공대상상 첫 화면으로 이동

<위키드>를 알고 계시나요?

"누구나 세상을 날아오를 수 있어"

뮤지컬로 우리에게 친숙한 <위키드>가 영화로 탈바꿈해 돌아왔습니다. 영화 <위키드>는 그레고리 맥과이어의 원작 소설을 재구성한 작품으로, 오즈의 마법사 그 이전의 이야기를 다룹니다. 마법을 배우고 싶어하는 완벽하지만 공주병인 글린다와 피부가 초록색이라 차별받는 삶을 살아온 마법을 쓸 수 있는 엘파바의 우정과 성장을 그려냅니다.

영화 곳곳에는 마법이 나타나 신비로운 분위기를 형성합니다. 우리는 모두 마법이 불가능하다는 것을 압니다. 그런데 왜 불가능한지 자세하게 생각해보신 적 있나요? 이번 기사에서는 영화 속 마법들과 관련된 과학, 공학 원리를 알아보고자 합니다!

사람이 비눗방울을 탄다고?

영화 초반부에는 글린다가 비눗방울을 타고 하늘에서 날아오며 마을 사람들 앞에 등장합니다. 마법을 부리며 비눗방울 속 글린다를 연기한 아리아나 그란데는 정말 아름다운데요, 무지갯빛을 띠는 비눗방울에 대해 함께 알아봅시다.

둥근 비눗방울이 둥둥 떠다니는 이유를 알기 위해서는 비눗방울을 구성하는 물질과 작용하는 힘에 대해 알아야 합니다. 비눗방울은 비눗물이 얇은 구 형태로 만들어진 것을 말하는데요, 이렇게 둥근 형태로 존재하는 이유는 표면장력 때문입니다. 표면장력이란 액체의 표면이 스스로 수축하여 최소한의 표면적을 취하려는 힘입니다. 액체 속 분자들이 상호작용하여 분자 간 인력이 작용하는데, 모든 방향으로 상호작용하는 내부의 분자와는 달리 표면의 분자는 표면 및 내부 방향으로만 인력이 작용하므로 불안정해 더 높은 에너지를 갖습니다. 따라서 액체는 안정해지기 위해 표면적을 줄여 표면의 분자 수를 줄이고 에너지를 낮추려고 하는 것입니다. 공중에서 표면적을 최소한으로 하는 형태는 구이기에 비눗방울은 둥근 모양을 가지게 되죠.

그렇다면 왜 물로는 공중에 떠다니는 방울을 만들 수 없는 걸까요? 그 이유는 방금 설명했던 표면장력의 차이에 있습니다. 물은 강한 극성을 가져 분자 간 인력이 매우 큽니다. 따라서 내부 분자들도 서로를 강하게 당기고, 얇게 펴지지 않고 작은 방울 같은 형태를 가집니다. 그런데 여기에 비눗물의 성분인 계면활성제를 넣어 주면 표면장력이 약해져 얇게 펴진 구 형태를 가질 수 있습니다. 계면활성제는 세제나 비누의 성분으로, 친수성기와 소수성기로 나누어져 있습니다.

소수성기는 기름 같은 비극성 물질과 친화성을 갖고, 친수성기는 물과 같은 극성 물질과 친화성을 갖습니다. 이 계면활성제가 물에 용해되면 친수성 부분은 물에 있고 소수성 부분은 공기에 있도록 표면으로 배향됩니다. 이 과정에서 표면의 물 분자의 일부가 계면활성제 분자로 대체되고 계면활성제와 물 사이의 분자 간 인력이 두 물 분자 사이의 분자 간 인력보다 작기에 표면장력이 감소합니다.

이렇게 표면장력이 약해지면 막을 얇고 넓게 펼칠 수 있으므로 구의 형태를 갖게 되는 것이죠! 비눗방울의 막 두께는 약 1㎛로 매우 얇기에 비눗방울 속의 공기에 의한 부력이 비눗방울에 작용하는 중력의 크기보다 커서 하늘을 날아다닐 수 있는 것입니다.

비눗방울 속에 사람이 있다면 너무나도 얇은 막과 접촉하는 순간 방울이 터져버릴 것이고, 만약 터지지 않더라도 비눗방울 속의 공기에 의한 부력이 사람의 질량에 의한 중력을 이길 정도로 커질 수 없기에 사람은 비눗방울을 타고 다닐 수 없습니다. 너무나도 당연한 사실이죠?

초록색 피부, 현실에서도 가능해!

작중에서 엘파바는 선천적 초록색 피부로 어릴 때부터 차별과 멸시를 받으며 자라왔습니다. 그런데 이런 초록색 피부가 현실에서도 나타날 수 있다는 사실, 알고 계셨나요? 최근 다양한 색의 인공 전자 피부 제작 기술이 개발되고 있습니다. 삼성의 폴드 시리즈처럼 변형이 가능한 전자 소자 기술을 '플렉시블 전자 소자 기술'이라 하는데요, 이 기술이 피부처럼 수축과 팽창이 자유자재로 가능한 인공 전자 피부 기술로 진화해 가고 있습니다.

포스텍의 최수석 교수 연구팀은 카멜레온처럼 피부색을 다양하게 바꿀 수 있고, 투명한 피부까지 만들 수 있는 인공 전자 피부 제작 기술을 개발했다고 밝혔습니다.¹⁾ 카이랄 구조를 갖는 광학 탄성체(Chiral Photonic Elastomers, CPE)를 사용하여 전자 피부를 제작했는데, 이 CPE는 스프링 모양의 분자 회전 특성과 전기적 힘 또는 신호를 통해 길이가 변화하는 신축성을 가져 자유자재로 변형이 가능합니다. 또한 카이랄 나노 회전 길이의 변형을 통해 동시에 여러 나노 구조 길이를 조절하여 카멜레온처럼 다양한 색으로 변화할 수 있다고 합니다. 이 전자 피부를 사용한다면 초록색 피부도 만들 수 있는 것이죠!

마무리

오늘은 감동과 아름다움을 느끼게 해주는 영화 <위키드> 속 마법들과 관련된 과학 원리들을 알아봤습니다. 이렇게 현실 세계에서 볼 수 없을 것 같은 마법에도 공학적 원리가 숨어 있을 수 있습니다. 수많은 마법 영화 중 제가 <위키드>를 소개한 이유는 이 작품이 전달하는 메시지를 알려드리고 싶었기 때문입니다. 이 영화는 두 주인공의 우정과 사랑을 통해 다양성과 차별 없는 세상을 노래합니다. 겉보기에 다르더라도, 모두 소중한 생명이자 인격이라는 점을 시사하죠. 독자 여러분도 색안경 없이 모두가 하나되는 조화로운 세계를 만들기 위해 살아갔으면 합니다!