24-3전단속도가 커질 때 전단응력이 어떻게 달라지는지를 나타낸 유동곡… | 2024년 식품안전기사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

가로축을 전단속도, 세로축을 전단응력으로 놓고 다음 네 곡선을 한 좌표평면에 그린다.

① 뉴턴유체 — 원점을 지나는 직선

② 의소성유체 — 원점에서 출발하여 위로 볼록한 곡선

③ 딜레이턴트유체 — 원점에서 출발하여 아래로 볼록한 곡선

④ 빙햄소성유체 — 세로축의 항복응력 지점에서 출발하는 직선

[해설]

유동곡선은 전단속도를 키울 때 전단응력이 어떻게 따라 오르는지를 그린 것이고, 어떤 점에서 원점과 이은 기울기가 곧 그 조건에서의 겉보기 점도다.

뉴턴유체는 점도가 전단속도와 무관하게 일정하므로 $\tau = \mu \dot{\gamma}$ 인 원점을 지나는 직선이 된다(물, 묽은 용액, 식용유, 시럽 등).

의소성유체(전단박화)는 저을수록 묽어져 겉보기 점도가 낮아지므로 기울기가 점점 완만해지는 위로 볼록한 곡선이 된다(농축과즙, 케첩, 마요네즈 등 대부분의 식품 유체).

딜레이턴트유체(전단후화)는 반대로 저을수록 되직해져 기울기가 점점 커지는 아래로 볼록한 곡선이다(고농도 전분 현탁액, 고형분이 많은 초콜릿 등).

빙햄소성유체는 일정한 항복응력을 넘어서야 비로소 흐르기 시작하므로, 세로축의 항복응력 값에서 출발하는 직선이 된다(토마토 페이스트, 마가린 등). 항복응력이 있어 발라도 흘러내리지 않는다.

네 유체 모두 같은 전단속도에서 응력이 시간에 따라 변하지 않는 시간독립성 유체다. 시간이 지나면서 점도가 낮아지는 요변성(틱소트로피) 유체나 높아지는 레오펙틱 유체와 구분해야 한다.