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1992년 독일 베를린. 세계에서 가장 큰 둘레 2-3m 비누방울. 1997년 미국 시애틀. 세계에서 가장 큰 길이 47.4m 비누방울 벽. 2001년 핀란드 헬싱키. 무지개 빛 12겹의 비누방울 돔.

비누방울 전문가로서 국제적으로 호평받고 있는 팬 양(Fan Yang)의 기네스 신기록이다. 지난 5월 1일부터 열흘간 양재동 한전아츠풀 센터에서는 그의 첫 내한공연이 펼쳐졌다.

팬 양은 어린 시절부터 비누방울과 무지개의 아름다움에 심취했다. 전공이었던 무용가의 길을 접고 비누방울에 담겨있는 과학적 원리를 20여년 동안 탐구했다. 이렇게 탄생한 팬 양의 버블쇼는 1984년 스위스 제네바에서 첫선을 보였고 그후 세계 각지에서 계속되고 있다.단순한 취미로 만들기 시작했던 비누방울에 과학적 원리와 예술적 이미지를 입혀낸 팬 양의 버블쇼 안으로 들어가보자.

용액 속 성분 비율이 비법

팬 양은 사람이 들어갈 수 있을 정도로 큰‘메가버블’이나 길게 꼬리를 내는‘스모크버블’을 만들어낸다. 이렇게 큰 비누방울이 어떻게 터지지 않고 그 모양을 유지할 수 있을까. 집에서 세제를 물에 타 비누방울을 만들어보자. 금방 터지기 일쑤다. 아무리 비누방울을 잘 만들 수 있다 하더라도 공연을 하기에는 불가능해보인다.

팬 양은 1982년부터 그만의 독특한 비누방울 용액 제조법을 개발하기 시작했다. 2년의 연구 끝에 12가지 종류의 성분을 혼합한 용액을 만드는데 성공했다. 비누방울 용액에 첨가된 여러가지 성분들이 용액의 점성을 증가시켜쉽게 터지지 않게 하는 것이다. 팬 양은“집에서도 세제 용액에 베이킹소다, 글리세린, 미네랄과 같은 성분들을 첨가하면 점성을 나타내는 비누방울 용액을 만들 수 있다”고 말한다.

그러나 그가 만든 비누방울 용액의 결정적인 비법은 따로 있다. 첨가되는 성분의 비율이 바로 그것. 실제로 팬 양은 공연에서 다양한 모양과 크기의 비누방울을 만들 때 성분이 각각 다른 비율로 첨가된 용액을 사용한다.

최소의 표면적을 유지한다

팬 양은 커다란 빨대를 입으로 불어 여러가지 크기의 비누방울을 만들어낸다. 그런데 비누방울은 왜 항상 둥근 모양일까.

고체처럼 일정한 모양이 없는 액체는 표면적을 작게 유지하려는 성질이 있는데, 이때 작용하는 힘을 표면장력이라고 한다. 같은 부피를 둘러싸는 곡면 중에서 둥근 모양의 표면적이 가장 작기 때문에 비누방울은 항상 둥글다. 기원전 그리스인들도 이 사실을 알고 있었으나 엄밀한 수학적 증명은 독일 수학자 슈바르츠가 1884년 처음 해냈다. 표면적이 가장 작은 모양으로 만들어지는 것은 자연의 법칙이다. 미국 수학자 프랭크 모간은 두 비누방울이 만날 때 역시 이 법칙이 적용됨을 밝힌 바 있다. 서울대학교 수리과학부 박성호 박사의 말에 따르면, 두 비누방울의 크기가 같은 경우 이들은 반듯한 면을 만들면서 만난다. 그러나 크기가 다른 두 비누방울이 만난 면은 휘어진다.

동일한 크기의 여러개 비누방울들이 서로 만난다면 어떨까. 19세기부터 과학자들은 크기가 같은 세 비누방울이 만날 경우 그 접촉면이 서로 120。의 각도를 이룬다는 사실을 알고 있었다고 한다. 120。로 만나야 전체 비누방울의 표면적이 최소가 되기 때문이다. 이런 구조는 벌집이나 잠자리 날개와 같이 자연에서 흔히 관찰된다.

무지개 색깔 비밀은 빛의 반사

팬 양은 어린 시절 봤던 무지개의 여러가지 색깔을 비누방울에 담아낸다. 비누방울 막은 1천분의 1mm 정도로 매우 얇다. 이렇게 얇은 막이 다시 비누분자층과 물분자층으로 구분된다. 비누방울 막에 도달한 빛은 비누분자층과 물분자층에서 각각 다르게 반사된다. 또 막의 두께 때문에 굴절된 후 다시 반사되기도 한다. 여러가지 방향으로 반사된 빛이 만나면 비누방울이 다양한 색깔을 띠게 된다. 또한 탁자나 무대의 여러가지 조명을 조합해 비누방울의 색깔을 인위적으로 연출해내기도 한다.

액체인 비누방울 용액은 중력에 의해 아래쪽으로 계속 흘러내린다. 따라서 비누방울 막의 위쪽은 시간이 지날수록 점점 얇아진다. 당연히 아래쪽은 막이 두꺼워져 색깔이 진해진다.