국내 연구진이 우리가 흔히 볼 수 있는 물방울 속 공기방울이 만들어지는 원리를 밝혀냈다. 이 원리는 공기방울에도 영향을 받는 전자 인쇄, 첨단 반도체 등의 공정효율을 높이는 연구결과여서 학계의 주목을 받고 있다.
포스텍(포항공대) 이지산 박사과정(신소재공학과)과 원병묵 연구교수, 제정호 교수팀은 최근 물방울이 표면에 떨어지는 순간을 초고속 X선 현미경으로 관찰, 물방울 속 공기방울이 형성되는 원리를 밝혀냈다. 이번 연구결과는 물리학 저명 학술지인 `피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)` 최신호에 소개됐다.
연구팀은 물방울이 표면에 떨어지는 순간 공기가 물방울에 갇혀 공기막이 형성되고, 이 공기막이 풍선이 부풀어 오르는 것처럼 매우 작은 공기방울로 변해가는 순간적인 과정을 관찰했다.
그 결과 공기막의 순간적인 관성수축, 표면탄성파의 전달에 의한 중심부 붕괴, 동그란 모양의 공기방울 형성 등 3단계 과정에 거쳐 공기방울이 형성된다는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 이를 `표면에너지의 탄성파에너지로의 변환과 중심부 이동 원리`라고 설명했다.
제정호 교수는 “어디서나 쉽게 볼 수 있는 자연현상 규명이지만 아주 적은 공기유입에도 큰 영향을 받는 전자인쇄, 첨단 반도체, 제트분사 공정 등의 공정효율을 획기적으로 개선하는데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
