한국항공우주연구원

지상에서와 국제우주정거장(ISS)에 있는 와인잔에서 공통적으로 나타나는 현상은 무엇이 있을까?  와인잔을 잘 관찰해보면 몇가지 현상을 살펴볼 수 있다.
 
 ‘와인의 눈물’이라는 말을 들어보았는가? ‘와인의 눈물’이라는 현상은 와인잔 표면에 투명한 액체 고리가 형성되는 현상으로 마랑고니 대류(Marangoni convection)라고 불린다.

 마랑고니 대류 현상은 액체 내부에서 열과 질량에 의해 표면장력이 높은 쪽으로 이동하는 경향이 있다. 표면장력은 액체의 특징 중 하나인데 우리주변에서는 왁스칠을 한 차에 물방울이 퍼지지 않고 구르는 현상 등이 그 것이다. 이러한 현상은 19세기 초 이탈리아 과학자 카를로 마랑고니(Carlo Marangoni)에 의해 명명되어졌다. 또한 일본 우주항공 연구개발기구(JAXA) 연구자들은 마이크로중력환경 내에서 마랑고니 대류현상 연구에 관해  매우 큰 관심을 갖고 있다.

 마랑고니는 반도체나 광학물질 혹은 바이오 기술 물질의 질적인 측면에 안 좋은 영향을 끼치기도 한다. 또한 마랑고니 대류현상은 개인 컴퓨터 방열장치를 위한 히트파이프에서 발생하며 복사현상을 저하시킨다. 그러므로 마랑고니 대류를 이해하는 것이 유체 역학에 대한 지식을 넓힐 뿐 아니라 반도체 물질이나 지구 혹은 우주에서 사용될 장비를 개발하는데 큰 도움을 줄 것이다.

 마랑고니 대류 효과는 지구에서 관측하기 어렵다. 지구에서는 중력에 의한 영향으로 생기는 대류가 마랑고니 효과보다 크기 때문이다. 그러므로 마이크로중력 상황에서 실험을 하는 것이 마랑고니 대류효과를 이해하는 데 더 큰 도움을 줄 것이다.
 
JAXA는 4개의 마랑고니 실험실을 2015년까지 증축하여 표면장력에 대한 연구를 계속적으로 할 것이다.

  

 
본 기사는 http://www.nasa.gov 참조하여 작성하였습니다.