풀잎 위에 맺힌 이슬방울이나 잎사귀 위의 물방울을 관찰해 보면 항상 동글동글한 형태를 유지하고 있는데요. 물방울이 퍼지지 않고 둥근 형태를 유지하는 이유는 무엇인가요?

Question

풀잎 위에 맺힌 이슬방울이나 잎사귀 위의 물방울을 관찰해 보면 항상 동글동글한 형태를 유지하고 있는데요. 물방울이 퍼지지 않고 둥근 형태를 유지하는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

물방울이 풀잎 위에서 퍼지지 않고 동글동글하게 맺히는 이유는 표면장력과 물 분자 간의 응집력, 그리고 잎 표면의 소수성 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

물 분자들은 전기적 인력에 의해 서로 강하게 끌어당기는 수소 결합을 하고 있습니다. 물방울 내부의 분자는 사방에서 균일한 인력을 받지만, 공기와 접촉한 표면의 분자는 안쪽 방향으로만 인력을 받기 때문에 표면적을 최소화하려는 장력이 생깁니다. 따라서 주어진 부피에서 표면적이 가장 작은 형태는 구 모양이기에 물방울의 크기가 작을 때는 표면장력이 중력보다 강해서 완벽한 구형 가까운 형태를 유지합니다. 하지만 물방울이 아주 커지면 중력의 영향으로 납작해지거나 찌그러집니다. 이외에도 풀잎이나 나뭇잎 겉면은 수분 증발을 막고 보호하기 위한 큐티클층으로 덮여 있어 물과 친하지 않은 소수성을 띠고 있어 물이 잎에 퍼지며 퍼져나가려는 힘보다 물끼리 뭉치려는 힘이 훨씬 크기 때문에, 물방울이 잎 표면과 최소한의 접촉만 유지한 채 동그랗게 뭉치게 됩니다.