기네스 맥주에서 가라앉는 기포 (기네스 효과!)

기네스 맥주를 기네스 맥주잔에 따른 후 가만히 관찰해 봤으면 뭔가 이상하다고 생각해 봤을 수도 있는데요...

거품은 (맥주에 비해) 가볍기 때문에 위로 올라가야 하는데, 맥주잔 벽을 따라서 거품이 폭포처럼 내려오기 때문이에요. 대학원 시절 맥주를 마시다가 깜짝 놀랐어요. 잠시 논문 쓸까 했지만ㅋㅋㅋ 검색해보니 역시 누군가가 이미 논문을 썼더라고요... 최근에 다시 방문할 일이 있어서 영상 녹화해봤습니다 (링고라고 추천할만한 맥주집입니다).

 

이런 현상은 기네스 맥주에서만 관축되는 것이 아니라, 위쪽은 넓고 아래쪽은 좁은 모양의 잔에 기네스 맥주같이 미세한 거품이 오래 유지되는 음료를 따랐을 때 일반적으로 볼 수 있어요.

 

카페에서 니트로커피 (질소커피)를 주문했었는데, 니트로커피에서도 이런 현상을 볼 수 있었어요!

잘 보면 잔 중간쯤에 (곡률이 큰부분) 거품이 겹겹이 내려오는 것을 볼 수 있는데, 기네스 맥주에서 거품이 가라앉는 것과 비슷한 현상이에요. (첨부한 영상 같은 경우 얼음 때문에 차가워진 액체가 가라앉으면서 생기는 효과도 있어 보이네요)

 

유체역학적으로 정확히 왜 이런 현상이 일어나는지 이해하기 쉽지는 않지만, 기네스 맥주 같은 경우 시뮬레이션을 돌려보면 잔 중심부 쪽에서는 거품이 상승하면서 잔 벽 쪽에 액체가 내려가는 흐름이 생기기 때문이라고 하네요. 결론적으로는 거품이 잔 벽 쪽에 하강하는 액체의 흐름을 따라가다 보니 벽을 타고 내려가는 것처럼 보이는 거예요ㅋㅋ (밑에 그림 참고)

이게 단순한 문제는 아닌 것이 거품은 표면 (잔)과 액체가 닿는 부분에서 형성되는게 정상이에요 (액체와 공기 사이 장벽이 생기면 surface energy 때문에 불리하지만 유리 같은 표면과 닿아있으면 surface energy 가 덜 발생해서 에너지 측면에서 유리한 이유...). 그래서 단순하게 생각하면 벽 쪽에서 생긴 거품이 형성되고 그대로 상승할 것 같은데 (사이다를 잔에 따랐을 때처럼), 특정 조건에서는 대류가 생겨서 그렇지 않다는 것이죠!

출처

https://arxiv.org/abs/1205.5233