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과학과 놀자

세상의 근원, 더이상 쪼갤 수 없는 작은 알갱이 '원소'

신나는 과학을 만드는 선생님들의 과학 이야기 (8)지금 여러분이 보고 있는 컴퓨터 모니터나 스마트폰 액정을 잘게 부수면 어떻게 될까요? 부서진 액정을 더 잘게 가루로 만들면 무엇이 남을까요? 상상하기 어렵지만 궁금하지 않나요? 마지막에 남는 아주 작은 알갱이가 스마트폰 액정을 구성하는 가장 기본적인 요소겠죠.물질을 이루는 근원적인 요소가 무엇일까 하는 질문은 아주 오랜 옛날부터 있었습니다. 고대 그리스에선 물, 불, 흙, 공기가 세상의 근원이라고 생각했어요. 이 네 가지가 섞여서 여러 가지 물질을 만들어 낸다고 믿었죠. 물론 이것은 사실이 아닙니다.이후 과학자들이 연구를 거듭해 물질의 기초가 되는 요소들을 찾아냈어요. 이를 ‘원소’라고 해요. 더 이상 쪼갤 수 없는 근원적인 요소라는 뜻이에요. 지금까지 과학자들이 찾아낸 원소는 총 118개입니다. 이 중 약 90개는 자연적으로 존재하는 것이고, 나머지는 인공적으로 합성한 것입니다. 우리 생활에 쓰이는 철, 구리, 알루미늄과 공기 중에 있는 산소도 원소예요.이 모든 원소를 기록한 것이 우리가 학교에서 배우는 주기율표입니다. 서로 비슷한 성질을 지닌 원소들을 같은 세로줄에 배치했기 때문에 '주기'가 있다고 하는 것입니다. 지금은 100개가 넘는 원소가 알려져 있지만, 3

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은은한 향기가 추억을 불러일으키는 이유

 신나는 과학을 만드는 선생님들의 과학 이야기 (6)세상에는 셀 수 없이 많은 종류의 향기가 있습니다. 갓 구운 고소한 빵, 은은한 샴푸향, 향긋한 꽃향기. 어떤 향기는 과거의 기억을 떠올리게 합니다. 어디선가 고소한 치킨 냄새가 흘러나오면 가족과 함께 치킨을 맛있게 먹었던 기억이 떠오르는 것처럼요. 여기에도 과학 원리가 숨어 있습니다.우리가 냄새를 맡을 수 있는 것은 코안에 후각 수용체가 있기 때문이에요. 후각 수용체는 냄새가 나는 물질(냄새 분자)을 받아들인 다음 이를 전기적 신호로 바꿔 대뇌의 변연계라는 곳으로 전달합니다. 포유류 이상의 동물에서만 발견되는 대뇌의 한 부분이죠. 변연계는 기억과 감정을 담당하는 곳이기도 해요. 그래서 냄새에 관한 정보가 변연계에 들어오면 과거의 기억 또는 감정과 연결되는 것이죠.이런 현상을 ‘프루스트 효과’라고 부릅니다. 프랑스 작가 마르셀 프루스트의 소설 <잃어버린 시간을 찾아서>에서 유래한 말이에요. 소설 속 주인공 마르셀은 홍차에 적신 마들렌 과자의 향을 맡고 어릴 적 기억을 떠올리죠.프루스트 효과는 여러 분야에서 응용되고 있는데요. 기억이나 감정과 관련된 후각의 특성을 우울증 치료에도 활용하고 있습니다. 우울증 환자에게 즐겁고 행복했던 기억을 떠올릴 수 있는&nb

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개구리 다리에서 시작된 건전지 발명

신나는 과학을 만드는 선생님들의 과학 이야기 (4)전기는 우리 생활에 반드시 필요한 것 중 하나입니다. 여러분이 지금 이 기사를 보고 있는 컴퓨터 혹은 스마트폰도 전기를 사용합니다. 전기는 눈에 보이지 않고, 감전 등 사고가 날 위험도 있어 두려움의 대상이 되기도 합니다. 눈에 보이지 않는 전기를 우리는 어떻게 사용할 수 있는 것일까요. 오늘은 최초의 화학 전지인 볼타 전지에 대해서 얘기해 보겠습니다.우리가 집에서 사용하는 TV 리모컨과 도어록에는 건전지가 필요합니다. 휴대폰에는 배터리가 들어 있죠. 건전지와 배터리 등을 전지라고 합니다. 만약 전지가 없다면 모든 전자제품에 전깃줄이 필요해 사용하기가 훨씬 불편할 거예요. 전지 덕분에 각종 전자제품을 더 편리하게 쓸 수 있습니다.전지는 200여 년 전 처음 발명됐는데요. 아주 우연한 발견에서 전지의 역사가 시작됐습니다. 1700년대 후반 이탈리아의 해부학자 루이지 갈바니는 죽은 개구리 다리에 수술용 칼을 대자 다리가 움찔하며 움직이는 현상을 발견했습니다. 갈바니는 개구리의 몸에서 전기가 나온다고 생각했어요.하지만 이 소식을 전해 들은 갈바니의 친구 알레산드로 볼타는 다르게 생각했어요. 개구리를 올려놓은 금속판과 수술용 칼 사이에 전기가 통한 것이라고 봤죠. 다시 말해 개구리의 몸속에 전기가 있는 것이 아니라 서로 다른 종류의 두 금속 사이에 전기가 통하면서 중간에 껴 있던 개구리 다리가 움직인 것이라는 얘기입니다.훗날 실험을 통해 볼타의 생각이 옳은 것으로 증명됐어요. 볼타는 1800년경 앞서 설명한 개구리 다리가 서로 다른 두 개의 금속 사이에서 움직이는 현상에 착안해 전지를 만들었는데요. 그는

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누리호 발사 순간 피어오른 흰 연기의 정체는?

신나는 과학을 만드는 사람들의 과학 이야기 (3)2022년 6월 21일은 우리나라 우주 개발사에 기념비적인 하루였다. 한국형 발사체 누리호 발사에 성공한 것이다. 이로써 한국은 세계에서 11번째로 발사체를 우주 궤도에 올린 나라이자 무게 1t 이상 실용 위성을 일곱 번째로 쏘아 올린 나라가 됐다. 작년 10월 첫 번째 발사 시도가 실패하고, 2차 발사도 날씨 때문에 한 번 연기되는 곡절 끝에 이룬 성과다.누리호 발사를 지켜본 사람이라면 한 가지 신기한 현상에 의문을 품었을 법하다. 발사 순간 누리호 몸체에서 흰색 가루가 후드득 떨어지고, 주변에는 구름 같은 흰 연기가 피어올랐다. 이 흰 가루와 연기는 무엇이었을까. 정답부터 말하자면 흰 가루는 얼음이고, 흰 연기는 수증기다.누리호의 엔진이 작동하려면 연료가 산소와 결합해야 한다. 그런데 누리호는 대기 중에 있는 산소로 연료를 태울 수 없는 구조다. 따라서 연료와 산소를 누리호에 함께 실어야 했다. 이때 산소의 부피를 줄이기 위해 영하 183℃의 액체 형태로 산소를 싣게 된다. 이로 인해 누리호 몸체의 외부까지 차가워져 주변 공기 중에 있던 수증기가 누리호에 달라붙으면서 성에가 낀 

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밤하늘 우주쇼, 유성우의 정체는?

신나는 과학을 만드는 사람들의 과학 이야기 (2)지난 8월 12일 밤부터 13일 새벽까지, 그리고 13일 밤부터 14일 새벽까지 페르세우스 유성우가 지구에 떨어졌다. 아쉽게도 전국 대부분 지역이 흐리고 비가 왔지만, 이 시기는 1년 중 가장 화려한 유성우를 볼 수 있는 때다. 페르세우스 유성우는 사분의자리 유성우(1월), 쌍둥이자리 유성우(12월)와 함께 1년 중 볼 수 있는 3대 유성우로 꼽힌다. 유성우란 유성이 비 오듯 쏟아져 내리는 현상을 말한다. 유성우가 생기는 까닭은 무엇일까?우주 공간에는 지구와 같은 행성 외에도 수많은 물체가 떠돌아다닌다. 행성 주변을 떠도는 다양한 크기의 물체를 유성체라고 한다. 유성체는 대부분 혜성과 소행성에서 떨어져 나와 생긴다. 이런 유성체들이 지구 중력에 끌려 들어와 대기권을 통과하면 공기와 마찰을 일으키며 밝은 빛을 낸다. 이것을 유성 또는 별똥별이라고 한다. 유성은 특정 시기에 유독 많이 떨어지기도 하는데, 이를 유성우라고 한다.유성은 우리 눈에 하얗게 보이지만 실제 색은 다양하다. 사람의 눈으로는 여러 색깔을 구별해내지 못하지만, 카메라를 통해서는 다채로운 유성의 색을 확인할 수 있다. 유성의 색이 다른 이유는 무엇일까. 유성체가 빠른 속도로 낙하하면 대기와의 마찰로 고열이 발생한다. 이때 유성체 주변 대기의 온도도 함께 상승해 대기 성분이 이온화하면서 여러 색의 빛을 낸다.유성우는 매년 비슷한 시기에 발생한다. 그것은 지구가 1년에 한 바퀴씩 태양 주위를 공전하기 때문이다. 혜성과 소행성은 태양 주변을 지날 때 공전 궤도상에 많은 부스러기를 남기는데, 이 공간을 지구가 지나갈 때 그 부스러기들이 지구로 떨어져 유성우가

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세계인이 사랑하는 한국 농기구, 호미에 담긴 과학

 국립중앙과학관과 함께하는 과학 이야기 (10)세계 최대 인터넷 쇼핑몰 아마존에서 인기를 끈 한국 농기구가 있다. 우리 농촌에서 흔히 볼 수 있는 호미다. 국토가 넓은 미국은 원래 대량 재배에 최적화된 농기구가 많았다. 그런데 코로나 등의 영향으로 집 근처 텃밭이나 정원을 가꾸는 취미가 유행하면서 잡초 뽑기, 씨앗 심기 등 소규모 재배에 사용할 수 있는 호미가 각광받기 시작한 것이다.호미는 한반도에서 고대부터 사용하던 농기구다. 석기 시대 유물 중에서도 호미와 비슷한 모양의 도구가 있고, 고려속요 등 문학 작품에도 호미가 등장한다. 우리나라에선 지역에 따라 다양한 형태의 호미가 발달했다. 호미를 써 본 서양인들은 ‘편리하고 튼튼하다’며 찬사를 아끼지 않고 있다.호미가 편리하게 느껴지는 것은 그 안에 과학 원리가 숨어 있기 때문이다. 호미의 날은 ‘ㄱ’자로 꺾인 예각을 이루고 있다. 덕분에 호미 날이 바닥에 닿을 때 마찰력이 줄어들어 작은 힘으로도 흙을 깊게 파고 들어갈 수 있다. 또 흙을 파거나 잡초 뿌리를 제거할 때 지렛대 원리를 활용해 최소한의 힘으로 작업할 수 있다. 서양엔 작은 모종삽은 있지만, 호미처럼 날이 꺾인 모양의 농기구는 없었다고 

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과학과 예술의 결합, 한 폭의 그림 같은 미세 과학의 세계

국립중앙과학관과 함께하는 과학 이야기 (9)과학은 객관적인 사실을 발견하고 보편타당한 원리를 찾아내는 학문 분야다. 반면 예술은 아름다움을 표현하는 활동으로, 주관적이고 모호하다. 이처럼 과학과 예술은 서로 반대되는 성격을 지녔지만, 상호 보완적인 역할을 하기도 한다. 과학사를 돌아보면 예술적 상상력이 과학적 발견을 자극했고, 과학 지식이 예술에 적용돼 더욱 다양한 작품을 탄생시켰다.오늘날에는 과학과 예술의 융합이 더욱 빈번하게 일어나고 있다. 눈으로 볼 수 없는, 현미경으로만 관찰할 수 있는 세계를 연구하는 과학 분야를 ‘미세 과학’이라고 한다. 미세 과학은 때때로 예술의 소재가 되기도 한다. 생명 활동을 형광 현미경으로 촬영해 마치 한 폭의 그림처럼 펼쳐 보이는 것이다. 생물의 세포와 세균 등은 자외선이나 가시광선을 받았을 때 빛을 내는 ‘형광 현상’을 일으키는데, 형광 현미경을 활용하면 이런 현상을 관찰할 수 있다.그림은 태어난 지 5일 된 생쥐의 망막 혈관이 성장하며 뻗어 나가는 과정을 촬영한 것이다. 초록색 빛을 내는 망막 혈관과 붉은색 빛을 내는 혈관 주위 세포가 뒤섞인 모습이 물감을 칠해 놓은 것처럼 보인다. 생물의 세포, 동식물의 성장 과정, 꽃가루의 표면 등을 이와 비슷한 방식으로 표현할 수 있다. 형광 현미경이 포착한 장면은 생명을 더욱 신비롭게 느껴지게 한다.과학 기술의 변화는 예술의 성격도 바꾸고 있다. 디지털 기술의 발달로 예술도 현실 세계에만 머무르지 않는다. 물리적 세계와 가상의 세계를 넘나드는 콘텐츠가 등장하고 있다. 메타버스 등 가상 현실 기술이 발달하면서 이런 현상은 속도가 더욱 빨라질 것이다.

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올 여름엔 '과학 바캉스'를 즐겨보자

국립중앙과학관과 함께하는 과학 이야기 (3)어느새 2022년이 절반 가까이 지나가고 있다. 한 달 반 정도만 더 열심히 공부하면 즐거운 여름 방학을 맞는다. 아직 좀 이르긴 하지만 더위를 식히고 과학 지식도 얻을 수 있는 바캉스 방법을 소개한다. 과학관으로 떠나는 바캉스, ‘과캉스’다. 평소 가고 싶었던 과학관에 가 보는 것도 좋고, 특별히 점찍어 둔 곳이 없다면 가족과 피서를 떠나는 김에 근처에 있는 과학관을 찾아가도 좋다. 국립과학관 5곳(대전, 부산, 대구, 광주, 경기 과천)을 비롯해 종합 과학관만 전국에 29곳이 있다. 자연·생태(40곳), 천문·지질(29곳), 해양(25곳), 우주(9곳), 동물(7곳) 등 주제별 과학관도 많다과학관 위치와 전시 주제에 관한 정보는 전국 과학관 길라잡이 홈페이지에서 찾아볼 수 있다. 여기에선 주제별, 지역별로 과학관을 찾아볼 수 있다.어느 과학관으로 갈지 정했다면 어떻게 즐길지도 생각해 보자. 과학관 관람은 편한 시간을 택해 자유롭게 할 수도 있고 정해진 시간에 맞춰 해설사의 설명을 들으며 할 수도 있다. 여름에는 과학관마다 상설 전시 외에 특별 전시도 많이 열리니 관심이 가는 특별전이 있는지 찾아보는 것도 좋다. 과학과 좀 더 친해지고 싶다면 일정한 수강료를 내고 교육 체험 프로그램을 수강하거나 과학 캠프에 참여해 볼 것을 권한다.과학관에 직접 가는 것이 어렵다면 비대면 관람 체험을 활용할 수도 있다. 코로나19를 계기로 대부분의 과학관이 가상현실(VR) 등을 활용한 온라인 비대면 관람 서비스를 강화했다. 인터넷이나 스마트폰으로 집에서도 전국에 있는 과학관을 둘러볼 수 있다. 올여름엔 과학 속에서 휴식하고 과학과 함께