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가연성 물질은 발화점을 넘은 온도에서 불이 활활 붙을 때 열과 빛이 나온다.
하지만 불이 붙지 않는 물질이라도 수백 도 이상의 온도로 달궈지거나 녹으면... 얼음이 녹듯이 곱게 녹지 않는다. 어느 물질이건 언제나 시뻘건 빛을 동반하는 상태가 되며 녹는다. 용암이나 쇳물을 생각해 보자.

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쇠는 상온에서 은백색의 고체이지만, 쇳물은 수은 같은 평범한 회색(?) 액체가 절대로 아니다.
이건 알고 보면 굉장히 신기한 면모이다. 이 빛은 분자· 원자 차원에서 무슨 에너지를 바탕으로 나오는 걸까?
다시 말하지만, 이건 연소 같은 화학 반응을 겪고 있는 상태가 아니다. 단순히 열을 잔뜩 받은 것만으로 어떻게 빛이 나올 수 있을까?

옛날에 "터미네이터 2 심판의 날" (1992) 영화를 보면 쇳물이 철철 흐르는 용광로가 나온다. 이건 진짜 쇳물이 아니고 소품이다. 물 같은 평범한 액체 안에다가 누런 조명을 켜서 쇳물처럼 보이게 했다고 한다.

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(영화에서는 색감에 대한 왜곡이 굉장히 많다. 가령, 현실의 건물 지하 주차장들은 영화 '아저씨'에서 묘사된 것처럼 그렇게 시퍼런 톤으로 어두컴컴하지 않다.)

그러고 보니 백열등은 대놓고 이 원리를 이용해서 빛을 내는 물건이다. 가느다란 필라멘트를 녹지 않을 만큼만 달궈서 빛을 내니 말이다.
물론 이건 오늘날의 전자공학 기술의 관점에서 보면 효율이 매우 매우 안 좋은 원시적인 광원일 뿐이다. 이는 백열등과 얼추 비슷한 시기에 발명된 또 다른 과학 기술 산물이던 증기 기관도 오늘날의 관점에서는 너무 비효율적이어서 도태된 것과 비슷한 맥락이다.

그래도 증기 기관만으로도 그 시절엔 마차로는 상상할 수 없는 교통· 물류 혁명과 산업 혁명이 일어났다. 그와 마찬가지로 백열등도 연료를 직접 태우는 등잔불· 호롱불· 촛불· 횃불 따위로 범접할 수 없는 새로운 빛을 인류에게 선사하긴 했다.
그 단순무식하고 비효율적인 백열등조차도 처음 발명하는 과정은 결코 순탄하지 않았음이 주지의 사실이다. 필라멘트를 만들 만한 재료(텅스텐)를 그 시절 여건에서 찾는 게 만만찮았기 때문이다.

불꽃 기반의 광원들은 켜고 끄기 어렵고 질식과 화재의 위험이 크고 불필요한 열이 너무 많이 발생하는 등 불편이 이만저만이 아닌 데다.. 결정적으로 여전히 별로 밝지 않고 너무 어두웠다. 밤에 시골에서 촛불· 호롱불 켜서 책 읽고 공부해 보신 분이라면 이 말에 적극 공감 가능할 것이다.

그에 비해 지금 세대는 자그마한 스마트폰만으로 과학 완구 꼬마전구와는 비교를 불허하는 맹렬한 LED 불빛을 간단히 만들어서 어둠을 비추니.. 참으로 놀라운 과학 기술의 혜택을 입고 있는 중이다.

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(1901년부터 지금까지 120년 가까이 켜져 있다고 하는 세계에서 가장 오래된 백열등 '센티니얼 전구'. 다만, 현물 보존을 위해 현재는 전류를 아주 약하게 흘려보내고 있기 때문에 불빛이 더 어둡다. 저 시절엔 전구의 껍데기 유리를 다 사람이 불어서 모양을 내고 말들었다.)

아무튼.. 형광등이나 LED등만치 밝은 건 아니지만 그래도 백열등처럼 고온만으로 불꽃이 아닌 빛을 가능케 하는 과학 원리는.. 바로 '흑체 복사'이다.
어떤 물체의 온도가 높다는 건 미시세계에서 그 물체를 구성하는 입자가 많이, 맹렬히 움직이고 있음을 뜻한다. 그 움직임 덕분에 빛이 만들어져 나오며, 그게 심해지면 가시광선뿐만 아니라 적외선과 자외선, 심지어 방사선의 범주에 드는 X선이나 감마 선까지 나온다.

흑체가 방출하는 에너지의 양은 절대온도의 무려 4제곱에 비례한다. 이른바 슈테판-볼츠만의 법칙.
본인은 학교에서 배웠던 각종 과학 과목들을 통틀어서 제곱이나 3제곱이 아닌 4제곱이 등장하는 과학 법칙이나 공식을 이것 말고는 본 기억이 없다.
평면이나 공간의 특성상 2승, 3승까지는 나올 수 있지만 4승은.. 생소하지 않은가?

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흑체란 모든 전자기 복사를 흡수해서 에너지량 계산을 제일 간편하게 할 수 있는 가상의 물질이다. 화학에서 다루는 이상기체와 비슷한 개념이다. (그럼 백체는 반대로 모든 전자기 복사를 반사하는 물체일 텐데.. 이런 건 딱히 다루지 않는 듯하다.)

물질마다 어느 온도에 도달했을 때 나타내는 색깔은 언제나 일정하다. 그렇기 때문에 색깔만으로 온도를 추정하는 게 가능하며, 색깔 온도계라는 게 존재할 수 있다.
측정 센서조차 녹거나 타 버릴 정도의 높은 온도를 측정하는 방법은 이것밖에 선택의 여지가 없다. 그래도 이것만으로도 생각보다 매우 정확한 값을 얻을 수 있다. 신기하지 않은가? 심지어 별의 색깔도 이 온도에 따라 결정된다.

이건 스피드건이 굉장히 얼렁뚱땅 허술하게 동작하는 것 같은데 주변의 자동차나 야구공의 속도를 꽤 정확하게 측정해 내는 것, 그리고 요즘 체온계가 신체의 영 엉뚱한 부위만 대충 접촉하는데도 체온을 정확하게 측정하는 것과 비슷한 것 같다.

사실은 꼭 엄청난 고온이 아니어도 된다. 사람 체온만으로도, 무슨 쇳물 같은 누런 가시광선보다 급이 낮은 적외선 정도는 나온다. 깜깜한 밤에 사람을 식별할 때, 아니면 그냥 열기를 탐색할 때 쓰이는 적외선 카메라가 바로 이 원리를 이용해서 동작한다.

이 정도 온도 차이에 4제곱은 정말 폭발적인 에너지 크기 차이를 만들 텐데.. 전자기파의 파장이라는 것도 지수/로그 스케일을 찍는 동네이기 때문에 그런 차이에 대응 가능한가 보다. 사실, 가시광선은 대역폭이 주변의 적외선(IR)이나 자외선(UV)보다 훨씬 짧다.

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난.. 색깔이란 건 그냥 눈에 띄는 느낌만 다른 요소일 뿐이지, 같은 온도와 같은 재질이어도 "검은 옷이 흰 옷보다 왜 덥게 느껴지는 걸까?" 이걸 이해를 오랫동안 완전히 못 했다.
저렇게 온도에 따라 다른 '빛깔'이 나오는 건 이해하겠는데, 역으로 '색깔' 자체도 열 흡수율을 결정한다?

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지표면에 눈이나 심지어 비닐하우스 같은 인공 구조물 때문에 흰색이 많으면 그게 태양 복사 에너지를 반사해서 기후에까지 영향을 줄 수 있다고 한다. 이런 이유로 인해 온도계를 보관하는 백엽상의 주변은 반드시 하얗게 칠하며.. 비행기도 열 흡수를 하지 말라고 흰 도색을 선호하는 편이다.

이쪽 관련 과학 법칙은 열역학도 광학도 전자기학도 아니고 도대체 무슨 분야인 걸까..?
이게 19세기 말~20세기 초에 양자역학이라는 걸 태동시킨 전신이라고 한다. 얘는 물질 자체를 존재하게 하는 원자 차원의 힘을 규명하고, 이를 이용해서 질량과 에너지 사이의 경계를 허물어버린 발상의 전환을 선사했다.

※ 관련 여담

(1) 유리는 투명한 데다, 성냥을 갖다대면 불이 붙을 정도로 뜨겁게 달궈져도 겉으로는 하나도 티가 안 나기 때문에 위험하다고 실험실 안전 수칙에서 다뤄지곤 한다. (단골로 다뤄지는..)
물론 성냥의 발화점이 그리 높은 건 아니며, 유리도 더 뜨거워져서 흐물흐물 녹기 직전일 때는 벌겋게 변하기는 한다.

(2) 인류에게 열과 빛이라는 건 바늘과 실처럼 같이 따라다니는 형태인 게 익숙하다. 자연에서 보는 불꽃이나 달궈진 물체의 모습이 그러하기 때문이다.
그러나 기술이 발전하면서 인류는 빛이 필요한 곳에서는 발열이 거의 없이 밝은 빛만 만들어 내는 기술도 잔뜩 개발했다. 전기 에너지를 원하는 곳에만 더 효율적으로 쓸 수 있게 된 것이다.
자연에서는 반딧불이도 발열이 없이 생물학적으로 신비로운 빛을 내는 곤충이라고 한다.

(3) 불꽃 반응은 불태우는 금속 원소에 따라 서로 다른 불꽃 색깔이 나타나는 걸 말하는데, 이건 온도 자체와는 좀 다른 분야의 현상이다.;;

(4) 그러고 보니 빛을 받았다가 깜깜해진 뒤에도 잠깐이나마 빛이 나는 무려 '야광/축광',
방사능 원소인지가 어쩌구 하는 형광,
거울이 아니면서 어둠 속에서 빛을 좀 반사에서 더 밝게 빛나는 그 무언가.. 이런 것들에 대해서도 원리를 다시 공부해 보고 싶은데.. 내가 시간과 배경 지식이 부족하다. 도로의 차선도 평범한 페인트가 아니라 이런 안료가 들어가서 밤에 자동차 헤드라이트를 받았을 때 더 밝게 비치게 돼 있다.

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사실, 달 표면도 말이다.
하늘은 새까만 암흑인데 지표면은 아주 하얗게 빛나고 물체 그림자도 선명하게 비쳐 보이는 거.. 지구에서는 볼 수 없는 풍경이다.
표면 전체가 이렇게 빛나고 있으니까 지구의 하늘에서는 달을 볼 수 있다.
반대로 지구는 대기가 있어서 낮에 하늘이 파란 것이고..

(5) 빛 내지 전자기파는 진행 과정에서 질량의 영향을 전혀 받지 않다 보니 꼬불꼬불한 케이블 안에서도 광속으로 진행하고, 심지어 관찰자의 상대속도 관점에서도 불변이라고 여겨진다.

그런데.. 한편으로 진공이 아닌 유체 안에서는 그래도 속도가 미세하게 줄어들고 이로 인해 굴절도 발생한다.
그게 얼마나 줄어들고 차이가 발생하는지, 얘는 도대체 어떤 존재인지 물리학이 깊게 들어가면 난 정말 이해가 안 된다. 이런 걸 컴퓨터도 없던 19세기에 처음 발견하고 공식을 만들어 낸 물리학자들은 참..

수백 년 전에 빛의 속도가 유한하다는 걸 물증 아닌 심증으로 인지하고, 나중에 실험으로 입증한 과학자들도 정말 괴수였을 것이다. 이걸 알아낸 것은 지구 구형이나 지동설만큼이나 엄청난 과학 발견이었다.
마이컬슨-몰리의 실험이 뭐였더라..?? 기억이 가물가물하다.

(6) 끝으로..
이 글에서 주로 거론된 용광로는 시뻘겋거나 누렇지만, 원자로는 시퍼런 편이다~!! 흥미로운 차이점이지 않은가?

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이건 체렌코프 효과라고 불리는 방사선 관련 현상 때문에 시퍼런 빛이 나와서 그렇다. 이건 흑체복사보다 더 이해하기 어렵고 20세기가 돼서야 발견된 현상이다. 이걸 발견하고 규명한 과학자들은 죄다 노벨 상을 받았다.

방사능은 원자력이라는 너무 근원적이고 강한 힘에서 유래됐다 보니.. 인간이 주변에서 흔히 보는 물리· 화학적 조작의 영향을 전혀 받지 않는다. 이게 더욱 대단하고 무서운 면모이다.
방사능 폐기물은 아무리 깨부수고 전기 충격을 가하고 물· 불에 쳐넣어도 방사능이 없어지지 않는다. 찬송가 가사를 빌리자면 말 그대로 "물불이 두렵잖고 창검이 겁없네"이다.;;;;

Posted by 사무엘

2022/11/28 08:35 2022/11/28 08:35
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1. 1980년대 우리나라 역사

우리나라는 먼 옛날 박 정희 때는 한창 고속도로 건설하고 자동차 만들고 제철소 짓고 중화학 공업을 육성했다. 나라의 주 경제 구조가 농경 1차 산업에서 2차 산업으로 통째로 바뀌었다.
그 뒤 1980년대 전 두환 때는 최신 산업 트렌드가 정보 통신, 컴퓨터 쪽으로 바뀌었다. 삼성 전자에서 공돌이들을 갈아넣어서 처음으로 메모리 반도체를 자체 개발하고, 8비트 컴퓨터를 만들기 시작했다. 80년대 말에는 벽돌만 한 크기의 엄청 비싼 휴대전화도 처음으로 만들었다.

저런 기업뿐만이 아니다.

  • 1980년대 중반에 ETRI에서는 전화기 전전자 교환기(TDX)를 100% 자체 개발 국산화하는 데 성공했다.
  • 그리고 KIST 시스템 공학 연구소에서는 올림픽 경기 정보 시스템(GIONS)를 100% 자체 개발해서 실전에서 단 한 건의 장애 없이 잘 운영해 냈다.

개인적으로 이 두 일화도 경부 고속도로나 현대 포니, 포항 제철 "우향우 정신" 같은 아이템과 대등하게 다뤄야 한다고 생각한다.

얘들은 한번에 완성품이 짠 튀어나온 게 아니라, 수 년 동안 점진적인 발전.. 즉 진화를 거쳤다.
TDX는 첫 실용 모델인 TDX-1이 나온 게 1984년이고 상용화는 1986년이다.
GIONS도 1983년의 인천 체전, 전국 체전, 1986년 아시안 게임을 거치면서 검증과 보완을 거친 끝에 1988년의 올림픽 때 끝을 본 것이었다.

국내 체육대회는 시스템이 실패해도 세계적으로 망신 당할 일은 없기 때문에 위험 부담만 덜할 뿐이지... 자잘하게 관리해 줘야 하는 요소들, 경기 종목 수, 시스템의 복잡성은 올림픽보다 더하면 더하지 못하지는 않았다. 그러니 베타테스트 명목으로 적합한 아이템이었다. 단지, 이런 것들을 비현실적으로 짧은 시한 동안 다 발로 뛰며 조사하고 코딩 구현을 해야 했던 연구원과 협력업체 직원들이 공밀레로 갈려 들어갔다.;;

물론 둘 다 40여 년 뒤 지금의 관점에서 보면 완전 철 지난 완전 구닥다리 레거시 기술일 뿐이다.
경부 고속도로의 옥천 당재 터널이 그 당시에는 부족한 자본과 기술, 열악한 여건에서 그렇게도 고생하면서 처절하게 만들어졌지만, 30여 년 뒤에는 도로가 통째로 다른 고가로 이설되고 그 길과 터널이 쓰이지 않게 된 것처럼 말이다.

휴대전화가 어떻고 LTE/5G 기술이 어떻고 하는 와중에 겨우 유선 전화기의 회선 연결을 자동화해 주는 게 뭐가 그리 대단하다고..?? 하지만 쌍팔년도 이전 옛날에는 전화기 하나조차도 기계값과 회선값이 너무 비싸서 집집마다 집집마다 장만하기 곤란한 첨단 문명의 이기였다.

시외 전화를 거는 것만으로도 지금으로 치면 무슨 국제 전화를 거는 것처럼 보통일이 아니었다. 통화료가 폭증하기 시작했으며, 지역번호 체계도 완전 꼬여서 복잡하기 그지없었다. 전자식 교환기가 도입되기 전에 백색 전화 청색 전화는 뭐, 나도 겪어 본 적 없는 옛날 일이고..

전전자 교환기가 저렇게 개발된 덕분에 1980년대 이후부터 유선 전화 인프라가 우리가 아는 그 체계로 정착될 수 있었다. 1천만 회선 돌파니 2천만 회선 돌파가 손쉽게 가능해졌다.
이거도 주어진 예산과 기한 안에 국산화에 성공하지 못하면 "우향우 해서 바다에 뛰어내려 다같이 자폭하겠..."까지는 아니어도, 어떤 인사상의 불이익도 감수하겠다는 각서를 쓰고 팀원들 모가지를 걸고서 예산 따내고 만들어진 것이었다. -_-;;

그리고 GIONS도 말이다. 지금 관점에서야 뭐 흔하디흔한 SI 구축일 뿐이니 스펙대로 DB 설계하고 서버 돌리고 웹사이트 만들면 끝일 것이다. 기술이 필요한 부분도 스프링이니 아파치, 톰캣 등.. 오픈소스 라이브러리나 프레임워크를 끌어다 쓰면 일도 아니다.

하지만 문제는 저 때가 1980년대였다는 거다. IBM 메인프레임에다가 코볼 언어로 코딩을 하던 시절이고, 이공계 출신 중에도 컴퓨터라는 물건을 제대로 구경하지 못한 사람이 부지기수이던 때였다. 컴퓨터 관련 기술은 하드웨어건 소프트웨어건 지금과는 비교조차 할 수 없이 폐쇄적이었고 비싸고 구하기 어려웠었다.

그런 여건 하에서 저런 대규모 SI를 국내 기술로 해내서 국제 대회 기록을 성공적으로 집계하고 보도 자료를 내보내서 첨단 IT 올림픽을 선보인 것이니.. 정말 칭송받아야 마땅한 일인 것이다.

2. 세계 최초의 스마트폰

우리나라는 휴대전화라는 게 전국민에게 저렴하게 보급된 건 거의 1990년대 후반부터이다. 인터넷 전용선뿐만 아니라 휴대전화 기지국이 전국에 쫙 깔린 덕분이다. 그러고 나서 아이폰을 필두로 해서 스마트폰이란 게 대중화된 건 그로부터 10년쯤 뒤인 2000년대 후반부터이다.

그 전에도 벽돌만 한 크기의 휴대전화라는 게 없지는 않았다. 특히 자동차에 카폰이라는 것도 있었는데.. 얘는 원리가 무전기와 큰 차이가 없는 수준이어서 회선 수도 부족하고 무엇보다 기기 가격과 개통 비용이 살인적으로 비쌌다.
주파수 공용(TRS) 기술이 도입되면서 그나마 회선 문제는 좀 해결된 듯하지만, 1990년대 초까지만 해도 카폰은 부자만을 위한 엄청난 사치품인 건 변함없었다. 하긴, 1990년대 초엔 우등 고속버스의 앞자리에 이동식 공중전화도 있었으니 이 또한 정말 최고급 서비스였다.

이때 모토롤라가 무전기 내지 자동차용 카폰 제조사로 유명했다. 노키아 내지 블랙베리는 휴대전화보다는 더 나중의 피처폰/초창기 스마트폰을 만들었던 회사였고 말이다.
하지만 이들은 안드로이드와 아이폰으로 평정된 스마트폰 시장에서 적응하지 못하고 많이 몰락했다. 코닥 사가 디지털 카메라를 먼저 개발까지 해 놓고는 21세기 들어서 몰락하고, LG 전자가 피처폰만 공략하다가 삼성과는 완전 정반대 처지로 전락한 것처럼 말이다.

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이게 1983년, 모토롤라에서 내놓은 거의 세계 최초의 실용적인 휴대전화인 '다이나텍'이다.
40년 전에는 이것만으로도 정말 세계 최첨단.. 돈 많고 어디서나 바쁘게 전화 통화를 해야 하는 정부 요원 대기업 중역들이나 쓰는 물건이었다.

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아~~ 저건 쿵 퓨리에서 히틀러가 빼앗았던 물건이기도 했다. ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 전화기에다가 총질을 하자 전화를 받고 있던 사람이 사살 당하는 그 장면.. =_=;;;

3. 지상파? 공중파?

케이블/인터넷으로만 볼 수 있는 방송 말고, 평범한 전파 수신만으로 쉽게 청취· 시청 가능한 KBS, MBC 같은 방송을 흔히 '지상파'라고도 부르는데.. 반대로 '공중파'라고도 부르는 것 같다. 어떻게 서로 정반대 용어를 한 개념에다 사용할 수 있을까??

찾아보니 '지상파'가 맞다고 한다. 하긴, 나도 '지상'이 있는데 저 '공중'은 설마 空中(in the air)일 리는 없고 公衆(public)일 거라고 생각했었다.
sky wave를 가리키는 空中파도 있긴 하지만 그건 별개 분야의 기술 용어이다. KBS MBC 따위를 가리킬 때는 지상파 방송국이라고 부르는 게 정확한 워딩이다.

종이 신문이 엄청 많이 몰락한 것처럼 통상적인 지상파 방송도 많이 몰락하고 사람들의 눈에서 차지하는 파이의 크기가 작아졌다. 유튜브나 넷플릭스 같은 게 많이 잡아먹었다.
그러나 그렇다고 지상파 방송이 완전히 망해 없어지거나 권위가 무너진 것은 아닐 것이다. 유튜브/아프리카 개인 방송 나부랭이가 아니라 KBS/MBC/SBS 텔레비전에 어떤 형태로든 출연하는 건 40년 전이나 지금이나 여전히 쉬운 일이 아니다.

4. 회선 vs 패킷

데이터 통신에서 아주 기초 원론적인 방법론 구분으로는 “회선(circuit) 교환 방식”과 “패킷(packet) 교환 방식”이란 게 있다.
둘의 차이를 통신이 아닌 교통에다가 얼추 비유하면 이렇다.

회선은 에스컬레이터, 스키장의 곤돌라, 샌프란시스코 케이블카처럼.. 중앙 기계실에서 거대한 와이어를 당겨 주고, 승객이나 객차는 그 와이어에 올라타서 이동하는 방식이다. 객차에는 딱히 동력이 없다.
패킷은 그렇지 않고 사람들 태운 자그마한 자동차들이 각자 목적지까지 스스로 굴러가는 방식과 같다.

전자는 처음 구축하는 인프라 비용이 많이 들고, 후자는 구현하고 운영하는 기술적인 난이도가 더 높다.
그러나 결국 후자가 더 장거리 대량 수송에 더 적합하고, 트래픽이 가변적일 때에도 더 유동적으로 대처 가능하다.

전자 정보 통신 쪽 배경이 없는 일반인이라도 두 방식의 차이를 크게 느낄 수 있는 분야는 바로 과금 체계이다.
25년쯤 전 옛날에 모뎀으로 PC 통신 내지 인터넷에 접속할 때, 그리고 전화를 걸어서 각종 부가 서비스를 이용할 때는 모든 요금이 시간 단위로 매겨졌다. 파일 다운로드를 하건, 가만히 놀고만 있건 무조건 분당 몇백 원꼴.. 이건 회선 방식이요,

지금 4G 데이터로 무선 인터넷을 이용하는 요금은 모두 데이터 용량 단위로 부과된다. 몇 기가바이트당 얼마.. 요건 패킷 방식이기 때문에 그렇다.

옛날에 모뎀으로 인터넷에 연결하던 시절엔 그럼 자기 컴퓨터는 IP 주소를 받는 게 있는지? 전화선으로 패킷 기반 네트워크를 구현하기 위해서 중간 계층에서 무슨 일이 이뤄지는지..?? 갑자기 문득 궁금해진다. 인제 와서는 별로 알 필요도 없는 구닥다리 기술이 되긴 했지만 말이다.

5. 와이파이와 https

버스나 지하철, 공원에서 공공 와이파이에 접속하고 나면, 보통은 맨 처음에 와이파이 제공자에서 만들어 놓은 시작 페이지만 뜬다. 여기서 로그인을 하든지 ‘와이파이 사용’ 같은 걸 클릭해서 최소한의 인증을 거쳐야만(광고 시청..) 본격적으로 인터넷을 사용할 수 있다.
이런 인증을 통과하기 전에는 다른 웹사이트에 접속할 수 없다. 아마 DNS 계층 차원에서 요청이 몽땅 씹히고, 시작 페이지로만 강제 포워딩이 되기 때문이다.

하지만 http 말고 암호화가 돼 있는 https 방식 사이트는 이런 식으로 강제 포워딩이 통하지 않는다. 그렇기 때문에 인증을 통과하기 전에도 https 사이트들은 들어갈 수 있는데..
요즘은 https가 아닌 사이트를 찾기가 더 어렵다. 그러니 저런 단순한 강제 포워딩은 사실상 의미가 없어졌다. https에서는 강제 포워딩을 구현하는 게 기술적으로 어렵거나 불가능한 건지..??

이런 이유 때문인지 요즘은 공공 와이파이도 접속한 뒤에 잡다한 인증 없이 바로 인터넷이 되는 경우가 있다.
그리고 자주 겪지는 않았지만 오로지 https 사이트만 되고, http는 아예 금지하고 막아 버린 경우도 있었다.
와이파이 쪽도 연결 방식과 각종 보안 기술이 많이 바뀌어 온 것 같다. 그런데 와이파이 AP 자체에도 암호가 걸린 보안 접속이 있고, 와이파이 첫 화면에도 보안 연결 기능이 있는데 이런 건 https와는 별개인 타 계층에서의 보안인 건지? 잘 모르겠다.

코넷(kornet)이 모뎀으로 인터넷 연결하던 시절의 사업자/상표 명칭이었다면, 네스팟(nespot)은 와이파이라는 게 처음으로 보급되던 시절의 명칭인 듯하다.

Posted by 사무엘

2022/11/15 08:36 2022/11/15 08:36
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1. 카세트 테이프

카세트 테이프는 플로피 디스크(디스켓)과 더불어 20세기 중후반을 풍미했던 정보 저장 매체이자 특별히 음반 매체였다.
얘의 발명자는 '루 오텐스'라는 엔지니어인데(1926-2021), 이 사람이 바로 작년 3월에 세상을 떠났었다.

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기록에 따르면 얘는 1963년에 처음으로 출시됐다고 한다.
1970년대에 비디오 테이프의 표준 규격이 정해지던 시절에 VHS와 베타맥스가 경합했다는 일화는 널리 알려져 있지만.. 그 전 1960년대엔 오디오 테이프도 표준화 과정에서 여러 회사들 간의 경합과 진통이 있었다.
여기서 필립스의 이 카세트 테이프가 최종 승자가 되면서 세계를 석권하게 된 것이다.

카세트 테이프라는 게 발명되기 전에 인류가 보유한 소리 저장 수단은 방송국 장비 급인 거대한 릴 테이프.. 아니면 SP/LP 같은 레코드밖에 없었다. 1945년, 일본 천황의 항복 옥음방송도 원판이 SP 레코드에 녹음되고 재생됐다는 건 유명한 일화이다.
그러다가 카세트 테이프가 발명된 덕분에 인류는 1시간 가까이 적당한 분량이 들어가는 음반을 주머니에 넣고 다닐 수가 있게 됐다. 그 뒤 1980년대 초에 워크맨이란 게 발명되면서, 밖에서 걸어다니며 음악을 듣는 것까지도 가능해졌다.

얘는 저렴할 뿐만 아니라 비교적 쉽게 녹음도 됐다. 라디오 방송의 녹음이라든가 마이크 꽂아서 외부 소리의 녹음, 아니면 테이프끼리의 복제까지.. 실용성도 뛰어났으니 세계를 석권할 수밖에 없었다.

루 오텐스 아재는 평생을 필립스 네덜란드 본사에서 재직했으며, 20여 년 뒤의 후속품인 CD를 개발하는 데도 참여했다. 이 CD도 나름 발명된 지 아직 50년이 채 지나지 않은 물건이다. 하지만 그 와중에 대체제가 이미 DVD에 이어 블루레이까지 나와 있으니 원..
게다가 지금은 음원 기술이 몽땅 디지털로 바뀌었을 뿐만 아니라 휴대용 기억장치 자체가 인터넷 아니면 USB 메모리에 밀려 입지가 크게 줄어든 것도 참 격세지감이다.

테이프가 CD는 물론이고 더 과거의 레코드와도 다른 독특한 특성이 무엇이냐 하면.. 현재의 재생 지점이 기기 차원에서 물리적으로 나타나 있다는 점일 것이다. ㄲㄲㄲㄲ
전에 한번 얘기한 적이 있었나..? 카세트 테이프는 테이프가 한쪽에서 다른쪽으로 쏠릴수록 좌우 reel이라고 해야 하나 회전부의 주행 속도가 서로 달라진다. 이를 통해 나름 무단변속기의 원리를 얼추 짐작할 수 있다.;;

21세기에 태어난 애들은 디스켓과 더불어 카세트테이프가 뭔지 알까...??
더 옛날 8비트 컴터 시절엔 저 카세트테이프가 파일을 읽고 저장하는 용도로도 쓰였다는데.. 그건 나조차도 전혀 아는 바가 없다. 난 레코드가 현물 기계를 통해 돌아가고 재생되는 모습도 본 적이 전혀 없다. -_-;;

2. 추가 음향 기술

카세트 테이프는 수십 년 동안 시종일관 같은 방식으로만 만들어진 게 아니고 개량형 바리에이션이 좀 있었다. 이는 전신인 LP 레코드도 마찬가지였다.

(1) 크롬/메탈: 음원을 기록하는 테이프의 자성체가 평범한 산화철이 아니라 산화크롬 기반이었다. 이게 고음부까지 더 깨끗하게 잘 기록돼서 음악 감상용으로 화질이 더 좋았던가 보다. '메탈'은 크롬보다 더 고급형인 듯..
단, 이런 신소재로 제대로 뽕을 뽑으려면 재생기도 고급 테이프를 제대로 지원해야 했다. 여러 모로 자동차용 고급 휘발유의 테이프 버전에 대응하는 셈이다.

(2) 스테레오: 이미지 파일에 레이어가 있다면 사운드에는 여러 채널이란 게 있다. 사람은 눈 2개의 영상을 합성해서 공간과 거리감을 느끼는데, 이와 비슷하게 좌우의 스피커 2개로부터도 공간을 인지하고 소리가 나는 방향을 알 수 있다.

시청자로 하여금 공간을 경험하게 하기 위해서 전용 고글을 쓰고 거리 착시를 느끼게 왜곡된 영상을 보는 일명 3D 영화라는 게 요즘도 잘나가고 있는지는 모르겠다. 이런 것처럼 시각뿐만 아니라 청각으로도 공간을 경험하게 하는 '서라운드 입체음향'이라는 게 존재한다. 이건 거대한 음향 설비를 갖추거나, 전용 이어폰이나 헤드셋을 써야 제대로 감상할 수 있을 것이다.

카세트 테이프는 말할 것도 없고 LP조차도 1960년대에 스테레오 녹음이 지원됐다고 한다. 재생기의 입장에서 스테레오는 좌우에 서로 다른 소리를 동시에 재생하는 것이니, 결국 동일 길이 동일 음질 기준으로 기억 공간이 두 배로 필요하다. 아날로그 시절에 그 공간을 어디서 어떻게 확보했는지 개인적으로 궁금하다.

(3) 돌비: 옛날에 카세트 테이프나 테이프 재생기의 주변에서는 '돌비' 어쩌구저쩌구 하는 상표를 자주 볼 수 있었다. 얘는 레이 돌비(1933-2013)라는 음향 공학자 겸 사업가가 1965년에 설립한 '돌비 연구소'에서 유래되었다.
그는 회사를 차려서 1970년대에 카세트 테이프의 재생 노이즈를 제거해 주는 전자 회로를 개발했다. 테이프는 그냥 공음부만 재생해도 치이이익~ hissing noise가 들리는 물건이었으니 말이다.

사용자 삽입 이미지

즉, 일반 소비자용 상품이 아니라 전세계의 테이프 재생기 제조사를 상대로 B2B 솔루션을 개발했다. 이런 회로도 크기와 성능, 가격대별로 여러 모델이있었는데.. 1990년대에 최고급 메탈 테이프에다가 최신 돌비 모드를 적용해서 녹음된 음악을 해당 돌비 모드를 적용해서 재생하면.. 노이즈 한 점 없이 CD 뺨치는 깨끗한 소리를 감상할 수 있었다고 한다. 테이프로도 말이다.

이런 게 쌍팔년도 시절에 테이프라는 아날로그 기술만으로 어떻게든 음질을 더 향상시키려는 몸부림이었던 셈이다.
돌비 연구소는 지금도 건재하고 있으며, 카세트 테이프 말고도 영화관용 영화의 4채널 서라운드 음향 저장 포맷을 진작에 선점한 덕분에 이게 마르지 않는 돈줄 역할을 하고 있다.

그나저나 전자레인지에서 물이 갑자기 부글부글 끓어오르는 걸 가리키는 돌비(突沸) 현상은 Dolby하고는 무관한 어원이구나~! 저것도 뭔가 파동과 관계 있는 물리 현상이다 보니 왠지 Dolby스럽다는 생각이 들었다. ㄲㄲㄲ

3. 영상 기술과의 관계 등, 나머지 여담

(1) 19세기 초창기에 축음기는 사진이나 영사기와는 별개의 영역으로 발명되고 발전했다. 둘이 합쳐져서 유성 영화라는 게 생기고 텔레비전 방송까지 시작된 건 아무래도 20세기 초부터이다. 전화가 발명된 것도 19세기 말쯤..?

(2) 영상 쪽은 디지털화된 이래로 화질 관련 정보량이 4K니 8K니 하면서 계속 올라가고 더 복잡한 코덱이 개발되고 기술이 바뀌어 왔다. 더구나 요즘의 HD 텔레비전 화면을 보면.. 이거 뭐 전자기파의 물리적 특성이 30년 전과 지금이 서로 달라지기라도 했나 싶을 정도로, 어떻게 이렇게 화질이 좋아질 수 있는지 궁금해질 지경이다.

그 반면, 음성은 이제 인간이 차이점을 분간할 수 없을 정도로 음질이 충분히 좋아져서 그런지, 먼 옛날에 제정됐던 CD 규격 이후로 딱히 음질이 더 올라가지 않은 것 같다. 라디오 방송은 심지어 신호 송수신 방식도 TV와 달리 여전히 아날로그이다.
뭐, 라디오는 전쟁· 재난 시국에서도 아주 단순한 전자 장비만으로도 누구나 간편하게 수신하라고 일부러 안 바꾸는 것에 가까울 것이다.

(3) 이렇게 정보 통신 기술이 눈부시게 발달한 2020년대 이 와중에도.. 전화 통화 음질은 여전히 썩 좋지 않은 것 같다. 상대방의 전화 연결을 기다리는 컬러링 소리만 해도.. 여느 mp3 음원하고는 억만 광년 떨어진 음질이지 않은가?
전화로는 대체로 음성만 오가다 보니, 디지털 기반인 인터넷 전화에서도 저음질 음성의 압축에만 왕창 최적화된 AMR-WB 같은 부류의 전용 코덱이 쓰인다고 한다. 전화로 음악이나 다른 일반적인 자연음은 짤리거나 왕창 왜곡되고 열화되어 들리게 된다.

Posted by 사무엘

2022/10/06 08:35 2022/10/06 08:35
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미래의 과학 기술 전망

1. 미래의 떡밥

  • 수소를 가솔린이나 여느 천연가스만큼이라도 안전하게 많이 저장하고, 싸게 생산하고 효율적으로 동력 얻기
  • 핵융합 발전
  • 무선 송전/충전, 직류 고압 송전
  • 양자 컴퓨터
  • 획기적인 반도체 소자(규소) 내지 배터리 재료(리튬이온)
  • 휘발유 압축 착화 엔진 (디조토)

이런 게 하나 제대로 개발되면 21세기는 20세기의 연장이 아니라 인간의 생활이 또 획기적으로 바뀔 수 있겠는데.. 과연 실현 가능할지, 아니면 저건 SF의 영역에만 머문 채로 인간 세상이 끝날지 모르겠다.

다음은 세계 대전 종전 후, 1940년대 말에 등장했던 과학 기술이다. 하긴, 일본에서 최초의 노벨 상 수상자도 이때쯤 배출됐었다.

  • 가스 터빈, 제트 엔진
  • 전자레인지, 트랜지스터, 전자식 컴퓨터

다음은 옛날에 개발된 적이 있었지만 실용성이 부족해서 사장된 기술이다. 전기 자동차처럼 미래에 재조명을 받게 될지는 모르겠다.

  • 초음속 여객기 (연료 효율과 소닉 붐 문제)
  • 무탄피총 (탄피가 없으면 편하긴 하지만.. 탄약값이 너무 비싸진..)
  • 반켈 엔진 (왕복 엔진이 반쯤 터빈 엔진처럼 되는 듯.. 성능과 효율과 제작 난이도가 다같이..)

다음 아이템들은 현실에서는 존재 불가능, 실현 불가능이고 진짜로 SF의 영역이다.

  • 대기권 여객기와 우주 발사체를 겸하는 단일 비행체(!!!)
  • 포유류 수준의 고등 동물이 무슨 곤충처럼, 히드라/럴커나 뮤탈/가디언처럼 변이

2. 자원 고갈, 환경 문제

한때 인류의 미래에 애로사항을 꽃피울 거라고 여겨졌던 문제들 중.. 석유는 여전히 많이 잘 산출되고 있어서 공급에 문제가 없다.
쓰레기는 재활용 기술이, 각종 수질· 대기 오염도 정화 기술이 눈부시게 발전해서 많이 해결됐다. 자동차도 석유가 아닌 천연가스나 전기로 가는 놈이 제법 많이 늘었다.

말이 나왔으니 말인데, 석유의 경우, "지구에 석유 자체는 엄청 많이 있습니다. 지금과 같은 소비 속도로도 10만 년은 족히 쓸 수 있습니다. 화석 연료가 다 고갈되기 전에 지구 대기 중의 산소가 먼저 고갈될 겁니다" 이렇게 전망하는 학자도 있다.;; 이거 레알인가..??? ㄷㄷㄷㄷ

단지, 지금과 같은 채산성을 지닌 석유는 현재로서는 앞으로 30~50년치 남짓만 있는 게 맞다. 그게 팩트다. 무슨 타이타닉 호가 가라앉아 있는 급의 해저에서 석유를 퍼올리기는 건 아직은 곤란할 테니 말이다.
무슨 "노병은 죽지 않는다. 다만 사라질 뿐이다."처럼 "석유는 고갈되지 않는다. 다만 채산성이 떨어질 뿐이다"인 셈이다.

인구도.. 1987년대 말에 세계 인구가 50억(추정)을 넘었을 때 UN에서 '인구의 날'까지 제정하면서 설레발 내지 우려를 내비쳤다. 그러나 지금은 80억이 다 되도록 지구엔 아무 일이 없으며, 선진국들은 오히려 극심한 저출산을 걱정하는 지경이다.

고래는 그린피스 운동꾼이 아니라, 고래기름의 값싼 대체제를 개발해서 고래를 잡을 필요를 없게 만든 과학기술이 보호해 줬다. 나무도 무식한 벌목 금지법이 아니라 화석 연료와 원자력 에너지 같은 대체제가 보호해 줬다. 이러니 탈원전 재생 에너지가 무식한 사기꾼 소리를 듣는 것이다.

3. 전기차의 전망

말만 들어서는 앞으로 15~20년 안으로 내연기관 자동차가 자취를 감추기라도 할 것 같고 테슬라 차도 마냥 우려하던 수준의 베이퍼웨어는 아니었던 것 같다.
하지만 과연..??

(1) 배터리는 용량뿐만 아니라 온도 문제도 심각한 한계다.
한겨울 혹한에서는 스마트폰이나 놋붉 같은 가볍디가벼운 물건의 배터리조차 퍼지고, 엔진이 아니라 시동 모터만 돌리는 것도 힘들어지는데 이런 건 잘 극복됐는지??

  • 축이 3개 이상 달린 대형 트레일러, 덤프트럭, 건설기계 (닥치고 디젤.. 아니면 휸다이처럼 수소연료가 아쉬운 대로 파고드는 중)
  • 군용차, 장갑차, 탱크(가스터빈) (!!!)
  • F1 레이싱 머신 (일반 자동차와는 특성이 완전히 다른 세계임)
  • 초 럭셔리 기함급 승용차나 스포츠카(휘발유), 아니면 대통령 의전 차량 (오히려 디젤)

이런 차들이 설마 내연기관 말고 다른 동력원으로 바뀔 수 있을까??
버스조차도 시내나 광역 말고 장거리 고속버스가 전기는커녕 천연가스로라도 바뀌었다는 얘기를 난 들어 보지 못했다.
충전소 문제도 있지만 주행거리, 그리고 짐칸 공간 확보 문제에서 기존 디젤 엔진을 넘어서지 못한 것이다. 배터리나 가스 탱크가 모두 말이다. 2층 버스도 비슷한 이유로 인해 그냥 다 디젤 기반이다.

승용차 수준에서야 전기차가 많이 보급될 수 있겠지만, 여러 연료가 공존하는 거지 내연기관 자동차가 완전히 없어진다거나 하지는 않을 것 같다.

(2) "내연기관(기름)차 : 배터리 전기차"는 컴퓨터 하드디스크에서 "재래식(자기 디스크) 하드 : SSD"와 비슷한 구석이 있는 것 같다. 물론 재래식 하드가 무슨 기름값이나 환경 문제에 연루돼 있는 건 아니지만 그래도 좀 다른 차원에서 말이다.

SSD가 비슷한 가격으로 수 테라바이트 이상 재래식 하드와 대등한 용량을 구현하지 못하는 것처럼, 배터리 기반 전기차는 현재 기술로는 대형 버스나 트레일러를 대체하지는 못한다. 하다못해 수소 연료 전지의 도움이라도 받아야 한다.

SSD는 입출력 속도가 빠르고 조각 모음을 안 해도 되고 물리적인 충격에 재래식 하드보다 강한 대신, 전기 신호 차원에서의 오류나 이상 환경에 매우 취약하다.
재래식 하드는 그래도 데이터가 어떤 형태로든 물리적인 형태로 기록되는 물건이지만, SSD는 근본 출신이 휘발성 메모리이다. 데이터가 순식간에 그냥 훅갈 수 있다. 날아간 데이터에 대한 복구 가능성이 재래식 하드에 비하면 그냥 없다.

그것처럼 전기차는..
평소에는 공해 없고 잘 나아가고 좋은데.. 사고가 나서 쾅 박았을 때 배터리가 무슨 백린탄처럼 될 수 있는가 보다.
당연히 재래식 황산-납 축전지가 그렇게 될 일은 없고, 리튬 이온 배터리 말이다. 에너지 축적량이 많은 대신, 화학적으로 훨씬 더 불안정하기도 한 녀석..

내연기관 차도 부서져서 연료가 새면 얼마든지 불이 날 수 있지만 이 정도는 아니다. 자동차의 화재 가능성을 넘어서 비행기의 화재 가능성에 더 가까운 듯하다. 비행기는 같은 무게/크기 대비 자동차보다야 연료를 더 많이 넣어야 하고, 추락/충돌할 때의 속도도 더 빠르니 말이다.

더 편리한 대신에 기존 재래식 솔루션에는 없는 치명적인 단점과 취약점이 있는 듯하다.
여담이지만, SSD는 고온에도 취약하다. 노트북 컴터 내부의 발열에 너무 오래 노출되고 냉각이 잘 안 되면 그것만으로도 손상을 입고 데이터가 날아갈 수 있다.

4. 여담

  • 리튬 이온 배터리라는 게 없던 시절, 100년 전의 전기차는 내연기관 자동차와 동일하게 황산-납 배터리를 달고 다녔다고 한다.;;; 당연히 충전 시간이나 항속거리가 절대로 쨉이 안 되니 기름차에 밀려 도태할 수밖에 없었다.

  • 테슬라가 배터리까지 직접 생산하려 하는 건 애플이 CPU까지 직접 개발하고 생산하려 하는 것과 비슷한 이치이다. 자기 제품에 들어가는 워낙 중요한 부품이니 자체 기술을 보유하려 애쓸 수밖에 없겠다.

  • 일본은 25년 이상 전부터 '도요타 프리우스'처럼 하이브리드 자동차의 본좌였는데, 정작 순수 전기차 쪽은 시들시들한 것 같다. 그 반면, 요즘 중국이 배터리 기술을 육성하고 전기차를 왕창 많이 만들고 있는 것 같다. 국내에서도 BYD 시내버스가 많이 눈에 띈다.

  • 동력원 다음으로 자동차 업계에서 뜨거운 감자인 기술은 자율 주행인데.. 자율주행 자동차가 100% 전자동 자율주행이 가능하려면.. 현재의 기계번역 소프트웨어가 기계 보조 수준이 아니라 완전 자동으로 바뀌는 정도의 기술 혁신과 격변이 필요할 것 같다. 즉, 컴터가 인간의 자연어를 자연스럽게 알아듣고 구사하는 것과 같은 급의 기술이 동원돼야 할 듯하다.

Posted by 사무엘

2022/09/03 08:35 2022/09/03 08:35
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동력 기관의 기술 동향

1. 내연 기관과 외연 기관

열기관, 엔진이라는 건 오늘날 지구상의 수많은 기계들을 돌아가게 하는 원동력인데.. 크게 내연기관과 외연기관으로 나뉜다. 연료의 연소가 기관의 안에서 이뤄지냐, 밖에서 이뤄지냐의 차이가 있다고는 하지만, 그렇게만 말을 해서는 차이점이 쉽게 와 닿지 않는다.

내연은 연료 자체의 폭발 팽창력으로 힘을 내고, 외연은 연료로 다른 매개물질을 끓여서 기화 팽창력으로 힘을 낸다고 말하는 게 더 나을 듯하다.
전자에서 말하는 폭발력이란 건 찰나의 순간에 ‘펑’ 강하게 발생했다가 바로 사라진다. 후자의 팽창력보다 더 제어하기 힘들다.

이걸 축적해서 큰 힘을 지속적으로 만들려면 내연기관은 연료를 끊임없이 아주 찔끔찔끔 연소· 폭발시키면서 일정 회전수 이상 빠르게 계속 돌고 있어야 한다.
그리고 이런 이산적인 출력을 연속적인 형태로 취합하는 플라이휠 같은 장치가 필요하며, 밖의 바퀴가 원하는 저속/고토크 비율로 변환하는 변속기도 반드시 있어야 한다. 전기 시설로 치면 이게 변압기나 마찬가지이다.

그 반면, 증기기관 같은 외연기관에서 물 같은 비열 높은 물질이 한번 끓어 수증기가 되면, 얘는 열을 간직하고 있는 동안 내연보다야 꽤 가늘고 부드럽고 길게.. 저속으로도 큰 힘을 낼 수 있다.
물론 열역학적으로 매우 비효율적이며, 처음에 물을 끓이는 데 시간이 너무 오래 걸리고 속도 조절 같은 반응이 늦다는 건 매우 큰 단점이다. 하지만 외연기관은 내연기관보다 기계 구조가 훨씬 더 단순하고 제작 난이도가 낮으며, 연료도 훨씬 덜 가리고 신뢰성이 높다는 결정적인 장점이 있다.

외연기관은 공간이 많이 필요해서 소형화가 어려운 반면, 내연기관은 복잡하고 제작 난이도가 높아서 고출력 대형 버전을 만드는 것이 오랫동안 난감했다. 괜히 20세기 이후에 실용화된 게 아니다.

또한, 증기라는 유체는 불을 때는 기관과 분리된 덕분에 그 자체가 자연스럽게 변속기 오일 같은 역할도 한다는 게 인상적이다. 즉, 외연기관은 엔진도 구조가 단순하지만 변속 계층도 더욱 단순하다.

2. 폭발

자동차가 부드럽게 잘 굴러가려면 연소실에 들어가는 공기와 연료의 양, 그리고 이 회전수를 너무 작지도 크지도 않은 적절한 부하로 바퀴에다 전달하는 변속비가 잘 결합해야 한다. 공기와 연료의 배합 문제는 어느 엔진에서나 매우 중요한 문제일 것이며, 굳이 폭발이 아니라 열만 왕창 뜨겁게 만드는 물건인 용광로에서도 동일하게 적용 가능할 것이다.

좀 뜬금없는 얘기이다만, 이건 세탁기에서 빨래의 양 대비 물과 세제가 잘 맞물려야 하는 것과 같은 이치이다.
세제 찌꺼기가 빨래에 남은 건 연료가 너무 많이 들어가고 불완전 연소해서 매연과 검댕이 나오는 것과 동일하다.
적정 비율을 계산하는 게 쉬운 문제가 아니기 때문에 오죽했으면 세탁기에도 컴퓨터(콤퓨타 세탁)가 들어갔고, 엔진엔 진작부터 전자 제어 기술이 동원돼 있다.

수소는 맹렬히 반응하고 잘 폭발해서 단독(액체 수소) 또는 탄화수소 형태로 동력기관의 연료로 쓰이는데, 질소는 화합물이 화약· 폭약의 재료로 쓰인다는 차이가 있다.

3. 무연 휘발유외 유연 휘발유

21세기엔 자동차의 동력원 중 디젤 엔진만이 더티하다는 오명을 잔뜩 뒤집어쓰고 환경 규제가 강화되는 구석이 있었다. 특히 유로 규제는 6단계까지 올라가서 DPF에다 SCR까지 도입되고, 연료뿐만 아니라 요소수도 주기적으로 번거롭게 넣어야 하게 됐다.

하지만 휘발유 엔진도 아무 조치 없이 저절로 깨끗해진 건 아니었다.
고온 고압으로 인해 공기 중의 질소가 질소산화물로 합성되며, 불완전 연소로 인해 일산화탄소와 각종 탄화수소가 배출되는데, 이걸 고온(300~500도)에서의 화학 반응을 통해 물· 질소· 이산화탄소로 환원시키는 삼원촉매 정화 장치가 개발되었다.

얘는 모든 자동차에 장착이 의무화됐다. 이것 덕분에 세계 각국의 대도시에 자동차가 이렇게 많이 다녀도 사람들이 그럭저럭 숨 쉬고 지낼 수 있게 됐다.
단, 이 촉매 장치는 백금이나 팔라듐 같은 비싼 귀금속을 써서 제조되기 때문에 자동차의 가격을 올리는 요인으로도 작용했다.
백금은 수소 연료 전지에도 촉매로 쓰이는걸? 몇 그램 남짓한 미량이지만 이거라도 건지려고 폐차장을 뒤지는 귀금속 도둑도 나돌았다고 한다.

그리고 참 운명의 장난인지..
이 촉매 장치는 휘발유 엔진의 노킹 오동작을 방지해 주는 효자 첨가제이던 '납' 성분과는 어울릴 수 없는 캐상극이었다.
얘는 탄화수소· 일산화탄소· 질소산화물은 잘 반응시켜 주지만, 납이 들어가면 그게 촉매 장치에 달라붙으면서 촉매를 망가뜨렸다.

삼원촉매 정화 장치를 사용하기 위해서는 납이 아닌 다른 대체제가 들어간 무연 휘발유의 개발이 필수였다. 대체제는 아무래도 납보다는 더 비싼 물질이었다.
환경 규제 때문에 기름값도 비싸지고 차값도 더 비싸지고.. 하지만 어쩔 수 없었다.

유연 휘발유는 공기 중에 미세하게나마 납을 내뿜으니 그것만으로도 인체에 해로운데, 촉매 변환이 되지 않아서 다른 배기가스의 정화조차 못 하게 만드니 "이중으로 해로웠다". 환경과 건강에 백해무익이니 빨리 퇴출시킬 수밖에 없었다.

그래서 우리나라는 1980년대 중반부터 무연 휘발유 도입이 논의되었고, 1987년 7월부터는 무연 휘발유 차량만 생산 가능하게 바뀌었다.
그렇게 과도기를 거쳐서 1993년 1월부로 유연 휘발유는 국내에서 유통이 전면 금지되었다.

요컨대.. 무연과 유연 휘발유 문제는 납이 있고 없고만의 문제가 아니라 촉매 변환 장치의 사용 가능 여부도 같이 딸린 문제였다는 것이다.
그리고 휘발유도 경유처럼 환경 규제로 인한 규격 변화를 거쳤다는 것..
유연 휘발유는 작년 여름에 마지막 생산 시설이 폐쇄되고 전세계에서 완전히 퇴출됐다고 한다. (☞ 보도 자료)

4. 독특한 기술들

자동차 업계엔 통상적인 가솔린/디젤 왕복 엔진 말고 자신만의 독특한 엔진 기술을 육성한 걸로 유명한 기업이 좀 있다.

(1) 마쓰다: 반켈 엔진. 거기에다 휘발유 자연착화 디조토 엔진도 선구자인 듯?
둘 다 제대로 동작만 한다면 굉장히 획기적인 기술이다. 하지만 아직까지는 실용화에 갈 길이 먼 상태인 걸로 내가 알고 있다. 그리고 내연기관 자체가 마이너 퇴물로 전락한다면.. 대형차용 디젤도 아닌 이런 엔진 기술은 사장될 가능성이 높다.
반켈(로터리?) 엔진은 그 특성상 2행정 엔진과 비슷한 구석이 있는 것 같다. 배기량 대비 고출력, 하지만 내구성 메롱, 엔진오일도 같이 연소 등...

(2) 도요타: 가솔린-전기 하이브리드
거의 1990년대 말부터 육성했기 때문에 이 바닥 기술은 도요타가 완전 본좌라고 들었다.
하지만 그 반대급부 때문에 일본 전체가 순 배터리 전기차는 보급이 굉장히 더디고, 오히려 그건 요즘 중국이 더 많이 연구하고 팔아먹고 있다. 우리나라에까지 중국산 BYD 배터리 전기 시내버스가 다닐 정도이니..
순 내연기관도, 순 배터리 전기도 아닌 하이브리드 차가 과연 얼마나 더 상품성이 있을지 궁금하다.

(3) 현대: 수소 연료전지
현대는 이례적으로 저 분야에다가 사운을 걸고 집중 연구 개발을 해 왔다.
충전 인프라가 열악한 게 큰 약점이다만.. 배터리 전기가 영 들어가기 곤란한 대형차 상용차 쪽으로 승산이 있어 보인다.

이러니 21세기의 초-중반은 자동차 엔진의 주 동력원이 다양해지는 매우 흥미로운 시기로 역사에 기록될 듯하다.

옛날엔 증기와 전기가 자동차의 동력원에서 퇴출되고 철도에서만 살아남았다. 당연히 전자는 대형화에 유리해서, 후자는 길 따라 전깃줄을 부설할 수 있기 때문이었다.
그 뒤 증기는.. 왕복 엔진이 아닌 터빈 형태로 발전소나 선박에서만 현역이다. 내연기관으로는 저렴한 석탄을 이용한 화력 발전이 가능하지 않을 테니 말이다.
전기는 눈부신 전기공학과 배터리 기술의 발달에 힘입어 100여 년 뒤에 다시 자동차 시장을 공략하는 중이다.

5. 가스 터빈

외연기관인 증기 터빈이 저런 대형 기계에서 쓰인다면, 내연기관인 가스 터빈은 비행기에서 주로 쓰인다. 왕복 엔진과 덩치를 어떻게 비교해야 할지는 모르겠지만.. 어쨌든 다른 조건이 유사할 때 터보샤프트(회전익) 및 터보프롭(고정익) 같은 엔진이 왕복 엔진보다 고회전 고출력이 더 잘 나오고, 엔진 자체도 구조가 덜 복잡하고 정비성이 좋다고 한다.
그래서 프로펠러 비행기라도 아주 아담한 경비행기 급이 아닌 한, 조금만 덩치가 커지면 왕복 엔진 대신 이런 가스 터빈 기반 엔진이 쓰인다.

다만, 이런 가스 터빈 엔진이 왕복 엔진보다 더 비싸고, 연료 소모도 더 심하다는 건 감안할 점이다. 터보샤프트 엔진은 헬리콥터뿐만 아니라 탱크 같은 일부 특수한 육상 기계/교통수단(?)에도 쓰인다.
가스 터빈을 더욱 발전시켜서 배기 가스를 적극적으로 뒤로 내뿜으면 '제트' 엔진이 된다. 오늘날 크고 빠르게 날아가는 비행기들은 모두 이런 제트 엔진 기반이다. 프로펠러만 돌려 갖고는 피스톤이든 터빈이든 초음속 비행이 무리이며, 소음도 감당하기 어려울 지경이 되기 때문이다.

하긴, 비행기뿐만 아니라 기록 수립만이 목적인 초음속 초고속 자동차도 이런 제트 엔진이 탑재된다고 들었다.
공기를 빨아들이지 않고 산화제를 내장한 채, 이런 분출에만 특화된 엔진은 로켓 엔진이 된다.

Posted by 사무엘

2022/08/31 08:35 2022/08/31 08:35
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지구 온난화

과학과 관련된 여러 음모론· 낭설 중에서 지구 평면(..)이나 아폴로 계획 자작극 같은 건 제일 유치하고 너무 수준 낮아서 별로 고려할 가치가 없다.
우한 폐렴 관련 백신은.. 개인적으로 그 정도 음모론까지 믿는 건 아니지만, 부작용이 유의미하게 너무 많았고 석연찮은 구석도 있다. 음모론이 자꾸 불거지는 배경과 맥락 자체는 이해가 가고 공감하는 정도이다. 그 이상, 빌 게이츠가 세계 인구수를 조절하려고 백신에다가 초소형 칩을 넣었네 하는 소리는.. 너무 황당한 판타지이고 입에 담기가 부끄러울 것이다.

그런데 그 다음으로 지구 온난화 허구는?? 이건 백신 음모론보다 좀 더 말이 되는 듯하다. 일고의 가치가 없는 개소리라고 0.1초 만에 쳐낼 정도까지는 못 되는 것 같다.

뭐, 나도 둘 중 하나만 고르라면 ‘긍정’이긴 하다. 여러 정황들이 있다.
금성이 대기의 90% 이상이 이산화탄소이고 게다가 그 농도가 지구의 90배를 넘기 때문에 저런 불지옥이라고 하는데.. 그 관측이 틀릴 리는 없을 테니 말이다.
그리고 동해 해수욕장들이 물이 불어서 그렇게도 침식이 많이 됐는데 이것도 아주 심상찮은 이변이라고 한다.

다만, 나도 지금까지 얼치기 환경팔이들의 거짓 선동도 많이 봐 왔기 때문에 이쪽 말을 무작정 신뢰하지는 않는다.
옛날 만화영화 "출동 지구특공대"는 오로지 "공해와 파괴를 즐기는 악당들" 얘기만 나오지만.. 그보다 더 고차원적인 환경 장사꾼 사기꾼에 대해서는 전혀 통찰하지 못하고 있기 때문이다.

내가 지구 온난화에 대해서 정확하게 이해를 못 한 건지는 모르겠지만.. 일단 이 사람들은 개나 소나 다 지구 온난화 때문이라고 막연히 겁을 주는 게 크다. 이게 지구가 일방적으로 더워진다는 건지, 아니면 단순히 들쭉날쭉 기상이변이 더 심해진다는 건지 이 스탠스부터가 분명하지 않다.

이 2020년대에도 한겨울에 혹한이나 폭설 테러가 곳곳에서 벌어지는 걸 보면, 지구가 일방적으로 마냥 더워지기만 하는 건 아닌 듯하다. 이게 본인의 첫 의문이다. (1)
제아무리 가뭄이 심하다고 해도 지구상의 물의 절대적인 총량이 변하는 건 아니다. 한 지역이 가뭄이 극심하면 다른 한쪽은 반드시 폭우 물난리를 겪는다. 이런 편차가 너무 커지는 것조차도 지구 온난화 때문인 걸까..? 글쎄?

다음으로 온실가스라는 걸 생각해 보자. 지구는 내가 알기로 이산화탄소보다도 수증기가 온실효과를 훨씬 더 일으키고 있고, 수증기야 인간이 통제 가능한 요인이 아니다.
이산화탄소 농도가 0.03%이다가 0.04%가 됐다고 해서 지구가 그렇게까지 요동을 치고 난리를 벌이나? 그건 잘 모르겠다. 인간이 자동차와 비행기와 각종 기계를 굴리는 게 그 정도로 전 지구적인 영향을 끼치는가..??

겨울에 유리창으로 햇볕만 들어오게 해도 실내나 자동차 안에서 온실효과라는 걸 체험할 수 있는데.. 이산화탄소를 가득 채운 상자 안은 훨씬 더 뜨거워지는지 이런 거 실험한 사람은 없나 모르겠다. 글쎄, 그건 너무 거시적인 현상이어서 자그마한 실험실에서는 재현해 보일 수 없는 건가..?? 이게 다음 의문이다. (2)

다음으로, 물에 이미 둥둥 떠 있는 빙산이야 녹는다고 해서 해수면이 올라갈 일이 전혀 없다.
컵에 얼음과 물이 넘치기 직전의 한계까지 담겨 있다. 다시 말해 물은 컵의 높이까지 꽉 담겼고, 그 위에 뜬 얼음은 수면, 즉 컵의 높이보다 약간 위로 봉긋 솟아 있다.
이 상태로 얼음이 다 녹을 때까지 가만히 놔 두면 어떻게 될까? 물이 컵 밖으로 흘러넘칠까? 머릿속으로 사고실험을 한번 해 보자.

요즘은 유튜브 같은 걸로 과학 상식이 워낙 많이 퍼졌으니 답을 아는 분들이 많을 것이다. "물은 컵 밖으로 넘치지 않는다."
그리고 바로 이와 동일한 맥락에서 말이다. 지구가 아무리 더워져서 극지방의 빙산· 빙하가 녹는다고 해도, 최소한 "북극"의 빙하는 해수면을 결코 상승시키지 못한다.
걔들은 처음부터 땅이 아니라 바다 위에 동동 뜬 얼음덩어리일 뿐이다. 걔들이 바닷물을 압축해서 품고 있었던 게 아니기 때문이다. 아니, 얼음은 부피가 더 늘어나니까 오히려 더 헐렁했던 거지..

지구가 더워졌을 때 진짜로 녹아서 해수면을 높일 우려가 높은 것은 남극이나 캐나다 등 대륙 한구석에 꽁꽁 얼어 있는 거대한 빙하라고 한다. 육지 위에 쌓여 있는 빙하나 얼음덩어리가 녹아서 바다로 들어가야 물의 양이 증가할 텐데, 그게 전 지구적으로 얼마나 영향을 끼치는지가 개인적으로 큰 의문이다. (3)

다만, 바닷물의 온도가 어떠한 이유로든 올라간다면 그건 연쇄적인 재앙이 되긴 할 것으로 보인다. 22도이던 게 23도가 된다고 해서 열팽창이 얼마나 일어날지는 모르겠지만, 일단은 미세하게나마 부피가 커지기 때문이다. 이건 진짜로 해수면을 상승시킨다.

그리고 액체는 온도가 올라갈수록 고체에 대한 용해도는 올라가지만 기체에 대한 용해도는 떨어진다~!
물에 녹아 있던 이산화탄소가 뿜어져 나오면서 대기 중의 이산화탄소 농도를 더 올리고, 온실효과를 더 가중시키고, 바닷물 온도가 더 올라가고.. 이하생략..

또한, 물이 얼어서 지표면에 하얀 빙산 빙하가 많았을 때는 지구의 알베도가 높아서 복사열을 많이 반사해서 덜 더웠는데, 그게 없어지면 열을 더 많이 흡수하고 더 더워진다.. 심지어 이런 것까지도 시너지를 일으킨다고 한다.
종합하자면 열팽창, 이산화탄소 방출, 그리고 표면 '반사도' 이 세 요인으로 요약된다.

정말 극단적인 최악의 경우엔 옛날 만화 ‘호텔’에서 묘사된 것처럼 지구가 금성의 마이너 축소 버전이 되지 말라는 법이 없다. 모든 비관적인 가설과 예측이 적중한다면 말이다.
인류가 지금까지 천연두는 완전히 박멸 퇴치했고, 납 농도 증가나 오존층 파괴는 세계가 공조해서 완전히 해결한 것으로 여겨진다. 그러나 이산화탄소 농도나 지구 온난화는 어째 감당 가능할지 모르겠다. 문제를 해결하거나, 아니면 문제가 아니라는 걸 증명하거나 둘 중 하나 말이다. 이건 인류의 산업 문명을 송두리째 멈춰 세우지 않는 한 쉽게 해결 가능하지 않을 듯하다.

Posted by 사무엘

2022/07/14 08:35 2022/07/14 08:35
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1. 수증기와 물방울

물이라는 건 일상적으로는 액체이지만 섭씨 0도 이하에서부터 고체 얼음으로 바뀌고, 섭씨 100도 이상에서부터 기체 수증기로 바뀌는 물질임이 주지의 사실이다(지표면 1기압 기준). 하지만 현실의 물은 상태가 이보다 훨씬 더 다양하고 복잡하게 자유자재로 바뀌는 물질이기도 하다.

  • 물은 공기와 접촉하다 보면 굳이 100도 이상이 아닌 온도에서도 느리게나마 슬슬 증발해서 수증기가 된다. 일반적으로 물이 공기 중의 다른 기체를 녹여서 품지만, 반대로 자기가 공기 중에 끼여 들어가서 둥실둥실 떠 다니기도 한다는 것이다. 우리는 이것을 습기라고 부른다.
  • 수증기가 아니라 아예 미세한 물방울이 그대로 중력을 쌈싸먹고 공기 중에 뿌옇게 섞여 있기도 한다. 이것이 바로 구름 내지 안개이며, 둘은 생긴 곳의 고도만 다를 뿐 본질적으로 완전히 동일한 존재이다. 수증기는 깔끔하게 시야에서 사라져서 눈에 보이지 않는 반면.. 저런 뿌연 물 입자는 주변 시야를 좁히고 가시거리를 떨어뜨리는 효과를 낸다.

수증기나 물방울이나 완전 별개의 존재는 아니다. 상대 습도가 100%에 근접할 정도로 매우 높아지면 안개도 잘 끼게 된다는 인과관계가 있다.
이런 공기 중의 습기나 수분이 주변의 차가운 물질과 부딪혀서 액화하면 이슬이나 성에가 된다. 액화로 모자라서 얼어붙으면 서리가 되기도 한다.

그런데 이런 일이 어떻게 가능한 걸까? 물론 어떤 건 물만의 특징이 아니라 액체라면 대체로 다 갖는 특성이기도 하다. 하지만 이런 상변화 원리를 화학적으로 저수준에서 완전히 규명하는 건 상당히 복잡하고 까다로운 일이다.

2. 가습과 제습

세상에는 모터와 발전기, 터빈과 프로펠러라는 상반된 기계가 있는 것처럼, 가습기와 제습기라는 물건도 동시에 존재한다.
물이 공기 중에 섞이는 방법과 조건이 저렇게 다양하다 보니, 가습기도 분무기마냥 아주 미세하게 쪼개진 물 입자를 분사하는 놈이 있는가 하면, 가열 증발이나 자연 증발을 유발하는 놈도 있다.

(1) 물 자체를 쏘는 놈은 가습 성능이 좋지만 물에 섞여 있는 세균· 불순물까지 같이 공개 중에 분사될 위험이 있다.
(2) 증발식은 불순물 걱정은 상대적으로 덜하지만, 비싸고 가동 비용이 많이 들거나(물을 끓이려면..) 가습 성능이 떨어진다(세월아 네월아 자연 증발 유도)는 흠이 있다.

다음으로 제습은 가습과 반대로 공기 중의 눅눅한 물기를 온전한 액체 물의 형태로 도로 한데 수집하는 과정인데, 가습보다는 아무래도 더 어려워 보인다.

(1) 증발의 역순으로 아주 차가운 부위를 만들어서 습기를 액화· 응결시키는 제습기가 있는데, 얘는 개념적으로 에어컨의 완벽한 하위 호환이다. 에어컨이 사이다라면 제습기는 그냥 탄산수 정도라 하겠다. (송풍기는 맹물.. -_-)
얘는 다른 방식보다 제습 성능이 뛰어나지만, 에어컨의 공기 압축기가 그대로 들어간 형태이기 때문에 무겁고 전기를 많이 먹는다. 가동 중에 웅웅 소음도 감수해야 한다.

(2) 이런 기계 장치 말고 화학 반응으로 습기를 제거하는 물건도 있다. 넓은 실내보다는 옷장 안의 '물 먹는 하마', 김 봉지 안의 실리카 겔, 심지어 화학 실험 때 쓰이는 진한 황산 같은 부류 말이다. 습기를 한계치까지 머금어서 제습 능력이 고갈된 매체는 버리거나 아니면 따로 건조시켜서 재활용할 수 있다.

제습기 기계와 제습제의 차이는 마치 발전기와 전지/배터리의 차이와 비슷하다고 하겠다.
에어컨을 돌리면 제습도 자동으로 같이 되는 굳이 제습기만 왜 필요한지 의구심이 들 수도 있다. 하지만 에어컨은 열기를 밖으로 빼내는 설비를 갖춰야 하는 반면, 제습기는 그런 게 없으니 설비가 에어컨보다는 조금이나마 더 단순하다.
또한, 도시에서는 빨래를 간편하게 밖에다 널어서 말릴 환경(미세먼지..)이나 여건(옥상???)도 갖추기 열악한 만큼, 제습기가 건조기 역할도 분담· 보조할 수 있을 것이다.

습도가 너무 낮으면 호흡기와 피부 건강에 안 좋고(그놈의 트고 갈라짐) 정전기가 잘 생긴다. 날씨는 일교차가 커진다.
습도가 너무 높으면 곰팡이· 세균이 번식하기 쉬워서 위생 여건이 안 좋아진다. 빨래가 잘 안 마르고 불쾌지수가 커진다.

그러고 보니 바이러스는 습도가 낮은 곳이 유리하고, 세균은 습도가 높은 곳이 유리하다는 게 참 흥미로운 차이점이다. 똑같이 인체에 병을 일으켜도 둘은 그만치 서로 완전히 다른 존재라는 것이다. 그리고 바이러스와 세균이 다른 것처럼.. 세균하고 곰팡이· 버섯을 가리키는 균류는 또 서로 다른 존재이다.
폐렴은 곰팡이, 세균, 바이러스.. 세 병원체들로부터 모두 발생할 수 있으며, 치료법이 제각기 모두 다르다.

또한, 정전기는 건조해야 찌릿찌릿 잘 생기는 반면, 본격적인 전기 감전은 물이 흥건하게 젖은 환경에서 더 잘 발생하니 이것도 참 아이러니한 면모이다.

3. 물에 녹은 유기물과 무기물

우리가 일상적으로 물의 맑고 더러움을 판별하는 기준은 마실 수 있느냐, 씻는 물이나 농업 용수로 쓸 수 있느냐 같은 생리적 관점이다. 그래서 n급수라든가 화학적/생물학적 산소 요구량 같은 잣대를 만들어서 수질을 측정하곤 한다. 이런 건 물에 녹아 있는 유기물, 즉 부패하고 분해되는 물질의 양이 관심사이다.

그런데 음용 가능할 정도로 깨끗한 물이라고 해도, 그 물이 순도 100% H2O 순물질임을 의미하지는 않는다. 자잘한 무기물 불순물.. 고상하게 표현하자면 각종 ‘미네랄’ 성분이 여전히 극미량 녹아 있다.

이건 인체에 해롭지 않고 평소에는 더욱 문제될 게 없다. 그런데 뜨거운 물을 상시 취급하는 보일러나 온수 매트, 자동차 엔진(냉각수..), 증발식 가습기 같은 기계를 오래 가동하고 나면.. 물만 흐르거나 증발한 뒤에 이런 불순물이 앙금 형태로 조금씩 쌓이고 굳을 수 있다.
이건 당연히 기계 내부의 물의 흐름을 방해하고 탈을 일으키게 된다. 한번 부은 물이 계속 순환만 하는 게 아니라 새 물이 지속적으로 들어온다면 상황은 더욱 심각해진다.

마치 신체 내부에 결석/담석이 쌓이는 것처럼, 혈관에 콜레스테롤이 쌓이는 것처럼, 치아 사이에 치석이 끼는 것처럼.. 이런 앙금을 일컫는 말이 '관석'이라고 따로 있다. 이건 물통 안에 끼는 평범한 물때 같은 것과는 차원이 다른 물질이다.

열 증발식 가습기는 초음파 진동식 가습기처럼 물 내부의 세균이 같이 분무되는 문제가 없는 대신, 물통의 관석을 주기적으로 청소해 줘야 한다. 일장일단이 있는 셈이다.
또한, 이런 이유로 인해 자동차 냉각수도 평범한 수돗물 맹물을 덥석 넣어서 오래 굴리는 건 엔진에 좋지 않다. 겨울에 꽁꽁 얼어서 터지는 것도 문제이지만, 물에 원래 녹아 있던 무기물 불순물이 엔진에 낄 수도 있기 때문이다.

자동차 엔진은 사람이 당장 화상을 입는 90도대의 뜨거운 물이 냉각수로 아주 유용히 쓰이는 곳이라는 걸 생각해 보자. 그리고 요즘 엔진은 연료와 엔진 내부 상태에 대한 민감도가 갈수록 올라가고 있다는 점도 말이다. (불순물을 조금도 용납하지 못함)
그러니 이런 기계들은 1급수니, 생물학적 산소 요구량이니 하는 것과는 완전히 다른 차원, 다른 의미에서 깨끗한 물을 필요로 하는 셈이다.

자동차는 냉각 계통에 문제가 생기면 겨울에도 엔진이 과열되어 퍼질 수 있다. 그게 이상이 없으면 한여름 기온이 40~50도에 달하더라도 굴러가는 데 지장이 없다. 시동 걸린 엔진은 애초에 거기보다 훨씬 더 뜨거운 곳이니까.. 그리고 이 열이 바로 히터의 원천이다.
한여름에는 엔진 냉각에 덧붙여 타이어 공기압만 더 신경 쓰면 된다.

4. 물의 기묘한 특성

(1) 물은 사람의 온도만 낮춰 주지, 자외선은 전혀 차폐하지 않는다. 그렇기 때문에 물놀이를 하면 발도 슬리퍼로 가려지지 않은 발가락 부위는 검게 탈 정도이다.
그런데 내가 알기로 해가 구름에 가려져서 하늘이 흐릴 때는 피부가 타지 않는다.
구름도 한낱 물방울 알갱이일 뿐인데 걔는 무슨 원리로 자외선을 차폐하는 거지? 게다가 구름은 무슨 수로 전기 에너지까지 품고서 천둥 번개를 일으킬 수 있을까..? 이건 내 과학 지식으로는 잘 모르겠다.

(2) 공기가 너무 건조하면 찌릿찌릿 정전기가 잘 생긴다. 하지만 아예 감전 사고는 신체가 젖었을 때 잘 난다.
세균이나 곰팡이는 공기가 습할 때 잘 번식한다. 그러나 바이러스는 건조한 환경에서 더 잘 퍼진다.
이런 것처럼 물기라는 것도 미세하게 있을 때와 흠뻑 넘쳐날 때의 특성이 좀 달라지는 듯하다.

Posted by 사무엘

2022/06/22 08:35 2022/06/22 08:35
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화약과 폭발물

인간이 만들어 낸 기계와 소모품 중에는 뭔가 화학적 폭발로부터 발생하는 힘을 이용하는 것이 있다. 이용하는 방식은 다음과 같이 크게 세 갈래로 나뉜다고 볼 수 있다.
  • A. 폭발력으로 뭔가를 멀리 쏴 날리기: 총포. 일반 총알, 옛날 해전 때 주고받던 대포알
  • B. 주변에다 폭압 대미지를 전함: 건물 철거나 터널 개통을 위해 터뜨리는 폭약
  • C. 주변에다 폭발력으로 파편을 날려서 대미지 주기: 수류탄, 각종 폭탄들. 이게 각종 게임에서는 '로켓 런처 스플래시 대미지'라고 표현하는 효과이다.

칼이 음식물을 썰고 요리를 할 때 유용하게 쓰이지만 한편으로 사람을 죽일 때도 쓰이는 것처럼..
폭발물 역시 토목 건축에서 장애물을 제거하는 용도로 유용하게 쓰이지만(발파..) 한편으로 사람을 죽일 때도 쓰인다.

그리고 화약만 폭발용으로 쓰이는 게 아니다. 내연 기관에서는 반응 속도가 빠른 연료를 급격하게 연소시켜서 제어 가능한 작은 규모의 폭발을 지속적으로 일으킨다. 그리고 그 폭발력으로 피스톤을 회전시키거나 터빈을 돌리거나, 심지어 그 배기가스를 분출시키는 반작용으로 동력을 생성한다.

저 위의 세 분류 중에서는 B에 가까운 셈이다.
단지, 자동차 엔진은 점화 플러그나 압축 착화를 이용해서 연료를 폭발시키는 반면, 총은 그냥 민감한 화약에다가 충격을 줘서 격발시킨다는 차이가 있다. 격발 후의 총구 화염이 엔진으로 치면 배기가스와 같다.

단순히 난방용 보일러나 외연 기관에서는 연료라는 게 단순히 불 때고 매질의 온도를 올리는 용도로만 쓰이겠지만, 내연 기관은 그렇지 않다.
물을 끓여서 증기 기관을 굴리는 용도로는 석탄과 석유를 모두 쓸 수 있다. 그러나 물 없이 연료만 들이부어서 열을 동력으로 바꾸는 건 석탄으로는 할 수 없고 석유로만 가능하다.

까놓고 말해 통나무나 숯, 석탄을 잔뜩 쌓아 놨다고 해서 거기 주변에서 담뱃불을 붙이다가 와장창 폭발 사고가 나는 걸 걱정할 필요는 없다는 것이다. 관계가 이렇게 정리된다.
폭발물의 작용과 관련해서 생각해 볼 만한 점들을 더 열거하자면 다음과 같다.

1.
너무 당연한 말이지만.. 파편을 날리는 수류탄이 화약이 들어있는 것만큼이나, 총알도 내부에는 탄두를 날리는 힘의 원천인 화약이 들어있다.
그렇기 때문에 총알만 잔뜩 모아 놓은 탄약고는 일정 수준을 넘는 열이나 충격에 노출되면 큰일 난다. 총알들이 연쇄적으로 폭발하면서 주변을 몽땅 다 박살 낼 수 있기 때문이다.

2.
공포탄은 탄두가 없어서 A는 존재하지 않지만, 화약이 엄연히 들어있기 때문에 B의 위력은 존재하는 탄환이다. 그렇기 때문에 아주 가까운 거리에서 쏘면 고온 고압의 배기가스의 폭압으로 사람을 다치게 할 수 있다.
공포탄은 사람의 발성으로 치면 성대를 울리지 않는 귓속말과 비슷해 보인다는 생각을 본인은 오래 전부터 해 왔다. 귓속말도 아주 가까운 거리에서는 들리기는 하는 소리이니까..;;

이런 배기가스와 파편의 차이에 대한 이해가 부족한 사람들이 아폴로 계획에 대해서도 진공에서는 로켓이 날아갈 수 없네, 달 착륙선이 이륙했는데 흙먼지가 일지 않고 주변 후폭풍이 부자연스럽다는 식의 온갖 이상한 이의를 제기하기도 했다. 배기가스는 주변에 공기가 없어도 분출되는 것 자체만으로 기체를 반대 방향으로 밀어낼 수 있다.

3.
터널을 뚫거나 건물을 철거할 때 쓰이는 폭약 역시 탄두도, 파편도 없이 그냥 폭압만으로 자기 일을 한다. 터지는 소리는 멀리서 들으면 그냥 “따다닥~ 빡~!”으로 총 소리와 크게 다르지 않다.

건물을 철거하려면 아랫부분을 날려 버린 뒤, 건물이 자기 무게를 못 이겨서 연쇄적으로 주저앉게만 만들면 된다. 물론 콘크리트 건물들이 워낙 튼튼하니 이것도 쉬운 일은 아니지만, 그렇다고 건물을 붕괴시키기 위해서 꼭 전쟁용 폭탄이 필요한 건 아니다.
군함을 격침시키는 것도 원래 자기들이 갖고 있던 탄약고를 유폭시키면 된다. 꼭 자기 폭발력만으로 배를 몽땅 아작 내야 할 필요가 없다.

원자폭탄도 화구가 장난 아니게 크다고 하지만 상당수의 인명· 재산 피해는 주변 건물들이 박살나고 파편이 날리면서 야기된다. 뻥 뚫린 개활지 사막에서 원폭이 터져서 폭탄 자체의 열과 폭압과 방사선만 받아서는 우리가 생각하는 것 같은 대미지가 나오지는 않는다.

4.
총알 수준을 넘어 포탄이나 어뢰, 미사일 수준이 되면 얘들은 날아간 뒤에 목표 지점에서 스스로 또 폭발을 한다. 즉, A와 C를 모두 갖추게 된다. 이런 물건들은 단순 총알과는 달리, 목표물에 물리적으로 닿는 충격 대미지보다는 폭발에 의한 파편 대미지가 훨씬 더 크다.

그런데 정교한 로켓 엔진이 달리는 미사일은 말할 것도 없거니와, 포탄을 만드는 것도 말처럼 쉬운 일이 절대 아니었다. 목표물에 도달해서 부딪혔을 때는 폭발하지만, 처음에 발사되느라 포 안에서 어마어마한 G (=충격)를 받았을 때는 폭발하지 않아야 하기 때문이다.
옛날 전근대 무기에다 비유하자면 불화살과도 비슷하다. 화살이 날아가는 동안은 불이 꺼지지 않게 하는 게 얼마나 어렵겠는가?

5.
현실의 폭약, 폭탄 따위의 폭발물이 영화나 게임에서 보는 폭발물과 크게 다른 점 중 하나는 비주얼이다. 현실의 폭발물은 일부러 소이탄 같은 걸 터뜨리지 않은 한 우리의 통념보다 불꽃? 화염 따위가 거의 보이지 않고 간지가 안 난다. 그냥 흙먼지만 자욱하게 일 뿐..
현실이 매체보다 더 우월한 건 시각이 아니라 청각이다. 수류탄이 터지는 곳 가까이에 있으면 지축이 흔들리는 걸 느낄 수 있고, 고막이 터질 것 같은 소리에 놀라게 된다. 일개 소총을 격발하는 따다딱 빡 소리도 가까이에서 들으면 살인적으로 크다.

소리를 줄여 주는 소음기라는 게 악기용이 있고, 자동차나 총기를 대상으로도 존재한다.
그리고 인간이 착용하는 귀마개라는 것도 방수용과 방음용이 있는데, 둘은 내부 구조와 성분이 당연히 다르다. 방검복과 방탄복이 다른 것만큼이나 다르다.

권총은 위력 강하기 때문이 아니라 은폐하기 쉽다는 이유로 인해 불법이다. 이와 마찬가지로 총에 장착하는 소음기도 일단은 수렵용으로라도 불법이다. 자동차가 번호판을 가리고 다니듯, 은밀하게 총질을 가능하게 하기 때문이다(범죄 악용).

다만, 총에 소음기를 달았다고 해서 총 쏘는 게 무슨 화살 쏘는 것처럼 조용해지는 건 절대 아니다. 비유하자면 160dB정도이던 게 120dB대로 줄어들 뿐이다.

소음이 무려 1000배나 줄어들기는 하지만, 1경쯤 되는 액수가 10조로 줄어들면 비용이 감당 가능한 수준으로 줄어든 거라고 볼 수 있을지 모르겠다.;;
그 대신, 소음기를 달면 총소리가 많이 탁해지고 총알이 날아온 방향을 추적하는 게 더 어려워지는 효과가 있다.

6.
수백 년 전 옛날에는 열악한 흑색화약만 해도 얼마나 비싸서 군인들이 실탄 훈련도 제대로 못 받을 정도였다. 하지만 산업화 이후엔 총알, 포탄 같은 게 왕창 대량 생산되면서 과거에 비해 얼마나 흔해지고 저렴해졌는가..??

이런 게 다방면의 과학 기술과 첨단 산업공학, 자본주의 시장 경제의 힘이 아닐 수 없다. 이런 것들이 통합적으로 선순환을 만들어 냈기 때문에 20세기 이후의 현대 문명이 존재 가능하게 됐다.
고대에도 현대인들이 보기에도 놀랄 만한 과학 기술이 존재했을 수는 있다. 하지만 그때 그런 것들은 대량 생산되어 널리 보급되지 못했다.

7.
우리나라에서는 1977년 11월에 발생한 이리 역(현재 익산) 폭발 사고가 정말 끔찍했던 참사로 아직까지도 많은 사람들의 기억에 남아 있다. 다이너마이트에다 뇌관까지 싣고 가던 열차가 규정을 어기고 역에 당당히 정지했는데, 기관사가 죽고 싶어서 환장을 했는지, 화약이 실린 화물칸에서 촛불을 켜 놓은 채로 술 마시고 잠들었다.

밤에 켜 놨던 촛불이 엎어져서 화재가 발생하는 건 그 시절에 드문 일이 아니었지만.. 이번에는 평범하게 불만 난 게 아니라 40톤에 달하는 화약들이 연쇄 폭발해 버렸다. 그래서 반경 500여 m 안의 건물들이 몽땅 파괴되고 어지간한 전시 폭격을 능가하는 인명과 재산 피해가 발생했다.

더 과거엔 1917년, 캐나다 핼리팩스에서 화약을 잔뜩 실은 화물선(SS 몽블랑)이 충돌 사고와 화재로 인해 몽땅 폭발하면서 TNT 2900톤 급의 폭발 사고가 났다. 이건 뭐.. 그 당시 인류 역사상 가장 거대한 폭발 사고였다.
사실, 1970년 무렵엔 소련이 유인 달 탐사를 위해서 거대한 N1 로켓을 무리해서 개발했지만, 이것들은 다 실패하고 발사대에서 폭발했다. 이때도 그야말로 천지가 불바다가 되면서 핵이 아닌 폭발 중에는 역대급 폭발 사고가 났다고 여겨진다. 하지만 이에 대한 기록은 자세히 전해지지 않는 것 같다.

저런 옛날일 말고, 21세기에도 2015년 8월 12일 톈진 항구 폭발 사고(TNT 한두 자리수 톤급)는 우리나라에서 가까운 편이어서 아직 기억하는 분들이 있을 것이다.
그리고 바로 작년 여름 2020년 8월 4일엔 레바논 베이루트 항구에서 질산암모늄을 잘못 다뤄서 TNT 무려 1천 톤급의 폭발 사고가 나는 바람에 나라가 통째로 혼란에 빠졌다. 항구에서 위험물을 대량으로 취급하다가 이런 사고가 나는가 보다.

8.
요즘 세상에 주유소는 무인 셀프가 완전히 대세가 됐고 말통 주유 정도나 직원 대면이 필요하다. 하지만 LPG 충전소는 너무 위험하기 때문에 어떤 용도이건 무인화로부터는 여전히 열외되어 있다.
다른 에너지원은 어떨지를 생각해 보면, 전기차 충전이야 당연히 무인화 되겠지만.. 수소 연료 역시 무인화는 쉽지 않을 것 같다.

그리고 자동차의 연료 및 엔진의 종류가 "소형차를 위한 휘발유, 아니면 대형차를 위한 디젤 엔진 경유"로 '얼추' 나뉘듯이, 비행기의 연료 및 엔진 종류는 "경비행기를 위한 왕복 엔진과 항공 휘발유, 아니면 나머지 대형기를 위한 제트 엔진과 등유" 계열로 얼추 나뉜다.
비행기를 넘어 로켓 엔진으로 가면 "등유 아니면 액체 수소"로 이원화된다. 연료 전지가 아니라 진짜 쌩 수소를 폭발시킨다.

9.
21세기의 최신 과학 기술로도 인간의 주류 살상 무기는 여전히 화약 기반의 열병기이며(핵무기는 논외로 하고..), 우주로 나가는 수단은 연료 소모가 너무 심한 내연기관 로켓에 머물러 있다.
영화나 게임에서 레이저 포가 어떻고 레일건이 어떻고, 플라즈마 소총이 어떻고 하는 건 여전히 비현실적인 SF의 영역이다. 신기하지 않은가?
전쟁터에서 총알이나 포탄 파편이 아니라, 빛을 내뿜는 뭔가 신비로운 입자가 날아가서 적군을 죽이거나 시설을 파괴하는 날이 과연 올지 모르겠다.

심지어 사람이 쏘는 장풍은 SF라고 보기도 좀 민망하다. 얘도 일종의 폭압을 전하는 것에 가까울 텐데..;;
가만히 생각해 보니 에네르기 파는 드래곤볼 만화에서 유래됐고, 파동권은 스트리트 파이터 게임에서 유래됐다. ㄲㄲㄲㄲ 다들 1980년대에 만들어진 일본의 명작들이구나.

Posted by 사무엘

2022/05/09 08:35 2022/05/09 08:35
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불꽃 반응

가스레인지를 켜서 라면, 국, 찌개 따위를 끓이다가 잠깐 한눈 팔다 보면... 펄펄 끓는 국물이 넘쳐서 아래의 가스 불꽃으로 들어갈 수 있다. 그러면 그 국물 성분이 ‘치익~’ 소리와 함께 타면서 불꽃의 비주얼도 잠시 변하게 된다.
그런데.. 그때도 나트륨의 불꽃 반응이 나타났었구나. 그래서 노란 불꽃이 잠깐 이는 것이었군.

사용자 삽입 이미지

그건 맨날 말로만 듣던 나트륨등하고 본질적으로 같은 색이었던 거다. 염화나트륨도 불꽃 반응은 나트륨과 동일하구나.. 지금까지 정말 꿈에도 생각을 안 했다.;;
그 반면, 소금이 전혀 들어가지 않은 보리차물을 주전자로 끓이다가 물이 넘쳐 들어가면 그때는 가스레인지 불이 노랗게 변하지 않았던 듯하다.

이게 불꽃 반응이라고 내가 인지를 못 했던 이유를 생각해 보면 이런 것 같다.

1. 나트륨의 호박색 불꽃은 자기 고유색이라기보다는 그냥 온도가 낮거나 산소 부족 불완전 연소해서 발생하는 호박색 불꽃과 아주 흡사하다. 연기와 일산화탄소와 그을음을 동반하는 그 더티한 불꽃 말이다. 그래서 그냥 그런 걸로 오인하기 쉽다.

사용자 삽입 이미지

2. 나트륨 말고 불꽃 반응에서 분홍색, 파란색, 보라색 등 각종 예쁜 색깔의 예시로 등장하는 원소들은 리튬, 스트론튬, 바륨 등.. 과학 실험 아니면 끝말 잇기 종-_-결용으로나 등장한다. 사람이 식품으로서 냄비에 넣어서 끓이고 입에 가져가지는 않는다.
그러니 불꽃 반응 실험은 그냥 과학 실험에서나 보는 별개의 세계이지, 그게 주방 가스레인지에서 구경할 수 있을 거라는 생각을 안 하게 되더라. 뭐, 불꽃 자체가 없이 열만 내는 전기레인지(인덕션)에서는 국물이 넘친다고 해서 노란 불꽃을 볼 일 자체가 아예 없겠지만 말이다.

금속 원소의 불꽃 반응색은 온도에 따라 빛의 색깔(파장)이 달라지는 흑체복사와는 다른 별개의 개념인 게 더 신기하다.
불이라는 건 열과 빛을 내는 그 무언가인데.. 기체도 액체도 아니고 그림자도 없고, 플라즈마..?? 도대체 어떤 존재인 걸까? 옛날에 태양이나 불을 숭배하는 종교가 있었던 배경이 일면 이해가 된다.

※ 불꽃 관련 여담들

(1) 스타에서도 테란은 건물이 손상되면 그냥 누런 불이 붙지만, 고매하신 프로토스는 포톤이나 넥서스 등, 건물에 붙은 불의 색깔도 가스레인지 불꽃마냥 시퍼렇다. 무슨 원소 기반인지는 잘 모르겠다.

(2) 오래된 생각이긴 하다만.. 불과 관련해서 발화점과 인화점이라는 건 고전역학에서 정지 마찰과 운동 마찰의 관계와 비슷하다는 생각이 든다. 불이 피어오르는 걸 물체가 운동하는 것에다 비유한다면 말이다.
경사로에서 자동차가 미끄러져 내려가는 걸 예방하려면 주차 브레이크 잘 채우고 바퀴에다 굄목을 놓아야 하듯.. 주방에서 화재를 예방하려면 덕지덕지 묻은 기름때를 잘 닦아 주는 게 좋다. 뭔가 샤워실에서 비누 거품을 다 잘 씻어내야 위생에 좋은 것과도 비슷하다.

(3) 전기레인지가 아닌 가스레인지도 처음에 불을 피우는 건 도시가스 이외의 외력이 필요하기 때문에 콘센트든 건전지든.. 전기를 사용한다. 자동차 시동 거는 것과 비슷하다.
뭐, 가정용 가스레인지 정도의 사용 빈도로는 전력 소모가 어지간한 시계나 디지털 도어락 이상으로 적다. 그렇기 때문에 건전지 방식이라도 교환 주기는 수 개월이나 심지어 연 단위로 매우 길다고 한다.
다만, 식당에서 사용하는 단순한 형태의 대형(?) 가스레인지 중에는 그냥 외부 딱딱이나 심지어 성냥으로 불을 켜는 놈도 있는 것 같다.

(4) “진짜 제일 뜨거운 불꽃은 노랑도 파랑도 아닌 검정색이다. 그래서 성경에서도 지옥이 뜨거우면서도 어두운 장소라고 묘사돼 있다” 이런 말이 있는가 보다. 하지만 이건 과학적으로 그다지 옳은 진술이 아니라고 한다.
하긴, 태양의 흑점도 우주에서 맨눈으로 볼 때 시꺼멓고 어두운 색일 거라고 생각하는 것은 인체의 정맥 피가 파란색일 거라고 생각하는 것과 비슷한 오류이다.. ㅎㅎ

(5) 그리고 끝으로.. '작은 불꽃이여'라는 송 명희 시인의 찬송시..라기보다는 축복송이 있다. 주찬양 1집 A면 마지막 곡.
"작은 불꽃이여, 작은 불꽃이여, 그대의 빛을 밝히어라 ..."

얘는 뭔가 마 5:14-16 "세상의 빛"을 모티브로 쓰여진 시 같다.
마태복음은 '너희'가 세상의 빛이라고 말하지만 요한복음은 그에 앞서 예수님이 세상의 빛이라고 말한다는(요 8:12) 관점의 차이가 있다. ㅎㅎ 종합하면 당연히 예수님이 세상의 빛인 것처럼 예수의 제자인 너희들도 세상의 빛과 소금이어야 한다는 말이 된다.
다음으로 2절 가사인 "작은 향기"는 아무래도 고후 2:15를 모티브로 삼았을 것이다. 둘을 절묘하게 잘 결합했다.

Posted by 사무엘

2022/04/24 08:35 2022/04/24 08:35
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신기한 자연 현상

1. 극도로 맑고 조용할 때만 보이고 들리는 것

주변이 너무 조용하면 설마 사람 눈알 돌아가는 소리까지 들린다거나(..;;) 하지는 않겠지만..
그래도 파리 날아다니는 소리가 들리고, 특히 평소에 존재감이 전혀 없던 벽시계에서 주기적으로 째깍 째깍 하는 소리가 들리게 된다. 그 정도면 컴퓨터의 냉각팬 돌아가는 소리도 크게 느껴질 수 있다.

청각이 아닌 시각 버전을 생각해 보면.. 온갖 잡다한 광공해 없이 칠흑같이 어두운 깜깜한 밤 하늘에는 일단 별이 잘 보일 것이다.
하늘이 미세먼지 없이 엄청 맑고 밝고 청명할 때 높은 곳에 올라가면.. 성남시 언덕에서 63빌딩까지 보이고, 북한산 정상에서 어디 인천까지 보이고 북한 개성 송악산이 보인댄다(맞나..?).
쓰시마 섬의 전망대에서 부산 광안대교가 보이고, 배가 수평선 아래로 서서히 넘어가는 게 보여서 지구가 한없는 평면이 아니라 둥글다는 것도 인지할 수 있다.

저런 거시적인 것 말고도,
한겨울 밤... 춥고 건조하고 칠흑같이 깜깜할 때 텐트 안에서 담요와 옷이 쓰윽 접촉하면 정전기 때문에 그 뽀도독~ 소리가 나면서 아주 작게나마 스파크라고 해야 하나 불꽃이라고 해야 하나.. 그런 게 반짝거리는 걸 볼 수 있다. 신기신기~
이런 것도 평소에는 볼 수 없는데 특정 조건이 충족됐을 때만 제한적으로 보이는 것의 범주에 들 수 있을지도 모르겠다.;;

2. 불을 비파괴적인 방법으로 끄기

촛불이나 그에 준하는 작고 약한 불은 훅 불어서 연소 가스를 날려 버리는 것만으로도 끌 수 있다. 그러나 알코올 램프 정도만 돼도 불어서 끄는 건 할 짓이 못 되며, 큰 장작불은 후후 불면 공기 공급이 잘돼서 오히려 더 강해진다.

다음으로 적당한 규모의 불은 다른 물건을 덮어서 짓눌러서(?) 공기를 차단함으로써 끌 수 있다. 가령, 알코올 램프는 불이 붙어 있어도 생까고 뚜껑을 덮어서 끄면 된다. 그리고 물에 적신 담요 같은 걸 덮어서 불을 끄는 방법도 있다.
하지만 이것도 불을 덮는 속도가 충분히 빠르지 못하거나 불길이 너무 크고 거세다면 역효과가 발생할 수 있다. 불이 꺼지기는커녕 덮으려고 투입된 물건이 먼저 타 버리기 때문이다.

훅 불어서 끄는 게 가능한 불의 상태, 그리고 물보다 비열이 낮은 다른 고체를 덮어서 불을 끄는 게 가능한 조건 같은 걸 물리/화학적으로 고찰해서 수식으로 표현 가능한지 모르겠다. 이런 건 물을 끼얹거나 소화기를 분사하는 것보다 덜 과격하고 비파괴적인 소화 방법이라 하겠다. (불을 껐던 자리에서 곧바로 다시 불을 켤 수 있는..)

연소의 특성을 생각해 보면, 손쉽게 불을 켜고 화력을 조절하고, 원하는 때에 연료의 공급을 차단해서 불을 바로 끌 수도 있는 가스레인지가 얼마나 대단하고 편리한 물건인지 알 수 있다. 연료가 처음부터 유체 형태이기 때문에 이런 조절이 가능한 것이다. 오죽하면 로켓 엔진은 액체 연료 기반이냐 고체 연료 기반이냐에 따라서 특성과 개발 난이도가 크게 달라질 정도이다.

3. 벽이나 천장을 오르는 곤충

소금쟁이가 물에 뜨는 이유나 새가 전깃줄에 앉아도 감전되지 않는 이유 이상으로 굉장히 신기한 게 있는데..
바로 개미, 파리, 모기 같은 곤충이 중력을 거슬러 벽은 물론이고 심지어 천장에서도 떨어지지 않고 발을 디디는 비결이다.;; 이놈들은 그 상태로 휴식까지 취한다~!

과거에는 다리에 거친 털이 나 있어서 천장이나 벽의 울퉁불퉁한 면과 결박(?) 고정을 해서 안 떨어지는 것으로 여겨졌는데.. 더 정밀하게 관찰을 해 보니 휘발성 강한 극미량의 접착액을 분사하기도 한다는 게 상당히 최근에 밝혀진 것 같다.

이 흔해 빠진 현상조차도 공짜로 저절로 발생하지는 않는다는 것이다. 곤충이 죽어서까지 벽이나 천장에 영원히 붙어 있지는 않는다는 것도 생각해 보자. (압살 당해서 파편이 눌러붙은 건 논외.. -_-) 살충제를 뿌리면 땅으로 우수수 떨어진다.
그럼, 곤충의 그 접착액을 무력화시켜서 벽이나 천장에 착지하지 못하게 하는 약품이 개발되면 곤충을 잡기가 훨씬 더 수월해지지 않을까 싶다.

상상을 초월하게 가벼운 곤충한테는 인간 급의 동물이 상상조차 하기 어려운 고유한 역학이 적용된다는 걸 알 수 있다. 물에도 부력이 아니라 표면장력으로 뜨는 것처럼 말이다.
벼룩이 자기 키 대비 수십 배를 점프할 수 있고 개미가 자기 체중보다 몇백 배 더 무거운 물건을 들고 나른다고는 하는데.. 그건 곤충만의 미시세계 역학 하에 있으니 가능한 일이다. 인간 스케일의 생물에게 적용 가능한 건 아니다.

여담이지만, 곤충은 죽는 모습도 남다르다. 압살 당하지 않고 살충제 같은 걸로 곱게(..) 죽는다면 어김없이, 약속이나 한 듯 99.9%에 가까운 확률로 언제나 배를 위로 드러내고 180도 벌렁 자빠진 채로 죽는다. 그 이유도 생각보다 깔끔하게 밝혀져 있지 않다.

4. 식물 뿌리와 물

대다수의 육상 식물은 아무래도 씨앗이 흙 속에 파묻힌 채 있다가 싹이 난다. 잎과 줄기는 땅 위로 올라가지만 뿌리는 더 아래의 깊은 흙 속으로 내려간다.
그렇기 때문에 흙 속에 파묻힌 뿌리 쪽에 무슨 일이 일어나는지를 인간 같은 지상 동물이 알기는 쉽지 않다. 식물의 뿌리는 도대체 어떤 원리로 물과 양분을 흡수하며, 뿌리 주변의 흙은 성분이 어떻게 바뀌는 걸까? 심지어 무게가 어떻게 달라질까?

건물만 해도 위로 올라가는 높이에 비례해서 아래로 터를 엄청 깊게 다져야 하듯, 지상에서 큰 덩치를 자랑하는 식물들은 지하의 뿌리도 왕창 깊고 넓게 내려 있다. 뿌리가 그야말로 땅 속을 몽땅 접수해서 무슨 돌덩이도 아닌 것이 흙을 꽉 붙잡고 있는다.;; 세포 분열이 만들어 낸 진정한 프랙탈을 보고 싶으면 가지가 아니라 뿌리를 보면 될 정도이다.

그러니 이런 식물은 조금만 커지고 나면 일반적인 완력으로 뿌리째 뽑아내는 게 불가능해지며, 손상 없이 딴 데 옮겨 심는 것도 극도로 어려워진다.
식물들을 다 베어내고 뽑아냈더라도 뿌리 밑동이 남아 있으면 잡초 같은 건 또 끈질기게 살아난다. 이런 게 많이 심긴 흙은 삽질을 해도 잘 파지지 않고, 또 빗물이 쏟아져도 흙이 잘 씻겨 내려가지 않는다.

흙을 붙잡아서 식물을 지지한 다음에 식물의 뿌리가 수행하는 역할은 다들 잘 알다시피 물과 양분을 흡수하는 것이다.
식물을 잘 키우려면.. 특히 품질 좋은 열매를 많이 얻으려면 햇볕을 많이 쬐어 주고 물과 비료를 적절히 잘 줘야 된다.

단순히 잎이나 줄기가 아니라 열매를 만드는 건 식물의 입장에서 굉장히 힘들고 영양과 에너지 소모가 큰 일이다. 자기 자신이 살기 위한 일이 아니라, 열매를 먹는 동물을 이롭게 하면서 자기 후세 번식을 겸하는 이타적이고 숭고한 일이다. 하지만 식물은 신이 내려 준 본능을 따라 이런 일을 기꺼이 한다.

그런데 이것들은 부족하면 문제이지만, 지나치게 많이 주는 것도 문제이며 식물에 큰 해를 끼친다. 여기서 ‘많이’란 절대적인 양이랑, 단위 면적/시간당 투여하는 양을 모두 포함한다.

물이 제대로 빠지지도 않는 곳에다 물을 너무 많이 주면.. 흙 속의 뿌리가 24시간 내내 수분에 쩔어서 축축하다 못해 뿌리가 숨을 못 쉬어 죽고 썩는 참사가 발생한다. 그러면 식물이 물과 영양 흡수를 못 해서 깡그리 시들고 죽어 버린다. 선의로 물을 많이 줬는데 도리어 식물을 잡게 된다.

그리고 물을 바가지로 무식하게 흙바닥에다 끼얹는 건 매우 안 좋은 방법이랜다. 샤워기/물뿌리개로 아주 살살 지속적으로 주는 게 적극 권장된다. 하늘에서 땅으로 떨어지는 빗방울처럼 말이다. 우리가 밥을 꼭꼭 씹어서 천천히 먹는 게 몸에 좋은 것과 정확하게 같은 이치이다.

다음으로 비료도.. 퇴비건 고농축 알비료건, 빨리 빨리 흡수되라고 뿌리에다 직타로 묻혀 줬다가는 식물이 반대로 영양분을 밖으로 털리고 말라 죽어 버린다.
며칠 쫄쫄 굶은 사람이 죽 대신 고영양 음식을 허겁지겁 흡입한 것, 목 마르다고 바닷물을 잔뜩 마신 것, 비타민이 독극물 수준으로 너무 짙게 농축된 북극곰 간을 그대로 먹은 것과 같은 일이 벌어진다.

식물은 동물과 달리 병들어 죽기 전까지는 배고프네, 목마르네 아무 반응이 없다는 게.. 키우는 관점에서는 장점이기도 하고 단점이기도 하다. 식물의 각종 내부 상태들이 계기판에 딱딱 표시됐으면 좋겠다. 자동차의 연료 경고등, 브레이크 경고등처럼 수분 부족 경고등, 양분 부족 경고등이라도 있으면 얼마나 좋을까? =_=;;

Posted by 사무엘

2022/03/01 19:34 2022/03/01 19:34
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