비뉴턴 유체(Non-Newtonian Fluid): 점도가 변하는 신기한 액체

일반적인 액체는 일정한 점성을 가지고 흐르지만, **비뉴턴 유체(Non-Newtonian Fluid)**는 다릅니다.
외부 힘(압력, 전단력 등)이 가해지면 점도가 변하며,
때로는 고체처럼 단단해지고, 때로는 더 묽어지는 특성을 가집니다.

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📌 목차

• 비뉴턴 유체란?
• 비뉴턴 유체의 종류
• 비뉴턴 유체의 실생활 예시
• 비뉴턴 유체의 원리
• 자주 묻는 질문 (FAQ)

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🔎 비뉴턴 유체란?

비뉴턴 유체는 뉴턴의 점성 법칙(Newton’s Law of Viscosity)을 따르지 않는 유체입니다.
즉, 일반적인 액체(예: 물, 기름)와 달리 전단력(흐름을 변화시키는 힘)에 따라 점도가 변합니다.

✅ 외부 힘을 가하면 점도가 변하는 특수한 액체!
✅ 흐를 때는 액체처럼, 충격을 주면 고체처럼 행동할 수도 있음!
✅ 슬라임, 케첩, 페인트 등 다양한 곳에서 발견됨!

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🔬 비뉴턴 유체의 종류

비뉴턴 유체는 크게 4가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

유형 특징 예시

딜레이턴트 유체 (확장성 유체)	힘을 가하면 점도가 증가하여 단단해짐	물 + 전분(오블렉스), 젤라틴
시어-씬닝 유체 (전단 얇아짐)	힘을 가하면 점도가 감소하여 더 묽어짐	케첩, 페인트, 샴푸
시어-시커닝 유체 (전단 두꺼워짐)	힘을 가하면 점도가 증가하여 단단해짐	군용 방탄 소재, 콘크리트
빙햄 소성 유체	특정한 힘 이상이 가해져야 흐름이 발생	치약, 버터, 머스타드

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🏠 비뉴턴 유체의 실생활 예시

1️⃣ 오블렉스(Oobleck) – 물 + 전분

• 손으로 천천히 만지면 액체처럼 흐름
• 갑자기 주먹으로 때리면 고체처럼 단단해짐
• 놀이용 슬라임, 충격 방지 보호 장치 등에 활용

2️⃣ 케첩(Ketchup)

• 병에서 나오지 않다가 톡톡 두드리면 갑자기 흐름
• 힘을 가하면 점도가 낮아지는 시어-씬닝 유체의 대표적 예시

3️⃣ 페인트(Paint)

• 처음에는 점도가 높아 벽에 흘러내리지 않음
• 붓질을 하면 점도가 낮아져 부드럽게 퍼짐

4️⃣ 치약(Toothpaste)

• 튜브를 짜야만 흐름이 발생하는 빙햄 소성 유체

5️⃣ 방탄 소재 (D3O, 군사용 보호 장비)

• 평소에는 유연한 젤 형태이지만, 강한 충격이 가해지면 순간적으로 단단해짐
• 운동 보호대, 군용 방탄복 등에 활용

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⚙️ 비뉴턴 유체의 원리

비뉴턴 유체는 전단력(흐름을 바꾸는 힘)에 따라 분자의 배열이 변화하면서 점도가 달라집니다.

🔹 딜레이턴트 유체 → 강한 힘을 받으면 분자들이 서로 밀집해 단단해짐
🔹 시어-씬닝 유체 → 힘을 받으면 분자들이 더 자유롭게 움직여 점도가 낮아짐

📌 즉, 비뉴턴 유체는 단순한 액체가 아니라, 외부 힘에 따라 성질이 변하는 스마트한 물질!

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❓ 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 비뉴턴 유체는 어디에 사용되나요?

A1. 슬라임, 페인트, 케첩, 샴푸, 방탄복, 충격 흡수 보호대 등 다양한 곳에서 사용됩니다.

Q2. 물이나 기름은 비뉴턴 유체인가요?

A2. 아니요. 물과 기름은 뉴턴 유체로, 점도가 일정하여 외부 힘에 영향을 받지 않습니다.

Q3. 오블렉스를 직접 만들 수 있나요?

A3. 네! 옥수수 전분 + 물을 2:1 비율로 섞으면 오블렉스를 만들 수 있습니다.

Q4. 비뉴턴 유체는 온도에 따라 변화하나요?

A4. 일부는 온도에도 영향을 받지만, 대부분은 전단력(힘의 변화)에 따라 점도가 달라집니다.

Q5. 비뉴턴 유체로 방탄복을 만들 수 있나요?

A5. 네! D3O 같은 특수한 비뉴턴 유체는 강한 충격이 가해지면 순간적으로 단단해져 방탄 보호 역할을 합니다.

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🔗 결론

✅ 비뉴턴 유체는 외부 힘에 따라 점도가 변하는 특수한 유체!
✅ 오블렉스, 케첩, 페인트, 방탄복 등 다양한 곳에서 활용됨!
✅ 일상 속에서도 쉽게 찾을 수 있는 과학적인 현상!

https://youtube.com/shorts/3XQNVwq9DK4?feature=share

 

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