커피 얼룩의 비밀 - 흐르고 터지고 휘몰아치는 음료 속 유체역학의 신비 -

커피, 우유, 홍차...
일상의 음료에서 만나는 과학의 세상!

이 책은 우유에서부터 시작해 맥주와 와인, 커피, 초콜릿, 칵테일, 홍차에 이르기까지 우리가 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 음료에서 과학을 접할 수 있도록 돕는 책이다. 저자는 우리가 일상에서 흔히 마주치곤 하는 음료 8가지를 골라, 충돌과 거품, 표면장력과 점성 등에 관한 이야기를 풀어낸다. 특히 이 책에서 저자가 다루는 과학은 유체역학이라는 물리학의 한 분야인데, 유체(流體, fluid)란 한자어 뜻대로 ‘흐르는 것’을 말한다. 액체와 기체, 그리고 플라즈마의 움직임에 대한 학문을 뜻하는 유체역학은, 왜 어떤 유체는 어떤 표면에 부딪혔을 때 튀어오르고, 어떤 경우에는 폭발하듯 터져오르며, 또 어떨 때는 휘몰아치듯 소용돌이를 만드는지에 대한 설명을 제공한다. 그러나 이름도 어렵고, 설명하기도 어려운 이 거창한 학문도 결국 사소한 질문에서부터 시작하기 마련이다.

세상을 거대한 실험실로 탈바꿈하는 비밀
 사소한 질문에서 시작하는 탐구의 세상

 저자는 ‘커피 얼룩은 왜 항상 바깥쪽 테두리가 더 진할까?’, ‘맥주 거품은 왜 생겼다가 사라지는 걸까?’, ‘우유의 왕관 효과는 신선한 우유에서만 확인할 수 있을까?’와 같은 질문을 던진다. 그리고 이에 대한 답을 찾는 과정에서 표면장력이나 과냉각, 모세관 현상, 코리올리 힘 등 우리가 한 번쯤은 들어 봤을 법한 과학 개념들을 실생활의 경험들과 연관 지어 쉽게 이해할 수 있도록 설명한다. 또 때로는 과학의 울타리를 넘어 예술, 역사, 스포츠, 심리학 등 다양한 이야기를 함께 전하며 재미를 더한다.
인도에서 일어난 우유의 기적이나, 콜라-멘토스 폭발, 거품으로 만드는 라떼 아트와 같은 사소한 읽을거리와 함께 음료에 얽힌 과학적 신비를 탐험하다 보면, 세상이 조금은 다르게 보일 것이다. 우리는 알게 된 만큼 세상이 달리 보이는 체험을 하게 된다. 저자는 주변에 관심을 가지고 유심히 둘러보면 세상이 하나의 거대한 실험실이 된다고 주장한다. 이렇게 세상에 다양한 질문을 던지다 보면, 우리도 언젠가 세상의 비밀 한 꺼풀 정도는 벗겨낼 수 있지 않을까.

지은이 : 송현수 
1982년 대전 출생.
어린 시절부터 진지하고 심오한 과학보다는 가볍고 말랑말랑한 과학에 흥미를 느꼈다. 당시 선풍적인 인기를 끌었던 과학상자를 조립하다가 장난감이나 놀이기구 설계처럼 유쾌한 공학을 꿈꾸며 2001년 서울대학교 기계항공공학부에 입학하였다. 하지만 난해한 수식으로 포장된 기계 설계의 쓴맛을 보고, 졸업 후에는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 세상을 탐험하기 위해 대학원에서 미세 유체역학(microfluidics)을 전공하였다. 그리고 이 책의 출발점이 된, 물방울의 증발 현상에 대한 연구로 2012년 공학박사 학위를 받았다.
세상의 복잡하고 다양한 현상을 과학 또는 수학적 관점으로 바라보고, 서로 연관 없어 보이는 사건들 사이의 숨은 연결고리를 찾는 일을 즐긴다. 평소 미식과 술, 책과 글쓰기, 공간과 사람에 관심이 많으며, 공부든, 일이든, 책이든, 인생이든, 무엇이든 즐겁고 재미있어야 한다는 단순한 생각으로 산다.

 

들어가며

1. 우유 왕관Milk Crown _ 충돌에 대하여
 신선한 우유의 상징 ‘우유 왕관’
왕관의 탄생
 순간의 포착, 초고속 카메라
 춤추는 물방울 ‘라이덴프로스트 효과’
소변의 물리학
 물방울 충돌과 예술

2. 기네스 폭포Guiness Cascade _ 거품에 대하여 1
아일랜드의 영혼, 기네스 맥주
 기네스의 매력, 질소 거품
 완벽한 한 잔의 기네스
 쏟아지는 거품 ‘기네스 폭포’
기네스 캔맥주의 비밀 ‘위젯’
맥주 거품의 소멸
 엔젤링의 원리 ‘치리오스 효과’
맥주 거품 즐기기

3. 악마의 와인Devil’s Wine _ 거품에 대하여 2
샴페인의 탄생
 샴페인 기포에 대한 몇 가지 궁금증
 플루트 vs. 쿠프
 막걸리와 탄산수의 거품
 콜라 - 멘토스 폭발
 생명체의 거품
 거품과 수학
 거품의 공학적 응용
 세계에서 가장 큰 비눗방울

4. 커피 얼룩Coffee Stain _ 표면장력에 대하여
 커피 얼룩 효과
 커피 얼룩의 예술
 접촉각이란?
위스키 얼룩
 와인의 눈물
 술 속의 구슬, 비딩
 물방울 증발의 응용

5. 초콜릿 분수Chocolate Fountain _ 점성에 대하여
 세계에서 가장 오랫동안 진행 중인 실험
 점탄성 유체의 여러 효과들
 물질의 변형과 흐름, 유변학
 미끄러지는 표면 ‘리퀴글라이드’
온도와 알코올 도수에 따른 술의 점성
 소주 슬러시와 과냉각
 라면 스프 먼저? 면 먼저?

6. 무지개 칵테일Rainbow Cocktail _ 밀도에 대하여
 푸스카페 스타일 칵테일
 믹싱 스타일 칵테일
 칵테일의 심장, 얼음
 온도, 고도, 염도에 따른 밀도
 무거운 물 ‘중수’
브라질 땅콩 효과

7. 커피와 비스킷Coffee & Biscuit _ 모세관 현상에 대하여
 힌두교 우유의 기적
 우주의 에스프레소
 비스킷 적셔 먹기
 생태계의 모세관 현상
 사이펀과 계영배
 모세관 현상과 종이접기

8. 찻잔 속 태풍Typhoon in a Teacup _ 소용돌이에 대하여
 세상에서 가장 큰 소용돌이, 태풍
 코리올리 힘
 아인슈타인의 찻잔
 샤워 커튼 효과
 포석정과 돌개구멍
 고흐 작품의 소용돌이
 변화구의 원리 ‘마그누스 효과’
날개 없는 선풍기

 맺으며
 참고 자료
 찾아보기