음속 돌파 스카치테이프

3년 전 쯤 페퍼노트에서 스카치테이프와 관련된 재밌는 사실을 소개한 적 있습니다. 흑연에 스카치테이프를 붙였다 떼기만 하면 한때 '꿈의 나노물질'이라고 불리던 그래핀을 쉽게 얻을 수 있다는 이야기였습니다. 이 방법을 알아낸 두 과학자는 노벨상을 수상하기까지 했습니다. 

오늘은 스카치테이프에 관한 아주 놀라운 현상 두 가지를 소개하려고 합니다.

먼저 2008년 UCLA의 Seth Putterman 교수 연구팀이 발표한 논문입니다. 진공 상태에서 스카치테이프를 뜯으면 X선이 방출된다는 것입니다.

실험은 간단했습니다. 약 100만분의 1 기압의 진공 챔버 안에 스카치테이프 롤을 넣고, 모터로 초당 3cm의 속도로 천천히 풀어 주었습니다. 그러자 접착면이 떨어지는 순간마다 나노초 단위의 X선 펄스가 터져 나왔습니다. 연구팀의 Juan Escobar는 치과용 X선 필름 위에 손가락을 올려놓고 20초간 노출시켜 손가락 뼈 사진을 찍는 데 성공합니다.

스카치테이프를 뜯을 때 나오는 X선으로 촬영한 손가락 뼈 사진

원리는 이렇습니다. 테이프가 벗겨지면서 접착면은 양전하를, 바깥면은 음전하를 띠게 됩니다. 이 전하 분리가 약 4만 볼트에 달하는 전위차를 만들어 내고, 진공 상태에서 전자가 이 전기장에 의해 가속되어 반대편 면에 충돌하면서 X선이 튀어나오는 것입니다.

다행히 일반적인 공기 중에서는 이 방전이 억제되기 때문에 평소에 스카치테이프를 뜯는다고 X선에 노출될 일은 없다고 합니다.

그러면 공기 중에서 스카치테이프를 뜯을 때는 아무 일도 일어나지 않는 걸까요? 아닙니다. 정말 놀라운 일이 일어나고 있고, 우리 모두 그 일을 경험했는데, 그동안 아무도 신경쓰지 않았을 뿐입니다. 스카치테이프를 뜯을 때 나는 찌지직 소리가 그 주인공입니다.

얼마 전인 2026년 2월 24일, 킹 압둘라 과학기술대학교(KAUST)의 Sigurdur T. Thoroddsen 교수 연구팀은 도대체 테이프를 뜯을 때 왜 이런 소리가 나는지 궁금했습니다. 연구팀은 초당 최대 200만 프레임을 촬영할 수 있는 초고속 카메라 두 대와 마이크를 동기화하여, 테이프가 벗겨지는 과정을 초정밀 관찰했습니다.

결과는 놀라웠습니다. 테이프가 벗겨질 때, 접착면에서 테이프 폭 방향으로 횡방향 균열이 발생하는데, 이 균열의 전파 속도가 250~600m/s에 달했습니다. 공기 중 음속이 약 342m/s이니, 음속을 훌쩍 넘는 초음속입니다. 초음속으로 달리는 균열이 테이프 가장자리에 도달하면 순간적으로 형성된 진공 포켓이 붕괴하면서 약 9,600Pa의 압력 펄스, 즉 초소형 소닉붐이 발생합니다. 그리고 이것이 초당 약 37,000회 반복되면서 우리 귀에는 "찌지직" 소리로 들리는 것이었습니다.

전투기가 음속을 돌파할 때 발생하는 그 소닉붐이, 스카치테이프를 뜯을 때마다 수만 번씩 터지고 있었다는 겁니다.

전투기가 음속을 돌파할 때 일어나는 소닉붐 현상. 이런 게 스카치테이프 뜯을 때마다 일어나고 있었습니다.

더 알아보기

페퍼노트, 이게... 되네...?
Nature, Correlation between nanosecond X-ray flashes and stick-slip friction in peeling tape
Physical Review E, Screeching sound of peeling tape