와인을 잔에 담아 가볍게 돌린 후 멈추었을 때 잔 벽면을 따라 와인이 눈물처럼 얇게 흘러내리는 현상이 왜 그런 것인가요?

Question

와인을 잔에 담아 가볍게 돌린 후 멈추었을 때 잔 벽면을 따라 와인이 눈물처럼 얇게 흘러내리는 현상을, 알코올이 물보다 증발 속도가 빨라 발생하게 되는 국소적 농도 차이와 그에 따른 표면장력 불균형(마랑고니 효과)으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

와인을 잔에 담아 가볍게 돌린 후 멈추었을 때 잔 벽면을 따라 와인이 눈물처럼 흘러내리는 현상은 와인의 다리라고도 불리며, 마랑고니 효과라는 유체역학적 원리로 설명됩니다. 이 현상은 알코올과 물의 휘발성 및 표면장력 차이로 인해 발생합니다.

​와인 잔을 돌리면 잔 안쪽 벽면에 얇은 와인 막이 형성됩니다. 이 막은 공기와 닿는 면적이 넓어 증발이 빠르게 일어나는데, 와인의 주성분인 알코올은 물보다 휘발성이 훨씬 강해 물보다 먼저 공기 중으로 날아갑니다. 결과적으로 벽면의 와인 막은 잔 아래쪽의 와인에 비해 알코올이 급격히 줄어들고 물의 비율이 높아지는 국소적 농도 차이가 발생합니다.

​이때 물질이 서로 당기는 힘인 표면장력의 균형이 깨집니다. 물은 알코올보다 표면장력이 훨씬 강하기 때문에, 알코올이 증발해 물의 농도가 높아진 벽면 위쪽의 와인 막은 아래쪽보다 표면장력이 강해집니다. 유체역학에서는 표면장력이 강한 곳이 약한 곳의 액체를 끌어당기는 현상이 발생하는데, 이를 마랑고니 효과라고 합니다. 이 힘에 의해 잔 아래쪽의 와인이 벽면 위쪽으로 계속 끌려 올라가게 됩니다.

​위로 밀려 올라간 와인은 잔 벽면 상단에 점차 모이면서 얇은 막에서 무거운 방울 형태로 뭉치게 됩니다. 점차 양이 많아져 위로 끌어당기는 표면장력의 힘보다 지구 중심 방향으로 당기는 중력이 더 커지는 임계점에 도달하면, 모여 있던 와인이 중력을 이기지 못하고 벽면을 따라 얇은 줄기를 이루며 아래로 흘러내리게 됩니다.