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➊ 물을 렌즈로 만든다고?

공부하다가 책 위에서 잠이 들었다. 일어나보니 입에서 침이 질질 새고 있다. 책에 흘린 침방울을 들여다보자. 혹시 침방울 아래의 글씨가 더 커 보이지 않던가? (…중략…)

물이 수소결합을 하기 때문에 표면장력이 강하기 때문이다. 수소결합으로 물은 둥글게 뭉친다. 뭉쳐진 물이 볼록렌즈 역할을 해서 상을 확대한다. (…중략…) 유리렌즈는 유연성이 없어 초점을 맞추려면 렌즈 자체를 움직여야 한다는 최대의 약점을 안고 있다. 물은 두께를 자유롭게 바꿀 수 있다. 따라서 물로 렌즈를 만들면 초점을 맞추기에 편하다. 그런데 어떻게 물의 두께를 바꿀까. 과학자들은 ‘일렉트로웨팅’현상에 주목했다.

➋ 일렉트로 웨팅 현상의 발견과 원리

일렉트로웨팅 현상이란 전기로 인해 표면장력이 달라지는 현상이다. 1870년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)에 의해 처음 발견됐다. 유리관에 물을 넣었을 때보다 전기가 통하는 금속관에 물을 넣으면 벽을 따라 올라오는 물의 높이는 더욱 높아진다. 전기로 인해 부착력이 더 세지기 때문이다.

이를 ‘전기 모세관’ 현상으로 불리는 이 기술은 100여 년 동안 주목받지 못했다. 이 현상은 1V이하의 낮은 전압에서만 발생하고 높은 전압을 걸면 물이 전기분해되기 때문이다. 그러다가 1990년 높은 전압으로도 표면장력을 제어할 수 있는 일렉트로웨팅 현상이 프랑스 브루노 버지(Bruno Berge) 박사에 의해 발견됐다. 그는 금속판을 얇은 절연체로 씌운 뒤 그 위에 물을 한 방울 떨어뜨렸다. 다음에 금속판과 물방울에 전기를 걸자 전압이 높아질수록 물방울이 얇게 퍼졌다. 이 방법을 쓰자 수십 V의 높은 전압에서도 물방울의 모양을 바꾸는 것이 가능해졌다. 절연체를 씌워 전자의 이동을 막았기 때문에 물이 전기분해될 걱정도 없다.
 


➌ 일렉트로웨팅의 생활 속 침투!


① 줌인 줌아웃이 가능한 휴대 전화
휴대전화의 카메라는 줌기능이 없다. (…중략…) 액체렌즈를 사용하면 이런 불편함이 사라진다. 렌즈의 두께를 바꿀 수 있어 거리에 따라 초점을 맞추는 것이 가능하기 때문이다. 이미 2004년 삼성전기에서 세계 최초로 액체렌즈 방식으로 130만 화소의 휴대 카메라 모듈을 만드는 데 성공했다.

② 액체로 종이를?
현재 전자종이는 화면이 바뀌는데 걸리는 시간이 길다. 그래서 입자 대신 유동성이 큰 액체로 전자종이를 만들려고 시도하고 있다. (…중략…)

③ 손바닥 위의 실험실 랩온어칩(Lab on a Chip)
(…중략…)