[ 시티저널 허송빈 기자 ] KAIST 기계 공학과 김형수 교수 연구팀이 알콜과 물이 만날 때 발생하는 마랑고니 효과의 현상을 정량화하는성공했다.

이 기술을 통해 계면 활성제의 광범위한 사용을 억제하거나, 유체 표면의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있는 원천 기술이 될 것으로 기대되고 있다.

KAIST에 따르면 마랑고니 효과는 계면을 따라 표면 장력의 크기가 일정하지 않을 때 발생하는 현상을 말한다. 흔히 알려진 와인의 눈물 현상이 대표적인 마랑고니 효과다.

물과 알콜처럼 서로 100% 섞이는 액체는 만나는 즉시 혼합과 퍼짐이 동시에 이뤄지는 것처럼 보이지만, 사실은 그렇지 않다.

실제 물의 표면 장력은 알코올보다 3배 정도 큰데 이 표면 장력 차이 때문에 두 액체가 닿는 순간 계면에서 마랑고니 효과가 발생한다. 이후 혼합이 일어나기까지는 일정 시간이 흘러야 한다.

이 같은 현상은 20세기 초반에 보고된 후 많은 논의가 됐지만, 복잡한 물리·화학적 혼합 현상을 정량화하는데 한계가 있어 왔다.

김 교수는 광학의 특성을 이용한 다양한 유동장 가시화(Flow visualization) 기법과 초고속 이미징 장비를 이용해 실험을 수행했다.

이를 통해 물과 알콜 사이에 발생하는 복잡한 물리·화학적 현상의 정량화에 성공했고, 이를 토대로 실험 결과를 예측하는 이론 모델도 개발했다.

특히 이번 연구 결과는 약물 전달을 위해 사용되는 계면 활성제를 알콜이 대체할 수 있는 가능성을 보였다는 의의가 있다.

체내에 축적되는 특성을 갖는 계면 활성제를 대체할 수 있다면 여러 부작용을 방지할 수 있을 전망이다.

이번 연구 결과는 미국 프린스턴 대학의 하워드 스톤(Howard Stone) 교수와 공동으로 진행됐고, 국제 학술지 네이처 피직스(Nature Physics)  올 7월 31일자 온라인 판에 게재됐다.