와인 잔에 와인을 담고 잔을 흔드는 스월링(Swirling)을 한 뒤 그대로 두면, 와인이 잔의 표면에 붙어 흘러내리는 모습을 볼 수 있다. 이러한 현상을 '와인이 눈물을 흘리는 것 같다'고 해 흔히 '와인의 눈물(Tears of Wine)'이라고 부른다.

'와인의 눈물' 현상은 액체 간 표면장력 차이로 물질이 전달되는 현상인 '마랑고니(Marangoni effect) 효과'로 설명됐다. 하지만 최근 이 현상을 다른 방식으로 설명할 수 있는 새로운 이론이 제시됐다.

와인은 알코올과 물의 혼합물이다. 와인에서의 마랑고니 효과는 알코올과 물이 증발율과 표면장력 차이로 인해 발생한다. 알코올 함량이 높은 와인일수록 안쪽과 바깥쪽 농도 차이가 커지기 때문에 와인의 눈물 현상이 잘 일어난다.

알코올은 증발율이 물보다 높아 더 빨리 증발한다. 스월링을 통해 와인이 잔 표면에 붙으면 와인막을 형성한다. 이때 생긴 와인막에서 증발율이 높은 알코올이 먼저 증발해, 와인잔 표면에 맺힌 액체의 알코올 농도가 와인잔에 담긴 와인의 알코올 농도보다 옅어진다. 이때 발생한 농도 차이로 두 와인 간에 표면장력 차이가 발생한다. 이후 알코올과 물 표면장력 차이로 와인은 표면을 타고 미세하게 위로 올라간다. 미세하게 위로 올라간 와인은 다시 중력에 의해 흘러내린다. 일반적으로 액체는 중력에 따라 내려가는데, 미세하게 올라가는 와인은 예외적인 현상이고 기존에는 이 현상의 원인을 '마랑고니(Marangoni effect) 효과'로 해석했다.

최근 요나탄 듀클러 교수 연구진은 와인의 눈물 현상을 충격파로 설명할 수 있다는 논문을 미국 코넬대 물리학 논문아카이브에 발표했다. 충격파는 기체 속도가 음속보다 빠른 초음속 유체 흐름에서 발생하는데, 온도와 압력이 급증하는 좁은 영역이 생긴다. 충격파는 증발이 유체 흐름을 발생시킬 때도 나타날 수 있는데, 이를 저압 충격파라고 한다.

연구진은 와인의 눈물 현상이 표면장력의 특정 기울기에 따라 발생하는 저압 충격파 때문에 발생한다고 가설을 세웠다. 그리고 이 가설을 검증하기 위해 65도 경사각을 가진 마티니 잔에 알코올 함량이 18%인 포트와인을 따르고 관찰했다. 연구진은 와인의 눈물 현상이 잘 나타나도록 미리 유리잔을 코팅했다. 가설처럼 실제 마티니 잔에 와인의 눈물 현상이 나타났다.

연구진은 연구결과를 토대로 "코팅된 유리에서 와인의 눈물이 저압 충격파로 생긴다"고 주장했다. 하지만 코팅하지 않는 유리잔에서는 잘 나타나지 않는 등 몇 가지 문제점을 숙제로 남겨뒀다. 연구진은 '와인의 눈물' 원리를 충격파로 설명하는 논문을 조만간 정식 출판할 계획이다.

김지현 테크엠 기자