생글생글

과학과 놀자

자연을 흉내낸 과학 기술, '자연 모사'의 세계

과천과학관과 함께 하는 과학 이야기 (6) 자연계의 모든 생물은 자연 선택과 먹이 사슬이라는 생존 경쟁 속에서 적응과 진화를 거치며 각자 환경에 맞는 특수한 기능을 발달시켰다. 인간이 사용하는 기술 중에는 생물체의 독특한 기능에서 아이디어를 얻은 것이 많다. 이런 것을 ‘자연 모사 기술’이라고 한다.15세기 르네상스 시대의 미술가이자 과학자인 레오나르도 다 빈치는 하늘을 나는 새를 관찰해 공기 역학의 원리를 터득하고 새의 날개를 닮은 비행기를 설계했다. 자연 모사 기술 중에서도 소재와 소자 응용에 큰 영향을 미친 기술 몇 가지에 대해 알아보자.첫 번째로 소개할 생물은 암초에 붙어 서식하는 연체동물 홍합이다. 홍합은 미끄러운 바위 표면에도 찰떡같이 잘 달라붙어 있다. 쉴 새 없이 몰아치는 거센 파도에도 흔들리지 않고 강한 접착력을 보여준다. 비결은 홍합에 붙어 있는 족사다. 족사는 콜라겐 섬유에 접착 단백질이 이리저리 얽혀 있다.과학자들은 홍합의 족사를 연구해 물기가 묻은 표면이나 금속 등 미끄러운 곳에도 쓸 수 있는 접착제를 개발하고 있다. 홍합의 족사 구조를 모방한 그물망 형태의 접착제는 피가 철철 흐르는 수술 부위의 상처를 꿰매지 않고 붙일 수 있는 생체 접착과 물에 계속 닿아 있어 일반 접착제를 사용하기 어려운 배의 유지·보수 등에 활용할 수 있다.거미는 거미줄에 먹이가 걸렸을 때 생기는 미세한 떨림을 감지해 먹잇감을 찾아간다. 거미는 먹이를 더 잘 감지할 수 있는 방향으로 다리 구조를 진화시켜 왔다. 거미 다리를 확대해 보면 미세한 균열 구조가 관찰된다. 이 균열이 붙었다 떨어졌다 하면서 진동을 민감하게 감지해 내는 것이

과학과 놀자

정월 대보름달과 추석 보름달, 어느 달이 더 클까?

 과천과학관과 함께 하는 과학 이야기 (3)보름달은 예로부터 풍요와 번영, 행운을 상징한다. 농경사회에 살았던 우리 조상들은 정월 대보름, 즉 음력 1월15일에 뜨는 보름달을 보며 한 해 농사의 풍년과 건강을 기원했다. 정월 대보름 외에도 6월 유두, 7월 백중, 8월 한가위(추석) 등 보름달이 뜨는 날을 중요한 명절로 삼았다.보름달은 대략 29.5일마다 한 번씩 뜬다. 1년에 12~13회 뜬다는 얘기다. 이 중 어떤 보름달이 우리 눈에 가장 크게 보일까. 정월 대보름이나 추석 보름달이 가장 클 것이라고 생각하는 사람들이 많다. 아마도 명절 이름에 크다는 의미의 '대'와 '한'이 들어 있어서 그럴 것이다. 하지만 과학적으로 따져보면 그렇지 않다.달은 지구를 중심으로 타원형 궤도를 돈다. 그래서 지구와 달은 가까워졌다 멀어졌다를 반복한다. 가장 가까울 때(근지점) 거리는 약 36만3300㎞, 가장 멀 때(원지점)는 약 40만5500㎞이다. 우리 눈에 보이는 달의 크기는 달과 지구의 거리에 따라 결정되는데 가장 클 때와 가장 작을 때의 크기 차이는 약 14%이다.그런데 달이 지구 주위의 근지점에서 다음 근지점까지 가는 기간, 즉 근점월 주기는 약 27.3일로 보름달이 뜨는 주기(삭망 주기)와 2일 정도 차이가 난다. 삭망 주기는 달의 모양과 관련이 있을 뿐 달의 크기와는 관련이 없다. 반면 달의 근점월 주기는 달의 모양과는 상관이 없다.만일 달의 근점월 주기와 삭망 주기가 같다면 특정 시점에 뜨는 달의 크기는 항상 같아야 한다. 정월 대보름에 가장 큰 보름달이 떴다면 앞으로도 계속 정월 대보름에 뜨는 달이 가장 커야 한다는 의미다.그러나 두 가지 주기에 이틀 정도 차이가 있기 때문에 같은 시기에 뜨는

과학과 놀자

설탕을 가열하면 갈색으로 변하는 이유는? '달고나'에 숨은 과학

 과천과학관과 함께 하는 과학 이야기넷플릭스 드라마 ‘오징어 게임’이 지난해 전 세계적으로 열풍을 일으키면서 국내는 물론 해외에서도 설탕을 녹여 ‘달고나’를 만드는 것이 하나의 놀이 문화로 떠올랐다. 집에서도 쉽게 달고나를 만들어 볼 수 있는 키트까지 나왔다. 하얀 설탕이 녹으면 갈색으로 변하는 과학적 원리는 무엇일까. 달고나를 만드는 데 베이킹 소다를 넣는 이유는 무엇일까. 달고나에 숨은 과학에 대해 알아보자.달고나의 과학을 이해하려면 우선 원재료인 설탕을 이해해야 한다. 설탕은 단당류인 과당과 포도당이 1:1로 결합한 이당류 형태의 감미료다. 중불에서 하얀 설탕을 녹이면 천천히 갈색으로 변하게 되는데, 이 과정이 일종의 갈변 반응인 캐러멜화 반응이다. 이 캐러멜화 반응은 설탕을 낮은 온도로 가열할 때 수분이 빠져나가면서 설탕의 결합 구조가 깨져 과당과 포도당이 생성되는 것이다.캐러멜화 반응 외에 효소 없이 발생하는 갈변 반응으로는 요리 유튜버 ‘승우아빠’의 스테이크 굽는 법 영상으로 유명해진 ‘마이야르 반응’이 있다. 순수한 당에 열을 가해 갈변을 일으키는 캐러멜화 반응과 달리 마이야르 반응은 당과 아미노산이 상대적으로 저온에서 반응해 보기만 해도 먹음직스러운 갈색으로 변하는 반응이다. 된장이나 간장이 만들어지는 과정 또한 콩과 밀 속에 포함된 당분과 아미노산이 오랜 시간을 거치며 천천히 결합하는 마이야르 반응의 일종이다.달고나에 베이킹 소다(탄산수소나트륨)를 넣는 이유는 무엇일까. 베이킹 소다는 수분이나 열에 반응해 이산화탄소를 방출하기 때문에 제빵이나 발포정 등에 널리 활용된다. 캐

경제공부가 이렇게 재밌었어?…대입 콘텐츠 여기 다 있네

올해 대학수학능력시험(수능)에선 국어 영역이 특히 어려웠다는 수험생이 많았다. 올해뿐만 아니라 최근 수능에서 국어를 힘들어하는 학생이 많다. 문학 철학 경제 과학 예술 등 다양한 분야의 지문이 출제되는데 대부분의 학생에겐 주제 자체가 생소하기 때문이라는 분석이다. 하지만 시험 준비에 바쁜 수험생이 시간을 내 책을 읽기도 쉽지 않다.한국경제신문사의 중고생 경제·논술 신문 생글생글은 수험생의 이런 고민을 해결해줄 최적의 대안이다. 깊이 있는 시사 이슈 해설과 인문 사회 과학 분야의 풍부한 읽을거리를 만날 수 있다. 생글생글은 1일 지면과 홈페이지(sgsg.hankyung.com)를 대대적으로 개편하고, 모바일 페이지를 개설했다. 새로운 콘텐츠도 확충해 수험생의 최고 동반자가 될 것으로 기대를 모은다. 시사 이슈 해설·주식투자 길잡이생글생글 제호와 1면 디자인부터 확 달라졌다. 지면 활자도 커져 더 쉽고 편안하게 읽을 수 있게 됐다.한경 베테랑 기자들이 시사·경제 이슈를 쉽고 재미있게 해설해준다. 금리, 환율, 부동산 시장 등 복잡한 경제 문제부터 기후변화, 난민 문제 등 첨예한 시사 이슈까지 핵심과 요점을 정확하게 짚어 전달한다. 주식투자 열풍 속에 청소년들 사이에서도 투자와 재테크에 관심이 높아지는 추세를 반영해 ‘주코노미의 주식 이야기’를 매주 싣는다. 한경 증권 전문 기자들이 투자의 기초 개념부터 친절하게 설명해 올바른 투자 습관을 기를 수 있도록 안내한다. 동영상 경제 강의·진로 탐색 콘텐츠 강화새로 바뀐 생글생글 홈페이지는 커버 스토리와 시사이슈 찬반토론, 키워드 시사경제, 시네마노믹스 등 생글생글의 주요 콘텐츠

커버스토리

기초과학 약한 한국, 노벨상 '빈손'…"그래도 희망은 있다"

국제 학술지 네이처는 2016년 ‘한국 과학자가 노벨상을 못 받는 이유’ 다섯 가지를 소개했습니다. 활발한 토론이 어려운 경직된 연구실 분위기, 기업에 의존하는 응용학문 중심의 연구개발(R&D) 투자, 시류에 편승하는 주먹구구식 투자, 인재 해외 유출, 정부 R&D 투자에 비해 절대적으로 부족한 논문 수 등이었습니다. 당시엔 한국이 국내총생산(GDP) 대비 R&D 투자 비중이 세계 1위일 정도로 엄청난 자금을 과학기술에 쏟아붓고 있었지만 “노벨상은 돈만으로 안 된다”고 꼬집었던 것이죠. 아직도 모자란 기초과학 육성노벨 과학상이 물리 화학 등 기초과학을 중시한다는 점을 감안하면 네이처의 진단은 2021년 현재에도 뼈 아픈 지적입니다. 단기간에 경제성장을 이루기 위해 우리는 그동안 ‘빠른 추격자(fast follower)’ 전략을 폈고 R&D 투자도 당장 돈이 될 만한 분야에 집중했습니다. 반도체는 잘 만들지만 컴퓨터의 두뇌라 할 중앙처리장치(CPU)는 미국 인텔에 의존한다거나, 휴대폰의 핵심인 모바일 중앙처리장치(AP)는 자체 개발했지만 운영체제는 구글의 안드로이드에 의존하는 등 원천기술보다 제품화를 위한 응용기술에 집중했던 것이 사실입니다. 그러다 보니 기초과학보다 응용과학 위주로 R&D 투자를 해왔죠. 우리나라 R&D 투자의 75%를 기업이 주도한다는 게 당시 네이처의 분석이었습니다.뛰어난 인재들이 변호사 의사 등 안정적이고 돈을 많이 벌 수 있는 분야에 몰린다는 점도 기초과학 발전에 걸림돌로 보입니다. 영재학교 과학고 등 과학인재 양성에 초점을 맞춘 학교도 있지만 입시 위주 교육환경은 과학고 졸업자마저도 의대로 진학하게 만드는 것이 현실입

커버스토리

노벨이 남긴 '유대한 유산'…120년 이어진 세계최고 권위賞

매년 10월 노벨 수상자 이름이 발표됩니다. 세계적 권위를 가진 상이기 때문에 거의 모든 나라들이 발표를 기다립니다. 수상 부문은 6개입니다. 물리, 화학, 생리·의학, 문학, 경제, 평화상이죠. 수상자가 발표되면, 세계 언론들은 앞다퉈 개인과 단체의 업적을 소개합니다. 노벨상은 이제 세계 지성의 축제가 된 듯합니다.노벨상은 스웨덴 발명가 알프레드 노벨(Alfred Nobel·1833~1896)의 유언에 따라 만들어졌습니다. 1901년 첫 수상자를 냈습니다. 벌써 120년이 지났군요. 어떤 상이 100년 이상 지속된다는 것은 신기합니다.노벨상은 노벨이 기부한 재산으로 운영됩니다. 좋은 뜻만으로 상이 만들어지고 유지되긴 어렵습니다. 돈이 드는 것이지요. 노벨 수상자들은 약 1000만크로네(115만달러·13억원 정도)를 받습니다. 수상자가 다수일 경우 상금이 나눠지기도 하지요. 상금도 상금이지만 노벨상이 주는 명예와 권위는 가치로 따지기 힘듭니다. 평생의 업적을 인정받는 것이니까요.노벨은 당대 최고의 부자 중 한 명이었습니다. 그는 다이너마이트를 발명해서 큰 부를 쌓았습니다. 노벨이 다이너마이트를 만들기 전에도 화약은 있었습니다. 문제는 안전하지 않았다는 것이었죠. 사소한 부주의에도 폭발하기 일쑤였어요. 폭약 성분인 니트로글리세린의 성질이 그랬습니다. 노벨은 액체인 니트로글리세린을 규조토에 스며들게 하는 방법으로 고체형 폭약을 만들었습니다. ‘다이너마이트’라는 것이죠. 다이너마이트는 불티나게 팔렸습니다. 탄광, 터널, 건설 등 다이너마이트 사용처는 무궁무진했습니다. 노벨은 스웨덴 이외에 독일, 영국에도 공장을 세웠습니다.그러나 노벨의 발명품은 엉뚱한 곳

생글기자

과학이 어렵다는 생각을 바꿔준 <과학 콘서트>를 읽고

복잡하고 어지러운 물리 공식, 외워야 할 부분이 너무 많은 화학, 처음 보는 단어들로 우리를 덜덜 떨게 하는 생물. 교과서 속의 과학은 항상 우리에게 어렵고 복잡한 이미지로 다가왔다. 하지만 정재승 교수의 과학 콘서트는 이와 같은 편견을 뒤집고, 과학이 신선하고 재미있다는 것을 보여주었다.제1장에서는 우리의 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 흥미로운 게임, 법칙, 전설 등을 과학적으로 풀어낸다. 특히 머피의 법칙에 관한 부분이 흥미롭다. 예를 들어 슈퍼마켓에서 계산대에 줄을 설 때, 내가 선 줄만 다른 줄에 비해 늦게 줄어든다고 짜증낸 적이 있지 않은가? 하지만 이 책에 따르면 그것은 당연한 일이다. 계산대가 12대라고 했을 때, 내가 서 있는 계산대의 줄이 먼저 줄어들 확률은 12분의 1밖에 되지 않는다. 그에 반해 다른 계산대의 줄이 먼저 줄어들 확률은 12분의 11이나 되는 것이다.또 재미있었던 부분은 제3장이다. 이 장에서는 경제학을 과학, 특히 물리학의 관점에서 서술한다. 특히 금융 분야를 물리학 이론을 통해서도 연구할 수 있다고 서술하기도 한다. 즉 복잡성 과학과 카오스 이론, 컴퓨터 모델링과 확률 이론 등 물리학자들의 방법론을 통해 금융을 연구할 수 있다는 것이다.물론 과학이 완전한 분야는 아니며, 또 과학을 절대 진리시하는 태도 또한 금물이다. 그렇다고 해서 ‘과학적인, 새로운 관점’으로 세상을 들여다보는 것도 신뢰할 수 없다는 것은 아니다. 세상의 다양한 일들에 대해서 다양한 시각을 갖는 일은 결국 새로운 것에 다가가는 길을 더욱 가깝게 해줄 것이다. 정재승 교수는 이 책의 마지막 부분에서 ‘과학의 융합’의 필요성을 다시금 강조한다. 세

과학 기타

200번째 우주유영 주인공은 우주에서 534일 산 여자 우주인

두 명의 우주비행사가 국제우주정거장(ISS) 바깥으로 나가 200번째 우주유영을 성공적으로 마쳤다. 미국 항공우주국(NASA)은 12일(현지시간) ISS에 머물고 있는 미국 우주비행사 페기 휫슨과 잭 피셔가 ISS 바깥으로 나가 고장난 부품을 교체한 뒤 우주선으로 복귀했다고 발표했다.한국시간으로는 이날 밤 10시8분 ISS의 문을 열고 나간 두 사람은 2조원짜리 과학실험장치인 알파 자기분광기에 전력과 데이터를 공급하는 부품을 교체한 뒤 4시간13분 만에 복귀했다. ISS 선장인 휫슨은 이날 생애 아홉 번째 우주유영을 성공적으로 마쳤다. 이는 ISS에 머문 미국 우주비행사 가운데 가장 많은 기록이다.이번 우주유영을 지휘한 휫슨 선장은 베테랑 여성 우주인으로 손꼽힌다. 그는 지난달 24일 우주에서 가장 오래 머문 미국인의 기록(534일)을 갈아치운 데 이어 가장 긴 시간 우주를 걸은 여성 우주인이 됐다. 그는 이번까지 포함해 모두 57시간35분간 우주를 걸었다. 반면 이번에 우주 산책에 함께 나선 피셔는 우주유영이 처음이었다.피셔는 원격으로 조종되는 로봇팔을 타고 이리저리 움직이며 우주에서 지구를 내려다보고 “기가 막힌다”는 감탄사를 연발했다. 두 사람의 활동은 NASA 자체 TV채널을 통해 전 세계에 중계됐다.두 우주인의 이날 우주유영은 당초 예정된 시간보다 다소 늦춰졌다. 피셔가 입은 선외활동복(EMU)에 전력과 산소를 공급하는 장치에 물이 새면서 계획에 차질을 빚었다.결함은 이들이 ISS 바깥으로 나가기 직전 잠시 앉아 있던 밀폐실에서 발견됐다. 자칫 큰 사고로 이어질 수 있는 아찔한 상황이었다. 보통 6시간30분가량 진행하던 유영 시간도 4시간으로 줄였다. 휫슨 선장을 비롯해 다섯 명의