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  • 과학과 놀자

    튀르키예는 4개 대륙판 경계에 있어 지진 잦아

    지난 2월 6일 튀르키예에서 대지진이 연달아 일어나 큰 피해를 입었다. 그리고 11일 다른 시각, 다른 뉴스 채널에서 아래와 같은 내용이 보도됐다.내용은 같지만, 두 뉴스는 다른 단어를 사용했다. 바로 ‘진도’와 ‘규모’다. 진도와 규모는 지진의 크기를 나타내는 용어로 쓰이기 때문에 많은 사람이 섞어서 사용하고 있지만 의미는 다르다. 둘 중 어떤 표현이 맞을까?진도는 ‘관측자의 위치에 따라 달라지는 상대적인 척도’이다. 물체의 흔들림과 건물의 파괴 정도를 수치로 나타내며, 현재 우리나라는 수정 메르칼리 진도 계급(MMI)을 사용한다. 12단계로 나뉘며 ‘진도 Ⅲ’ ‘진도 Ⅳ’와 같이 로마자로 표기한다. 진원에서 멀어질수록 진도의 크기는 감소하며, 같은 지역에서도 상황에 따라 진도가 다를 수 있다.하지만 규모는 ‘지진파의 진폭을 이용해 계산한 절대적인 척도’로, 지진으로 방출된 진동에너지의 양을 나타낸다. ‘규모 7.8’ ‘규모 7.5’처럼 아라비아 숫자로 표기하고 소수점 한자리까지 적는다. 그러므로 위의 뉴스 중에선 ②번이 맞는 표현이다.그렇다면 튀르키예에서 강진이 일어난 이유는 무엇일까?첫 번째는 판과 판의 경계에서 일어난 대륙판의 마찰 때문이다. 지구 표면은 여러 판의 조각으로 덮여 있다. 이 판들은 퍼즐처럼 얇은 조각이 맞춰져 있는 상태로 멈춰 있는 것이 아니다. 두께와 밀도가 다양한 판이 서로 다른 방향으로 움직인다. 이로 인해 오랜 기간 축적된 에너지가 방출되면서 땅이 흔들리고 갈라지는 현상을 지진이라고 한다. 해양판은 대륙판보다 얇고 밀도가 높으며, 마그마가 나온 지역부터 맨틀 속으로 다시

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    디카페인 커피 일등공신은 이산화탄소

    1700년대 초반 활동했던 바흐는 특별한 칸타타를 작곡했다. 주인공 리센은 '아, OO의 맛은 얼마나 기가 막히는가! 천 번의 키스보다 더 사랑스러우며 포도주보다 달콤하다네. 내게 즐거움을 주려거든 OO 한 잔을 따라줘요'라고 노래할 정도로 OO를 좋아한다. 하지만 당시 OO가 불임을 유발하고 피부를 검어지게 한다며 여성에게 금지됐기 때문에 아버지의 반대에 부딪힌다. 그러나 리센은 지혜를 발휘해 아버지와 화해하며 마음것 OO를 마실 수 있게 된다. 칸타타의 마지막 장면에는 OO를 찬양하는 합창이 즐겁게 흐른다. 이런 내용 때문에, 이 작품은 원래 제목과 달리 OO 칸타타라고 불리고 있다. OO는 도대체 무엇일까?예술가들에게 영감을 불러일으킨다는 칭송을 받았고, 지금도 많은 이에게 사랑받는 이것은 바로 ‘커피’다. 철학자 칸트는 말년에 커피에 푹 빠졌고, 베토벤은 아침 식사로 커피를 마셨으며, 작가 발자크는 빚을 갚기 위해 수많은 작품을 쓰면서 커피를 벗 삼았다. 이렇게 서구 세계를 사로잡았던 커피는 조선 말기 우리나라에 들어왔다. 초기의 커피는 일부 특권층이나 예술가 같은 소수를 위한 음료였지만, 6·25전쟁을 계기로 미군 부대를 통해 인스턴트 커피가 퍼져나가면서 대중화됐다.인스턴트 커피는 미국 남북전쟁 당시 처음 만들어졌는데, 원두를 갈아서 내리는 커피에 비해 맛과 향이 떨어지지만 간편함을 무기로 지금도 많은 사람에게 사랑받고 있다. 인스턴트 커피는 원두를 볶은 뒤 뜨거운 물로 추출해 커피 원액을 만들고, 이 원액을 영하 40도의 급속 동결기로 보내 얼린 상태에서 수분만 날리는 냉동 건조 방식으로 만들어진다. 냉동 건조법은 성분의 파괴

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    핵폭탄 개발 후 확산방지 앞장선 '프로메테우스'

    2023년 7월 크리스토퍼 놀란 감독의 ‘오펜하이머’ 전기 영화가 개봉된다. 크리스토퍼 놀란은 ‘인터스텔라' 감독으로 유명하다. ‘인터스텔라’ 개봉 당시 일반 상대성 이론을 어떻게 표현하고 스토리에 녹였을지 기대하는 마음으로 영화를 보러 갔던 기억이 난다. 이 영화는 상당히 흥미로웠고, 대중에게도 과학에 관한 관심을 불러일으켰다. ‘인터스텔라’를 과학적으로 분석한 책인 <인터스텔라의 과학(킵 손)>이 나올 정도였다. 놀란 감독의 과학에 대한 호기심과 상상력은 다음 영화 ‘오펜하이머’도 기대하게 만든다.영화 ‘오펜하이머’는 물리학자 로버트 오펜하이머(1904~1967)의 평전 도서 <아메리칸 프로메테우스>를 원작으로 한다. 오펜하이머의 삶은 평탄치 않았다. 그는 세계 2차 대전이 발발했을 때 핵무기를 개발하는 맨해튼 프로젝트의 총책임자로 임명돼 성공적으로 이끌었다. 이렇게 개발한 원자폭탄을 미국이 일본의 히로시마와 나가사키에 떨어뜨리면서 항복을 끌어내 2차 세계대전이 마무리된다. 하지만 오펜하이머는 원자폭탄으로 인한 참상을 알게 되며, 무차별 대량 살상 핵무기에 반대하는 입장에 서게 된다. 미국은 이후 핵무기로 소련을 공격하는 3차 세계대전 시나리오를 구상하고 있었기에 오펜하이머는 대량 살상 핵무기 연구의 방향을 틀기 위해 노력한다. 특히 수소폭탄 연구를 방해한다. 이런 오펜하이머가 거슬렸던 정부는 오펜하이머를 스파이로 몰아가며 정치권력에서 내쫓는다. 오펜하이머는 사후인 2022년 12월에야 구소련의 스파이라는 혐의를 벗게 된다.여기서 주요 쟁점이 되는 원자폭탄은 화학반응으로 에너지가 방출

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    한강이 얼었어도 결빙으로 보지 않는 이유는?

    2022년 크리스마스는 많이 추웠다. 23일, 24일 서울 하루 최저기온이 영하 13도보다 낮았다. 한강이 일부 얼어 있었는데, 기상청에서는 25일에야 올겨울 처음으로 한강이 결빙됐다고 발표했다. 2021년 크리스마스에도 25일은 영하 14도, 26일은 영하 15도보다 낮았고, 역시 한강은 일부 얼어 있었다. 그런데 2022년 3월 한강이 2년 만에 또다시 얼지 않았다고 발표했다.한강이 얼었다는 기준은 무엇일까. 결론은 기상청이 정한 감시구역을 관측해 결빙을 판단한다는 것이다. 감시구역은 노량진부터 센 한강대교 두 번째와 네 번째 교각 사이, 상류방향으로 100m 떨어진 곳의 띠 모양 구역이다. 이곳이 완전히 얼음으로 덮여 강물이 보이지 않을 때를 결빙으로 판단한다. 기상 관측은 1906년 시작했고, 그 당시 노들나루로 불린 노량진은 한강의 주요 나루 중 하나였다. 관측을 위해 접근하기에 가장 적합해 이곳을 관측 지점으로 선정한 것이다.지난 5년간 관측한 결과 한강이 결빙되기 전 5일 동안 서울의 하루 최저기온이 영하 10도 이하이고, 최고기온도 영하에 머물 때 결빙되는 경향을 보였다고 한다. 하루 최저기온이 영하 10도보다 낮은 날이 나흘 이상 지속되면 한강 결빙 기사가 나올 수도 있으니 찾아보자.한강이 얼어도 관측 지점이 얼어야 결빙을 알리듯, 우리 동네 벚꽃이 피기 시작해도 개화했다는 기사는 나오지 않는다. 이번에는 벚꽃의 개화 관측 기준을 알아보자.벚꽃처럼 한 개체에 많은 꽃이 피는 다화성 식물은 한 나무에서 임의의 한 가지에 세 송이 이상 꽃이 활짝 피었을 때를 개화로 판단한다. 벚꽃의 개화는 기온과 일조시간에 크게 영향을 받는다. 일조시간이 짧더라도 기온이 높으면 빨리 개화하기도

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    거위는 태어나서 처음 접한 대상을 엄마로 인식

    요제프 비트만(1842~1911)이 쓴 에서 솔로몬 왕은 마법 반지를 사용해 짐승, 새, 물고기, 벌레와 이야기한다. 그런데 나이팅게일 새가 솔로몬 왕에게 그의 아내 999명 가운데 한 명이 젊은 사내와 바람이 났다고 밀고했고, 이에 분노한 솔로몬 왕은 마법 반지를 집어던졌다. 그 후로 솔로몬 왕은 동물의 말을 알아들을 수 없게 되었다.1973년 니콜라스 틴베르헌과 카를 폰 프리슈, 콘라트 로렌츠는 동물 행동 연구로 노벨 생리학·의학상을 공동 수상했다. 아마 이들은 마법 반지 없이도 몇몇 동물의 아름답고 진실한 이야기를 들려줄 수 있는 사람일 것이다. 특히 로렌츠는 dufj 과학 저술을 통해 자신이 관찰하고 경험한 동물의 아름답고 진실된 이야기를 많은 사람에게 들려주고 있다.성공한 의사의 아들로 태어난 로렌츠(1903~1989)는 오스트리아 알텐베르크의 대저택에서 온갖 동물을 키우며 유복한 시절을 보냈다. 알텐베르크에 있는 그의 집은 작은 노아의 방주 같아서 새뿐만 아니라 수족관 속의 갖가지 물고기부터 원숭이 같은 동물까지 있었다.로렌츠는 자신의 연구를 통해 ‘동물 행동에서 본능이 중요한 역할을 한다’고 주장했는데, 당시 학계에서는 이런 로렌츠의 생각에 동의하지 않았다. 파블로프나 스키너 같은 당대 동물 관련 학자들이 실험실에서 쥐와 비둘기 등을 관찰한 결과를 바탕으로 ‘동물에게는 타고난 행동(본능)이나 주관적 체험이 있을 수 없으며, 동물의 모든 행동은 학습된 것’이라고 주장했기 때문이다. 하지만 로렌츠는 자연에서 동물을 관찰함으로써 비교행동학이라는 새로운 학문을 개척했다. 특히 로렌츠의 각인(imprinting) 현상은 학습이론이나 정치학 등에서도 차용

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    카타르 월드컵에서 확인한 스포츠 과학

    신나는 과학을 만드는 선생님들의 과학 이야기 (16)지난달 막을 내린 카타르 월드컵에서 우리 대표팀이 포르투갈을 상대로 극적인 역전승을 거두며 16강에 진출한 순간을 기억할 것이다. 우리에게 큰 감동을 준 지난 월드컵은 첨단 과학의 격전장이기도 했다.포르투갈전에서 역전 골을 넣은 황희찬은 윗옷을 벗고 속옷을 드러낸 세리머니로 화제가 됐다. 당시 황희찬이 입은 조끼처럼 생긴 검정 속옷은 전자 성능 추적 장치(EPTS)라고 하는 첨단 웨어러블 기기(몸에 착용하는 첨단 기기)다. 이 장치에는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 수신기와 각종 센서가 들어 있어 경기 중 선수들이 뛴 거리와 달리는 속도 등이 자동으로 기록된다. 선수가 경기장의 어느 지점에서 많이 활동했는지도 나타난다.감독·코치들은 이렇게 수집된 정보를 훈련과 전술에 반영한다. 뿐만 아니라 피로로 인한 부상이나 심장 이상으로부터 선수를 보호할 수도 있다.월드컵 직전 얼굴을 다친 손흥민은 3D 프린터로 제작한 마스크를 쓰고 뛰었다. 물체의 형태를 정확히 측정하는 3D 스캐닝 기술로 손흥민의 얼굴 형태를 본뜬 뒤 딱 맞는 모양과 크기의 마스크를 3D 프린터로 출력한 것이다.마스크 재질로는 탄소 소재가 쓰였다. 탄소 소재는 무게가 가볍고 탄성이 좋으면서 부식에 강하고 철보다 강도가 높다. 운동장에서 격렬하게 달려야 하는 축구선수의 얼굴을 보호하기에 제격이라고 할 수 있다.카타르 월드컵 공인 축구공 ‘알 릴라(Al Rihla·여행)’에도 과학 원리가 많이 숨어 있다. 알 릴라는 스무 개의 스피드 셀 패널 구조로 제작돼 기존 축구공에 비해 빠르고 정확하게 날아간다. 이 공에 들어 있는 관성 측정 센서는 500

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    고분자 플라스틱 화학분해하면 새것처럼 사용

    수만 년이 지나 우리 후손이 2023년의 역사를 발굴하기 위해 땅을 파면 플라스틱이 화석처럼 나올 것이다. 경제협력개발기구(OECD) 보고서에 따르면, 한국인은 1인당 연간 약 70㎏의 플라스틱 쓰레기를 발생시킨다.우리가 사용한 플라스틱의 10% 정도만 재활용되며 나머지는 매립되거나 소각된다. 플라스틱을 매립할 경우 약 500년이 지나야 썩고, 소각할 경우에는 다이옥신과 같은 유독가스가 배출된다. 우리는 학교나 가정에서 플라스틱 분리배출을 열심히 하는데도 플라스틱의 재활용 비율은 왜 낮을까? 그 이유는 우리가 쓰는 플라스틱의 성분과 구조를 들여다보면 알 수 있다.생수병을 보자. 물이 담긴 투명한 플라스틱의 종류는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)고, 라벨은 폴리프로필렌(PP), 뚜껑은 고밀도폴리에틸렌(HDPE)이다. 플라스틱을 재활용하기 위해서는 생수병의 라벨과 뚜껑을 제거해 종류별로 모아야 한다. 같은 재질끼리 모은 플라스틱은 고온에서 녹인 뒤 냉각시켜 새로운 플라스틱으로 태어나게 하는데, 이를 ‘기계적 재활용’이라 한다.이번엔 화장품 용기를 보자. 대부분의 화장품 용기에는 OTHER이라는 표시가 있다. 화장품 용기로 사용되는 플라스틱을 만들 때는 물건을 담는 기능 외에도 여러 가지 기능을 더해야 하기 때문에 다양한 첨가제를 넣는다. 플라스틱에 색을 내기 위한 착색제, 내용물을 자외선으로부터 보호하기 위한 자외선(UV) 차단제, 손으로 눌러 화장품을 짤 수 있도록 플라스틱의 밀도를 변화시키는 가소제 등을 첨가한다. 플라스틱 용기마다 첨가된 분자가 다르기 때문에 동일한 성분의 플라스틱을 기계적으로 분류해 녹여 재활용하는 것은 불가능하다. 따라서 이와 같

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    과학은 아는 것도 믿는 것도 의심하고 검증해야

    과학 지식의 발전은 모르는 것을 아는 것으로 바꾸려는 탐구 활동에 의해 이뤄진다. 이런 탐구 활동을 잘 해내거나 탐구 결과를 바르게 이용하려면 모르는 것이 어떤 과정을 거쳐서 아는 것으로 바뀌는지 살펴볼 필요가 있다.우리가 아는 것들은 스스로 깨우친 것도 있고, 다른 사람이 알아낸 것을 누군가의 말이나 글을 통해 접하게 된 것도 있다. 무언가를 알게 되는 과정을 잘 살펴보면, 아는 것은 믿는 것을 바탕으로 존재한다는 것을 파악할 수 있다. 자신의 지식이 어떤 믿음을 바탕으로 존재하는지 잘 파악할수록 그 믿음이 깨질 때 틀린 지식을 버리고 더 나은 지식으로 나아가기 쉽다. 하지만 아는 것과 믿는 것의 연결 관계가 불분명한 사람은 더 나은 지식으로 나아가지 못하고 꽤 오랫동안 틀린 지식을 옳다고 잘못 생각하며 살게 될 것이다. 틀린 지식 중에는 삶에 별다른 영향을 주지 않는 것도 있지만, 가습기 살균제가 호흡기에 치명적일 리 없다고 생각하며 팔았던 사람들처럼 사람의 목숨이나 건강에 치명적인 악영향을 줄 수도 있다. 따라서 우리는 무언가를 알게 하는 믿음에는 어떤 것들이 있는지 파악하고, 그것들이 지금도 믿을 만한 것인지 끊임없이 점검해야 한다.논의를 단순화하기 위해 우주 밖으로 가서 지구가 둥글다는 것을 눈으로 확인한 사람을 A라 하자. A를 만나 그가 진지한 표정으로 지구가 둥글게 보였다고 말하는 것을 들은 사람을 B라 하자. A와 B의 대화를 촬영한 동영상을 보거나 대화가 기록된 책을 읽은 사람을 C라 하자. 이 이야기에서 A, B, C 모두 지구가 둥글다는 것을 알게 되었다고 말할 수 있지만, 하나의 과학 지식이 개인의 ‘아는 것’이 되려면 A, B, C 모두 각