독자에게 보낼 선물을 포장하려던 박연정 기자는 테이프가 사라졌다는 사실을 깨달았아요. 어과동 편집부의 테이프를 모두 훔쳐간 범인은 누구일까요?

# 통합과학 개념 이해하기

테이프가 박스에 잘 붙는 이유는?

선물을 포장하기 위해서는 테이프가 필요해요. 테이프는 매끄러운 필름 면과 끈적한 면으로 이루어진 물건이에요. 포장용 테이프의 필름은 주로 플라스틱이나 종이로 이루어져 있고, 전선에 전기가 흐르는 것을 막아주는 절연 테이프의 필름은 전기가 흐르지 않는 고무로 이루어져 있습니다. 배관 장치에 손상이 생겼을 때 붙이는 테이프의 필름은 유리 섬유로 만들기도 해요.

테이프의 끈적한 면은 실리콘이나 아크릴, 고무 등으로 만든 점착제로 이루어져 있어요. 점착제는 한번 붙으면 잘 떨어지지 않는 접착제와 달리 작은 힘만 주면 쉽게 붙고 쉽게 떨어지는 물질이에요. 시간이 흐르면 수분이 날아가며 고체로 굳는 접착제와 달리, 점착제는 액체 상태로 유지되기 때문에 접착제보다 더 쉽게 떨어집니다. 액체는 고체보다 분자 사이 거리가 더 멀어 끌어당기는 힘도 더 약해요.

테이프의 구조

릴리즈 코팅과 필름 사이에도 둘을 붙이는 점착제가 있다.

테이프를 물체에 붙이고 손가락으로 꾹 눌러주면, 테이프에 있는 점착제는 압력을 받아요. 그러면 점착제 분자 사이의 결합이 약해지면서 액체처럼 흐물흐물해져 점착제 분자가 물체 표면 틈으로 흘러 들어갑니다. 이때 점착제와 물체 표면 사이에 반데르발스 힘이 생깁니다. 반데르발스 힘은 분자나 원자가 가까워지면 서로 끌어당기는 힘이에요.

테이프를 붙였다 떼도 물체 표면에는 끈적끈적한 점착제가 남지 않아요. 필름과 점착제가 붙어 있는 힘이 점착제와 물체 표면이 서로 끌어당기는 힘보다 강하기 때문이에요. 테이프를 제작할 때 점착제를 강한 압력으로 눌러 필름에 붙이기 때문에 강한 힘으로 결합해 있지요.

테이프 필름 겉면에는 릴리즈 코팅이 발라져 있어요. 릴리즈 코팅은 점착제가 달라붙지 않도록 막아주는 실리콘 화합물이에요. 릴리즈 코팅이 있기 때문에 테이프는 돌돌 말려 있어도 쉽게 떼어내 사용할 수 있어요.

박스에 테이프를 붙여 보자!

# 통합과학 넓히기

테이프로 불 켠다

건조한 겨울에 스웨터를 벗다가 머리카락이 붕 뜨거나, 문을 열려고 손으로 문고리를 잡다가 찌릿하게 전기가 통하는 경험을 해 본 적 있나요? 두 물체가 마찰하다가 전자가 다른 물체로 이동하면서 ‘마찰 전기’가 생겨 일어나는 현상이에요. 흔히 ‘정전기 현상’이라고 많이 부르지요. 1월 13일 미국 앨라배마대학교 기계항공우주공학과 강왕 교수팀은 테이프로 마찰 전기를 만드는 기술을 공개했어요.

연구팀은 테이프의 필름과 점착제 사이에서 발생하는 반데르발스 힘을 이용해 마찰 전기를 만들기로 결심했어요. 전기가 흐르는 알루미늄 금속 사이에 두 겹의 테이프를 끼워 넣은 뒤 진동 기계로 두 알루미늄판 사이를 좁혔다 폈다 반복했어요. 판 사이에 낀 테이프는 압축됐다가 펼쳐지기를 반복했지요.

반데르발스 힘은 분자 사이 거리에 따라 크기가 달라져요. 테이프 필름에 있는 분자와 점착제 분자 사이의 거리가 바뀌면서 반데르발스 힘이 계속 바뀌고, 이 차이 때문에 점착제와 알루미늄, 그리고 필름 면과 알루미늄 사이에서 전하가 계속 이동해요. 전기가 발생하는 거죠. 연구팀은 알루미늄에 전극을 연결해 발생한 전력을 측정했더니 53mW(밀리와트)^●였어요. 전극을 발광 다이오드(LED)와 연결했더니 350개가 넘는 LED의 조명을 켤 수 있었어요.

연구팀은 이 기술을 활용해 발전기를 만들기도 했어요. 장갑과 옷에 테이프와 알루미늄을 붙이고 전극을 연결한 뒤 손가락이나 무릎을 굽힐 때마다 전기가 발생하도록 만들었어요. 소리가 나오는 스피커 앞에 테이프 발전기를 둔 뒤 소리 진동으로 발생한 압력으로 발전기가 전기를 생성하도록 만들기도 했습니다. 연구팀은 “다양한 발전기로 활용해 에너지를 절약할 수 있다”고 기대했습니다.

▲ACS Omega (2025)

테이프로 LED 조명을 켠 모습.

▲ACS Omegq (2025)

알루미늄 판 사이에 테이프를 끼워놓고 진동해 마찰 전기를 만들었다.

▲Gang Wang et al.

무릎을 굽혔다 펴면 전기가 발생하는 발전기.

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