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흥미로운 과학사 에피소드

※ 세균의 발견, 비타민의 발견

1. 19세기는 인류가 미생물과 세균을 막 발견하고, 생물의 자연발생설을 완전히 떠나 보낸 시기였다.
독일에서는 로베르트 코흐가 1880년대에 탄저병, 결핵, 콜레라의 원인균을 최초로 발견해 냈는데, 같은 나라의 '막스 폰 페텐코퍼'라는 과학자는.. 위생학의 거장이었음에도 불구하고 세균설을 믿지 않았다. 더러운 물을 덮어놓고 마셔서 생물학적 세균이 아니라 화학적으로 해로운 독 때문에 탈이 나는 거라고 생각했던 것이다. 그게 아니면 유전병 또는 영양 결핍 따위..

그는 자기 주장을 입증해 보이겠다면서 콜레라 세균을 일부러 잔뜩 모아 놓은 맑은(?) 물을 공개적으로 원샷까지 했다.. =_=;; 그랬는데 그는 며칠(3~4일-_-) 설사만 약간 좀 하더니 멀쩡하게 나았다. 선천적으로 위장이 튼튼하고 면역력이 강했던가 보다.

그는 기고만장해서 자기 제자(루돌프 에머리히)한테까지 그 물을 먹였다. 불쌍한 그 제자는 죽을병을 끙끙 앓다가 간신히 살아났다.;;
그래도 페텐코퍼 아재는 죽을 때까지 자기 신념을 굽히지 않았다.
더러운 물 때문에 콜레라가 창궐한다는 것까지는 맞았다. 단지 더러운 물에 병균이 산다는 사실을 인정하지 않았을 뿐...

2. 그 다음으로 20세기에는 인류는 세균에 이어 비타민과 바이러스라는 것까지 발견해 냈다.
일본에서는 '모리 오가이'라고 문과 배경에다가 의학· 생리학을 두루 섭렵하여 일본군 육군 군의관을 역임한 꽤 똑똑한 사람이 있었는데.. 그는 군대에서 비타민 B의 결핍으로 인해 발생하는 각기병까지도 세균성 질환이라는 견해를 고집했다. 그래서 예방을 위해 식단 개선이 아니라 그저 근성으로 내무반 위생 검열만 빡세게 시켰다.

이 때문에 러일 전쟁 때 통계에 따르면 육군에서만 25만 명이나 되는 각기병 환자가 발생했으며, 이 중 약 2만 8천여 명이 사망했다. 이 환자 및 사망자는 거의 다 육군이었다. 오히려 식단이 더 열악했을 해군이 경험적으로 잡곡밥 처방을 하고 있어서 각기병 환자가 별로 없었다.
인품이 훌륭하고 자기 선에서의 능력도 뛰어났지만 실책으로 많은 병사들을 죽이는 흑역사를 남겼다는 점에서는 노기 마레스케 장군과도 비슷해 보인다. 이 사람도 죽을 때까지 비타민 B 결핍증이라는 걸 받아들이지 않았다고 한다.

* 파리와 구더기가 같은 종의 생물이라는 걸 모르고, 반드시 흐르는 물에 손을 씻어야 하는 이유를 모르던 시절, 무작정 피를 빼내기만 하다가 생사람 잡던 시절부터 시작해서 인류의 위생 보건 지식과 노하우는 비약적으로 발전해 왔다.;;

물리학에서는 19세기 말에 X선, 방사선 따위가 발견되고 양자역학이 태동하기 시작한 반면, 생물학은 비슷한 시기에 미생물과 세균의 존재가 연구되기 시작했으며 저명한 학자들 사이에서도 아직 저런 논쟁이 오갔다는 점을 생각해 보자. 바이러스도 아니고 세균은 양성자 중성자보다는 덩치가 훨씬 더 큰 놈일 텐데.. 그만치 생물은 무생물보다 연구하기 더 어렵고 까다롭기 때문일 것이다.

※ 지구의 나이, 우주의 나이

1. 미국의 클레어 패터슨이라는 과학자는 납 농도만 죽어라고 측정하다가 지구의 나이 대략 45.5억 년을 계산해 내는 업적을 남겼다. 이게 1940년대 말의 일이며, 그 이후로 지질학· 천문학에서 몇억, 몇천만 년 전 이러는 것들은(Before Present) 편의상 1950년 1월 1일로부터 그만치 전이라는 뜻으로 관행이 정착됐다. 컴퓨터의 유닉스 원년인 1970년 1월 1일보다 정확하게 20년 더 전이다.

이 사람은 실험 중에 다른 모든 변인을 통제했는데도 납 농도 측정이 정확하게 안 되고 뒤죽박죽인 이유를 캐다가.. 자동차 배기가스 때문에 공기 중의 납 농도가 미세하게 증가하고 있다는 걸 덤으로 알아내기도 했다.

납이야 인체에 매우 해로운 중금속이니.. 이 사람 덕분에 1970년대 이후부터 무연 휘발유가 따로 개발되게 되었다. 그 미세한 변화를 어떻게 감지하고 인과관계까지 파악한 걸까?
자외선(오존층 파괴), 이산화탄소만큼이나 나름 지구를 구한 셈이다.

2. 1964년, 벨 연구소에서 근무하던 연구원 둘(윌슨과 펜지어스)은 인공위성으로부터 신호를 받아야 하는데 사방팔방에서 감지되는 정체 모를 미세한 잡음 때문에 무진장 고생하고 있었다. 안테나를 아무리 닦고 광 내도 잡음은 없어지지 않았다.

그런데 알고 보니 이 잡음의 정체는 우주를 균일하게 가득 채우고 있는 아주 미약 미세한 열복사 전자기파였다. 지구의 운동, 계절 따위와 무관하게 모든 방향에서 거의 같은 세기로 도달했다. 즉, 얘는 태양계 바깥에서 온 놈이라는 뜻이다.
이것은 우주의 기원과 관련하여 대폭발설, 일명 빅뱅 이론을 입증하는 결정적인 증거로 인정받았다. 우주는 첫 시작이 있고 대폭발이 일어난 뒤 지금까지 엄청난 속도로 팽창하고 있다. 대폭발이 있었던 시점은 약 133억 년 전으로 여겨진다.

중세 때 천동설과 지동설이 대립했다면, 근현대의 천문학계에서는 정상우주설과 빅뱅이 대립하는 거나 마찬가지였다. 그랬는데 이런 상상을 초월하는 관측 덕분에 결과는 빅뱅의 KO승.. 이게 얼마나 대단한 발견이었으면, 저 두 사람은 지구를 구한 클레어 패터슨도 못 받은 노벨 상을 받았다.

* 납과 전파 잡음. 지구와 우주에서 십억 년을 넘는 연대기를 측정하는 실험엔 실험을 방해하던 외부 요인과 뭔가 ‘우연’이 있었다는 공통점이 존재한다.

Posted by 사무엘

2021/09/20 08:35 2021/09/20 08:35
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1. 공기의 흐름과 저항

집에 창문이 열려 있으면 딱히 주변에 바람이 불지 않아도 방문이 세게 닫히며, 심지어 방문이 스스로 꽝 닫히기도 한다.
본인 역시 아주 어린 시절부터 이 현상에 대해 인지하고 있었다. 다시 말하지만, 바람이 안 불어도 이런다. 왜 이런 현상이 발생할 수밖에 없는지를 단순 직관이 아니라 수식을 동원해서 제대로 설명하려면 중등 수준을 넘는 어려운 유체역학 이론이 필요할 것이다.

고속 주행하던 열차가 갑자기 좁은 터널로 들어갈 때 급격한 압력 변화와 저항을 경험하는 것, 그리고 물을 들이붓는 것도 공기가 같이 빠져나가게 해 줘야 더 빨리 되는 것 등.. 우리 주변에 공기는 아무 존재감 없는 ‘공기’ 같아도 실제로는 존재감이 생각보다 크다.

공기 저항이 있기 때문에 우리는 저 높은 곳에서 떨어지는 빗방울을 맞아도 죽거나 다치지 않는다. 공기 저항은 교통수단이 주행하는 것을 어렵게 만들지만, 한편으로 그 무거운 비행기를 공중으로 띄우는 양력을 만들기도 한다. 그야말로 양날의 검 같은 존재가 아닐 수 없다.

2. 열의 흐름

(1) 뙤약볕이 내리쬐는 한여름에 자동차를 창문을 꼭꼭 닫은 채 실외에 세워 놓으면 내부의 온도가 잘 알다시피 7, 80도까지 치솟는다. 사람이 거기에 장시간 있으면 열사병으로 졸도하거나 심지어 죽을 수도 있다. 차내에 놔 둔 음료수 캔은 팽창해서 터지며, 라이터는 연료에 불이 붙을 수도 있다. 차내에 비치된 블랙박스나 카오디오 같은 전자기기들은 그런 온도도 버틸 수 있을 정도로 튼튼하게 만들어져야 한다.

이런 게 온실효과이다. 유리창이 열을 붙잡아 두는 온실효과가 더 큰 듯하다. 그래서 유리궁전 형태로 만들어진 건물들은 냉방비도 많이 든다고 한다.
그럼 밀폐된 차내에서 사람이 계속 호흡을 해서 이산화탄소와 수증기의 농도가 더 짙어지면.. 같은 조건에서 차내의 온도가 더 빠르게 혹은 더 고온으로 올라가는 걸까? 기체가 일으키는 온실효과를 실험실 실험 수준으로 관찰하고 확인하는 방법이 좀 있으면 좋겠다.

온실효과는 단열재의 단열과는 다른 현상이다. 한여름에 아이스크림을 최대한 덜 녹이고 운반하고 싶으면.. 굉장히 의외이지만 차라리 패딩 점퍼나 외투로 감싸는 게 낫다. 유리창은 열을 일방통행만 시키지만 외투는 열의 이동을 어느 방향으로든 저지하기 때문일 것이다.

(2) 환절기여서 낮과 밤의 일교차가 아주 크다던가.. 한겨울에 등산을 가서 와들와들 떠는 상태와 땀을 뻘뻘 흘리는 상태가 널뛰기 하듯 바뀌는 것을 대비해야 한다면 우리는 옷을 어떻게 입을지 고민하게 된다. 얇은 옷 세 겹을 챙길지 네 겹 챙길지?
아주 얇은 옷 + 두꺼운 외투로 할지, 아니면 적당히 두꺼운 옷 두 겹으로 할지 같은 것 말이다.

그런데 이게 자동차로 치면 변속기의 단수와 각 단별 기어비를 어떻게 편성할지 고민하는 것과 개념적으로 굉장히 비슷해 보인다. 너무 두껍게 입어서 더워지는 것은 저단이고, 너무 얇게 입어서 추위에 떠는 것은 고단에 대응한다.
다만, 인간의 옷 중에는 자동이나 무단 변속기에 대응하는 물건은 아직까지 없어 보인다.

(3) 자동차 엔진 내부는 공기보다 열량이 월등히 더 많은 '냉각수'의 적정 온도가 70~95도대인 엄청난 고온 고압의 환경이다. 사람이 맞았다간 곧바로 화상을 입을 뜨거운 물이 엔진을 식히는 데 쓰인다는 뜻이다.
그러니 겨우 4~50도 정도의 한여름 땡볕만으로 차가 퍼지거나 엔진에 당장 문제가 생기지는 않는다. 가을· 겨울이라도 냉각수가 새어 없어졌거나 냉각 계통에 기계적인 문제가 생겼을 때 곧장 과열되고 고장 난다. 그리고 엔진보다는 타이어의 공기압 부족으로 인한 과열이 한여름 땡볕에 취약할 뿐이다.

한편, 인간 같은 생물은 단백질로 이뤄져 있고 효소의 도움으로 물질대사를 하는 특성상 온도의 변화에 생각보다 매우 취약하다. 체온이 약간만 오르내려도 신체에 큰 탈이 나며, 체온보다 몇십 도 높은 액체나 고체에 접촉하면 화상을 입는다. 고온에 잠깐이든, 저온에 오랫동안이든 어느 것이든 말이다. 단, 같은 열을 얼마나 먹었을 때 온도가 얼마나 변하는지는 물질마다 케바케이다.

3. 물의 흐름

자연에서 물이 순환하는 원리, 그리고 강과 바다의 물리적인 차이 같은 것도 어린이용 교양 과학 서적에서 다룰 정도로 기초적인 내용이지만, 한편으로 성인 전공자가 아니면 그게 그렇게 될 수밖에 없는 구체적인 메커니즘을 잘 모를 것이다. 예를 들어..

(1) 근원: 전에도 몇 번 언급했던 적이 있지만 비가 오랫동안 안 오고 있을 때도 산의 높은 계곡에는 어떻게 물이 흐를 수 있을까? 강의 origin, 발원지라는 곳에 가면 무슨 광경을 볼 수 있을까? 그 지점을 정확하게 추적하는 게 가능은 한가? 뭐, 강물이 흘러오는 쪽으로 한없이 이동만 해 보면 되겠지만, 그게 말처럼 쉬운 일만은 아닌 것 같다.

(2) 지하수: 평범한 지표면도 아니고 흙 아니면 돌밖에 없어 보이는 땅 속에서 어떻게 물이 고여서 흐르기까지 하는 지형이 만들어질 수 있을까? 지하수는 지하철을 건설할 때 복병으로 작용하기도 한다. 이 때문에 지하 시설은 환기 시설뿐만 아니라 지하수를 딴 데로 퍼 내는 물 펌프가 상시 가동되어야만 유지 가능하다.

(3) 성분 차이: 강이 하류로 갈수록 물맛이 점진적으로 짜지는 게 아니다. 파도가 거슬러 올라오고 바닷물과 직접 마주치는 하구 지점부터 갑자기 확 짜질 뿐이다. 정황상 바다는 강물의 유입과 무관하게 처음부터 원래부터 짰던 것 같다.
물론 염호라는 곳도 있긴 하다. 하지만 바다는 그렇게 전통적인 방식으로 축적과 증발만 반복하면서 소금물이 되기에는.. 넘사벽급으로 너무 넓고 수량이 많다. 호수와는 별도로 생각해야 할 것 같다.;;

(4) 음향: 작은 계곡이나 시냇물은 졸졸졸 흐르는 소리가 나고, 바다에서는 파도 소리가 난다. 그에 비해 강의 중· 하류는 물이 가장 조용히 천천히 흐르는 것 같다.

(5) 수위 상승: 전에도 한번 언급했던 바와 같이, 강물은 폭우와 댐 방류 때문에 수위가 올라가고, 바다는 기조력 변화와 쓰나미 때문에 수위가 올라간다. 힘의 원천이 근본적으로 서로 다른 셈이다. 강물에 수력 발전이 있다면 바다에는 조력과 파력 발전이 있다.

지표면에 물을 얼마나 넓고 깊게 많이 부어 놓으면 땅과의 온도차로 인해 수면에 바람이 불기 시작하고 물결이 일고 파도가 치기 시작하는 걸까? 그걸 수식으로 어떻게 유도 가능할까? 그나마 커다란 수영장이나 호수의 경우를 생각하면서 사고실험을 할 수도 있을 것 같은데 문득 궁금하다.

끝으로, 강물은 직류 기반의 지하철, 바다는 교류 기반의 광역전철 내지 일반열차에 대응하는 것 같다는 생각을 본인은 오래 전부터 해 왔다. 연어는 직· 교류 겸용 전동차에 대응한다고 볼 수 있다. ㅡ,.ㅡ;;.

4. 불의 흐름

화재 현장에는 소방관을 순직시키는 데 매우 큰 기여를 하는 위험한 현상이 둘 있다.

  • 백 드래프트: 밀폐된 장소에서 불이 활활 잘 타다가 산소만 다 떨어지고 없어서 불길이 겉보기로 사그라들었는데.. 누군가 부주의하게 문이나 창문을 열자, 산소가 새로 유입되어 불길이 폭발적으로 확 살아나면서 문을 열었던 사람까지 덮치는 현상이다.
  • 플래시 오버: 불타던 기물들이 가연성 가스로 기화해서 천장에 자욱하게 떠 올라갔는데(나무로 치면 목가스 같은..).. 열기로 인해 주변 온도가 그 기체들의 발화점 이상으로 올라갔을 때 현장이 한꺼번에 화염으로 휩싸이는 현상이다.

둘 다 뭔가 화재계의 스탑 럴커 내지 얼라이 마인이나 마찬가지이다. 단지, 연소의 3요소 중에서 전자는 산소가 기폭제이고, 후자는 열이 기폭제라는 차이가 있을 뿐이다. 연료야 갑자기 더 주어지는 일이 없을 테니 논외이다.
실내 화재 현장이라는 게 건물· 구조물이 붕괴될 위험이 있고 또 밀폐된 공간도 있기 때문에 소방관이 접근하기가 더욱 위험한 것 같다.

야외의 산불은 절대적인 규모가 무식하게 너무 크고 불씨가 바람을 타고 날아다니면서 불을 퍼뜨리는 것 때문에 진화가 매우 어렵고 위험할 것이다. 하지만 저런 플래시 오버 / 백 드래프트 같은 지뢰에 대비해야 할 필요는 없을 것이다. 여느 산악 야전과 시가전이 전술이 다르듯이, 화재 진압 방법론도 실내와 실외는 차이가 있는 것 같다.

5. 의외의 미스터리

  • 얼음판이 미끄러운 이유는? (단순히 표면이 살짝 녹기 때문만은 아니라고 하는데..)
  • 하품이 나는 이유는? (단순히 산소가 부족해서? 이산화탄소가 과다해서? 졸려서..??)
  • 천둥· 번개가 가능한 이유는? (물방울· 얼음덩어리에 지나지 않는 구름이.. 그 많은 전기 에너지를 어떻게 머금을 수 있지? 정말 획기적인 배터리 기술인데..)

이것들은 우리 주변에서 비교적 쉽게 볼 수 있는 현상이지만 의외로 원인이 아직도 딱 떨어지게 정확하게 규명되지 않았다고 한다.
손으로 쇠붙이를 만졌을 때 나는 '쇠냄새'는 금속 자체에서 나는 냄새가 아니라 손에서 묻은 분비물(...;; )이 쇠에 닿아서 변질되면서 생기는 냄새라고 하는데.. 이게 밝혀진 지도 그리 오래되지 않았다.

Posted by 사무엘

2021/09/12 08:35 2021/09/12 08:35
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1960년대에 우리나라와 일본과 미국이 건축· 교통 분야의 기술 격차가 어느 정도였는지는 고속도로: 고속철: 우주선이라는 비례식으로 간단히 설명할 수 있겠다.
이 글에서는 그 시절에 대한 영상 기록을 좀 살펴보도록 하겠다.

1. 신칸센

다음 링크는 1964년에 개통했던 일본 도카이도 신칸센의 건설 과정을 담은 다큐멘터리 영화이다. (☞ 보기) 이런 귀한 기록을 굉장한 고화질로 유튜브에서 볼 수 있구나~! 1970년도 아니고 1960년대의 컬러 영상이다. 감동 감동~

사용자 삽입 이미지

객실에 "1963년 3월 30일, 256km/h 달성" 인증 패찰이 붙어 있다니.. 믿어지지 않는다. (13분 50초 부근)
그러니 신칸센이 아직 정식으로 개통하기도 전이었던 1963년작 만화영화 봉팔...아니 에이트맨에 벌써부터 신칸센 모양의 열차가 등장했던 것이다. "나를 이길 자 그 무엇인가 자동차보다 빠르고 기차보다 더 빠른.." 말이다.

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13분 25초. 어설픈 손글씨 숫자가 적힌 아날로그 계기판을 보면 엄청난 옛날인 걸 알 수 있긴 한데, 문제는 속도가 300까지 찍혀 있다는 것이다.
우리나라는 그로부터 20년 뒤인 1984년에 경부선 천안-평택 사이에서 시속 140km 시운전 성공 이러는 수준이었는데.. =_=;;

쟤들은 1960년대에 시속 200 이상 고속철을 세계 최초로 100% 순수 자체 기술로 만들었다는 거다.. 늘 감탄이 나온다.
1960년대에 우리나라는 기를 쓰고 시속 100짜리 경인과 경부 고속도로를 닦았고, 일본은 시속 200짜리 고속철을 만들었는데, 비슷한 시기에 천조국은 음.. 우주선을 만들어서 인간이 달에 다녀왔다..;; 뭐 그건 그렇고..

끝으로 하나 더.
우리나라는 서울 시내를 지나는 고가 철도가 도시철도인 지하철 2호선 정도밖에 없다. 하지만 일본은 대도시 도심 구간에 온통 고가 철길이 놓여서 신칸센이 마치 지하철처럼 다닌다.

왜냐..? 우리나라는 서울 시내에서는 KTX도 그냥 기존선으로 다니지만, 신칸센은 도심 구간에서 기존선 직결 운행이 전혀 불가능하기 때문이다. 궤간이 아예 다르니까.
이런 역사적인 배경으로 인해 일본의 고속철은 기존선 직결 운행이라는 개념이 그냥 없다. 이름조차 열차가 아닌 선로 지향적으로 '신간선'이라고 지은 게 다 이유가 있다.

2. 아폴로 13

영화 “아폴로 13”.. 무려 25년도 더 전, 라이온 킹이니 포카혼타스니 이러던 시절의 옛날 영화인데.. 본인은 요 얼마 전에야 드디어 스트리밍 서비스를 통해서 진지하게 봤다. 이런 명작을 이제야 접하다니..

난 이런 영화가 있다는 걸 처음 접한 건.. Windows XP 다음으로 나온 Windows Vista에 기본 내장돼 있던 예제 동영상이었다. 보신 적 있는 분이 계실지 모르겠네..
그때 내셔널 지오그래픽 해저 생물 영상 클립이랑, 저 영화에서 폭발 사고가 난 아폴로13 우주선을 어떻게 지구로 귀환시킬지 지상 관제 요원들이 토론하는 장면 클립. 이렇게 두 개가 있었다.

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  • 강제 유턴: 우주선이 얼마나 손상됐는지 알 수 없는 상황인데.. 엔진 시동 걸었다가 더 큰일 나면 어쩌려고?
  • 자연 선회: 물과 전기가 부족하고 보급 물자도 달에 실제로 내려가는 2명분밖에 없는데.. 며칠 동안 3명이 달 착륙선(LM)에서 어떻게 버티려고?

그 외에 인상적이었던 장면은 다음과 같다.

(1) 그 시절에도 컴퓨터라는 기계 자체는 존재했지만.. 너무 크고 희귀하고 비싼 몸이었기 때문에 인간 계산수와 계산자라는 물건 역시 아직 현역이었다. 주판으로 지수와 로그를 다룰 수는 없기 때문에..
참 격세지감이다. 인간이 50년 전에 겨우 이런 기술만 갖고도 달에 갔다 왔었다는 거다.

(2) "안녕하세요 지구에 계신 여러분. 우주선 안의 무중력 상태가 어떻냐면요~"
유튜브 브이로그라는 게 유행이 되기 40년도 더 전에 이 아저씨들은 저런 거 생중계를.. 아날로그 비디오 카메라로 했었다~!

(3) 우주 공간에서 달 착륙선(LM)이 유턴 후 사령선(CM)과 주둥이를 맞추는(도킹) 절차가 실제로 저렇게 진행됐구나. 조종사들이 조이스틱 당겨서 테트리스의 작대기 블록 집어넣듯이 구멍 맞춰 주고..;;
새턴 로켓이야 지표면에서 발사되는 거니까 일반인들도 발사 장면을 볼 수 있지만, 달 착륙선도 소형 로켓이다. 이게 돌아가는 장면은 영화가 아니면 일반인이 제대로 볼 일이 없다.

(4) 21세기를 사는 후대의 사람 중 일부는 "그때 인간이 진짜 달에 가긴 했었냐? 별로~" 이런 음모론을 제기하는 반면, 그 당대를 살았던 사람들의 생각은 달라도 너무 달랐다.

아폴로 11호와 12호를 거치고 나니 이제 달에 가는 건 전혀 특별하지 않은 당연한 일상이 돼 버렸다. "아 그래? 또 갔나 보네" 마치 군 입대를 한 친구의 휴가가 반복되자 "아 그래? 또 나왔어?" 이러는 것처럼 말이다.
마치 성경에서 이스라엘 백성들이 홍해를 건너는 기적을 보고 나서도 딱 사흘 만에 감격이 싹 식고 불평이 나오기 시작했던 것처럼 달 착륙에 대한 감격과 국민적 관심도 놀라울 정도로 금방 가라앉았다.

오죽했으면 우주비행사의 부인이 기레기들의 행태에 분노해서 "달에 착륙하는 것 따위는 전혀 드라마틱하지 않고 매스컴 탈 일이 아니라더니, 달에 착륙을 못 하는 건 어째 드라마틱한 일이 되나요?"라고 쏘아붙이는 장면도 나온다.
평소엔 관심이 없다가 임무가 실패하고 승무원들이 죽게 생기자 뒤늦게 주목을 받기 시작한 것에 빡친 것이다.

(5) "내가 책임자로 있는 한 우주에서 희생되는 미국인 같은 건 없다. Failure is not an option. (이건 뭐 군인이 전투에서 2등이란 없다.. 뭐 그런 어감의 대사..)" ㅠㅠㅠㅠㅠㅠ

(6) 지상 관제센터로부터 지시를 받으면서 문제를 해결하고 객차를 떼어내고 이것저것 하는 건 영화 튜브와 비슷한 느낌이다. 물론 아폴로13이 튜브 '따위'와는 비교가 안 되는 명작이지만.. 지하철 객차 정도나 분리시키는 허구 픽션이랑, 우주선 SM(기계선)을 떼어내고 최종적으로 LM도 떼어내는 '실화' 영화가 어째 비교가 되겠나. (CM만이 지구로 돌아옴)
승무원들은 지구 재진입을 앞두고 자기 목숨을 부지해 줬던 LM까지 떼어낼 때 "she was a good ship" RIP를 읊었다..;;

(7) 재진입하는 절차, 이산화탄소 제거기를 야메로 돌리는 절차.. 장삐쭈의 '유격' 시리즈에서 말 끝마다 "...하는 절차를 밟아 보도록 하자" 이러는 그 쏘가리 생각이 나더이다..;;; ㅋㅋㅋ.

(8) 재진입을 앞두고 한 승무원이 동료들에게 “Gentlemen, it's been a privilege flying with you” 라고 말하는데..
이건 영화 타이타닉에서 바이올린 악사들이 최대한 버틸 수 있는 순간까지 찬송가를 연주하다가 결국 “Gentlemen, it has been a privilege playing with you tonight” 이렇게 말한 뒤 작별하는 것과 굉장히 비슷해 보인다. 이렇게 같이 뭔가를 수행하게 되어 정말 영광이었다는 끝인사이다.

(9) 아폴로 13호가 통상적인 우주선과 달리 왜 3분이 넘도록 한참동안 응답이 없고 재진입 딜레이가 길었는지는.. 내가 아는 한 정확한 이유가 밝혀져 있지 않다고 한다. 달 뒷면으로 들어갈 때, 그리고 재진입 하느라 엄청나게 열받고 있을 때.. 우주선은 관제소와 통신이 완전히 끊긴다.

(10) "나는 지금도 밤하늘의 밤을 볼 때마다 우리를 생환시키기 위해 애썼던 수많은 관계자들의 노고를 생각합니다. 그리고 인류는 앞으로 누가 언제 달에 다시 가게 될지 늘 기대해 봅니다." (결말부 주인공의 마지막 나레이션) ㅠㅠㅠㅠ ♥♥♥

Posted by 사무엘

2021/08/29 08:35 2021/08/29 08:35
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화학 이야기

물리학이 작용 반작용이 어떻고 하다가 전자기력, 핵력 따위를 다룬다면, 화학은 산과 염기가 어떻고 극성과 무극성(수용성 지용성..), 유기물과 무기물이 어떻고를 논하는 꽤 오묘한 과학 분야이다.
다만, 화학과하고 화학공학과는 일반 음대와 실용음악, 물리학과와 기계/전자공학, 심지어 언어학과 문예창작(!!)이 다른 것 이상으로 공부하는 것과 지향하는 바가 매우 다르다.;;;

20세기 이래로 인류가 누리는 복 중 하나인 합성섬유와 플라스틱, 냉장 냉동 시설의 냉매, 휴대용 전자기기에서 쓰이는 고성능 배터리, 이것 말고도 각종 저렴한 인조 물질들을 존재 가능하게 한 것이 화학이다.

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위의 다이어그램에서 파랑이 아닌 주황색 화살표는 아무래도 물리보다는 화학의 비중이 더 큰 영역이라 생각된다.
그림에서 반영되지는 않았지만, 열을 효율적으로 내기 위해서 연료를 잘 정제하는 것도 응당 화학의 몫일 테고.. 그러니 화학 회사는 전지 쪽이든 석유 쪽이든 '에너지 기업'이라는 이미지가 좀 있다.

비전공 화알못이긴 하지만 개인적으로 화학에서 굉장히 의미심장 대단한 변화/발견이라고 생각하는 건 다음과 같다.

1. 산과 염기 정의의 확장

전자기학에서 + -라는 양극을 다루는 것과 비슷하게 화학에서는 산과 염기라는 상극 개념이 있다. 그런데 그걸 엄밀하게 정의하는 게 은근히 난감했다.
처음에는 물에 용해됐을 때 H+ 이온을 내놓는 물질이라고 비교적 단순하게 정의됐는데(19세기 아레니우스의 정의).. 나중에는 그것만으로는 한계가 있었다(예: 수용액이 아닌 곳에서는?).

그래서 화학에서도 산· 염기의 특성을 더 미시적으로 규정한 새로운 정의가 등장하게 되었다. 비전공자로서 본인이 기억하는 건 루이스의 정의 정도가 전부이다.
이런 게 물리로 치면 미터와 초의 정의가 더 엄밀하게 바뀌는 것과 비슷하고, 수학에서 음수의 거듭제곱이나 로그, 팩토리얼, 제타 함수 따위를 대수적으로 확장하여 정의하는 것과 비슷해 보인다.

스타에서 디바우러가 뱉어내는 독성 물질이 설정상으로는 산성의 독액이다.;;
글쎄, 황산 염산에 비해 강염기가 금속을 녹인다는 말은 딱히 못 들어 본 것 같다. 하지만 생체 단백질을 녹이는 성능은 염기도 산보다 더하면 덜하지 결코 못하지는 않다.

그나저나 염기하고 '알칼리'의 차이는 뭐지..?? 단순 별칭인가?
원래는 동일한 개념인데 지질학인가 특정 분야에서는 둘을 약간 다른 용도로 구분해서 쓰지 싶다.

2. 유기물의 합성

인류는 연금술을 이용해서 구리에서 금을 '저렴하게' 인위로 만들어 내는 건 성공하지 못했다.
(오늘날은 뭐.. 입자 가속기 돌려서 원자 단위의 조작을 가해서 금을 이론적으로 만들어 낼 수는 있다..;; 하지만 실패 확률이 매우 높고 초극미량밖에 안 생기는데 비해 가속기 돌리는 비용은 가히 살인적.. 그냥 금은방에서 금 현물을 구입하는 게 더 쌀 정도로 가성비가 안 맞을 뿐이다. 물질을 원자 수준에서 본성을 유지시키는 원초적인 힘은 매우 매우 어마어마하게 강하기 때문에 현대의 과학 기술로도 제어하고 조작하기가 몹시 어렵다.)

그 반면, 인간이 금 생성 대신 다른 영역에서 성공한 것이 있는데.. 바로 요소라는 유기물을 실험실에서 자체적으로 합성해 낸 것이다.
그 전에는 고온에 노출됐을 때 곱게 녹고 달궈지고 증발하기만 하는 물질과(비등점), 불이 붙어서 에너지를 내며 활활 타고 재가 되는 물질(발화점).. 동식물 생명체로부터 유래된 물질은 근본이 서로 완전히 다르다고 여겨졌다. 그런데 그 통념이 깨지게 됐다. (플라스틱만 해도 열가소성 수지와 열경화성 수지로 나뉘는 걸 생각해 보자~!)

금을 인위로 만드는 것과 동급으로 불가능이라고 여겨졌던 유기물의 인위 합성(무기 화합물로부터)은.. 프리드리히 뵐러라는 독일 화학자가 1828년에 최초로 성공했다. 수학으로 치면 초월수임이 최초로 증명된 수, NP 완전 문제임이 자가증명된 최초의 문제와 비슷한 지위라 할 수 있겠다.

이것은 연소와 관련하여 플로지스톤설이 부정되고, 생명의 자연발생설이 부정되고, 빛의 속도가 유한하다는 것이 알려진 것과 비슷한 급의 혁신이었다. 19세기에 물리학에서 전자기학이 새로 태동한 것처럼, 화학에서는 복잡한 탄소 화합물의 분자 구조를 다루는 유기화학이라는 난해한 분야가 이때부터 시작됐다. 그리고 요소 말고 다른 유기물들도 실험실에서의 합성 성공 사례가 봇물 터지듯이 쏟아져나왔다.

3. 암모니아, 아세톤의 합성

역시 독일의 화학자인 프리츠 하버는 1909년, 공기 중의 질소로부터 암모니아를 합성하는 공법을 개발했다. 이 덕분에 질소 비료를 원하는 만치 인위로 대량 생산할 수 있게 됐고 콩이나 휴경 같은 자연 요법 없이도 지력을 유지하며 농사를 계속해서 지을 수 있게 됐다.

이건 정말 '공기로부터 빵을 만드는 기적'을 행한 거나 마찬가지였다. 식량 생산이 인구 증가를 못 따라간다는 맬서스 트랩이 이 업적 덕분에 불식되었다.
그래도 이 사람도 구리로 금을 만들지는 못했기 때문에 조국 독일의 1차 대전 패전 배상금을 갚기 위해서 바닷물을 대량으로 증발시켜서 거기 녹아 있던 금을 추출할 생각을 했었다.. 하지만 이건 가성비가 안 맞아서 곧 포기..

비슷한 시기에 '하임 바이츠만'이라는 영국계 유대인 화학자는 또 다른 유기물인 아세톤을 인위로 합성하는 방법을 개발해서 화약의 대량 생산과 1차 대전 연합국의 승전에 큰 기여를 했다.
그는 그거 보답으로 유대인들이 들어갈 팔레스타인 땅을 요구했고, 훗날 이스라엘의 초대 대통령까지 됐다. 프리츠 하버와 하임 바이츠만의 비교는 수 년 전에 이미 한 적이 있으니 여기서는 그냥 링크로 대체하겠다. (☞ 링크)

20세기 전반은 정말 화학 강세였던 시절 같다. 정확하게는 화학공학..

Posted by 사무엘

2021/06/07 08:33 2021/06/07 08:33
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자연에 존재하는 모든 힘(= 질량을 가진 물체의 속도를 달라지게 만드는 그 무언가)이라는 것은 그 근원 내지 본질이 (1) 중력, (2) 전자기력, (3) 약한 핵력, (4) 강한 핵력이라는 넷 중 하나로 귀착된다.

1. 중력

솔직히 중력 하나를 발견하고 개념과 공식을 정립한 것만으로도 인류는 정말 위대한, 엄청난 발상의 전환을 경험했다. "사람이 땅으로 떨어진다"가 "지구가 사람을 끌어당기는 것이다, 아니 지구와 사람이 서로 끌어당기기는 하는데, 그 힘의 차이가 한쪽이 너무 넘사벽이기 때문에 일방적인 것처럼 보일 뿐이다."로 바뀐 것이기 때문이다.

이를 계기로 인류는 질량과 무게라는 걸 구분해서 생각할 수 있게 되었고, "지구가 둥글다면 지구의 아래쪽에 있는 사람은 어떻게 떨어지지 않을 수 있는데?" 같은 걸 궁금해할 필요가 없게 됐다. 우주는 이차곡선, 일명 원뿔곡선 궤적 운동이 만연한 공간이라는 것이 수학적으로 깔끔하게 규명됐다. 천동설이 완전히 확인사살 당한 건 덤..

그리고 물체의 운동을 수학적으로 엄밀하게 기술하는 과정에서 지금까지 떡밥 수준으로나 나돌고 학자마다 표기 방법도 제각각이던 '미적분학'이라는 것이 학문으로서 체계적으로 정립됐다. 여러 물체 중 진자의 운동은 정확하게 움직이는 괘종시계를 만드는 것과 관계가 있었다는 게 흥미롭다.

뉴턴으로 대표되는 이 고전역학은 부력이나 양력을 다루는 유체역학으로 이어지며, 공학으로 넘어가서는 기계공학을 정립시켰다. 중등 수준의 시험 문제에서는 "단, 공기의 저항은 무시한다, 마찰은 무시한다" 같은 단서가 붙지만, 현실의 문제를 풀 때는 그런 것까지 다 고려해야 할 것이다.

열역학은 보이는 힘과 보이지 않는 에너지의 변환 관계를 열과 결부지어서 꽤 심오하게 다루는 분야라 하겠다. 이론 자체는 새로운 게 나올 게 거의 없이 다 완성됐기 때문에 이것도 동력 기관이나 에어컨처럼 기계공학과의 응용이 차지하는 비중이 크다.

오죽했으면 100여 년 전에 이 분야의 대가이던 켈빈 경이 "이제 물리학은 나올 거 다 나왔고 측정값의 소수점을 바로잡는 일밖에 안 남았다"라고 내뱉었을 정도였다.;; 양자역학의 출현을 예상하지 못했기 때문이다. 뭐, 이 사람은 비행기도 존재 불가능하다고 예견했었지만, 다행히 비행기가 실제로 발명되는 건 간발의 차이로 보지 못하고 19세기 말에 먼저 세상을 떠났다.

끝으로, 기계공학과의 접점이 없이 고전역학이 물 만난 고기 역할을 하는 분야로는 천문학을 빼놓을 수 없다. 애초에 뉴턴, 케플러, 갈릴레이도 다 천체의 운동 연구에 일가견이 있던 사람이었다(진자가 아니라;;). 중력이란 건 앞으로 다룰 전자기력이나 원자력하고는 0의 개수가 수십 개씩 차이가 날 정도로 약하며, 천체 급으로 거대하고 거시적인 계로 나가야만 그 효과를 제대로 관찰할 수 있다.

물론, 천문학에서도

  • 우주 전체가 그런 식으로 돌아가고 있다면 궁극적으로는 모든 천체들이 서로 끌어당기다가 다시 한데 도로 붙어 버리지 않겠는가? 어떻게 유지 가능한가?
  • 우주의 모든 공간 아무 방향으로나 무한히 많은 별들이 놓여 있으면.. 지구도 그 별빛 때문에 궁극적으로는 어디서나 낮과 밤 구분이 없이 24시간 내내 밝아지지 않겠는가?

같은 논리 궤변이나 역설이 이미 몇백 년 전부터 제기되어 왔다.
어떤 건 그 시절의 과학 지식과 관측 기술만으로는 정확한 답을 구할 길이 없었다. 그래서 뉴턴조차도 "좋은 질문인데, 거기까지는 나도 잘 모르겠다. 아마 신이 알아서 인위로 조절하시지 않을까?"라고 넘겼을 정도였다.

오늘날 우주 생성의 유력 시나리오로 여겨지는 대폭발설은 저런 역설들을 말끔하게 해결해 준다. 우주가 계속 팽창하고 천체간의 거리가 멀어지고 있으니 한데 도로 붙을 일도 없고, 별빛도 지구에 영원히 도달하지 못하는 게 있다. 우주가 그렇게 되고 있다는 게 관측을 통해 확인도 됐다.

그런데 그럼 우주가 팽창하는 원동력은 무엇인지, 태양계 전체조차도 우리 은하의 중심부를 초속 수백 km로 공전한다는데 그럼 그 공전을 가능하게 하는 중심의 거대한 중력은 정체가 무엇인지.. 난 천체물리학을 딱히 전공하지도 않았으니 그런 건 잘 모르겠다.

2. 전자기력

중력 얘기가 좀 길어졌다만.. 자연에는 중력과는 완전히 다르고 중력보다 더 강한 다른 힘의 원천도 있다.
중력이 아니고 원자력도 아니면서 자연에서 발견되는 다른 힘들은 근원이 몽땅 전자기력으로 귀착된다. 이 역시 정말 놀라운 일이 아닐 수 없다. 게다가 전자기력은 서로 관계가 전혀 없어 보이는 힘까지도 한데 연결하고 있는 것이 많다.

제일 간단하게는 자석이 철을 끌어당기는 것.. 왜 이런 일이 가능한지 중력만으로는 알 길이 없다. 더구나 자석에는 당기는 것뿐만 아니라 미는 힘도 있다.
더 나아가 찌릿찌릿 정전기와 마찰 전기를 포함한 전기 현상, 전자석과 교류 발전기, 전동 모터.
그리고 생물의 근육이 힘을 내는 원천도 전자기력이다. 생체는 전기로 움직이는 각종 금속 기계와 전혀 다른 단백질 덩어리일 뿐인데.. 그래도 생각해 보니 생물 중에도 아예 전기 뱀장어나 전기 가오리 같은 동물도 있긴 하다.;;

소금쟁이가 물에 뜨고, 물이 컵의 용량보다 미묘하게 많이 담겨도 곧바로 넘치지 않게 하는 표면장력도 전자기력으로 가능한 일이다.
더 나아가 마찰력, 팽팽한 줄이나 스프링의 장력, 원자 레벨의 각종 화학 반응.. 이를테면 폭발(내연기관, 총기)도 배후에는 모두 전자기력이 있다! 원자조차 방사선을 내뿜으면서 더 작은 구성요소 입자 단위로 붕괴되고 엄청난 에너지를 내는 정도는 돼야, 그건 전자기력을 넘어서는 다른 힘의 영역으로 넘어간다.

그러니 전자기력부터는 화학하고도 어느 정도 관련이 생긴다. 그리고 이놈의 전자기력만 정복하면 자연의 이치를 어지간한 건 다 깨달았다고 생각해도 될 것 같다. 물론 그걸 미주알고주알 제일 저수준에서 통합적으로 기술하는 공식은 정말 상상을 초월하게 복잡하고 어렵다.. -_-;; 맥스웰 방정식이라고 이름은 들어 보셨는가? 그리고 전기도 직류가 아닌 교류로 가면 얼마나 살인적으로 복잡하고 어려워지는지~!

수학에서 미분과 적분은 서로 다른 목적과 방법론으로 출발했다가 합쳐져서 미적분학이 됐다. 하긴 지수와 로그도 서로 따로 출발했다가 한데 만났다고 하던데..
어쨌든 이건 물리학에서 전기와 자기가 합쳐져서 전자기학이 된 것과도 비슷해 보인다.

고전 물리학은 중력 위주의 고전역학에다가 이 전자기학 정도까지가 포함된다. 뉴턴과 아인슈타인에 비해 패러데이, 맥스웰 같은 사람은 인지도가 지나치게 낮은 감이 있다.
고전역학의 곁가지로 열역학, 유체역학 등이 있는 것처럼, 전자기학의 곁가지 범주에 드는 게 전자기파의 특성을 좀 다른 관점에서 세밀하게 연구하는 광학이다. 각종 렌즈라든가 그 이름도 유명한 레이저가 이 바닥을 연구하면서 개발된 물건이다. 광학은 고전 물리학의 영역에서 연구되는 것도 있고, 양자역학 수준의 현대 물리학의 관점에서 연구되는 것도 있다.

빛도 전자기파의 일종이긴 한데 이놈은 도대체 파동(전자기파)일까 입자(광자..??)일까 하는 고민이 진지하게 논의되기 시작했다. 이거 뭐 예수님이 하나님인 동시에 완전한 인간인 것처럼 빛도 이중성을 지닌 것이다.

빛의 속도가 무한이 아니라 유한하다는 것, 그리고 매질에 따라 변하기도 한다는 사실 역시 지구가 둥글다는 사실에 필적하는 엄청난 발견이며 인류에게 발상의 전환을 선사했지 싶다. 실제로 진공에서의 빛의 속력은 매우 중요한 물리 상수이며, 오죽했으면 오늘날 1m라는 길이의 단위가 광속에 근거하여 정의돼 있기도 하다.

전자기파는 파동인 주제에 음파와 달리 매질이 없어도 퍼져나갈 수 있으며, 덕분에 열을 '복사'라는 방법으로 전할 수도 있다.
전기로 빛을 내기도 하고 반대로 빛으로부터 전기를 얻을 수도 있다. 전기로 동력을 얻을 수도 있고, 전파 형태로 바꿔서 정보를 주고 받을 수도 있다. 이걸로도 얼마나 할 게 많으면, 공학과 접목한 분야가 전기공학과 전자공학으로 나뉜다.

아울러, 말이 나왔으니 말인데 물리학에는 광학 말고 음파나 물결, 지진파처럼 전자기파가 아닌 다른 일반적인 파동, 진동을 연구하는 분야도 있다. 도플러 효과니 뭐니 하면서.. 얘들은 관찰되는 현상의 규모가 전자기만치 미시적이지는 않으니 고전 역학과도 접점이 있는 분야일 듯하다. 지금까지 수학 시간에만 접하던 삼각함수 그래프를 현실에서 보게 된다.

3. 원자력

고전 물리학을 통해 인간은 우주 만물이 돌아가는 현상을 차원이 다르게 정확하고 세밀· 엄밀하게 기술하고 이해할 수 있게 되었으며, 이로부터 엄청난 양의 기술을 개발하고 수많은 문명의 이기들을 만들 수 있게 됐다. 그런데 20세기부터는 유럽의 천재 물리학자들에 의해 '양자 역학'과 '상대성 이론'이라는 그야말로 차원이 다른 분야가 새로 개척되었다.

돌턴의 생각과 달리, 원자는 더 쪼개지지 않는 물질의 최종 근원· 본질이 아니었다. 이것도 양성자니 중성자니 전자니 하면서 더 쪼개질 수 있었다.
그리고 이런 더 미세한 입자들은 일반적으로는 중력이나 전자기력보다도 더 강한 힘으로 굳게 붙들려 있어서 마치 한데 뭉친 것처럼 보이지만.. 어떤 특이한 원소는 이런 상태를 비교적(?) 쉽게 바꿀 수 있으며 원자력이라는 가히 상상을 초월하는 힘을 얻는 용도로 사용할 수 있다. 또한 이런 원소에서는 방사선이라는 아주 위험한 에너지가 뿜어져 나온다.

이 분야도 상대성 이론을 발견한 아인슈타인 외에 다른 양자 역학 선구자들은 해당 분야 전공자가 아니면 잘 모르는 경우가 대부분이다. 막스 플랑크, 조세프 톰슨, 어니스트 러더퍼드, 닐스 보어 이런 사람들 말이다.
그나마 뢴트겐은 X선을 발견했고 세계 최초의 노벨 물리학상 수상자이기도 하니 그럭저럭 인지도가 있는 듯하다. 인류 역사상 최초로 살아 있는 사람의 뼈를 해부하지 않고 라이브로 촬영할 수 있게 됐다니, 얼마나 충격적이었을까? 이건 의료에도 영상 의학이라는 완전히 새로운 장르를 창조해 냈다.

비슷한 시기에 러더퍼드는 우라늄의 방사선을 연구하면서 방사선 중에 알파 선과 베타 선을 최초로 구분해 냈다. 그리고 원자핵 내부의 양성자들이 전자기력의 반발을 이겨내고 안정적으로 핵을 구성하기 위해서는 그보다 더 강한 힘이 필요하다고 추론함으로써 강한 핵력이라는 것을 발견했다.
그에 비해 약한 핵력은.. 원자력 중에서 전자기력보다는 약한 힘인데, 이게 있어서 탄소 동위원소 붕괴라는 게 발생하며 연대기 측정이 가능하다는 것 정도까지만 개인적으로 알고 있다.

다음으로 보어는.. 우리가 지금 당연히 알고 있는 원자 구조 모형--원자핵 주변에 전자들이 마치 태양계에서 행성들이 태양을 도는 것처럼 도는 형태--을 최초로 제안했다. 이것은 선배 러더퍼드가 제안했던 모형을 더 개선한 형태였다.
여담이지만 보어는 full name의 앞부분이 '닐스 헨리크'라는 단어로 시작하는데, 이것은 5차 방정식을 연구했던 노르웨이의 수학자 '닐스 헨리크 아벨'의 앞부분과 완전히 일치한다.;; 신기한 노릇이다. 보어는 덴마크 사람이었다.

전자기학만 해도 돌아 버리겠는데 하물며 양자 역학부터는 관찰하고 다루고 계산하는 것들이 현실과 너무 동떨어져 있으니 어지간한 기계· 전자 공대생들도 접점이 없어지는 듯하다. 그냥 학부 1학년의 기초필수 과목 수준에서 잠깐 다루고 넘어가 버린다.
사실, 원자력이라는 건 물질 자체를 원자 차원에서 존재 가능하게 하는 힘이다. 힘이 적용되는 범위는 상상을 초월하게 짧지만, 반대로 그 어떤 힘보다도 압도적으로 강해야만 한다고 생각하면 좀 쉽게 이해할 수 있다.

그러니 물질이 다른 물질로 호락호락 바뀌지 않으며, 물리적 변화와 화학적 변화에는 분명한 경계가 존재한다. 과거의 연금술은 몽땅 실패했다. 어떤 금속이 물리적(?)으로 엄청난 열이나 충격을 받았다고 해서 갑자기 원자 차원에서 물질이 붕괴해서 다른 금속으로 바뀌었다거나 하지는 않는다.

전기 분해만 해도 꽤 힘들고 에너지가 많이 드는 과정인데, 하물며 극도로 불안정한 방사성 원소를 합성하는 입자 가속기는 가동에 드는 동력 비용이 억소리 난다. 오죽했으면 원소의 무게당 생성 비용이 금보다 훨씬 더 비싸질 정도이다.
마치 생물에도 종과 종 사이의 경계가 존재하며 종간 잡종은 자연적으로 더 번식을 할 수 없듯이, 원소 간에도 뭔가 이런 경계가 존재하는 것 같다.

그러고 보니 생물학도 20세기에 분자 생물학이 태동하고 DNA라는 물건의 내부 구조가 밝혀지면서 그야말로 상상을 초월하는 급격한 발전을 하게 됐다. 그 전 19세기까지만 해도 생물학은 파브르 곤충기, 맨델의 초파리 유전 이러면서 그냥 이미 있는 생물을 잔뜩 관찰하거나 해부하는 수준을 벗어나지 못했었기 때문이다. 러더퍼드가 "물리 이외의 다른 과학은 그냥 우표 수집과 별반 다르지 않음"이라고 괜히 말했던 게 아니다.

양자 역학이 등장하면서 물리학은 화학하고 굉장히 가까워졌다. 심지어 저 러더퍼드는 톰슨, 보어, 아인슈타인 등과는 달리, 노벨 화학상을 받았다. 하긴, 저 때는 원소 주기율표라는 게 완성된 지도 얼마 안 됐던 시절이었다.
이런 지식들이 차근차근 쌓이고 공학과도 손을 잡으면서 결국은 원자 폭탄을 만들고 원자력 발전을 하는 것도 가능해졌다. 인류는 태양에서 유래되지 않은 폭발적인 에너지를 얻을 수 있게 된 것이다.

한편, 상대성 이론은 그 자체가 양성자 중성자가 어떻고 전자가 어떻고 하는 양자 역학과 관계가 있지는 않고, 뭔가 다른 관점에서 기존 고전 물리학(역학+전자기학)의 한계를 보완했다. 미세 세계가 아니라 오히려 광속을 논하는 천체 운동에서 기존 물리 법칙으로 설명되지 않는 오차 문제도 여럿 해결했기 때문이다.

e=mc^2이라든가 "물체의 속도가 광속에 가까워질수록 시계가 더 느리게 가게 된다"는 문과 출신 일반인이라도 알 법한 너무 유명한 공식인데.. 저걸 어떻게 관찰과 증명을 할 수 있을까..? 그저 신기할 따름이다.
뉴턴과 갈릴레이 시절에는 정확한 진자 운동을 기술하는 게 목표였는데, 그로부터 300여 년 뒤엔 국제선 열차와 비행기가 등장하면서 세계 각국의 시계를 정확하게 똑같이 동기화시키는 게 매우 중요한 임무가 됐다. 상대성 이론은 이런 데서 오차를 줄이는 데에도 기여했다.

4. 맺는 말

이상이다.
지금까지 정말 맛만 보는 수준으로 간략하게 늘어놓은 바와 같이, 고전 물리학이 고전 역학과 전자기학으로 구성된다면, 현대 물리학은 양자 역학과 상대성 이론이 뼈대를 구성한다고 보면 되겠다. 고전에서 현대로 갈수록 관찰하는 스케일은 말도 안 되게 작아진다. 천문학적인 거대한 우주만 있는 게 아니라 각 물질의 입자 내부에도 작은 우주가 펼쳐져 있는 거나 마찬가지이다.

물론, 쿼크니 글루온이니 하면서 도대체 얼마나 더 쪼개야 이제는 진짜로 원천적인 물질의 본질이 도출될지, 아직 존재가 확인되지 않은 가상의 힘의 근원은 실존하는 건지, 4대 상호 작용을 더 근본적인 힘으로 통합할 수 있을지는 알 수 없다. 뉴턴 역학에서 시작했던 물리가 어째 이 정도로 추상적인 수준까지 갔는지 놀라울 따름이다.

교통수단 내지 군대의 작전 장소를 육해공으로 나누는 것만큼이나, 자연 과학을 물리-화학-생물로 나누는 것은 상당히 그럴싸한 구분법이다. 화생방은 이 개념이 그대로 담긴 명칭이며, 사람이 다치는 방법도 물리적인 외상, 화학적 독극물, 아니면 생물학적 질병이라는 세 양상으로 정확히 나뉘는 편이기 때문이다. (지구 과학/천문은 잠시 논외로 하고..)

요즘은 자연 과학이 아닌 학문에다가도 개나 소나 과학이라는 말을 붙이는 편이다(예: 사회 과학). 하지만 물리는 다른 어떤 과학보다도 수학이 도구로 동원되는 비중이 높고, 뭔가 아주 fundamental하다는 느낌이 난다.
그래서 요즘도 그러는지는 모르겠지만, 물리 전공자들은 자기 학문에 대한 부심이 있는 편이고 화학 같은 다른 과학이나 심지어 공학 쪽은 순수하지 못하다고(!!) 까는 경우도 있는 것 같다.

뭐, 아까 저 러더퍼드의 어록도.. 화학이나 생물은 우표 수집하듯이 그저 실험 결과 데이터 수집하면서 끙끙대는 수준을 벗어나지 못한 반면, 물리는 뭔가 깔끔한 이론과 법칙이 나와 있어서 더 근본적으로 우월하다는 요지로 한 말이었다.
그렇다고 화학이 완전히 물리의 하위 호환 시다바리로 전락한 것도 아니고 그쪽은 또 그쪽만의 관심사와 방법론, 연구 분야가 있다. 화학하고 화학 공학은 또 보기보다 굉장히 다르다. 아울러, 화학-화학 공학, 생물-생명 공학은 있지만 물리에 대응하는 공학은 기계, 전자, 항공우주, 원자력 등으로 굉장히 세분화돼 있다는 것도 생각할 점이다.

이렇게 인류의 과학 기술은 눈부시게 발전했으며, 우리는 자연 만물의 내부 구조를 과거에 정말 상상조차 할 수 없었을 정도로 미시적인 수준까지 관찰하고 파악할 수 있게 됐다. 하지만 과학의 힘으로 설명할 수 없는 영역은 마치 석유가 아직 고갈되지 않고 있는 것처럼 파도 파도 계속 나오고 있으며, 본질적인 한계는 여전히 넘지 못할 것 같다는 게 본인의 개인적인 생각이다.;;

마치 생명의 기원, 언어의 기원 자체를 설명하지는 못하듯이 "그럼 질량이라는 건 도대체 무슨 존재이길래 그렇게 뜬금없이 끌어당기는 힘을 내는 걸까?" 같은 의문을 떠올릴 수 있는데, 그런 것까지 따지자면 무슨 종교 논쟁처럼 답이 안 나오게 된다.

수혈이 전혀 필요하지 않을 정도로 피를 똑같이 인공적으로 만들지는 못하고 있고, 식물을 대신해서 광합성을 하는 기계를 직접 만들지는 못할 것 같다. 아무리 양자 역학이 발달해도 구리로 금을 값싸게 인위로 합성하지는 못할 것이고, 인간이 저렴한 가격으로 비행기 타듯이 지구를 떠나 아예 다른 행성으로 건너가는 세상이 올 것 같지는 않다.
그리고 성경이 말하는 몸, 혼, 영의 위상이 물리학으로 치면 각각 중력, 전자기력, 핵력과 비슷하게 느껴진다. 다시 말하지만 이건 그냥 내 감과 뇌피셜이다. ^^

Posted by 사무엘

2021/03/02 08:36 2021/03/02 08:36
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1. 요즘 보기 어려워진 것들

  • 길가의 평행주차용 동전 투입 주차기: 각 주차 구획마다 돈 투입구와 시각 카운터가 달려 있는 그 물건 말이다. 만화영화 주토피아에 나오고 미국· 일본에는 지금도 있다. 우리나라는 과거에는 있었지만 지금은 자취를 감춘 것 같다. 요즘 치솟는 인건비 때문에 단순 노동은 다들 무인화 기계화되는 추세이지만, 노상 주차장은 내가 보기에 사람이 운영하는 경우가 더 많다.
  • 기계식 주차 타워: 198, 90년대에는 첨단 기술이라고 소개되는 편이었지만 큰 차가 들어가기 어렵고 운영비가 많이 들고 종종 사고도 나서 그런지 요즘은 잘 안 만드는 것 같다. 그냥 지하 주차장을 큼직하게 만들고 만다.
  • 천장에서 아래로 매달려서 목운동 하듯이 돌아가던 선풍기: 교실과 각종 대중교통에서 볼 수 있었던 물건이지만 요즘은.. 천장형 에어컨에 밀려서 거의 볼 수 없어졌다.

여담으로, 소용돌이형 모기향은 당연히 초록색일 거라고 생각했는데 요즘 팔리는 것들은 다 갈색이다. 모기향에 전통적으로 쓰이던 초록색 색소가 발암 유해물질이라고 판명되어 퇴출됐기 때문이랜다.
우주왕복선도 처음 발사됐을 때는 기체가 몽땅 간지나는 흰색이었는데, 나중에는 액체 연료 탱크 부위는 도색하지 않고 그냥 갈색 단열재 색깔이 노출돼 보이는 형태로 바뀌었다. 이것과 비슷한 느낌이 든다.

2. 옛날 전화기

피처폰과 스마트폰의 기술적인 차이는 정확하게 무엇일까? 피처폰도 컬러 화면이고 카메라가 달려 있고 터치스크린 기반일 수 있다. 하지만 얘는..

  • 소프트웨어 확장성(O): 스마트폰과 달리, 안드로이드나 iOS 같은 범용 모바일 운영체제 기반이 아니며, 기본 내장된 앱만 쓸 수 있다. 임의의 3-rd party 앱들을 자유롭게 설치하거나 지울 수 있지 않다.
  • 사용하는 통신망의 기술 수준(X): 2G냐 3~4G냐 하는 것은 구형폰이냐 최신폰이냐의 차이이지, 피처폰과 스마트폰의 차이가 아니다.
  • 비디오 성능과 글꼴(X): 화면에 비트맵 글꼴이 찍히던 전화기를 쓰던 게 10여 년 남짓 전 같은데.. 요즘 전화기는 고해상도 화면에 트루타입 글꼴과 다국어 레이아웃 엔진을 갖추고 있다. 확장 평면 한자고 아랍어고 이모지고 모두 표현 가능하다. 하지만 이 역시 구형폰과 최신폰의 차이이지, 피처폰과 스마트폰의 차이는 아니다.

2000년대 중후반, 휴대전화라는 게 처음 등장하고 화면이 컬러로 바뀌고 카메라가 내장되는 등.. 전화기가 심상찮게 변모하고 있던 시절에는 충전 단자도 통합 규격이 없어서 서로 제멋대로 완전히 따로 놀았다. 1980년대에 PC에서 한글 코드들이 난립하던 것, 2000년대까지 동영상 코덱들이 난립하던 것과 다를 바 없던 불편한 시절이었다.

지금으로서는 정말 믿어지지 않는 장면인데.. 어느 샌가 싹 교통정리가 됐다. 늘 드는 생각이지만 21세기 이래로 휴대전화가 발전해 온 모습을 보면 경이로움 그 자체이다.

3. 골동품의 가치 함수

자동차, 컴퓨터, 가전기기 같은 물건들은 구입한 직후부터 중고품이 되어 되팔 때의 가격이 서서히 하락하기 시작한다.
완전히 똥차 똥컴 폐급이 되는 시점에서는 가치가 0이 되고 심지어 마이너스가 되기도 한다. 즉, 이 따위 쓰레기는 가져가 주는 사람에게 역으로 돈을 주는 구도가 된다.

그런데 그 물건을 안 버리고 고이 보관한 채로 수십 년의 시간이 흐르면 어떻게 될까?

  • 아직도 포니나 브리사를 생생하게 굴리는 사람이 있다면?
  • 아직도 동작 가능한 286 XT 컴터를 보유한 사람이 있다면?
  • 브라운관 모니터/텔레비전이라든가 볼 마우스, 옛날 애니콜 시절의 전화기를 보관 중인 사람이 있다면?
  • 계몽사 학습 그림 과학 같은 80년대 책을 가진 사람이 있다면?
  • 아직도 1980년대 원화 구권 지폐를 보관 중인 사람이 있다면? 그리고 옛날 디스켓, 카세트 테이프 같은 건 어떨까?

그럼 그 물건은 보존과 관리 상태가 좋다는 전제 하에 희소성 덕분에 가치가 다시 서서히 오르게 된다. 50년 이상~100년 가까이 세월이 흐르면 후손들이 아버지나 할아버지가 수집해 놓은 옛날 물건을 밑천으로 장사도 할 수 있을 것이다. 올드카 대여업 같은 것 말이다.

이렇게 서서히 하락해서 0이나 음수가 됐다가 한참 뒤에 값어치가 서서히 오르는 현상은 나름 보편적인 구석이 있어 보인다. 혹시 시간 t에 대한 수학 함수로 기술할 수는 없을까?
물론 변수가 단순한 형태는 아니다. 보존 상태라든가, 현역일 때 가격이 떨어지는 속도, 그 제품의 평균적인 교환 주기와 수명 등을 다양하게 감안해야 한다. 이건 심리학과 산업공학 같은 걸 한데 연계한 연구 주제가 될 수 있을 것 같다.

4. 단색 화면

요즘이야 천연색 초고화질 카메라가 달린 CCTV와 스마트폰이 넘쳐나고 있지만.. 컴퓨터 모니터와 텔레비전이 단색(모노크롬!)이던 시절이 있었다는 것이 지금으로서는 도저히 믿어지지 않는다. 집의 현관 인터폰은 아직도 흑백인 경우가 많이 눈에 띄지만 이것도 세월이 흐르면 바뀔 것이다.

모니터는 흑백 TV와는 달리 검은 배경에 흰색만 있는 게 아니라 초록과 호박(주황) 이렇게 3색이 있었다. 개인적으로는 학교나 학원 등의 주변에서 초록: 하양: 주황을 본 빈도가 거의 3:2:1의 비율이었던 것 같다. 마치 자동차를 구매하면서 도색을 고르듯이 단색 모니터는 색깔을 고를 수 있었던 것이다.;;

텔레비전이야 기술적으로는 이미 1970년대부터 컬러화가 가능했지만, 우리나라는 원조가카가 여러 모종의 이유 때문에 의도적으로 도입을 저지했다. 그때 우리나라 정도의 경제력과 구매력으로는 라디오도 아니고 TV는 여전히 굉장한 사치품이었기 때문이다.
그래서 TV의 컬러화는 1980년대의 전땅크 5공 시절에 가서야 실현됐다.

딱 그렇게 텔레비전이 가정마다 보급됐을 때 마침 6 25 휴전 30주년도 됐고.. KBS에서 "이산가족을 찾습니다"를 기획해서 방영한 것은 너무 이르지도 늦지도 않게 타이밍을 정말 기막히게 잘 잡은 초대박 이벤트였다.

5. 미래 전망

(1) IPv6: IPv4 주소가 완전히 고갈되고 할당이 종료된지 어언 10년이 돼 가지만 IPv4는 오늘날 여전히 건재하다. IPv6의 보급은 당시 예상과 달리 2020년 현재까지도 여전히 매우 더딘 편이다. 공유기로 유동IP를 쪼개는 편법으로 공간 문제가 그럭저럭 극복되고, 일반인들이 당장 큰 불편이 없기 때문인 듯하다.

(2) ARM64: 과연 ARM 기반 CPU는 스마트폰을 넘어 x86 천지인 PC 시장까지 뚫을 수 있을까? 이건 요즘 컴터쟁이들의 초유의 관심사이다.

  • 먼 옛날, 인텔이 결국 Itanium을 포기하고 x86-64로 갈아탐.
  • 마소가 결국 Windows Phone을 포기하고 데스크톱용 Windows 10을 그대로 ARM64로 포팅함.
  • 마소가 결국 자체 MSEdge 엔진을 포기하고, Edge 브라우저를 크로뮴 기반으로 다시 만듦.

마소뿐만 아니라 애플도 말이다. 과거에 PowerPC에서 인텔로 갈아탔던 것처럼, 거기서도 x86-64를 과감히 버리고 ARM64로 물갈이를 해 버릴까? 세계를 좌지우지하는 공룡 IT 기업의 경영자들은 어떤 생각을 하고 있나 궁금해진다.

(3) 전기차: 배터리 문제를 도저히 극복하지 못해서 만년 소형차에나 머물 것 같고 테슬라는 저래 갖고 버티겠나 싶었는데.. 요즘은 의외로 물건 잘 만들고 잘 나가고 있는 것 같다.
오히려 수소 연료전지를 전통적으로 밀었던 현대차가 미래가 더 불투명해진 것 같기도 하지만.. 그래도 순수 전기차가 넘보지 못하는 대형 상용차(버스, 트럭)을 수출까지 하면서 활로를 찾고 있다. 쟤들은 수소 공급 인프라를 같이 잘 구축해 나가야겠다.

(4) 8200호대 전기 기관차: 21세기 초반에는 철도계에서 아주 각광받는 스타 효자였지만 앞으로 얼마 못 가 계륵 애물단지로 전락할 것 같다.
얘들이 담당하던 무궁화호 객차들이 슬슬 퇴역하고, 신형 여객열차들은 전부 기관차 기반이 아닌 전동차들이고, 화물은 8500이나 7600 같은 전담 기관차가 따로 있으니 얘네들을 써먹을 데가 없기 때문이다. 더구나 나라마다 철도 전기 규격이 제각각인 편인지라, 얘들은 디젤 기관차와 달리 중고품 수출하기도 난감하다!

(5) 미래형 초고속 교통수단: 새로운 초음속기 내지 재래식 레일+바퀴식을 초월하는 초고속 자기부상, 진공 튜브 열차가 과연 2020년대에 선보일 수 있을까? 일본의 츄오 신칸센만 해도 2020년대가 다 끝나야 나올까말까인데 현재로서는 불투명하다.
참고로 16년 전, KTX가 처음 개통했을 때는 KTX가 자기부상 방식이라고 잘못 알던 사람도 많았다. 그때는 그만큼 인지도가 부족했다. 내가 강조하지만 그때는 아직 유튜브가 없어서 “이제 우리가 뜬다” 같은 개통 홍보 동영상조차 지금 남아 있지 않다.. 엄청난 옛날이었다.

Posted by 사무엘

2021/02/21 19:35 2021/02/21 19:35
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우리 주변에서 교량(다리)이라는 건축물들을 보면 (1) 교각이라고 불리는 기둥들이 물 위에 일정 간격으로 박혀 있고, 그 교각들을 한데 잇는 길이 위에 놓여 있다. 그 이상 딱히 다른 특이사항은 없다.

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(밋밋 평범한 다리의 예: 한남대교 ㄲㄲㄲ)

하지만 어떤 교량은 추락· 투신을 방지하기 위한 난간의 규모 이상으로 (2) 거대한 철골 구조물(트러스? 아치?)이 놓여 있다. 자동차보다 훨씬 더 무거운 열차가 다녀서 그런지 한강철교가 이런 형태이다. 그 밖에 서울 지하철이 다니는 동호대교(3호선)과 동작대교(4호선)도 이런 범주에 들며, 특히 후자는 동그란 아치 모양의 철골 구조물이 있다.

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다만, 모든 철교가 이런 형태인 건 아니다. 그리고 철골 구조물이 그냥 다리 하부에 상판과 기둥 사이에 설치된 것도 있다. 성수대교 내지 구 당산철교(부실 시공 붕괴 위험으로 인해 1997년에 철거됨)가 그 예이다.

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(게르버트러스 공법이 사용된 성수대교. 유난히 야경이 많이 검색돼 나온다.)

경부 고속도로의 초기 개통 구간 중에는 비록 강을 건너는 건 아니지만 아래의 지형을 훌쩍 타넘는 고가 교량이 몇 군데 있었다. 대전 육교와 당재 육교가 대표적인데, 미관을 살리고 아래에 차지하는 공간도 최소화하기 위해 교각이 아치 형태로 만들어졌다. 1960년대 말에는 이 정도 건축물을 만드는 것도 굉장히 어렵고 위험한 일이었다.

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그 다음으로 대형 교량 중에는 (3) 다리의 기둥을 아득히 초월하는 높은 주탑이 세워져 있고, 다리 상판이 케이블에 매달린 형태인 게 있다. 신기하지 않은가?

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(인천대교의 어마어마한 위용..)

사장교는 상판의 각 지점이 주탑과 직통으로 연결돼 있다. 그래서 주탑으로부터 덕지덕지 뻗은 케이블은 직선 모양이다. 서울에서는 올림픽대교가 사장교의 유명한 예이며, 서울과 인천 공항을 연결하는 인천대교, 그리고 당진과 평택을 잇는 서해안 고속도로의 서해대교도 사장교이다.

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(올림픽대교는 이런 게 사장교라고 작은(?) 주탑 하나로 데모를 보인 수준이다.)

그 반면 현수교는 양 주탑이 주케이블로 연결돼 있고, 주케이블에 일정 간격으로 매달린 보조 케이블들이 상판들을 지탱하는 형태이다. 그렇기 때문에 주케이블의 선형은 곡선이다.
영종대교, 부산의 광안대교, 울산의 울산대교가 현수교이다.

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(샌프란시스코 금문교. 색깔이 빨간 게 인상적이다.)

샌프란시스코의 금문교(Golden Gate)는 현수교의 상징이나 마찬가지이다. 1940년에 바람에 흔들려 요동치다가 붕괴된 걸로 유명한 미국의 타코마 다리 역시 현수교였다.
현수교는 현존하는 다리들 중 기둥 사이 간격을 압도적으로 제일 멀리 벌릴 수 있는 형태이다(거의 2km 이상도).

울산대교는 인도가 존재하지 않는 자동차 전용 도로 교량임에도 불구하고 지난 몇 년간 주행 중에 차에서 갑자기 내려서 뛰어내리는 자살 시도자 때문에 골머리를 앓고 있다고 한다. 하지만 거기에다 무슨 마포대교 같은 급의 거대한 난간과 자살 방지 시설을 추가로 설치하는 건 불가능하다. 케이블이 상판을 지탱하는 현수교의 특성상, 다리가 버틸 수 있는 하중이 무한하지 않기 때문이다.

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(울산대교~!!)

사장교와 현수교는 경제성 및 안정성 면에서 제각기 장단점이 있다. 사장교는 주탑이 하나만 있어도 되지만 현수교는 그 특성상 적어도 둘 이상 필요하다.
한강의 하류 서울 시내 구간은 폭이 1km 남짓이니 강치고는 굉장히 큰 편이지만, 그래도 사장교라면 모를까 현수교가 필요할 정도의 길이는 아니라고 여겨진다.
사장교와 현수교의 차이를 한눈에 쏙 들어오게 그림으로 묘사하면 다음과 같다.

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자, 이렇게 (1)뿐만 아니라 (2)나 (3) 유형의 다리가 있는 이유는 무엇일까? 특히 바다를 건너는 길이 수 km짜리 거대한 교량은 굳이 엄청나게 높은 주탑까지 세우면서 (3)과 같은 형태로 만드는 이유가 무엇일까?
그저 미관과 폼 때문에? 그렇지 않다. (2), 특히 (3)은 같은 무게를 지탱하는 다리라도 “기둥 수를 최소화해서” 만들려는 노력의 결과물이다.

자잘한 기둥 여러 개를 그냥 커다란 주탑 하나와 케이블로 퉁치는 게 더 저렴하다는 것, 콘크리트 구조물이 그냥 물도 아닌 바닷물 소금물에 쩔어서 좋을 건 하나도 없으니 적을수록 좋다는 것 따위는 부수적인 이유이다. 무엇보다도 다리 아래로 일정 규모 이상의 큰 선박이 지나갈 공간이 있어야 하기 때문이다. 이건 강이 아닌 바다 위의 교량이라면 진지하게 고려해야 할 사항이 된다.

과거에는 이럴 때 자동차와 선박의 건널목 평면교차나 마찬가지인 도개교를 만드는 게 유행이었다. 하지만 요즘은 기술의 발달로 인해 다리 자체를 엄청 크고 높게 만들고 말지, 교통수단 간의 평면교차는 만들지 않는 추세이다.
이렇게 다리의 유형 종류를 알고 나면 다음에 자동차나 열차로 다리를 건널 일이 있을 때 이 다리는 어떤 방식인지를 더 주의 깊게 보게 될 것이다.

현수교와 관련해서는 꽤 의외의 사실이 있다. 현수교의 주케이블이 자연스럽게 형성하는 선은 현수선이 아니다.
그냥 자연스럽게 매달려 있기만 할 때는 현수선이지만, 일정 간격으로 주렁주렁 매달린 보조 케이블로부터 힘을 받으면서 유사품(?)인 포물선에 가깝게 변형된다.

그 이유는 의외로 간단하다.
현수선은 걸리는 무게가 선 자체의 길이에 비례해서 커진다.  그렇기 때문에 이전에 살펴본 바와 같이 미분 방정식에 거리 적분이 들어갔으며, 이게 cosh라는 함수의 근원으로 작용했다.

그러나 현수선 아래에 하중이 걸리는 것은 선 자체의 길이나 기울기와 전혀 무관하게 그냥 x축의 일정 간격으로 균일하게 힘이 가해지는 것이다. 그러면 미분 방정식이 f(x) = x 급으로 아주 간단해지며, 문제의 함수는 포물선을 그리는 이차함수로 귀착된다.

다만, 선형이 완벽하게 포물선이 되기 위해서는 걸리는 하중이 띄엄띄엄이 아니라 연속적으로 일정하게 걸려야 하며, 줄 자체의 무게는 걸리는 하중과 비교했을 때 무시할 수 있을 정도로 없다시피해야 한다.
그렇지 않은 현실에서는 선형이 현수선과 포물선 사이의 어중간한(?) 모양이 되겠지만.. 포물선과 현수선은 특정 조건을 만족하는 한도 내에서는 어차피 서로 매우 비슷한 모양이라고 여겨진다.

1600~1700년대에 고전 역학과 미적분학이란 게 처음 생겨나던 시절에는 뉴턴, 호이겐스, 베르누이, 라이프니츠 같은 당대의 날고 기는 수학자들 사이에서도 이 궤적이 포물선일까 현수선일까 긴가민가 하는 경우가 있었다. 그 시절엔 충분히 헷갈릴 만도 했다는 생각이 든다.;;

Posted by 사무엘

2020/11/16 19:35 2020/11/16 19:35
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건물의 철거

건물은 잘 짓는 것뿐만 아니라 잘 부숴서 없애는 것도(철거~!) 고도의 기술과 비용이 필요한 일이다.
지하철 건설에서 제일 저렴하고 무난한 방법이 땅 파헤치고 위에다 철판으로 덮어서 공사하는 개착식이듯, 철거 방식 중에 제일 저렴하고 무난한 방법은 중장비를 동원해 건물을 직접 들쑤시거나 때려 부수는 것이다.

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그러나 일일이 때려부수기에는 너무 큰 건물이라면 발파 해체를 생각하게 된다. 화약/폭약은 강력한 대신 매우 위험하므로 잘 통제된 환경에서 적절하게 사용해야 한다.
터널 건설 내지 건물 철거 현장에서 폭약을 터뜨리는 걸 들어 보면.. 영화에서 수류탄 터뜨리거나 게임에서 로켓 런처 쏘는 것 같은 경쾌한(?) 쾅~ 쿵~ 소리가 나는 게 아니다. 그냥 총 쏘는 것 같은 따다닥~ 빡~ 소리만 연달아 들린다. 사실은 총도 화약을 터뜨리는 것이긴 마찬가지이지만..

이들 폭약은 전쟁에서 쓰이는 폭탄· 포탄 같은 물건이 아니다. 파편을 날려서 건물을 송두리째 산산조각 내는 게 목적이 아니다. 건물을 지탱하는 기둥 몇 곳만 뎅겅 날려서, 건물이 자기 무게를 이기지 못하고 연쇄적으로 폭삭 주저앉게 하는 것이 발파 해체의 핵심이다.
건물의 급소를 찾아서 최소한의 폭약만 설치하고 터뜨림으로써 건물 전체를 무너뜨리는 건 뭔가 예술의 경지에 가까운 작업이다. 이를 위해 폭약 기술자들이 적지 않은 고민을 한다.

건물뿐만 아니라 배도 마찬가지다. 하부에 어뢰를 제대로 맞으면 거대한 선박도 피격 부위에 구멍이 뚫리고 용골이 휘어지는데, 대미지가 이게 전부가 아니다. 폭압 때문에 위로 붕~ 떴다가 다시 수면으로 떨어지는 과정에서 선체가 더욱 찌그러지고 치명적인 손상을 입는다.
이는 건물이 철거되는 원리와 같다. 어뢰의 위력은 수백~수만 톤에 달하는 배를 수면에서 잠시 뜨게 만들 정도로 강하다.

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한국에서는 1994년 김 영삼 시절에 남산 외인 아파트의 발파 해체가 유명한 철거 사례로 사람들 기억에 남아 있다.
다만, 조선총독부 청사는 근처 경복궁이 받을 여파를 우려해서 폭파 대신 그냥 전통적인 방법으로 부수고 철거했다.
그리고 삼풍 백화점은 발파 해체를 하지도 않았는데도, 건물이 워낙 상상을 초월하게 부실하게 지어진 바람에 꼭대기 층부터 시작해 차곡차곡 주저앉아서 마치 발파 해체처럼 붕괴됐다. -_-;;;

9 11 테러 때 여객기가 날아와서 충돌했던 세계 무역 센터(WTC) 건물 두 채는 각각 한두 시간 남짓 버티다가 그대로 폭삭 주저앉고 와르르 무너져 버렸다. 스타에서 테란 건물은 2/3 이상 파괴된 빨피 상태가 되면 스스로 체력이 떨어지다가 펑~ 부서지는데, 쟤도 그런 상태였다고 보면 된다. 단지, 현실에서는 그런 높은 건물의 대미지를 수리할 만능 SCV가 없었던 것이지..;;

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이에 대해서 여러 음모론이 나돈다. 하지만 항공유가 잔뜩 들어있는 중형 여객기가 불타면서 장시간의 엄청난 고열 때문에 건물을 지탱하던 철근이 물러지고 약해졌다는 것으로 일단 공학적인 설명이 된다. 저게 폭약 발파 해체와 동급의 역할을 한 셈이다.

그리고 어느 건물이든 한번 무게 균형이 깨져서 주저앉기 시작하면.. 그 뒤부터는 차곡차곡 도미노이며, 다 무너지는 건 시간 문제이다.
세계 무역 센터 건물의 붕괴는 최소한 케네디 대통령의 암살범에 맞먹을 정도로 괴이하고 설명이 안 되는 미스터리는 아니라는 것이다.

건물이 붕괴되면 먼지가 어쩜 저렇게 많이 나는지.. 어쩔 수 없는 현상인 것 같다.
그래서 사람이 많이 사는 도심에서는 그런 부작용 없이 아주 조용하고 가늘고 길게 티 안 나게 건물을 철거하는 방법도 쓰이고 있다. Tecorep이라고 불리는 공법이 있다.

대표적인 예는 일본의 아카사카 프린스 호텔이다.
우리나라 영친왕(일제 시대의 구 조선 황실 사람..)과 관련된 역사적 사연이 많은 곳이었는데, 신관 건물은 노후화로 인해 2011년에 영업을 중단하고 2012년 가을부터 이듬해 상반기까지 무려 7개월에 걸쳐 천천히 건물 높이가 조금씩 낮아지는 식으로 해체되고 철거되었다. 이건 당시에 언론으로부터 주목도 많이 받았는데, 발파 해체와는 반대편 극단에 선 공법이라 하겠다.

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Posted by 사무엘

2020/09/20 08:35 2020/09/20 08:35
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1. 텔레비전의 변천사, 라디오와의 차이

요즘 전화기가 유선, 무선, 위성, 인터넷이라는 네 방식이 있는 것처럼 텔레비전 방송에도 개념적으로 유선, 무선, 위성, 인터넷 방식이 모두 존재한다.
단, 전화는 처음에 유선(전화선)으로 시작했다가 나중에 무선 휴대전화(기지국..)가 개발된 반면, 텔레비전은 처음에 무선(지상파)부터 시작했다가 난시청 지역의 방송 접근성 개선을 위해 유선(케이블) 방송이 나중에 개발되었다는 차이가 있다.

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(지상파 수신을 위한 텔레비전 안테나. 뭔가 기하학적인 직선 모양이다. 텔레비전 본체에 달린 더듬이 모양의 작대기 두 개만이 전부가 아니고, 이런 실외 안테나도 필요했던가 보다.)

텔레비전의 무선 신호는 처음에는 NTSC 내지 PAL이라는 아날로그 방식이었다. 동시대의 비디오 테이프에 VHS와 베타멕스라는 두 방식이 있었던 것처럼 텔레비전용 아날로그 신호도 하나만 있는 게 아니었다. 우리나라는 미국을 따라 NTSC 방식을 사용했었다.

처음에는 흑백만 지원하다가 1980년대부터 국내에도 컬러 방송이 시작됐는데, NTSC는 신호 구조에 하위 호환이 잘 지켜졌던 모양이다. 흑백 수상기는 여전히 흑백 영상이 나오면서 컬러 수상기에서는 컬러를 자연스럽게 볼 수 있었다.

그러다가 21세기에 와서는 신호가 통째로 디지털 방식으로 바뀌었다. 화질이 놀라울 정도로 크게 향상됨과 동시에, 화면의 종횡비도 바뀌어서 가로로 더 납작해졌다(4:3에서 16:9로).
이렇게 신호의 내부 구조가 달라진 한편으로 TV의 디스플레이 소자도 너무 크고 무겁던 브라운관이 퇴출되고, LCD 같은 얇은 물건이 등장했다. 2000년대 말~2010년대 초에 싹 물갈이가 된 것 같다.

우리나라에서 아날로그 방송 송출이 중단된 것은 2012년 말부터이다. 내 기억이 맞다면 지상파 방송이 평일에도 상시 24시간 방송을 하기 시작한 것도 2012년 하반기쯤으로 비슷하다.
물론 평일 낮 시간대는 대부분의 사람들이 생업에 바쁘니, TV를 보는 일이 잘 없다. 그래서 24시간 방송을 하더라도 저 때는 새 컨텐츠보다는 그냥 기존 방송의 재방송 위주로 편성되는 편이다.

그래도 24시간 방송 덕분에 텔레비전에서 화면조정 컬러바를 볼 일이 옛날에 비해 훨씬 더 없어진 것은 신통한 노릇이다. 서울 지하철 2호선은 순환선인 관계로 타 노선에 비해 종점에서 멈추는 열차를 찾기가 어려운 것처럼 말이다.

참고로, 이런 텔레비전에 비해 라디오는.. 디지털이건 아날로그건 음질이 크게 달라질 게 없으며, 전쟁· 천재지변 같은 상황에서도 아주 가볍고 저렴하고 단순한 장비만으로 수신이 가능한 게 좋다는 특성상 오늘날까지도 재래식 아날로그 방식이 여전히 유지되고 있는 듯하다.

그리고 라디오는 TV와 달리 딴 일을 하면서도 청취가 가능하다는 매우 중요한 특징이 있다. 특히 하루 종일 귀가 심심한 수많은 영업용 자동차(버스, 트럭, 택시) 운전사들의 고정 수요도 있기 때문에 망할 일이 절대 없다.
그러니 새벽 심야는 몰라도 평일 낮 시간에 라디오 방송이 끊겼던 적은 전무했다. 그리고 라디오 방송은 TV 방송보다 생방송의 비중이 더 크기도 한 것 같다. 이 바닥은 텔레비전과는 분위기 내지 물이 근본적으로 많이 다른 셈이다.

2. 위성 방송

무선 신호 얘기를 하다가 라디오 얘기도 나오면서 얘기가 옆길로 많이 샜는데.. 다시 본론으로 돌아오겠다.
유선, 무선 다음으로 위성은 기존 무선의 스케일을 확 키운 버전이라고 볼 수 있다. 통상적인 텔레비전 송신탑이나 휴대전화 기지국은 제아무리 높아 봤자 지상에 존재하며, 감당 가능 영역이 국내의 일정 지역까지로 한정된다. 그러나 정지 궤도 위성은 그야말로 지구 반대편으로 전파를 보낼 수 있다.

그래서 텔레비전의 위성 방송은 위성으로 쏘는 외국의 방송을 시청 가능하게 했으며, 위성 전화는 선박이나 남극 기지처럼 지상의 통신 인프라와 고립된 오지 외지에서 통신을 가능하게 해 주었다. 물론 위성 서비스는 통상적인 지상 기반 무선 서비스보다 단가가 훨씬 더 비싼 것을 감수해야 한다.

우리나라는 1995년에 무궁화 인공위성이 발사된 뒤부터 자체적인 위성 방송이 시작되었다. 하지만 그 전에도 외국의 통신 위성으로부터 서비스를 받는 외국 위성 방송 자체는 있었다.
내 기억으로 1990년대 중반, 그 시절에 국내에 수신된 대표적인 외국 위성 방송은 홍콩 StarTV였다. 뭔지는 모르겠지만 금빛 별 모양이 그려진 방송국 엠블럼이 나오고.. 정체 모를 팝송의 뮤직비디오와 운동 경기 중계가 많이 나오는 예능 채널 같았다.

본인은 스타TV 장면을 그 시절에 다니던 학원의 텔레비전에서 보고, 그리고 노래방 기계 화면의 배경 동영상으로도 많이 봤다! 그래, 그땐 그랬다. 이 TV에서는 어째 우리집에서는 볼 수 없는 외국 텔레비전 방송이 나오는지 의문을 가질 법도 했는데 그때는 그저 그러려니 하고 넘어갔던 것 같다.
그리고 비슷한 시기에 어디 친구 집에서 웬 일본 NHK 방송이 나오는 것도 본 적이 있다. 무슨 브랜드명이기라도 한지 화면에서 BS라는 이니셜이 자꾸 눈에 띄었던 것 같은데.. 알고 보니 그 이니셜 자체가 위성(S) 방송(B)이라는 뜻이었다.

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(위성 방송 수신용 안테나. 접시 모양이다.)

위성 방송은 워낙 능력이 출중하니 통상적인 지상파 방송의 시청이 안 되는 문제를 해소하는 용도로 쓰이지만, 앞서 얘기한 것처럼 외국 방송 내지 위성 방송 사업자가 제공하는 고유한 컨텐츠를 시청하는 용도로도 쓰인다. 위성 방송 사업자가 2000년대에 개척한 영역은 바로 교통수단 내부에서의 이동 방송이다.

그래서 그 무렵에 고속버스에서는 ‘스카이라이프’ 위성 방송이 개시되었으며.. 새마을호 열차에서는 ‘코모넷’이라는 업체로부터 납품받은 위성 방송이 나오기 시작했다.
사실, 교통수단에다가도 전기 공급해 주고 안테나만 잘 꽂으면 그냥 지상파 TV를 수신하지 못하란 법이 없다. 그 시절에 버스가 아닌 승용차용 자그마한 흑백 TV도 있었다. 하지만 이렇게 교통수단용 별도의 이동 방송이 존재했던 건 신호 수신 때문이 아니라 고유한 방송 컨텐츠 때문이었다.

위성 방송은 다 좋지만 날씨의 영향을 받는 편이며, 특히 차량이 하늘이 보이지 않는 곳(터널..)에 진입하면 신호가 끊어지고 방송이 중단되는 단점이 있었다. 고속버스 말고 새마을호의 영상 서비스는 위성 방송이지만 그렇지 않았던 것 같은데 지금은 기억이 잘 안 난다.

2000년대 초중반까지 새마을호 열차에 위성 방송 기반의 영상 서비스를 제공했던 업체가 바로 그 이름도 유명한 ‘코모넷’이다. 새마을호의 시종착 때 Looking for you라는 마의 음악을 선곡해서 집어넣은 장본인도 코모넷인데.. 그 배후에 누가 있었는지 본인으로서는 너무나 궁금할 따름이다. 그 코모넷은 2000년대 후반에 소리소문 없이 망하고 폐업해 버렸으며, 이후에 창업주의 근황이 보도된 것도 전무하다. 그에 따라 새마을호의 영상 서비스는 2006년경에 연합뉴스로 바뀌었다가.. 얼마 못 가 완전히 폐지됐다.

3. 인터넷 TV (IPTV)

여기서 인터넷이란 유선 무선 같은 물리적인 기술 계층이 아니라, 그런 기술을 활용하고 해석하는 프로토콜 계층에서의 차이를 가리킨다. 인터넷의 물리적인 통신 방식이야 동축 케이블이나 유리 섬유 케이블 같은 유선으로 구현될 수도 있고, 수 GHz대의 와이파이 무선 통신으로 구현될 수도 있다.
단지, 영상과 음성 정보를 IP라는 인터넷 프로토콜에 근거한 패킷 형태로 주고받으며, 인터넷 자체가 양방향 소통 체계이다 보니 재방송, VOD 서비스 같은 인터랙티브한 서비스 제공도 덤으로 가능하다는 차이가 있다.

즉, 인터넷 TV에서 인터넷이란 컴퓨터 웹브라우저를 통해 사용자에게 친숙한 WWW(월드 와이드 웹)는 아니고, 그보다 저수준에서 인터넷의 범주에 드는 기술인 것이다. 개인이 마음대로 진행하는 유튜브나 아프리카 기반의 인터넷 방송하고도 당연히 다른 얘기이다.
인터넷 TV를 시청하려면 해당 서비스에 가입하고 거기서 받은 셋톱박스와 전용 안테나를 설치해야 한다. 아니, 지상파 외에 위성이나 유선 같은 다른 기술 계층의 TV를 시청하려면 저런 추가적인 장비가 필요하다.

인터넷 TV로는 지상파뿐만 아니라 기존 케이블 TV까지도 시청 가능하기 때문에 전통적인 케이블 TV와 사업 영역이 겹친다. 그래서 두 업종 간에 티격태격 하는 경우가 있다. 그래도 서로 완전히 동치는 아니기 때문에 IPTV 전용 채널이라든가 케이블 방송 전용 채널도 있다.

4. 유선(케이블) 방송

텔레비전은 원래 전파를 수신해서 동영상을 보여주는 물건인데 유선이라니..?? 그렇다고 CCTV도 아니고? 일면 의아한 생각이 드는데.. 헷갈릴 필요가 없다.
그 '케이블'이라는 건 방송국에서 유선 방송 사업자 사이가 연결돼 있다는 뜻이다. 방송사와 소비자 사이에 계층이 하나 더 생긴 셈이다. 거리가 충분히 가까워졌으니 소비자는 이 정도 양질의 신호는 셋톱박스 하나만 장착함으로써 수신할 수 있다. 물론 이 전파는 암호화도 돼 있어서 지상파 방송처럼 간단하게 시청할 수는 없다.

무선이 아니라 유선인 덕분에 이 방송은 기존 지상파 방송의 난시청 문제를 해결함과 동시에 지상파보다 훨씬 더 많은 채널도 제공할 수 있다. KBS, MBC, EBS, SBS가 뭔가 1군 지상파라면.. 그 다음으로 YTN, 아리랑 TV라든가 국회방송, 법률방송, 기독교 방송, 온게임넷 같은 건 유선· IPTV· 위성 형태로만 시청 가능한 2군 정도 되겠다. 물론 위성 방송처럼 외국 방송을 쏴 주는 건 아니고, 국내 한정이다.

이런 2군 방송들은 특정 장르와 분야의 방송으로만 한정되곤 했는데 얘들도 지상파 방송처럼 일반적이고 범용적인 분야로 방송 영역을 확장시킨 것이 그 이름도 유명한 종편, 종합 편성 채널이다. 채널A, JTBC, TV조선 같은 것 말이다.

유선, 무선, 위성, 인터넷 이런 것들이 자동차로 치면 수소 연료전지, 순수 전기, 하이브리드, CNG 개조, LPG 개조 같은 온갖 연료 바리에이션을 보는 느낌이다. 또는 택시, 렌트, 카셰어링, 타다 등의 서비스 바리에이션 같기도 하고..
지금까지 얘기가 나왔던 것을 한데 정리하면 이렇게 요약된다.

  • 태초에 제일 단순한 KBS MBC 같은 지상파 방송이란 게 있었으며, TV는 지상파 방송을 시청하라고 만들어진 물건이었다.
  • 그런데 지상파의 난시청 문제를 해결하기 위해 유선 방송이란 게 개발되었고 유선 방송 전용 채널도 많이 생겨났다. 즉, 얘는 지상파의 상위 호환이다.
  • 위성 방송은 유선 방송의 상위 호환이다. 덤으로 외국 위성 방송의 수신이 가능하고 교통수단 내부에서 쓰인 바 있다. 지상파의 지리적 한계를 극복하긴 했지만 얘만의 고유한 약점(날씨와 지형 제약)도 있다.
  • 인터넷 TV도 유선 방송의 상위 호환이며 오늘날의 대세이다. 뭔가 파일 기반인 게 DB 기반으로 바뀐 듯한 느낌인데(전문적인 계층 추가).. 인터넷 전화와 마찬가지로 인터넷 서비스가 불통되면 얘 역시 몽땅 먹통이 돼 버린다. (와이파이 전파 상태 내지 해저 케이블..)

그리고..

(1) 지상파 방송이 접근성이 제일 좋긴 하지만.. 지상파 방송이 곧 전국구 방송을 의미하지는 않는다. 가령, SBS는 엄연한 지상파 방송이지만 20세기까지는 서울· 수도권에서만 시청 가능했다. 지금도 경기방송, OBS경인TV 같은 건 지상파이지만 지방 방송이다.

(2) YTN의 경우 뉴스 보도 전문이니 종편은 아니다. 그런데 연합뉴스 TV는 YTN과 어떤 관계인지 난 잘 모르겠다.

(3) DMB는 스마트폰 같은 모바일 기기에서 TV를 시청하기 위한 기술 규격인데, 기존 TV 신호 기술과 비교했을 때 무슨 문제를 해결하기 위해 개발된 것인지 개인적으로 잘 모르겠다. 뭔가 더 좋은 구석이 있겠지..

(4) 엄청 옛날에는 전화기가 동그란 다이얼이 달려 있었듯이, 텔레비전도 옛날에는 채널을 변경하는 인터페이스가 - + 버튼이 아니라 다이얼 두 개였다. 한 다이얼은 2부터 13 정도까지 VHF라 하여 좁은 영역을 건드리고, 다른 다이얼은 UHF라고 두 자리수의 훨씬 더 넓은 영역을 촘촘하게 다뤘다.
대부분의 채널은 그냥 비어 있어서 지정해 봤자 치지직 잡음밖에 안 들렸는데.. 여기에다가 유선 방송 셋톱박스를 설치해야 그 채널들이 방송으로 채워졌던 것 같다.

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(5) 옛날에는 매일 아침 지상파 방송에 CNN, NHK 등의 세계 외신의 주요 보도를 짤막하게 보여주는 '세계 뉴스'라는 코너가 있었는데.. 요즘이야 그것 말고도 외신 보도를 접하는 방법이 차고 널렸기 때문에 남사스럽게 그런 걸 하지 않는다. 정보를 접하는 게 이렇게 쉽고 간편해진 건 정말 전율에 가까운 모습이다.

(6) 덕분에 “텔레비전에 내가 나왔으면 정말 좋겠네”라는 동요도 의미가 참 무색해져 있다. 이제는 참신한 컨텐츠와 끼만 있으면 누구라도 개인 방송을 개설해서 언제든지 전세계에 자기 얼굴을 얼마든지 알릴 수 있기 때문이다.
다만, '메이저 지상파 방송'에 어떤 형태로든 출연하는 건 예나 지금이나 쉬운 일이 아니며 아무나 할 수 있지 않다. 본인조차도 지상파 방송 출연 경력은 현재까지도 지난 2005년 초의 스펀지 타자 실험맨이 처음이자 마지막이다.

(7) 컴퓨터에 TV 수신 카드라는 것도 있었는데.. 이 역시 격세지감이다. 국내에서는 두인 전자라는 기업에서 만들곤 했다.

Posted by 사무엘

2020/07/20 08:35 2020/07/20 08:35
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1. 고대와 현대의 전쟁 방식 차이 복습

옛날 전쟁에서는 겨우 성을 하나 정복하는 것만 해도 보통일이 아니었다. 사다리를 타고 오르거나 같은 높이의 언덕을 쌓는 등 별짓을 다 해야 했다.
그리고 해전에서는 배와 배끼리 접근하여 부딪치고, 발판을 놓아서 상대편 배로 건너가서 칼싸움을 벌였다. 적선은 완전히 부수고 침몰시키기보다는 나포해 오는 게 더 현실적이었다. 뭐, 목선이었으니까 아예 불질러 없앨 수는 있겠지만 그랬다가 잘못하면 아군도 위험해질 수 있었다.

적의 군함을 노획(!)해 오는 병사는 그야말로 평생 놀고 먹어도 될 정도의 포상을 받았다. 군량미 한 섬을 적군 것을 노획해도 그건 아군이 일일이 수송해 온 군량미의 10배가 넘는 전술 가치가 있다고 여겨졌는데 하물며 배는 뭐.. 그 정도로 보상해 줘도 국가의 입장에서는 남는 장사였다. 지금 우리나라도 단순 간첩 신고 포상금보다 "간첩선"의 신고 포상금이 훨씬 더 높다는 것을 생각해 보자.

뭐, 그렇게 눈에 보이는 전과를 세우는 병사 말고 공성전에서 사다리를 제일 먼저 오르기, 전열보병(!!) 시절에 제일 앞줄에서 머스킷 주고받기.. 이렇게 제 발로 죽으러 가는 거나 마찬가지이지만 누군가가 반드시 맡아야만 하는 임무에도 동기 부여를 위해 엄청난 포상과(생사 여부 무관), 반대로 도주 시 엄청난 처벌이 뒤따르곤 했다.
무기의 화력이 부족하고 부족하고 시설이 열악하던 옛날에는 어느 분야의 조직에나 닥치고 근성 의지드립 똥군기가 지금보다 얼마나 더 횡행해야만 했을지가 짐작된다.

그런데 화포의 성능이 크게 향상되면서 이런 싸움의 양상이 바뀌었다. 갑옷이 없어지고 방탄복으로 바뀌었다. 공성전이라는 것도 역사 속으로 사라졌다. 성을 쌓는 게 아니라 참호를 잔뜩 파서 방어하는 전술이 잠시 등장했다가 그걸 뚫기 위해 탱크라는 게 발명되었다.

현대의 해전은 교전 거리가 이미 수~수십 km에 달하며, 포탄은 보이지도 않는 까마득히 먼 곳에서 날아온다. 눈에 보이는 거리에서 총탄을 교환하는 건 그냥 백병전으로 여겨질 정도이다. (그러니 제2 연평해전 때 배 옆구리를 들이대서 막던 기동이 얼마나 무모하고 위험하고 불리한 짓이었는지도 다시 생각을..)

이렇게 먼 거리에 포를 정확하게 쏘려면 직사가 아니라 중력과 공기 저항을 감안한 곡사 궤적은 물론이요, 심지어 지구가 둥근 것까지도 감안해야 한다. 해수면이 무한한 평면이라고만 단순하게 가정할 수 없게 되는 것이다.
거기에다 쏘는 방향에 따라서는 심지어 지구의 자전으로 인해 발생하는 전향력도 고려 대상이 된다. 포 하나 쏘는데 오만 물리 지식이 동원된다. 그게 바로 오늘날의 전장의 현실이다.

그래서 20세기 초· 중까지는 군함이 크기가 왕창 커졌다. 돛 달린 목선이 엔진 달린 철갑선으로 바뀐 데다, 배가 커지면 더 많은 사람이 타고 더 멀리 더 오랫동안 항해할 수 있기 때문이다. 더구나 함포도 그에 비례해서 더 커질 수 있으며, 더 강한 화력과 더 긴 사정거리를 보장하게 된다. 큰 배 한 척이 작은 배 여러 척보다 훨씬 더 나았다.

배의 지하에 수십 명의 노꾼들이 타고, 위에서 수병들이 화살을 쏘다가 상대편 적선으로 건너가서 칼싸움을 벌이던 시절에 비하면 상황이 얼마나 극과 극으로 달라졌는가? 멀리 갈 것도 없이 임진왜란 거북선만 해도 노꾼이 필요한 배였다.

하지만 제국주의와 세계 대전 시절이 끝나고, 군함을 폭격기와 미사일로 잡는 시대가 되면서 군함이 한없이 더 커지는 유행도 끝났다.
태평양 전쟁을 배경으로 한 영화를 보면 자그마한 비행기들이 추락에 가까운 고각 급강하를 하면서 적국 군함에다 포탄 내지 어뢰를 떨군 뒤 튀는 장면이 나온다. 이렇게 해야 자유 낙하만 시키는 것보다 탄의 명중률이 올라가기 때문이지만, 이건 비행기의 입장에서는 항공역학적으로나(실속..) 군사적으로나(대공포 피격 가능성..) 매우 위험한 기동이다.

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일반 폭탄은 그렇다 치더라도, 어뢰도 군함이나 잠수함이 아닌 비행기가 투하하고 가는 게 이례적인데.. 아무래도 비행기가 군함의 머리 위로 위험하게 접근하지 않아도 된다는 점, 그리고 배의 아래에서 더 치명적인 타격을 줄 수 있다는 점이 작용하지 않았나 싶다.
비행기에서 발사하는 항공 어뢰는 더 높은 고도에서 더 고속으로 바닷물에 떨어져도 내부 부품이 손상되지 않고 곧장 추진과 격발이 가능하도록 성능과 신뢰도가 계속해서 개선되었다.

이렇듯, 군용기야 같은 비행기끼리 공중전을 벌이는 전투기가 있고, 지상이나 수면의 목표물을 타격하는 폭격기도 있다.
그럼 전함은..?? 망망대해에서 같은 배끼리만 싸우는 것 같지만.. 적당히 큰 배는 현대전에서 의외의 역할도 한다. 바로 육지에 근접해서 내륙에다 신나게 엄호 포격을 퍼부어서 아군의 상륙 작전을 지원하는 것 말이다. 얘들이 어지간한 포병 부대를 능가하는 화력을 내기 때문이다.

그래서 인천 내지 장사리 상륙 작전 같은 영화를 보면 이런 포격 장면을 응당 볼 수 있다.
하지만 다른 곳은 몰라도 인천의 경우, 해안이 매우 얕고 조수 간만의 차이도 심하기 때문에 군함이 한없이 안쪽으로 들어와 줄 수 없다. 해병대가 차량 지원도 없이 뻘밭을 달려서 상륙해야 되니 더욱 어렵고 위험한 작전이라고 일컬어진 것이다. 현대전에서는 옛날처럼 사다리 타고 성벽을 오른다거나 적진 참호 앞에서 속수무책으로 갈려 나가는 일은 없지만(대응 전술이 개발되었으니), 이런 해병대라든가 낙하산 메고 적진에 뛰어내리는 공수부대가 성벽을 오르는 거나 다름없어 보인다.

2. 태평양 전쟁

1940년대의 태평양 전쟁 때 활약했던 일본군 장성 중에는 야마모토 이소로쿠, 그리고 나중에 쿠리바야시 타다미치라는 사람이 있었다. 이들은 일본이 저지른 침략 전쟁과 반인륜 범죄 같은 이슈들을 배제하고 생각할 때, 군인으로서는 나름 유능한 인물이었다.

이들은 개인적으로는 미국과의 전쟁을 반대하는 소신이었다. 그저 친미나 평화주의 이념 때문이 아니라, 이 국력으로 미국 같은 나라와 싸워서는 승산이 없다는 논리적인 판단에 근거해서 반대한 것이다.
그러나 미국과 틀어지고 무역로도 봉쇄되는 등 국제 정세가 계속 불리하게 흘러가자.. 야마모토 이소로쿠는 기왕 미국과 싸워야 한다면 지금 같은 여건에서 상상 밖의 통수를 치는 것밖에 할 게 없다는 결론을 내렸다.

마치 서울대를 가기 위해 수능을 무조건 만점 맞는 게 아니라 남들보다만 잘하면 되고, 위조지폐도 무조건 완벽하게가 아니라 그저 액면가보다만 비싸지 않은 퀄리티를 투자하면 되듯.. 적당히 미국을 타격하면 쟤들로 하여금 "쟤랑 싸우면 우리가 이기기야 하겠지만 우리도 출혈이 클 테니 그건 귀찮.. 차라리 적당히 협상" 쪽으로 방향을 전환할 수 있을 거고 생각한 것이다.

"우리는 40여 년 전에 러시아를 꺾었듯이 이번에도 미국을 제압할 수 있을 것이다. 일본은 신이 지켜 주는 나라이고 우리 민족은 야마토 정신이 깃든 대단한 민족이니까" 같은 근자감도 들어갔을 것이고..
그 결과 그는 1941년 12월에 그 이름도 유명한 진주만 공습을 실행해서 처음엔 실제로 굉장한 피해를 줬다.

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그리고 일본은 그 뒤로도 반 년 정도, 대략 1942년 5월 정도까지는 승승장구했다. 연합국 연합군이 우왕좌왕 하던 사이에 동남아시아 지역을 순식간에 정복하면서 리즈 시절을 찍었다. 맥아더 장군조차 그 기세에 밀려 필리핀에서 철수하면서 "I shall return."이라는 말을 남긴 게 그 해 3월 11일이었다.

그러나.. 일본의 리즈 시절은 거기까지였다.
미국은 통수에는 통수로.. 먼저 둘리틀 특공대를 보내서 일본 본토를 타격하는 깜짝쇼를 선보였다. 그 뒤 전열을 가다듬고 자기 국력을 총동원해 가히 show me the money급의 물량으로 비행기고 배고 무기고 식량이고 팍팍 찍어냈다.

일본이 그렇게도 좋아하는 불굴의 정신력도 사실은 미국이 압도했다. 대공황을 버틴 깡다구에다가 일본에 대한 극도의 적개심으로 눈이 시뻘개진 젊은이들이 "꼭 입대해서 쪽발이들을 내 손으로 때려잡고 싶습니다!"라고 줄을 서서 몰려들었기 때문이다.
윌리엄 홀시 제독이 외쳤던 "Kill Japs, kill Japs, kill more Japs"는 요즘으로 치면 "개미를 죽입시다 개미는 나의 원쑤" 내지, 둠가이의 "Rip and tear"이나 다름없는 구호였다. 그땐 물론 임프, 카코데몬 따위가 아니라 쪽발이를 성경의 왕하 2:24처럼 찢고 죽인다는 얘기이고..

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어디 그 뿐이랴, 미국은 정보전마저도 일본을 앞섰다. 쟤들은 일본군의 통신 암호를 쭉 해독해서 사실상 맵핵까지 확보해 놓은 상태였다. 연합군은 서부 유럽 독일군의 에니그마만 해독한 게 아니었다.
심지어는 "놈들이(일본) AF라는 곳을 공격할 거라는데 거기가 구체적으로 어딜까? 혹시 여기가 맞는지 우리가 낚시 무전을 평문으로 보내서 쟤들이 반응하는지 확인해 볼까?"라고 떠봤는데, 쟤들이 정확하게 거기에 낚여 준 덕분에 작전을 사전에 다 파악한 적도 있었다.

저기서 AF란 그 이름도 유명한 미드웨이였다. 일본이 미국의 통신을 도청했다고 자국으로 송신하는 메시지까지도 미국이 통째로 도청해 낸 것이다.
일본은 하와이와 가까이 있는 미드웨이 일대를 점령해서 영토를 넓히고 전세를 더 유리하게 이끌고 싶었지만 일이 뜻대로 풀리지 않았다. 1942년 6월에 벌어진 미드웨이 해전에서 일본은 항공모함 4척을 모두 잃는 참패를 당했지만, 미국은 전쟁에 대비가 단단히 돼 있었고, 전사자 수는 일본의 1/10에 지나지 않았다. 어차피 다른 전투에서 많이 손상을 입었던 요크타운 항공모함 한 척이 격침된 것 정도가 전부였다.

미드웨이 해전은 우리 식으로 풀이하자면 미국판 명량해전이나 마찬가지인 승전보였다. 얘는 인류의 전쟁 역사상 최초로, 해전이지만 전함의 함포가 아니라 항공모함의 함재기들이 서로 먼저 마주쳐서 싸우고 적선까지 격침시킨 전투였다.
그 뒤 1942년 11월에 벌어진 과달카날 해전은 태평양 전선에서 일본의 보급로를 완전히 끊어 놓았으며, 이때부터 전세는 슬슬 미국과 연합국 쪽으로 기울기 시작했다.

이듬해 4월에는 미국에서 야마모토 이소로쿠의 동선과 스케줄을 '맵핵'으로 파악했다. 그래서 우연을 가장한 특별 작전을 펼쳐서 그 적장을 제거해 버렸다! 소수의 전투기를 출격시킨 뒤, 전선 시찰 중이던 저 사람이 탄 수송기를 벌집으로 만들어서 추락시키고 튄 것이다.
미국은 자신이 일본의 무전을 도청하고 있다는 사실을 들키지 않기 위해 이번 사건도 철저하게 우연한 전과로 치부했으며, 그 뒤에 일본이 의심스러워서 낚시 역정보를 퍼뜨리는 것에는 반대로 절대 응하지 않았다. 이 정도면 일본을 아주 그냥 갖고 논 거나 다름없었다.

1944년의 필리핀 해 해전과 레이테 만 해전을 거치면서 일본은 더는 회생 불가능한 치명타를 입었고..
맥아더 장군은 필리핀을 떠난 지 2년 반쯤 뒤인 1944년 10월에야 귀환해서 I have returned라고 자평할 수 있었다.

1945년 2월에는 여느 전선보다는 일본에서 굉장히 가까운 곳인 이오지마 섬에 미군이 상륙하게 되었다. 이때 최선임 지휘관이었던 일본군 장성이 바로 구리바야시 다다미치이다.
그는 어차피 대세를 뒤집을 수 없다면 우리가 최대한 오래 살아서 미군의 진격을 최대한 지연시키고 놈들을 최대한 귀찮게 하고 최대한 피해라도 끼치자고.. 지는 걸 전제로 하고 예전과 좀 색다른 전술을 폈다. 3년 전쯤의 야마모토 이소로쿠와 통하는 면이 있어 보인다.

놈들은 화력이 워낙 넘사벽이기 때문에, 엄폐물 없는 해변에서 상륙 자체를 저지하는 것은 무의미 불가능하다. 그러니 일단 상륙은 허용한 뒤, 적이 깊숙이 들어왔을 때 게릴라전을 펼치며 여기저기서 산발적으로 괴롭히면서 정신을 빼 놓았다. 그는 반자이 어택 따위 하면서 절대로 허무하게 개죽음 당하지 말고, 가늘고 길게 끈질기게 살아남아서 적을 괴롭히라고 부하들에게 훈시했다. 해변에 방어를 구축하는 게 아니라 섬 내륙 곳곳에 지하 땅굴과 동굴을 이용한 아지트 네트워크를 꾸며 놓았다.

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물론 그래 봤자 섬은 끝내 함락되었고 일본군은 궤멸을 맞이했다. 그래도 구리바야시 다다미치의 전략이 적중한 덕분에 미군은 1주일이면 끝날 거라고 쉽게 생각했던 땅따먹기에 1개월이나 소모해야 했다. 그리고 상상 이상의 인명 피해도 당하게 되었다. 워낙 고생해서 그런지 이모지마 섬 전투와 관련해서는 미 해병대원들이 산꼭대기에다 성조기를 꽂는 모습의 저 사진이 유명해졌다.

바로 다음 달 3월 9일과 10일에는 이제 도쿄 대공습이 펼쳐져서 일본의 수도가 불바다 잿더미로 바뀌었다. 옥쇄 항전 운운하는 정신나간 일본을 보면서 미국은 진주만 공습을 당했을 때와는 다른 관점에서 인내심이 한계에 도달했으며, 한편으로는 저런 또라이들의 본거지에 직접 쳐들어가는 것에도 부담을 느끼게 되었다.
그래서 직접 쳐들어가지 않는 대신 원자폭탄을 떨구게 됐다. 이제야 일본 천황이 직접 무조건 항복을 하고 드디어 전쟁 종결..

굽시니스트 님의 ‘본격 2차 세계 대전 만화’ 시리즈를 본 게 벌써 10여 년 전의 일이다. 태평양 전쟁의 서막인 진주만, 그리고 피날레인 원자폭탄 사이에도 연대기별로 다양한 사건과 전투가 있었다. 2차 대전은 전역이 워낙 넓었고 전개가 드라마틱했기 때문에 영화로도 제일 많이 만들어져 나왔다. 올해 초엔 마침 영화 ‘미드웨이’가 개봉해서 본인은 아주 재미있게 봤다.

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1차 대전이 전투기와 탱크가 첫 등장한 전쟁이라면 2차 대전은 로켓, 미사일, 핵무기, 컴퓨터 같은 것을 개발시킨 전쟁이다. 그래도 2차 대전을 끝으로 식민지니 제국주의니 하던 구도가 완전히 종결되었으며, 세계가 고전적인 형태의 전쟁은 없이 평화가 유지되고 있다.

다시 생각해 봐도 그 시절에 일본은 정말 또라이 같은 나라였다. 쟤들이 어쩌다가 영국· 미국 하고도 사이가 순식간에 틀어졌는지 참 신통한 노릇이다.
물론 일본은 그 옛날에 아시아에서 유일하게 항공모함과 전투기, 잠수함을 독일로부터 기술 원조를 받아서든 어떻게든 자체 제작까지 했던 대단한 선진국인 건 사실이었다. 조선 따위 범접할 수조차 없었다.

하지만 안 그래도 국력이 미국에 비하면 택도 안 되는데 육군과 해군이 대립하면서 따로 놀고, 레이더는 개발해 놓은 것을 적국이 먼저 활용하고 있는데도 정작 자기는 활용을 못 하고, 거기에다 무식한 똥군기와 의지드립으로 인한 폭주, 점령한 식민지에서 차라리 예전의 백인의 지배가 훨씬 더 나았다고 원주민들이 학을 뗄 정도의 폭압 학정 병크 등..
전반적인 행정 시스템과 정신 세계랄까.. 그런 소프트웨어들이 도저히 미국의 적수가 될 수 없었다. 결국 일본 제국은 총체적 난국을 겪으면서 비참하게 몰락하고 전쟁에서 졌다.

Posted by 사무엘

2020/04/07 08:34 2020/04/07 08:34
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