녹은 유리를 찬물에 늘어뜨려 부을 때, 도대체 무슨 일이 일어날것이라고 생각하십니까?
유리가 물에 닿자마자 식어버리는 것으로, 올챙이 같은 투명한 물체가 생기는 것. 그리고, 그 한쪽은 방탄 유리처럼 강인하게 되는 반면, 다른 한쪽 끝은 매우 부서지기 쉬운 유리...
이 유리 자체는 400년 전부터 만들어져왔었지만, 최근 들어 그 이상한 구조의 구조가 밝혀졌다.
이 유리는 독일 루퍼트 공을 따서 "루퍼트 방울(일명 : 네덜란드의 눈물)"이라고 한다. SmarterEveryDay의 Destin Sandlin 씨가 Youtube에 게시 한 동영상에서는, 루퍼트 방울의 두꺼운 부분에다가 22구경 총탄을 발사했다. 그리고 총알이 유리와 충돌하는 순간 훌륭하게 총탄이 부서지는 모습을 동영상으로 감상할 수 있다.
루퍼트 방울의 만드는 방법은 매우 간단하다. 소다 석회 유리와 납유리처럼 높은 열팽창 계수를 가진 유리를 찬물에 떨어뜨려, 급격하게 냉각할 뿐. 하지만, 그 두가지 요소야말로 진짜 중요하다. 이 물방울이 급속히 냉각하여 외부가 내부보다 빨리 냉각되어 외부층에 극단적인 압력이 걸리고, 반대로 안쪽에는 강한 인력이 작용한다.
이러한 힘에 의해 루퍼트 방울이 놀라울 정도로 강한 경도로 되는 것이다. 어쨌든 외부에 대항하는 압력이 걸려있기 대문에 총알에 맞아도 부서지지 않는 엄청난 힘을 가진 유리로 탄생.
과학 저널 Applied Physics Letters에 게시 된 논문에 따르면, 퍼듀 대학 연구팀은 편광 필터를 사용하여, 루퍼트 방울 내부의 압력이 걸리는 방법을 시각적으로 알 수 있도록 이미지화했다. 그리고 연구자들은 복잡한 수학 기술을 사용하여, 사진을 처리하고 방울 내부의 압력을 계산했다. 6.4 평방 센티미터(1평방 인치)당 50톤의 압력이 걸려있기 때문에, 방울의 머리 부분만은, 철과 같은 정도의 강도가 있다는 것이다.
루퍼트 방울의 다른 쪽 끝은 얇고 긴 꼬리처럼되어 있고, 머리 부분과 비교하면 매우 부서지기 쉬운 구조로 되어있다. 1994년 한 연구에서, 루퍼트 방울을 자를르면 시속 6,437km의 속도로 충격을 가해야지만 균열이 생길 정도. 그 튼튼함은 말로 설명할 수가 없다.
이러한 연구는 향후 스마트폰과 태블릿의 액정 유리에의 응용이 기대되고 있다. 만약 루퍼트 방울 같은 액정 유리가 된다면, 떨어뜨려도 깨지지 않고, 망치, 더나아가 총을 쏴도 튕겨나갈지도 모른다.
