수원변호사 미켈란젤로를 괴롭힌 ‘떨어지는 물감’···KAIST, 500년 물리 난제 잡았다 > 갤러리

수원변호사 미켈란젤로를 괴롭힌 ‘떨어지는 물감’···KAIST, 500년 물리 난제 잡았다

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작성자 행복이 댓글 0건 조회 0회 작성일 26-03-14 10:29

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수원변호사 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.
택시 기사를 무차별 폭행해 의식을 잃게 만든 50대 승객이 살인미수 혐의로 검찰에 넘겨졌다.
충남 아산경찰서는 살인미수 혐의로 A씨를 구속 송치했다고 13일 밝혔다.
A씨는 지난 5일 오후 7시쯤 아산시 온양온천역 인근에서 택시기사 70대 B씨의 얼굴과 복부 등을 수차례 폭행해 크게 다치게 한 혐의를 받는다.
경찰에 따르면 만취 상태였던 A씨는 충남 예산에서 B씨의 택시에 탑승한 뒤 주행 중 욕설을 하며 폭행을 가한 것으로 파악됐다.
이후 B씨가 온양온천역 인근에 택시를 정차한 뒤 차량에서 내렸는데도 A씨는 폭행을 멈추지 않은 것으로 조사됐다.
B씨는 두개골과 갈비뼈 골절 등 중상을 입고 의식을 잃은 채 병원으로 이송됐으며 현재까지 의식을 회복하지 못한 상태인 것으로 전해졌다.
현직 시내버스 기사인 A씨는 경찰 조사에서 “술에 취해 기억이 나지 않는다”고 진술한 것으로 알려졌다.
경찰은 수사 초기 A씨에게 특정범죄가중처벌법상 운전자 폭행 혐의를 적용해 구속영장을 신청했으나, 범행의 중대성을 고려해 살인미수 혐의로 죄명을 변경했다.
‘강북 모텔 연쇄살인’ 피의자 김소영(20)이 10일 구속 상태로 재판에 넘겨졌다. 검찰은 성장기 가정불화로 사회화가 되지 않은 김씨가 ‘이상 동기 범죄’를 저지른 것으로 판단했다.
서울북부지검은 이날 김씨를 살인, 특수상해, 마약류관리에관한법률위반 혐의로 구속기소 했다고 밝혔다.
김씨는 지난해 12월14일부터 지난달 9일 사이 서울 강북구 수유동의 한 모텔과 경기 남양주시의 카페 등에서 남성 3명에게 향정신성의약품인 벤조디아제핀계 약물을 탄 음료를 건네 2명을 숨지게 하고, 1명을 의식불명 상태에 빠뜨린 혐의를 받는다.
지난달 19일 경찰로부터 사건을 넘겨받은 검찰은 지난달 24일 김씨의 주거지를 압수수색했다. 휴대전화에 대한 압수영장과, 통신영장도 집행했다. 지난달 26~27일에는 대검찰청에서 통합심리분석 등도 진행했다.
검찰은 “가정불화로 정서적 사회화가 온전히 되지 못하고 자기중심적 기질이 강한 피고인이 경제적 만족을 위해 피해자를 이용하고 약물을 사용해 살해한 이상 동기 범죄”라고 밝혔다.
검찰이 전문가에게 의뢰해 받은 분석을 보면 김씨는 어릴 때 아버지로부터 지속적인 음주 폭행과 폭언에 노출돼 신체적 위협과 불안을 겪었다. 이 때문에 김씨는 죄책감과 공감 능력이 없고, 불안정한 대인관계 때문에 정서 조절이 어려워서 강한 충동성을 보이는 상태라고 한다. 검찰은 “김씨는 자신의 소비 욕구와 경제적 만족을 위해 피해자를 이용하고, 더 이상의 관계가 불필요하다고 생각하면 갈등을 회피하고 남성을 손쉽게 제압하기 위해 약물을 범행에 이용했다”고 밝혔다.
김씨는 ‘외상후스트레스장애(PTSD)’를 앓고 있다며 정신과 진료를 받아 약물을 처방받았고, 이를 가루로 만들어 숙취해소제에 미리 타뒀다가 피해자들에게 마시게 한 것으로도 조사됐다. 김씨는 인공지능(AI) 챗GPT를 통해 약물을 과다 복용하면 사망에 이를 수 있다는 점을 인지하고도 범행을 거듭할 수록 약물 양을 늘렸다.
검찰은 범죄피해자지원센터에 피해자 유족의 장례 비용, 치료와 심리상담을 위한 경제적 지원 등을 의뢰했다.

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