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어떤 물방울은 힘을 가하지 않아도 춤을 추듯 스스로 움직입니다. 때론 다른 물방울 사이로 미끄러져 합쳐지기도 하지요. 최근 물방울마다 표면장력과 증발 속도가 달라 물방울이 춤을 춘다는 연구 결과가 미국 과학전문학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3월 30일자에 실렸습니다.

미국 스탠포드대 생명공학과 대학원생인 네이트 시러가 이끄는 연구팀은 알코올의 한 종류인 프로필렌글리콜과 물을 섞어 물방울을 만들었습니다. 프로필렌글리콜은 물보다 표면장력이 작고, 증발 속도도 느립니다. 그래서 프로필렌글리콜의 비율에 따라 물방울의 표면장력과 증발 속도가 다릅니다. 연구팀은 두 액체의 비율이 서로 다른 물방울이 함께 놓였을 때 물방울이 어떻게 움직이는지 관찰했습니다.

그 결과 표면장력이 작은 물방울이 상대적으로 표면장력★이 큰 물방울 쪽으로 움직였고, 표면장력이 큰 물방울은 더 멀어지는 쪽으로 움직였습니다. 두 물방울의 성분 비율이 같으면 둘은 점점 가까워져 마침내 하나로 합쳐졌지요.

연구팀은 물방울의 접촉각을 물방울 사이의 증발 속도를 비교하는 기준으로 삼았습니다. 여기서 접촉각이란, 물방울과 고체가 만나는 점에서 물방울의 표면에 접선을 그었을 때, 접선과 고체 표면이 이루는 각입니다. 물방울의 증발 속도가 빠를수록 접촉각이 커집니다. 연구팀은 물방울 간 증발 속도를 접촉각의 코사인 값★으로 비교했습니다.

연구팀은 논문에서 이 연구 결과가 물방울의 움직임을 예측하는 단서로, 방수 산업, 윤활 물질 연구 등에 쓰일 수 있다고 밝혔습니다.

표면장력★ 액체 표면의 물 분자는 액체 내부 방향으로 당기는 힘을 받는데, 공기와 만나는 표면적을 가장 작게 만들어 균형을 이루려는 힘을 말한다.
코사인(cos) 값★ 예각을 낀 직각삼각형에서 빗변과 밑변의 길이 비. 코사인 60°는 한 각이 60°인 직각삼각형에서 60°인 각을 끼고 있는 밑변의 길이를 빗변의 길이로 나눈 값을 말한다.