소리로 물체를 띄울 수 있다고?

이미지 출처: Steve Mould의 초음파 부상 실험 장면. Hackaday — 이미지 및 실험 소개 · Steve Mould — 원본 영상

소리는 눈에 보이지 않습니다. 하지만 소리가 물체를 흔들고, 유리잔을 진동시키며, 심지어 작은 물체를 공중에 띄울 수도 있다는 사실을 알고 계셨나요? 과학자들은 오래전부터 초음파를 이용해 물체를 공중에 띄우는 기술을 연구해 왔습니다.

일반적인 음향 부상은 소리의 파동이 서로 겹쳐 만들어지는 '정상파'를 이용합니다. 물체를 공중의 특정한 위치에 붙잡아 두는 방식이죠.

그런데 과학 유튜버 Steve Mould가 소개하는 기술은 조금 다릅니다. 물체 아래의 표면을 빠르게 진동시켜 아주 얇은 공기층을 만들어내는 것입니다.

이 원리는 '압착 공기막 부상(Squeeze-film Levitation)'이라고 불립니다. 표면이 초음파의 속도로 진동하면 두 물체 사이에 갇힌 공기가 반복적으로 압축되면서 물체를 떠받칠 만큼의 압력을 만들어냅니다. 놀랍게도 이 얇은 공기층만으로 두 물체가 직접 닿지 않도록 만들 수 있죠. 이러한 원리는 반도체 웨이퍼처럼 접촉에 민감한 물체를 다루는 기술로도 연구되고 있습니다.

Steve Mould는 이 현상을 눈앞에서 확인할 수 있는 실험으로 바꿔놓습니다. 유리판 위에서 미끄러지듯 움직이는 진동자를 보여주고, 나아가 초음파로 작동하는 작은 에어하키 테이블까지 직접 제작하죠. 그런데 이렇게 작은 진동만으로 물체를 띄울 수 있다면, 과연 어디까지 응용할 수 있을까요?

Steve Mould의 기발한 실험을 따라가며, 우리가 미처 몰랐던 소리의 새로운 가능성을 만나보세요.

참고 자료: Steve Mould — 원본 영상 · Hackaday — 초음파 부상 실험 해설 · Physical Review E — 초음파 근접장 부상 연구 · Technion — 비접촉 물체 이송 연구