자연대 홍보기자단 자:몽 5기 | 노선경
 

영화 엘리멘탈을 아시나요?
 

 고대 그리스 철학자들은 만물의 근원을 찾기 위해 자연을 관찰하며 다양한 주장들을 내놓았다. 그 중 엠파도클래스는 4원소설을 주장했고, 이는 후대의 철학자인 플라톤과 아리스토텔레스의 자연철학에도 상당한 영향을 미치며 당대의 인류에게 중요하게 다루어졌다. 4원소설은 세상의 모든 물질이 물(아쿠아), 불(이그니스), 공기(벤투스), 흙(테라), 네가지 원소의 조합으로 이루어져 있다고 주장한 이론이다. 당대의 연금술사들은 이 네가지 원소가 만물의 근원이기에 이들을 조합하면 최고의 물질인 금을 만들 수 있다고 생각하였다.
 

 영화 <엘리멘탈>은 이 4원소설의 물, 불, 공기, 흙이 네가지 종족을 이루고 살아가는 엘리멘트 시티에서 벌어지는 일을 그리고 있다.
 
 

네이버 영화 '엘리멘탈' 포스터
 
  

 영화 상에서 물 종족의 웨이드와 불 종족의 앰버가 사랑에 빠진다. 그러나 물은 불과 만나면 증발하고 불은 물과 만나면 꺼지게 된다. 불을 유지하기 위해서는 연료, 산소, 연소반응이 나타날 수 있는 충분한 온도가 필요하다. 그러나 불이 물과 만나면 물이 기화되며 주변의 열을 흡수해 불의 온도가 낮아지며, 물이 수증기가 되는 과정에서 불 주위의 산소 공급을 막아 불이 꺼진다. 앰버와 웨이드도 이러한 물과 불의 성질때문에 서로에게 닿지 못했다.
 

 그러나 둘은 용기를 내어 서로의 손을 잡았고, 앰버의 열을 받은 웨이드의 몸속에서는 사랑의 기포가 일어났다. 특성을 뛰어넘어 소멸이 아닌 '수증기'라는 새로운 결과를 만든 것이다. 이처럼 앰버와 웨이드가 접촉했지만 공존할 수 있었던 배경에는 '라이덴프로스트 효과'가 있었다.
 

앰버와 웨이드의 사랑의 비밀, 라이덴프로스트 효과
 

 라이덴프로스트 효과(Leidenfrost Effect)란 어떤 액체가 끓는점보다 높은 온도의 물체에 접촉하면, 액체에 증기가 생기고, 이 증기층으로 인해 열이 잘 전도되지 않게 되어 순간적으로 수증기로 이루어진 공간이 만들어지는 것이다.
 

 이는 액체와 기체 사이의 열전도율 차이에 기인한다. 액체는 분자 간의 거리가 가까워 열전도율이 높은 편이지만, 기체는 분자 간의 거리가 멀고 인력이 낮아 열전도율이 액체보다 낮다. 순간적으로 만들어진 기체층이 액체로 열이 전달되는 것을 막아 기화가 일어나지 않고 라이덴프로스트 효과가 나타난다. 
 
 

물체 표면 온도와 물의 열전도율 그래프 (출처 : Marco Guzman, Jr.)
 
  

 위 그래프는 물이 접촉하게 되는 물체의 표면 온도에 따른 물의 열전도율 그래프이다. 접촉하는 물체가 가열됨에 따라 물의 열전도율이 증가하다가 물의 끓는점인 100도씨 부근에서 다시 낮아지고, 막비등(Film boiling)이 시작되는 지점에서 최소가 됨을 확인할 수 있다. 끓는점에 도달하기 이전에도 열전도율이 낮은 지점이 있지만,막비등(Film boiling)이 시작되는 지점과의 차이점은 100도씨 이전에는 물이 끓지 않아 액체의 형태로 존재하기에 라이덴프로스트 효과도 나타나지 않는다는 것이다.
 

 막비등(Film boiling) 지점에서 물은 가열됨에 따라 순간적으로 수증기가 되고 기체 상태인 수증기의 층이 액체 상태의 물로 열이 전달되는 것을 막아 물이 기화되지 않고 존재하게 된다. 
 
 

불의 온도와 색의 관계 (출처 : Liam Lawson)

 

 불의 온도는 불을 만들어내는 원료나 주변의 습도 등의 조건에 따라 차이가 있지만, 그 색을 통해 일부 유추할 수 있다. 앰버의 색이 노란색, 주황색, 빨간색임을 통해 우리는 앰버의 표면 온도를 900도씨~1300도씨 사이로 생각할 수 있다. 이는 웨이드의 끓는점인 100도씨를 넘어 라이덴프로스트 효과가 나타날 수 있는 온도이다. 따라서 앰버와 웨이드가 모두 사라지지 않고 접촉할 수 있었던 것이다. 
 

함께 만들어가는 라이덴프로스트 효과
 
 

웨이드와 앰버 (출처 : 네이버 영화)
 
  

 우리는 대부분 앰버와 웨이드의 사랑은 불과 물의 사랑이므로 당연히 함께할 수 없을 것으로 생각했을 것이다. 그러나 둘은 용기를 내 새로운 시작을 만들어냈다. 용기를 내지 않았다면 라이덴프로스트 효과가 일어날 수 있다는 것을 알지 못했을 것이다. 둘 사이 라이덴프로스트 효과가 나타나게 한 것에는 불가능해 보였던 일을 가능하게 한 사랑의 힘과 용기가 있었다.
 

 "왜 남이 정한 대로만 살려고 해? (영화 '엘리멘탈' 中) "
 

 우리도 앰버와 웨이드처럼 용기를 낸다면, 라이덴프로스트 효과와 같이 불가능해 보였던 일들이 가능해지는 기적이 찾아올 수 있을 것이다.
 

자연과학대학 홍보기자단 자:몽 노선경 기자 skno2003@snu.ac.kr
카드뉴스는 자:몽 인스타그램 @grapefruit_snucns에서 확인할 수 있습니다.
 

참고문헌
 

양훼영, 2023, YTN사이언스, 사이언스 레드카펫, https://m.science.ytn.co.kr/program/view_today.php?s_mcd=0082&key=202307281634515576.Liam Lawson, Temperature of Fire and the Influence of Fure Humidity. Temperature of Fire and the Influence of Fire Humidity (worldrescuers.com).Marco Guzman, Jr, Results of how an increase in a hot plate's temperature affects the time taken for the droplet to completely evaporate leading to Leidenfrost effect, 2010. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heat_transfer_leading_to_Leidenfrost_effect_for_water_at_1_atm.png.