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주름을 보면 내부 압력 안다






팽팽한 비치볼을 손가락으로 꾹 누르면 사방으로 퍼져 나가는 주름이 생긴다. 바람을 조금 뺀 뒤 누르면 주름의 수가 줄어든다. 주름의 수가 압력과 관련 있다는 뜻이다.

영국 옥스퍼드대와 미국 노스웨스턴대, 프랑스 리옹대의 국제 공동연구팀은 구의 표면에 나타난 주름의 개수가 내부 압력에 따라 달라진다는 연구결과를 내놨다.

연구팀은 반지름 1m, 두께가 2mm인 알루미늄 구를 이용해 컴퓨터 모의실험을 했다. 구 내부의 압력이 0에서 15MPa(메가파스칼, 1Mpa는 대기압의 10배 정도)까지 바뀔 때 나타나는 주름의 개수를 측정한 결과, 특정 압력 이상에서 주름의 개수는 내부 압력과 제곱근의 관계에 있는 것으로 나타났다.

연구팀이 이론적으로 세운 수학식의 결과와 일치했다. 두께를 다르게 해도, 실제 공으로 한 일부의 실험과도 잘 맞아떨어졌다.

이 압력 이하에서는 주름이 다각형 모양으로 나타났다. 딱딱한 탁구공을 누르면 다각형 모양으로 찌그러지는 것과 같다. 연구팀은 주름이 껍질의 탄성과도 관련 있다고 설명했다.

연구팀을 이끈 영국 옥스퍼드대 도미닉 베라 교수는 “구멍을 내지 않고 주름의 개수만 세면 내부 압력에 대한 정보를 얻을 수 있게 됐다”며 “살아있는 세포가 환경 변화에 따라 내부 압력이 어떻게 변하는지를 쉽게 알 수 있고, 약물을 전달할 때 쓰는 미세 캡슐의 압력을 정하는 데도 활용될 수 있을 것”으로 기대했다.

이 연구는 물리학 분야의 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 지난달 21일자에 소개됐다.

 

 



이재웅 기자 ilju2@donga.com



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