과학자들, ‘삐걱거리는’ 스카치 테이프 사건을 해결

Source: Ars Technica

소개

1953년, 러시아 과학자들이 진공 상태에서 스카치 테이프를 떼면서 X‑레이를 방출할 만큼 충분한 에너지를 가진 전자를 감지했다는 보고가 있었습니다. 다른 연구자들은 회의적이었지만, 2008년 UCLA 물리학자들이 진공 챔버에서 스카치 테이프를 풀면서 X‑레이를 생성함으로써 이 현상이 최종 확인되었습니다(출처). 이들의 목표는 마찰발광(tr triboluminescence)을 X‑레이 영상에 활용하는 것이었으며, 팀은 실험실 구성원의 손가락을 저해상도 X‑레이 이미지로 촬영했습니다(아래 이미지 참조). 이 효과는 완전한 진공에서만 발생하므로 일상적인 스카치 테이프 사용자는 안전합니다.

시스템에 대한 충격

스카치 테이프를 떼어 만든 인간 손가락의 X‑레이 이미지.
크레딧: Carlos G. Camara et al., 2008

스카치 테이프를 떼면 소리와 빛이 동시에 발생하는데, 이는 일반적으로 슬립‑스틱 메커니즘에 기인합니다. 2010년, 사우디아라비아 킹 압둘라 대학교의 공동 저자 Sigurður Thoroddsen과 동료들은 초고속 영상을 이용해 슬립 메커니즘의 핵심 미세 균열 현상을 확인했습니다: 접착제 폭을 가로질러 초음속으로 전파되는 일련의 횡단 균열(출처). 2024년 후속 연구에서는 그 스크리치 소리와 횡단 균열 사이에 직접적인 상관관계가 있음을 발견했지만, 구체적인 메커니즘은 규명되지 않았습니다(출처).

Thoroddsen 등은 최신 연구에서 소리가 균열의 빠르게 움직이는 팁에 의해 직접 생성되는지를 조사했습니다. 이는 스카치 테이프를 떼면서 특징적인 이산적인 음파 펄스를 발생시킬 수 있습니다. 연구진은 금속 막대를 사용해 손으로 테이프를 직접 떼면서, 두 대의 비디오 카메라로 균열 전파를, 두 개의 마이크로폰으로 공기 중 음파를 동시에 촬영했습니다.

그 결과, 스크리치는 횡단 균열이 테이프 가장자리에 도달할 때 발생하는 일련의 약한 충격파에서 비롯된다는 것이 밝혀졌습니다. 균열이 주변 공기보다 초음속으로 움직이는 것이 이러한 충격파를 생성하는 데 핵심적입니다. 연구진은 다음과 같이 설명했습니다:

“균열이 열릴 때 테이프와 고체 사이에 부분 진공이 형성됩니다. 균열이 너무 빨리 움직여 이 빈 공간이 즉시 메워지지 못하고, 균열에 수직인 방향에서 공기가 빨려 들어오지만, 그 빈 공간은 균열과 함께 이동하다가 테이프 끝에 도달해 외부의 정지된 공기로 붕괴됩니다.”

균열 팁이 테이프 가장에 닿을 때마다 소리 펄스가 생성되며, 이것이 특유의 스크리치를 만든다.

참고문헌

DOI: Physical Review E, 2026. 10.1103/p19h-9ysx (또한 DOI에 대하여 참고).