d라이브러리

비눗방울채를 살살 불어 비눗방울의 몸집을 키우다 야속하게도 ‘펑’ 터뜨린 적 있니? 어떻게 하면 비눗방울을 잘 불 수 있을까? 과학자들의 비결을 알아봤어.

비눗방울 탄생의 조건, ‘반구’

2016년 프랑스 렌대학교 렌물리학연구소의 로렌츠 코빈 연구원은 공원에서 아이들이 비눗방울을 부는 모습을 보다 비눗방울 탄생 역학에 대한 연구가 없다는 사실을 깨달았어요. 서둘러 연구실로 돌아간 코빈 연구원은 높이 수 m의 거대한 장치를 만들었어요. 이 장치는 위쪽 탱크에서 비눗물을 계속해서 흘려 비누막이 일정한 두께로 오래 유지되도록 하지요.

연구팀은 비누막 표면에 기체를 분사하는 노즐을 설치해 비눗방울을 만드는 과정을 고속 카메라로 촬영했어요. 기체를 느린 속도로 쏘았을 땐 비누막에 작은 보조개만 생겼지요. 기체 분사 속도가 빨라질수록 막을 거세게 밀어내 보조개는 커졌어요. 보조개의 지름이 노즐의 너비만큼 커져 반구가 되자 마침내 비눗방울이 만들어져 공기 중으로 날아갔어요. 

연구팀은 “비눗방울은 기체가 비누막을 밀어내는 압력과 비누막의 표면장력이 경쟁한 결과”라고 표현했어요. ‘표면장력’은 액체 분자가 서로를 끌어당겨 액체의 표면적을 최대한 작게 만들려는 힘이에요. 비누막에 기체가 분사되면 비누막이 구부러지며 표면적이 커져요. 그러면 표면장력은 비누막의 표면적을 줄이려고 하죠. 표면장력이 표면적을 줄이는 데 성공하면, 비누막은 평평하던 제 모습으로 돌아가요. 반대로 기체의 압력이 비누막의 표면장력을 이겨내면 비눗방울이 생긴답니다.

●계면활성제 : 물과 친한 친수성 부분과 물을 싫어하는 소수성 부분으로 이루어진 물질로, 비누 등에 들어 있다.