콜라 ‘에어로졸’ 발생 원리 세계 첫 규명

포스텍 제정호 교수 촬영… “기포크기-점성 생성여부 결정”

제정호 포스텍 교수팀이 에탄올에서 기포가 터지면서 에어로졸(원 안)이 생기는 순간을 19마이크로초 단위로 찍어 에어로졸이 생성되는 기포의 최소 크기를 찾았다. 기포 지름이 35μm일 때는 에어로졸이 생겼지만(사진 윗줄) 지름이 20μm로 작아지자 에어로졸이 만들어지지 않았다. 제정호 포스텍 교수 제공

콜라나 사이다 같은 탄산음료를 컵에 따르면 음료 위로 기포(탄산가스)가 튀어올라 터지면서 작은 물방울(에어로졸)이 생긴다. 국내 연구진이 그 이유를 세계에서 처음으로 밝혀냈다.

제정호 포스텍 신소재공학과 교수는 미국 아르곤국립연구소의 방사광가속기로 기포가 터지는 순간을 촬영해 기포의 크기와 액체의 끈끈함(점성) 정도가 에어로졸 생성 여부를 결정한다고 28일 밝혔다.

제 교수는 “기포가 순간적으로 터질 때 에너지(표면장력파)가 생기고 이로 인해 아주 작은 물기둥이 만들어졌다가 조각나는데, 이 순간에 기포가 들어있는 액체의 점성보다 표면장력파가 클 때만 에어로졸이 생길 수 있다”고 설명했다. 연구진이 물, 에탄올 등 6종류의 액체로 실험한 결과 에탄올은 기포 지름 35μm(마이크로미터·1μm는 100만 분의 1m) 이상, 데칼린은 지름 50μm 이상일 때 에어로졸이 생겼다. 제 교수는 “에어로졸은 대기 중에 떠다니는 작은 입자로 구름의 씨앗 역할도 한다”며 “이번 연구는 태풍이나 허리케인을 정확히 예측할 수 있는 기후변화 모델을 만드는 데에도 도움이 될 수 있다”고 말했다. 이 연구결과는 세계적 과학저널인 ‘네이처’의 온라인 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션’ 22일자 표지논문으로 소개됐다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com