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[IT뉴스]물감 뒤집어쓴 미켈란젤로 고통 해결…떨어지는 액체 붙잡는다

온카뱅크관리자

2026-03-12 11:07:35

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> KAIST 
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 <img alt="KAIST 연구팀이 떨어지는 물감을 붙잡는 기술을 개발했다. 미켈란젤로가 천지창조를 그리는 이미지. AI 생성 이미지. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/12/dongascience/20260312105745825mjtm.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="fzcAoOtWda" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/12/dongascience/20260312105745825mjtm.jpg" width="658">
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 KAIST 연구팀이 떨어지는 물감을 붙잡는 기술을 개발했다. 미켈란젤로가 천지창조를 그리는 이미지. AI 생성 이미지. KAIST 제공
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 인류 최고의 걸작 미켈란젤로의 '천지창조'는 4년 내내 물감을 뒤집어 쓰는 고통 속에서 탄생한 것으로 알려져 있다. 국내 연구팀이 '떨어지는 물감'을 붙잡는 기술을 개발했다. 정밀 코팅, 전자회로 인쇄, 3D 프린팅, 우주 환경 유체 제어 등 다양한 산업에 적용이 가능할 전망이다. 
 KAIST는 김형수 기계공학과 교수팀이 중력에 의해 액체가 아래로 쏟아지는 근본 원인인 '중력 불안정성'을 계면유체역학적으로 재해석하고 거꾸로 매달린 액체에 소량의 휘발성 액체를 혼합해 제어하는 방법을 제시했다고 12일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 1월 29일 게재됐다. 
 천장에 물감을 바르면 얇은 액체막이 형성되지만 중력 때문에 점차 불안정해지며 결국 떨어진다. 목욕탕 천장에서 수증기가 응결돼 생긴 얇은 물층이 물방울로 모여 떨어지거나 냉장고 내부 천장에 맺힌 물방울이 점차 커지며 쏟아지려는 현상이 대표적 사례다. 
 위쪽 표면에 맺힌 액체가 중력에 의해 무너지는 현상을 '레일리–테일러 불안정성(Rayleigh–Taylor instability)'이라 한다. 그동안 중력이 존재하는 한 피할 수 없는 현상으로 여겨졌다.
 연구팀은 거꾸로 매달린 액체에 소량의 휘발성 액체를 섞는 방법을 제안했다. 휘발성 성분이 증발하면 액체 표면의 농도 분포가 달라지고 표면장력에 차이가 생긴다. 표면장력 차이가 생기면 장력이 큰 쪽이 작은 쪽을 끌어당기며 표면을 따라 흐름이 발생하는데 이를 '마랑고니 효과(Marangoni effect)'라 한다.
 연구팀은 실험과 이론을 통해 표면 흐름이 아래로 떨어지려는 액체를 붙잡아 중력에 의한 불안정성을 억제한다는 사실을 규명했다.
 물 위에 후추 가루를 고르게 뿌린 뒤 가운데에 세제를 한 방울 떨어뜨리면 후추가 순식간에 가장자리로 밀려난다. 세제가 닿은 부분의 표면장력이 주변보다 약해지면서 장력이 강한 바깥쪽이 액체를 끌어당기기 때문이다. 
 이번 연구에서는 휘발성 액체가 증발하며 같은 원리의 표면장력 차이를 만들어냈다. 후추를 밀어내는 대신 액체를 위쪽으로 끌어올려 아래로 떨어지려는 힘을 억제했다.
 특정 조건에서는 액체막이 중력에도 불구하고 끝까지 유지됐으며 일부 조건에서는 액적이 떨어지지 않고 액막이 주기적으로 진동하는 새로운 거동도 관찰됐다. 외부 에너지 공급 없이 액체의 조성과 증발이라는 자연적 과정만으로 중력 불안정성을 능동적으로 제어할 수 있음을 보여주는 결과다.
 김형수 교수는 "레일리–테일러 불안정성은 중력이 존재하는 한 피할 수 없는 현상으로 여겨져 왔다"며 "액체의 조성과 증발이라는 자연적 과정을 활용해 외부 에너지 없이 중력 불안정성을 능동적으로 제어할 수 있음을 보였다는 점에서 의미가 있다"고 말했다. 코팅·인쇄·적층 공정뿐 아니라 우주 환경 유체 제어 기술로도 확장될 수 있다고 덧붙였다.
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 &lt;참고자료&gt;  https://doi.org/10.1002/advs.202520343
 [조가현 기자 gahyun@donga.com]
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