테이프 뜯을 때 '찌지직' 소리 정체

우리가 테이프를 뜯을 때 듣는 익숙한 ‘찌지직’ 소리에서 아주 작은 충격파가 실제로 관측됐다고 안될과학팀이 전했다.

이 소리는 테이프 표면이 분리될 때 발생하는 스틱 슬립 현상의 일종으로, 바이올린 연주나 지진 발생 원리와 유사한 물리적 불안정성을 공유하는 것으로 분석된다.

테이프에 사용되는 감압 접착제(PSA)는 이름 그대로 열을 가하거나 굳기를 기다릴 필요 없이 손으로 꾹 누르는 정도의 압력만으로 표면에 달라붙는 특성을 가진다.

이는 접착제의 점성으로 인해 미세한 요철 사이를 채우며 실제 접촉 면적을 넓히는 원리이며, 분자 간 작용하는 반데르발스 힘과 런던 분산력이 접착력의 핵심 동력으로 작용한다.

2004년 맨체스터대학교 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 연구팀은 흑연에서 그래핀을 분리하는 데 스카치 테이프를 활용했다.

흑연에 테이프를 붙였다 떼고, 다시 그 떼어낸 조각에 테이프를 붙였다 떼는 과정을 반복하여 흑연층을 점점 얇게 만들었으며, 마침내 원자 한 층 두께의 그래핀을 얻어내는 데 성공했다. 이 방식은 '스카치 테이프법' 또는 '기계적 방립법'으로 불린다.

2008년 미국 UCLA의 세스 퍼먼 교수 연구팀은 진공 챔버 속에서 접착 테이프를 일정한 속도로 풀어내는 실험을 진행했다.

그 결과, 테이프가 접착면에서 떨어지는 순간마다 매우 짧은 X선 펄스가 발생하는 것을 관찰했다.

UCLA 세스 퍼먼 교수 연구팀의 실험에 따르면, 테이프가 떨어질 때 접착제와 표면 사이에서 전하 분리가 일어나 수만 볼트 규모의 전위차가 발생한다.

이러한 전위차로 인해 진공 환경에서 가속된 전자가 고체 표면에 충돌하며 급격히 감속(제동 복사)할 때 X선이 방출되는 것이 확인됐다. 실제로 20초간의 테이프 박리 과정을 통해 사람의 손가락뼈 영상을 촬영하는 데 성공했다.

독일 라이프니츠 하노버대학교 연구진은 특정 조건에서 방사선 차폐 필요성을 제기했다. 일상적인 대기 중에서는 공기 분자가 전자의 가속을 방해해 진공 환경 실험 수준의 X선이 발생하지 않으며, 테이프를 뜯는 일상적인 행동으로 방사선을 걱정할 필요는 없다.

독일 라이프니츠 하노버대학교 연구진의 조사 결과, 특정 조건에서는 방사선 차폐 필요성이 제기되기도 했으나, 일상 환경에서 테이프를 뜯을 때는 방사선에 대한 걱정을 할 필요가 없다.

사우디아라비아 킹 압둘라 과학기술대학교 연구팀은 테이프 뜯는 소리를 분석한 결과, 소위 '미니 소닉붐' 즉 아주 약한 충격파를 관찰했다.

테이프 폭 방향으로 초속 250~600m에 달하는 빠른 미세 균열이 발생하며, 이 균열이 테이프 가장자리에 도달할 때 초속 355m(음속의 약 1.04배)의 약한 충격파를 생성한다.

이러한 균열은 초당 3만 7천 회(37kHz)의 높은 빈도로 발생하여 연속적인 '찌지직' 소리를 만들어낸다.

테이프의 균열 끝이 더 빠르게 움직이는 조건일수록 더 강한 음향 펄스가 나타나는 경향을 보였다.

다만 이는 단순 비례 관계가 아니며, 테이프 재질, 접착 특성, 박리 각도 등 다양한 요인에 따라 불완전성이 상이하게 나타난다. 이러한 연구 결과는 향후 저소음 테이프 설계에 중요한 힌트가 될 수 있다.