테이프 뜯을 때도 소닉붐?…소름 돋는 ‘찌지직’ 소리 비밀 풀렸다

사우디 연구진, 초고속 카메라·마이크로 포착
접착면 미세 균열 속도, 음속 넘어서며 충격파
수십년만에 규명…소음 적은 테이프 활용 가능

기사의 내용을 바탕으로 생성한 이미지. 챗GPT

고요한 사무실 안에서 테이프를 뜯다가 들리는 날카로운 ‘찌지직’소리. 도대체 왜 나는 걸까. 1930년 셀로판 테이프가 처음 발명된 이후 백년에 가까운 시간 동안 풀리지 않던 미스터리가 최근 밝혀졌다. 

2월24일 국제학술지 피지컬 리뷰 E(Physical Review E)에 따르면 사우디아라비아 킹 압둘라 과학기술대학교(KAUST) 연구진은 테이프 접착면에서 생기는 아주 작은 ‘소닉붐(음속 폭발)’이 시끄러운 소리를 낸다고 발표했다. 

음속보다 빠른 충격파 나온다

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연구 결과 테이프를 뜯을 때 접착면에서 머리카락 두께 220분의 1 수준인 미세한 균열이 가로 방향으로 연속해서 생긴다. 균열은 초속 250~600ｍ 속도로 빠르게 커진다. 공기 중 소리의 속도가 초속 342m이니 균열이 음속을 넘나드는 속도로 달리는 셈이다.

문제는 균열이 너무 빠른 나머지 공기가 따라잡지 못한다는 점이다. 균열이 지나간 자리에 공기가 바로 들어가지 못해 순간적으로 진공에 가까운 공간이 생긴다. 진공 덩어리가 테이프 가장자리에 도달하는 순간 바깥 공기가 와르르 밀려들어 균열 속 공간을 채운다. 이때 급격한 압력 변화가 일어나며 약한 충격파가 공기 중으로 튀어나온다. 이 진동이 귀에 ‘찌지직’ 소리로 들리는 것이다. 

연구에서 측정된 충격파 속도는 초속 355ｍ, 음속의 마하 1.04였다. 

빨리 뜯을수록 더 시끄럽다

A가 균열이 처음 생기는 지점, B가 균열이 터지는 지점이다. 피지컬 리뷰 E

연구진은 초고속 카메라 2대와 마이크 2개를 사용해 테이프 소리의 비밀을 잡았다. 테이프 양쪽에 마이크를 배치했더니, 균열이 시작되는 쪽이 아니라 끝나는 쪽 마이크에 소리가 먼저 도달했다. 소리가 가장자리에서 난다는 직접 증거다. 충격파가 테이프 가장자리에서 연속 방출되는 장면도 카메라로 촬영했다.

빨리 뜯을수록 더 시끄러운 이유도 설명된다. 뜯는 속도가 빠를수록 균열이 퍼지는 속도가 올라간다. 균열 속도에 따라 진공 공간 크기가 커지고 공기도 더 세게 밀려들어 소리도 커진다. 조심조심 천천히 뜯으면 조금 덜 시끄럽다는 뜻이기도 하다.

연구는 이후 소음이 적은 테이프 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 사무실 구석 셀로판테이프 안에 음속을 돌파하는 물리 현상이 숨어 있었다.