싱크대에서 수도꼭지를 틀면 물줄기 주변으로 원이 생기고 바깥으로만 물 높이가 오르는 것을 볼 수 있다. 이는 대표적인 '도수(跳水·hydraulic jump)' 현상의 하나인데 1500년대에 천재 화가이자 발명가인 레오나르도 다빈치가 처음 발견했다.

가정에서는 별 해가 없지만, 심해에서는 거친 파도와 소용돌이를 일으킬 수 있어 많은 연구가 진행됐다. 학계에서는 지금까지 200년 이상 중력이 부분적으로 작용한 결과로 받아들여 왔으나 이를 뒤집는 연구결과가 학계에 보고돼 관심을 끌고있다.

케임브리지대학교 세인트 존스 칼리지에서 화학공학 박사과정을 밟고 있는 라제시 바가트 연구원은 '유체역학 저널(Journal of Fluid Mechanics)' 최신호에 도수 현상이 중력이 아닌 표면장력과 점착력에 의해 영향을 받는다는 연구결과를 게재했다.

▲ 싱크대의 도수 현상

바가트 연구원은 물줄기를 위 또는 옆의 평평한 표면을 향해 쏠 때도 아래로 쏠 때와 똑같은 도수 현상이 발생하는 것을 보고 이런 결론을 내렸다.

그는 물줄기 방향과 관계없이 표면장력과 점착력을 달리하면서 도수 현상의 크기를 정확히 예측해낼 수 있었다고 한다. 그간 도수 현상을 일으키는 것이 중력이라는 주장을 200년 만에 뒤집은 것이다.

논문 공동저자로 참여한 폴 린든 케임브리지대학 응용수학·이론물리학 연구소 소장은 보도자료를 통해 "이번 연구결과와 이론은 액체의 표면장력이 도수 현상의 핵심이라는 것을 보여줬으며, 이는 다빈치 이후 많은 사람이 논의했지만 인지하지 못했던 것"이라고 했다. 그러면서 "얇은 액체 막의 역학을 이해하는 데 있어 획기적인 성과"라고 지적했다.

바가트 연구원은 "이번 연구결과로 도수의 범위를 쉽게 늘릴 수도, 줄일 수도 있게 됐다"며 "이런 과정을 이해함으로써 산업용수를 대폭 줄일 수 있다"고 했다.

그는 산업용수뿐만 아니라 세차를 하거나 가정에서 설거지 등을 할 때도 물 사용량을 줄이는 데 도움이 될 것으로 내다봤다.

<연합>

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