유체의 뉴턴·비뉴턴 특성, 식품 예시로 쉽게 이해하기

1. 기본 개념

• 뉴턴 유체: 전단응력(흐르게 하는 힘)과 전단속도(흐르는 속도)가 비례하는 유체
  → 점도가 일정, 흐르는 성질이 변하지 않음
  → 물·우유처럼 "묽으면 계속 묽다"
• 비뉴턴 유체: 전단응력과 전단속도가 비례하지 않음
  → 점도가 상황에 따라 변함
  → 케첩·마요네즈처럼 "가만두면 되직, 휘젓으면 묽어짐" 또는 반대

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2. 점도(Viscosity)와 차이

• 뉴턴 유체:
  • 점도 = 일정 (온도만 바뀌면 변하지만, 휘젓는 속도와는 무관)
  • 예: 물, 우유, 식용유
• 비뉴턴 유체:
  • 점도 = 전단속도·시간에 따라 변함
  • 예: 케첩, 요거트, 토마토 페이스트, 밀가루 반죽

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뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 차이를 물·우유와 케첩·물 전분 예시로 비교

3. 비뉴턴 유체의 종류

유형	특징	식품 예시
전단박화 (Shear-thinning)	빨리 저을수록 점도↓	케첩, 요구르트
전단증가 (Shear-thickening)	빨리 저을수록 점도↑	옥수수전분+물 혼합(Non-Newtonian Slime)
소성유체 (Bingham plastic)	일정 힘(항복응력) 이상에서만 흐름	마요네즈, 초콜릿
점탄성유체	점성과 탄성 동시 존재	반죽, 치즈

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4. 쉽게 비유

• 뉴턴 유체: 수도꼭지 틀면 물은 항상 같은 느낌으로 흐름
• 비뉴턴 유체: 케첩 병 거꾸로 세웠는데 안 나오다 툭 하고 쏟아짐 (전단박화)
  또는 전분물에 손을 천천히 넣으면 들어가지만 세게 치면 단단해짐 (전단증가)

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📌 정리

• 뉴턴 유체 = 점도 일정 (물, 우유)
• 비뉴턴 유체 = 점도 변화 (케첩, 반죽)
• 식품공학에서는 펌핑, 혼합, 살균 설계 시 반드시 구분해야 함