스온 운영
1990년 한겨레신문사에 입사해 편집부, 사회부, 문화부, 생활과학부 등을 거쳤으며 주로 과학담당 기자로 일했다. <과학의 수사학>, <과학의 언어>, <온도계의 철학> 등을 번역했으며, <갈릴레오의 두 우주체제에 관한 대화>를 썼다.
이메일 : cheolwoo@hani.co.kr      

최신글




최근기사 목록

  • [알림] 사이언스온이 미래&과학으로 바뀝니다[알림] 사이언스온이 미래&과학으로 바뀝니다

    뉴스사이언스온 | 2017. 12. 11

    미래/과학/기술/환경 뉴스와 비평, 연재물 서비스사이언스온 옛 글들은 지금처럼 접근 가능합니다 독자님들께안녕하세요. 그동안 작은 도전이었던 한겨레 과학웹진 사이언스온의 필자들을 격려해주시고 또 웹진을 사랑해주신 모든 독자분들께 감사의 말씀을 ...

  • “언어사용 패턴은, 몸의 스트레스 보여주는 지표”“언어사용 패턴은, 몸의 스트레스 보여주는 지표”

    뉴스오철우 | 2017. 11. 07

    특정 언어사용패턴과 스트레스 관련 유전자발현 사이에 ‘상관성’“무의식적 언어패턴이 의식적 자가보고보다 측정정확도 더 높아” 일상언어 사용의 패턴이 말하는 이 자신도 잘 모르는 몸의 스트레스 반응을 알려주는 지표로 사용될 수 있다는 연구결...

  • 정교해진 유전자가위…‘염기’ 하나만 바꾼다정교해진 유전자가위…‘염기’ 하나만 바꾼다

    뉴스오철우 | 2017. 11. 07

    ※ 이 글은 한겨레 11월6치 '미래&과학' 섹션 지면에 실렸습니다. 지면 편집 과정에서 분량을 줄이기 이전 원고를 사이언스온에 올립니다. 편집 과정에서 달라진 부분이 있습니다.정교해진 유전자가위염기 하나만 바꿔치기[미래&과학] 주목받는...

  • ‘노화는 불가피하다 -논리적으로, 수학적으로’‘노화는 불가피하다 -논리적으로, 수학적으로’

    뉴스오철우 | 2017. 11. 03

    수학적 모형 분석 논문 ‘눈길’세포간 경쟁과 선택, 노화와 암의 ‘딜레마’ 같은 상호관계 다뤄‘노화는 불가피하다. 논리적으로도, 이론적으로도, 수학적으로도 노화를 멈추는 것은 불가능하다.’노화를 일정 정도 늦출 순 있어도 멈출 순 없다는 ...

  • 염기 하나만 바꾸는 단일염기 수정기법의 '확장'염기 하나만 바꾸는 단일염기 수정기법의 '확장'

    뉴스오철우 | 2017. 10. 26

    시토신-구아닌 쌍을 티민-아데닌 쌍으로 ‘점 수정’ 이어아데닌-티민 쌍을 구아닌-시토닌 쌍으로 수정기법 개발하버드대학 리우 교수와 MIT 펑 장 교수 각각 성과 발표 크리스퍼 유전자 가위 기법의 기본 원리를 이용하되 디엔에이(DNA) 두 가닥을 ...

자유게시판 너른마당

인기글

최근댓글

트위터 팔로우

sub2 untitled