이렇게 반응하는 똑 같은 액체는 이렇게 반응할 수도 있습니다.
왜 이 액체는 물처럼 반응하지 않는 걸까요?
유체는 두 가지 종류가 있습니다.
뉴턴 유체와 비뉴턴 유체입니다.
여러분이 가장 익숙한 종류는 뉴턴 유체일 것입니다.
예를 들자면, 물, 우유, 그리고 기름 모두 뉴턴 유체입니다.
이 유체들은 가해지는 힘이 달라져도 점성이 그대로 유지됩니다.
점성이란 유체가 얼마나 쉽게 움직이는지를 측정한 것입니다.
그러니 유체가 높은 점성을 지녔다는 것은 유체가 느리게 움직일 것이라는 뜻이고, 낮은 점성을 지녔다는 것은 유체가 빠르게 움직일 것이라는 뜻입니다.
여기 저희가 살기 위해 필요한 물과, 팬케익, 아이스크림 등과 같이 먹으면 맛있는 초콜릿 시럽이 있습니다.
아마 이미 어떤 것이 더 높은 점성을 갖고 있는지 그럴듯한 짐작을 하셨겠지만, 한 번 보도록 합시다.
볼 수 있듯이, 물이 시럽보다 훨씬 빨리 흘러내립니다.
그러니 여기서 물이 더 낮은 점성을 가진 액체라고 할 수 있겠지요.
뉴턴 유체는 유체에 가하는 힘을 바꾼다고 해서-예를 들자면 살짝 치거나 세게 때리는 등-유체의 점성이 바뀌지 않습니다.
반면, 비뉴턴 유체는 가해지는 힘이 바뀔수록 점성이 바뀝니다.
아까와 같이, 비뉴턴 유체에 힘을 적게 가할 때보와 힘을 많이 가할 때는 각각 다른 점성을 볼 수 있다는 것입니다.
이 종류의 비뉴턴 유체는 가해지는 힘이 증가할수록 점성이 증가하는 팽창 유체입니다.
“우블랙”이라고 알려진 이 유체는 옥수수녹말과 물의 현탄액입니다.
현탄액은 고체와 액체의 혼합물이며, 지금 이 상황에서는 옥수수녹말이 고체이고 물이 액체입니다.
옥수수녹말은 크고 덩어리진 분자이며, 그림으로 그릴 땐 직사각형 모양으로 단순화시킬 수 있습니다.
반면 물은 옥수수 녹말에 비해 훨씬 작고 동그란 분자이기 때문에 원으로 그릴 것입니다.
이 둘을 합치면 현탄액을 얻을 수 있습니다.
각각의 옥수수 녹말 분자는 물 분자에 의해 둘러 싸여져 있습니다.
여기서 볼 수 있듯이, 물 분자들은 옥수수 녹말 분자보다 많이 작습니다.
작은 힘을 가하는 상황에서는, 약간의 힘만이 손으로 옥수수 녹말을 누를 때 가해집니다.
옥수수 녹말 분자들은 서로의 사이를 미끄러져 지나갈 수 있는데, 분자들 사이의 물이 옥수수 분말들이 위로 굴러갈 수 있는 작은 공의 역할을 하기 때문입니다.
하지만 많은 양의 힘을 강하는 강한 힘 상태에서는 물 분자들이 옥수수 녹말 분자 사이에 있다가 바깥으로 밀려나오게 됩니다.
이는 거의 옥수수 녹말로만 이루어진 공간을 형성합니다.
현탁액이 비뉴턴 유체로써 행동하기 위해서는 옥수수 녹말 분자와 물 분자의 비가 일정 범위 안에 있어야 합니다.
물 분자가 너무 많다면 현탁액은 액체처럼 행동할 것입니다.
그리고 옥수수 녹말 분자가 너무 많다면 이들이 서로 사이를 미끄러질 수 있게 하는 물 분자가 적기 때문에 고체처럼 행동할 것입니다.
이 공간은 대부분 옥수수 녹말 분자로 이루어져있기 때문에 고체처럼 행동합니다.
제 손으로 이 것을 치는 것은 딱딱한 표면을 치는 것과 다를 것이 없습니다.
의가소성 유체라는 또 다른 비뉴턴 유체가 있습니다.
이 유체는 가해지는 힘이 커질수록 점성이 작아지는, 팽창유체와 근본적으로 반대인 유체입니다.
안타깝게도, 의가소성 유체가 이렇게 행동하는 이유는 아직 이해되지 못했습니다.
흔하게 찾아볼 수 있는 의가소성 유체의 예는 케찹입니다.
네, 바로 그 햄버거와 감자튀김에서 발견되는 맛있는 소스는 의가소성 유체입니다.
케찹이 다른 흔한 유체와 다르게 어떻게 흘러내리지 않고 형태를 유지하는지 들어본 적이 있을 겁니다.
여기서 케찹을 기울였지만 케찹이 나오지 않습니다.
하지만 케찹을 때리는 등의 힘을 가하면 케찹의 점성은 감소하고, 그 결과로 병에서 나와 여러분의 햄버거 위로 흘러갑니다.
이제 집에서 여러분만의 비뉴턴 유체를 만드는 법을 알려드릴 것입니다.
이 것은 매우 쉽습니다!
여러분은 그릇, 옥수수녹말, 물, 그리고 모든 것은 섞어줄 무언가와 작은 계량컵이 필요합니다.
옥수수 녹말을 컵의 3/4정도 붓고, 물을컵의 1/4정도 부은 다음 섞으십시오.
여러분의 옷에 묻지 않도록 조심해야 하지만, 만약 묻을 경우 물로 쉽게 닦아낼 수 있습니다.
완전히 섞었다면 맨손으로 그 것을 들어올려보세요.
보세요! 이제 여러분은 액체이기도 하고 고체이기도 한 유체를 갖고 있습니다. 꽤 멋있죠?