핵심 해설
이 문제는 **유동학(Rheology)**의 핵심 개념인 **유사소성 유동(Pseudoplastic flow)**의 정의와 임상적 의미를 묻고 있어요. 문제에서 "전단속도 증가 → 겉보기 점도 감소", "항복값 없음", "원점을 지나며 위로 볼록한 곡선"이라는 키워드를 제시했는데, 이는 전형적인 유사소성 유동의 특징입니다.
핵심! 이 유동 형태는 **전단희박(Shear thinning)**이라고도 불리며, 외용 겔(Gel), 크림(Cream), 로션(Lotion) 등에서 자주 나타납니다. 정지 상태에서는 점도가 높아 용기에서 흘러내리지 않지만, 도포 시 손가락이나 주걱으로 전단력(Shear stress)을 가하면 점도가 낮아져서 얇고 균일하게 펴지는 장점이 있어요.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! ②번은 유사소성 유동의 가장 중요한 특징인 "전단속도 증가 시 겉보기 점도 감소"를 정확히 설명하고 있어요. 이 현상은 고분자 사슬(Polymer chain)이 정지 상태에서는 무질서하게 얽혀 있다가(entanglement), 전단력이 가해지면 사슬이 전단 방향으로 정렬(alignment)되면서 유동 저항이 줄어들기 때문에 발생합니다. 문제의 "도포 시 퍼짐성 향상"은 이 특성이 제형 설계에서 가지는 실용적 이점을 잘 표현한 것입니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
①
혼동 주의! 시간 의존성 유동(Time-dependent flow)인 **틱소트로피(Thixotropy)**와 혼동하지 마세요. 틱소트로피는 전단력을 가하는 동안 점도가 감소했다가, 힘을 제거하면 시간이 지나면서 점도가 원래대로 회복되는 가역적(Reversible) 현상입니다. ①번은 "비가역적(Irreversible)"이라고 했으므로 틀렸습니다.
③ 항복값(Yield value)이 존재하는 유동은 **빙엄 유동(Bingham plastic flow)**입니다. 유사소성 유동은 항복값 없이 원점을 지납니다. 문제에서 "항복값 관찰되지 않음"을 직접 언급했으므로 ③은 명백한 오답입니다.
④ 전단속도와 무관하게 점도가 일정한 유동은 **뉴턴 유동(Newtonian flow)**입니다. 물, 글리세린, 단순 액체가 이에 해당하며, 유사소성 유동은 비뉴턴 유동(Non-Newtonian flow)입니다.
⑤ 전단속도 증가 시 겉보기 점도가 증가하는 현상은 **전단농후(Shear thickening) 또는 팽창 유동(Dilatant flow)**입니다. 전분-물 현탁액(Suspension)이 대표적인 예로, 도포 시 오히려 뻑뻑해져서 어려움이 생깁니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
개념 정리: 유동학적 유형을 한눈에 비교하면 다음과 같습니다.
| 유동 유형 | 특징 | 대표 제형 예 |
|---|
| 뉴턴 유동 (Newtonian) | 전단속도와 무관하게 점도 일정 | 물, 시럽, 단순 용액 |
| 유사소성 유동 (Pseudoplastic) | 전단속도 증가 시 점도 감소 (전단희박), 항복값 없음 | 외용 겔, 로션, 크림, 페인트 |
| 팽창 유동 (Dilatant) | 전단속도 증가 시 점도 증가 (전단농후), 항복값 없음 | 전분 현탁액, 고농도 현탁액 |
| 빙엄 유동 (Bingham) | 항복값 존재, 그 이후 유동 시작 | 치약, 마요네즈, 진흙 |
| 틱소트로피 (Thixotropy) | 시간 의존성 전단희박, 가역적 점도 회복 | 주사용 겔, 항생제 현탁액 |
암기 팁: "유사소성(Pseudo-plastic)"이라는 이름에서 'Pseudo(유사)'는 '진짜 플라스틱(빙엄 유동)처럼 보이지만 항복값이 없다'는 뜻으로 기억하세요.
전단희박(Shear thinning) = '쉐이크(Shear) 흔들면(Shear rate↑) 묽어짐(Viscosity↓)'으로 연상하면 쉽습니다.
기출 변형 주의! 국시에서는 이 개념을 "다음 중 겉보기 점도가 전단속도 증가에 따라 감소하는 유동은?"이라는 단순 암기형보다는, "아래 유동 곡선 그래프에서 유사소성 유동에 해당하는 곡선은?"이라는 그래프 해석형, 또는 "외용 겔 제형의 점도가 손으로 도포할 때 낮아지고 용기 안에서는 높게 유지되는 이유는?"이라는 실제 제형 응용형으로도 출제됩니다.
유동 곡선의 모양(위로 볼록, 원점 통과, 항복값 유무)을 반드시 그래프로 외워두세요.