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고체표면 물방울에 생기는 `젖음주름` 형태와 원리 밝혀

 

백나영 기자 100na@dt.co.kr | 입력: 2014-07-22 12:03

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고체표면 물방울에 생기는 `젖음주름` 형태와 원리 밝혀
젖음주름의 형태와 형성원리

국내 연구진이 고체표면에 놓인 물방울에 생기는 미세한 ‘젖음주름’의 원리를 규명해 냈다. 세포조작이나 물질의 표면처리 등 각종 나노기술분야에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

젖음주름은 고체바닥 위에 액체(물방울)가 놓일 때 액체와 기체(공기) 계면장력의 수직방향 힘에 의해 경계면 영역의 고체가 뾰족하게 융기한 것을 말한다. 주로 무른 고체 위에서 나타나며 나뭇잎 위 이슬, 손등에 떨어뜨린 에센스 방울, 눈에 떨어뜨린 점안액 등이 대표적인 예다.

제정호 포항공대 신소재공학과 교수 연구팀은 투과엑스선현미경을 이용해 실리콘 젤 표면 위의 물방울에 형성된 젖음주름의 영상을 얻고 그 형태와 형성원리를 밝혔다고 22일 발표했다.

물방울은 고체인 바닥과 기체인 공기와 접하는 곳에서 서로 간의 힘이 균형을 이루면서 형체를 유지한다. 이 때 물방울이 바닥과 공기와 동시에 만나는 부분에서 미세한 젖음주름이 만들어지는 것으로 알려졌으나, 직접 관찰이 어려워 정확한 형태나 형성원리를 파악하는데 한계가 있었다.

연구팀은 투과엑스선현미경으로 관찰한 결과 물방울 표면에 생긴 젖음주름의 꼭지점이 갈고리처럼 휘어진 비대칭삼각형 형태임을 알아냈다. 또 물질이 무를수록 젖음주름은 높게 생성되며 수직방향 힘에도 비례했다.

젖음주름은 나노미터(㎚) 수준으로 매우 작고 다양한 모양으로 제어할 수 있어 나노구조물 제작에 응용될 수 있을 것으로 보인다. 또 반도체 부품, 항공기 부품의 표면처리에도 응용될 수 있을 것으로 기대된다. 특히 우리 몸을 이루는 생체연조직 대부분이 점탄성 물질이며 그 성질이 세포의 증식, 분화, 성장에 영향을 끼치기 때문에 세포의 젖음현상 분석을 통한 세포공학적 응용도 가능할 것으로 보인다.

제 교수는 “이번에 밝혀진 젖음주름의 형성원리는 젖음현상에서의 힘의 평형을 설명함과 동시에, 무른 고체표면 위에서 나타나는 특이 젖음현상을 이해하는 밑거름이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 네이처 커뮤니케이션스지 온라인판 7월10일자에 게재됐다.

/백나영기자 100na@dt.co.kr

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