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1. 물, 바다, 수소의 연료화

흔히 우리는 바다가 온통 소금물이니 소금은 다들 염전에서 바닷물을 증발시켜서 얻는 줄 안다. 하지만 대량의 물을 물리· 화학적으로 변형하는 것은 우리 생각보다 많은 에너지(= 비용)가 드는 일이며, 염전 또한 아무 바닷가에나 쉽게 크게 만들 수 있는 시설이 아니다. 정제 비용은 덤이고 말이다.

그렇기 때문에 전세계적으로 생산되는 소금의 출처는 바닷물보다는 의외로 암염의 비중이 더 크다고 한다. 망망대해 가운데에서 마실 물 걱정을 하는 것처럼, 주변이 온통 바닷물이지만 여전히 소금 걱정을 할 수밖에 없다는 것이다.

또한 이와 비슷한 맥락으로, "흔해 빠진 게 물인데 산소와 수소쯤은 물을 전기 분해하면 바로 얻을 수 있잖아?"도 그때 드는 전기의 양을 생각하면 그리 만만한 생각이 아니다. 수소는 생산한 뒤에도 너무 위험하고 안전하게 보관하는 게 어렵다 보니, 21세기의 기술로도 그 막강한 폭발력을 동력 기관으로 제대로 활용하지 못하고 있다. 친환경과 가성비라는 두 마리 토끼를 모두 잡기란 쉬운 일이 아니다.

뭐, 소금은 이렇게 바다가 아니라 육지에서도 많이 얻는다만, 우리가 바다에서 진짜 의외로 더 많이 얻는 것은.. 바로 산소라고 한다. 아마존 숲을 포함해 육상 식물이 만드는 산소보다 전세계 바다의 해조류와 미생물이 광합성을 해서 만드는 산소가 더 많다. 어떻게 그럴 수가 있나 모르겠지만, 일단 지표면에서 면적부터가 바다가 훨씬 더 크기도 하니..

게다가 거대한 양의 바닷물은 이산화탄소를 품고 있기도 하다. 나중에 태양이 적색거성으로 바뀌어서 화력이 강해지고, 태양열 때문에 바닷물이 증발하는 지경이 되면 바닷물이 품고 있던 이산화탄소가 몽땅 증발돼 나오면서 온실효과까지 가미되어.. 지구는 순식간에 금성 같은 불지옥으로 바뀔 거라는 전망이 있다.

이런 점을 생각하면 여러 모로 바다는 소금보다도 더 중요한 분야에서 인류에게 고마운 역할을 하는 듯하다. 아, 훌륭한 단백질 공급원 역할도 톡톡히 한다. 소금은 암염으로 더 많이 생산될지 모르지만 생선이 육상 동물 육류보다 더 저렴하고 영양 가성비가 뛰어난 것은 자명한 사실이다.

2. 음속 -- 진동이 전해지는 속도

공기 중에서 음속이라는 게 초속 330~350m, 시속으로 환산하면 1100~1200km 정도 된다.
음속이 광속보다는 훨씬 더 느리기 때문에, 번갯불이 먼저 번쩍인 뒤(눈에 도달) 수 초 뒤에 폭음이 귀에 도달하여 들리는 것 정도는 주지의 사실이다.

개인적으로는 등산 중에 하늘 위로 비교적 낮게 날아가는 비행기를 봤는데, 비행기는 엔진 소리가 들려 오는 곳보다 더 앞서 나가 있는 게 무척 신기했다. 고도가 낮은 것 같아도 못해도 3~4km 정도는 돼 보인다.

그런데 하물며 우주 관측은 광속으로도 감당 못 할 까마득히 먼 거리를 다룬다는 게 더 신기한 노릇이다. 몇백만 년 전의 별의 모습을 이제야 보는 것이니 말이다. 겨우 수 초 전에 비행기가 지구 대류권 상공에서 낸 엔진 소리를 뒤늦게 듣는 것과는 차원이 다르다.

공기 중의 음속은 인간의 비행기로도 낼 수 있을 정도로 비교적 느린 속도이다. 하지만 액체와 고체 속에서는 음속이 훨씬 더 빨라진다.
물 속에서는 극심한 저항 때문에 총알도 제대로 안 나아가고 모든 것이 둔해지고 느려지지만, 음속은 공기 중보다 대체로 4~5배 정도 더 빨라진다. (초속 1.4~1.5km)

게다가 금속 같은 고체 매질 속에서는 음속이 초속 5~6km대로 치솟는다.
지진파가 바로 고체 속에서 나아가는 음파와 본질적으로 비슷한 존재이다. P파 S파 종류별로 속도 차이는 있지만, 기본적으로 초속 수 km대의 스케일이다.

그렇기 때문에 진원지에서 수백 km 떨어진 곳에 진동이 겨우 몇십 초 만에 느껴졌네 하는 게 가능한 것이다. 우리나라도 얼마 전 경주와 포항의 지진 때문에 이쪽으로 사람들의 관심이 쏠린 바 있다.
하지만 전파 같은 초월적인 광속도 아니고 그렇다고 로켓이나 우주 발사체의 속도도 아니고, 일상적으로 저런 규모의 속도를 접할 일은 그다지 없을 것이다.

소리가 나아가는 건 총알이나 바람이 나아가는 것과는 완전히 다른 개념이다. 질량을 가진 물체가 직접 이동하는 게 아니라, 진동만 전해지는 것이기 때문이다.

그렇기 때문에 물과 고체 속에서 음속이 더 빨라진다. 그리고 결정적으로.. 공기 저항을 없앤답시고 진공을 만들어 버리면 음속이 증가하기는커녕, 소리가 아예 전해지지 못하게 된다. 열은 복사라는 방식으로 진공 속에서도 나아가서 전해질 수 있는 반면, 음파는 그냥 끝이다.

자연에는 물질의 운동뿐만 아니라 파동/진동도 존재한다는 것이 물리 과목을 더욱 어렵게 만드는 주범임이 틀림없다..;; 그냥 이차함수 포물선까지만 생각하면 되던 게 이제 삼각함수가 필요해지기 때문이다.
특히 빛이 입자와 파동의 성질을 모두 지니고 있는 건.. 신학으로 치면 인간이면서 하나님, 삼위일체 급의 난해한 개념이다.

3. 전열기

전기 에너지를 이용하면 잘 알다시피 바퀴를 굴리는 동력을 생성할 수 있고 강렬한 빛(LED)을 만들 수도 있고 컴퓨터를 돌리고 메모리 소자에다 정보를 기록할 수도 있다.
이런 무궁무진한 활용에 비해, 전기로 겨우 열이나 만드는 건 제일 수준 낮은 활용인 것 같다. 어차피 모든 에너지는 열, 그것도 더 재활용하기 곤란한 폐열로 귀착되니 말이다.
마치 싱싱한 참돔이나 우럭, 넙치 활어를 받아서는 회를 만들어 먹지 못하고 몽땅 탕으로 끓여 먹는 것과 비슷해 보인다.

하지만 국가의 정책 차원에서 기름값이 워낙 비싸다 보니 요리나 난방용 전열기가 의미가 전혀 없는 건 아니다. 전기 제품은 안 그래도 간편하고 화력 좋고 그 자체로서는 공해도 전무한데, 전자 공학 기술의 눈부신 발달 덕분에 전열기도 옛날의 전열기보다 에너지 효율이 당연히 훨씬 더 좋다. 같은 전력을 소모했을 때 빛이나 동력이 나와야 하는 곳에서는 열로 낭비되는 에너지 없이 빛이나 동력만 많이 나오고, 진짜 열이 나와야 하는 곳에서는 열만 아주 강렬하게 잘 뿜어져 나온다.

그러고 보니 똑같이 전기로 음식을 데우는데, 단순히 바닥만 뜨겁게 달궈 주는 전기 오븐이 있는 반면에 전자 레인지도 있는 게 신기하게 느껴진다. 후자가 전력 소모가 더 많고 더 고차원적이고 심오한 방법으로 음식을 데우는 것이 틀림없다.

그리고 한편으로, 전기가 아닌 통상적인 연료를 사용하는 가스 레인지나 석유 난로도 전기를 전혀 사용하지 않는 건 아니다. 처음 점화를 할 때는 전기 스파크를 사용하기 때문이며, 이건 휘발유 자동차 엔진도 마찬가지이다. 그렇기 때문에 가스 레인지의 경우 건전지를 집어넣는 부분이 있으며, 석유 난로는 최소한의 전자식 UI 제공을 위해 전기를 사용한다. 물론 순수 전기 난로보다 전력 소모가 훨~~씬 적음은 주지의 사실이다.

4. 20세기 중반의 리즈 시절

요즘 이공계에서 석· 박사까지 공부하는 종사자들은 추세를 다 알겠지만..
오늘날은 어느 분야건 무슨 20세기 초와 그 이전처럼 울트라 초천재 과학자 한 명이 그야말로 X선처럼 0에서 1을 만드는 급의 기상천외한 걸 창조하거나 발견해 내고 세상을 획기적으로 바꾸던 그런 시절은 지났다. 모든 연구는 엄청난 자금빨을 동원해 집단으로 행해지며 단독 저자 논문은 거의 없다.

그리고 앞서 말했듯이 여러 학문들이 손 잡고 힘을 합쳐서 궁극적으로는 (1) 모든 사람들의 취향을 파악하고 마음을 읽어 내는 스마트한 시스템, 그리고 (2) 사람을 닮은 기계를 만드는 것을 목표로 삼고 달려가고 있다.

옛날에, 20세기 이전에 생물학이라는 건 그냥 생물의 생태를 관찰하고 분류하고 해부하는 정도의 방법론밖에 존재하지 않았다. 파브르나 멘델처럼 말이다. 그랬는데 오늘날에 와서는 타 분야의 과학· 공학이 발달한 성과물을 접목하여 예전에 상상도 할 수 없던 미시적인 수준의 분석이 가능해졌다.
이른바 분자 생물학이라는 게 태동한 것이다. 그리고 막대한 양의 DNA 데이터를 분석하다 보니 컴퓨팅 기술과도 손을 잡게 됐다. 이게 물리학으로 치면 마치 뉴턴 고전 역학에서 전자기학, 양자역학으로 넘어가는 급의 패러다임 변화이다.

생물학이 그렇게 되는 동안 의학은? X선 덕분에 방사선 치료니 영상 의학이니 하는 분야가 새로 생겼다. 옛날의 의사들은 상상도 할 수 없었을 것이다.

언어 공학 쪽은? 언어라는 게 인간이 동물과 다르고 기계와 다른 매우 큰 차별화 요소이다 보니 해결되지 못한 문제와 연구할 것이 아주 많다.
언어학에도 말뭉치 언어학이라는 분야는 컴퓨터 기술의 발달 덕분에 생겨났고.. 이런 식으로 학문들이 타 분야의 도움을 받아서 새로운 유행이 생겨나는 것 같다.

이공계의 트렌드 내지 패러다임이 이렇게 바뀌기 전에.. 그 저변과 기술 기반을 제공한 시절이 내 생각에 20세기 중반 정도가 아니었나 싶다. 2차 세계 대전이 끝나고 냉전이 시작된 동안 과학 기술이 얼마나 눈부시게 발달했던가?
전자공학 쪽에서는 진공관 컴퓨터와 더불어 (1) 트랜지스터가 발명되었다. 항공우주 분야는 (2) 로켓, 인공위성, 대륙간 탄도 미사일을 만들어 냈다.
그리고 (3) 원자력 발전이 이때부터 시작됐다. 끝으로 생물학에서는 (4) DNA 구조가 규명되었다.

1950~60년대에 미국의 일류대 대학원에서 이공계 공부를 한 사람들은 그야말로 천지개벽 수준의 과학 기술 업적이 펑펑 터져나오는 걸 경험한 셈이다. 부럽다.

5. 공군 전투 조종 장교 : 이공계 대학원생

  • 비행 시간 : 논문 수, 짬, 연구 실적
  • 전방석 : 1저자, 주저자
  • 후방석 : 공동· 교신저자
  • 전역 후 민항사 : 졸업 후 유명 대기업· 연구소 취업
  • 테스트 파일럿 : 스타트업 창업
  • 장성 진급 : 대학 교수 부임

서로 아귀가 묘하게 잘 맞는 것 같다..;;

6. 기타 수학· 과학 분야 얘기

(1) 예전에 벡터의 내적과 외적에 대해서 글을 쓴 적이 있었는데.. 하필 3차원에서는 두 벡터가 주어졌을 때 이 둘과 일차독립이면서 크기도 일정한 의미를 갖는 다른 벡터를 구하는 외적(벡터곱)이라는 연산이 존재하는 게 정말 심오하고 보통일이 아니라는 게 거듭 느껴진다. 3차원 공간을 구성하는 세 축의 방향을 안내해 주는 나침반이나 마찬가지이다.
FBI이니 뭐니 오른손 왼손 손가락 뻗으면서 외웠던 자기장 방향도 이 외적의 개념을 나타낸 셈이다. 또한, 복소수의 개념을 확장한 사원수의 곱셈 연산은 영락없이 벡터 외적 연산을 떠올리게 한다.

(2) 사람이 갈색이나 노랑이 아니고 초록색이나 파란색 머리카락은 100% 염색이지, 자연적으로는 절대 나올 수 없는 색깔이다. 그와 마찬가지로 장미꽃은 원래 백색, 분홍, 홍색 계열 위주이지 청색..은 자연에 존재하지 않았다. 파란색 꽃 자체는 그렇게 드문 건 아니지만 장미에는 그런 게 없었으나.. 21세기에 와서야 유전 공학의 힘으로 만들어 내는 데 성공했다. 우와..;;
LED도 청색을 구현하기가 제일 어려웠는데 파란색에 뭔가 생물학적인 다른 사연이 있는 건지 모르겠다.

(3) 똑같은 선풍기 바람도 사람에게는 체온보다 낮은 시원한 바람이지만, 아이스크림은 선풍기 바람을 쐬어 주면 반대로 더 빨리 녹게 된다. 아이스크림의 녹는 속도를 늦추려면 오히려 패딩 점퍼로 싸는 게 낫다.
그리고 똑같은 바람도 촛불은 끄게 하지만 큰 불에는 말 그대로 '불난 집에 부채질' 꼴이 되는 것이 흥미롭다. 온도와 풍속이 해당 상황에서 서로 다른 방향으로 영향을 끼친다..;;

(4) 동위원소 물질은 생물로 치면 무슨 유전자 변형 같다..;; 동물이 염색체 하나가 더 붙어서 기형이 태어나는 것 같은 느낌.. 원자로의 냉각수로 쓰이는 중수는 산소+수소이긴 한데 수소가 그냥 수소가 아니라 중성자(中)가 하나 더 붙은 중수소(重)이다. 그래서 중수의 얼음은 일반 물에 집어넣으면 가라앉으며, 끓는점과 어는점도 일반 물보다 몇 도가량 더 높다. 그런데 사람 몸에는 썩 좋지 않다고 한다.

(5) 인체에 대해 다룬 책들의 삽화를 보면 동맥피만 빨갛고 정맥피는 완전 시퍼렇기라도 한 것처럼 그려져 있다. 게다가 피부에 비치는 정맥 혈관이 검푸르게 보이기까지 하니(특히 좀비의 혈관..) 더욱 그럴싸해 보인다.
하지만 아무리 정맥이라고 해서 멀쩡한 혈액이 실제로 푸른색인 건 아니다. 명도· 채도의 차이가 있을 뿐, 사람의 피는 언제나 붉다.

이건 마치 태양에 흑점이란 게 있다고 해서, 우주에서 맨눈으로 관측한 태양의 표면에 검은 구멍이 숭숭 보이는 건 절대 아닌 것과도 비슷한 이치이다. 흑점은 태양의 다른 부위에 비해 상대적으로 덜 뜨겁고 덜 밝을 뿐, 여전히 극도로 눈부시고 밝은 건 마찬가지이다.
대기의 산란 같은 게 없는 우주에서 태양을 보면 빨강이나 노랑, 주황 같은 색은 전혀 없으며, 그냥 맹렬한 흰 빛만을 볼 수 있다.

Posted by 사무엘

2018/11/08 08:31 2018/11/08 08:31
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전화기라는 게 2010년대부터야 (1) 표면 대부분이 그냥 터치식 액정 화면인 스마트폰이 주류가 됐다. 그보다 약간 전 2000년대 과도기에는 피처폰이 있었고, 인류 역사상 가장 작은 전화기인 (2) 폴더식 휴대전화도 있었다. (뭐, 특수한 소비자 계층을 위해 폴더형 스마트폰도 있긴 함)

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그 전에는 본체는 건물의 전화선에 연결돼 있고, 송수화기가 거기로부터 반경 몇십 m 정도까지는 떨어져 있어도 되는 (3) 무선 전화기가 많이 쓰였다. 무선 이전에는 당연히 유선이었고. 대략 1990년대의 얘기다.
전화기 송수화기와 본체를 연결하는 선은 여느 케이블과 달리, 유난히 굵고 꼬불꼬불한 형태였던 것 같다. 여기에 특별한 이유가 있는지는 잘 모르겠다.

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전화기의 숫자 버튼들은 눌렀을 때 들리는 삑삑 신호음의 음높이가 각 숫자마다 모두 달랐다. 절대음감 황금귀는 그 음만 듣고도 무슨 숫자가 눌렸는지 알아챌 수 있었다. 그 반면 디지털 도어락은 저런 일이 있어서는 절대 안 될 테니, 모든 버튼의 음높이가 당연히 동일하게 맞춰져 있다.

뭐, 그 시절에도 진정한 의미의 무선 전화가 전혀 없는 건 아니었다. 카폰 같은 건 고가의 사치품으로 쓰였다. 우등 고속버스 안에는 1993년부터 무려 이동식 공중 전화기가 비치되기도 했다. 이용/통화료는 도입 당시에 40초당 100원이었다는데, 길거리의 공종 전화보다는 분명 더 비쌌을 것이다.

더 옛날, 한 1980년대쯤으로 거슬러 올라가면 이제 (4) 전화기의 숫자 버튼은 다이얼로 바뀐다. 다이얼은 한번 돌렸다가 되돌아오는 데 시간이 걸리기 때문에 버튼만치 번호를 빠르게 입력할 수 없다.

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본인은 엄청 어린 시절에 다이얼 전화기를 써 본 기억이 있다. 요런 고전 전화기는 전화가 왔을 때 금속판이 부딪치면서 그 특유의 따르르릉~ 소리가 났다. 하긴, 옛날에는 초인종만 해도 요즘 같은 전자음 일색이 아니라 진짜 금속판이 부딪치는 청명한 딩동 소리가 났었는데.. (말 그대로 종)

이것보다 더 옛날 전화기는 거의 1960년대와 그 이전의 골동품이다. 여기부터는 본인이 실물을 직접 구경하거나 사용해 본 적이 없다. (5) 전화기가 새까만 상자 모양인데, 어딜 봐도 숫자를 입력하는 부분이 안 보인다. 그 대신 옆구리에 옛날 자동차의 수동식 윈도우처럼 뭔가 돌리는 손잡이만 달려 있다.

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이건 무려 발전기와 연결된 손잡이라고 한다. 이걸 뱅글뱅글 돌리면 약한 전류가 생겨서 전화국으로 신호가 가고, 교환원과 연결되는가 보다. 그래서 송수화기를 들고 교환원에게 전화번호를 "구두로 전달"하면, 교환원이 그 전화번호로 연결을 해서 발신자에게 다시 전화를 걸어 준다고 한다. 그렇게 통화가 성사되고, 전화비는 물론 발신자에게 청구되는 식...??? >_<

전화번호 숫자를 사람에게 불러 줘야 했다니 그 불편함과 번거로움은 이루 말할 수 없었겠다.
하긴, 다이얼식 전화기가 도입된 뒤에도 시외 장거리 통화를 위해서는 여전히 교환원을 불러야 했다. 이렇게 말이다. (1968년도 대한뉴스 제 665호)
국내에서 지역 번호가 도입되고 이 절차까지 전국적으로 완전히 자동화가 된 건 1987년경의 일이라고 한다.
전화 교환원 내지 교환수는 타자수, 안내양만큼이나 20세기 중반 옛날에나 있었던 여성 위주의 직업이었다. 그러다 20세기 후반에는 완전히 사라졌다.

또한, 이 시점에서 전화기의 전원 공급 방식에 대해서도 생각해 볼 필요가 있다.
휴대전화야 당연히 배터리가 있어야 하고 주기적으로 충전을 해야겠지만, 유선 전화는 사정이 좀 달라서 전화선이 통신 겸 전원 공급 역할을 한다.
그렇기 때문에 예전의 유선 전화기는 전통적으로 타 전자 기기와 같은 100/220볼트 전원 플러그를 갖추고 있지 않았으며, 딱히 전원 on/off 버튼 같은 것도 없다. 그리고 건물이 정전됐을 때에도 전화는 여전히 사용 가능하다. 신기하지 않은가?

물론 유선 전화도 전화선 케이블을 뽑아 버리면 먹통이 되겠지만, 그래도 "수신자의 전화기가 꺼져 있습니다" 이런 말은 유선 전화보다는 무선 휴대전화로 오면서 훨씬 더 자주 듣게 된 에러 메시지이다.
이런 차이가 존재하는 이유는.. 유선 전화에서는 가입된 모든 전화들이 교환국에서 쏴 주는 동일한 전원을 송· 수신용으로 공유하기 때문이다. 이것을 '공동 전지식'이라고 부른다. 이렇게 하는 게 사실 속 시원하고 편하다.

그런데 전화라는 게 처음 등장했던 시절에는 이런 인프라가 없었다. 그렇다고 전화기가 외부 전원을 따로 끌어다 쓰지도 않았기 때문에 전화를 걸려면 사람이 손으로 소형 발전기를 돌리는 막장짓을 해야 했다. 옛날에 자동차에 스타터 모터가 없던 시절엔 밖에 노출된 엔진 플라이휠을 사람이 직접 힘들게 돌려서 시동을 걸었던 것과 비슷해 보인다.

이런 특성 때문에 그 시절에 옛날, 특히 군용 전화기는 전기 고문 도구(!)로 즐겨 쓰이기도 했다. 전화선을 통신용으로 안 쓰고 사람 몸에다 꽂은 뒤, 전화기 손잡이를 열나게 돌려 주면 됐기 때문이다.;;
지금이야 교환국에서 전기를 쏴 주니 전화기에서 전류를 직접 생산할 필요는 없어졌지만, 역으로 일반 전원 플러그 대신에 전화선으로부터 전기를 빼돌려 쓰려는 수작이 적발되는 경우가 있다고 그런다.

이건 벼룩의 간을 빼 먹는 짓이다. 전화기가 동작하는 데에나 적합한 최소한의 전압(20~40V 남짓)과 전력으로 누군가가 비정상적인 exploit을 시도하면 그쪽으로 과부하가 걸린다. 마치 송유관에서 비정상적으로 유압이 감소하는 지점을 중앙 통제실에서 감지해서 기름 유출과 절취를 적발하듯, 전화선 전류의 오용도 꼬리가 길면 밟히게 마련이다.

참고로, 1980년대 초반까지는 전화선 플러그 자체가 100V 플러그와 동일한 모양이던 시절이 있었다. 그렇다고 전화기를 진짜 100V 전원 플러그에다 꽂으면 기기가 과전압 때문에 타 버렸다.
그러다가 전화 플러그는 220V 같은 둥근 쇠막대를 가로 세로 두 줄 총 네 개씩 꽂는 형태로 바뀌었다.

전화기의 전원 얘기가 꽤 길어졌다.
아무튼, 저것보다 더 옛날 구식 전화기를 찾자면 거의 1940년대 일제 시대까지 거슬러 올라가게 된다.
분명 가정용 전화기임에도 (6) 지금의 공중전화처럼 거대하고 표면이 목재(...)이며, 송수화기가 분리되어 있는 그 물건 말이다.

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뭔가, 사극에서 주재소에서 일본 헌병이 양손으로 송화기를 입에, 수화기를 귀에다 댄 뒤, "무시무시~?" 이러는 장면이 떠오를 것만 같다.
옛날에는 이런 원시적인 전화기조차도 일반 서민이 장만할 만한 물건이 아니었으니 말이다.

텔레비전만 해도 1950년대 말~1960년에 이름도 기억 안 나는 옛날 KBS의 전신 방송사에서 방송을 최초로 시작했을 때는..
주 겨우 4회에 저녁 6시 반부터 9시까지 꼴랑, 겨우 2시간 반씩만 방송을 했다. 그래 봤자 인서울 말고는 전파가 가지도 않았고, 서울 안에서도 TV 수상기를 보유하고 있는 사람은 극소수 부유층밖에 없었다. 그 시절에 따로 뉴스 영화라는 게 괜히 필요했던 게 아니었다.

자막 같은 보조 영상 처리는 카메라 바로 앞에다가 스케치북을 비추기도 하는 등 정~말 미흡하고 허접하기 그지없었으며, 물자가 부족하니 대부분 생방송이고 녹화분 백업 같은 것도 없다시피했다. 오늘날 TV의 영향력과 대조해 보자면 그 시작은 심히 미약하기 그지없었는데.. 그것처럼 전화기 역시 아주 귀하고 한편으로 다루기 어려운 물건이었다.

자, 우리는 지금까지 스마트폰에서 버튼/다이얼 유선 전화기, 수동 발전기가 달린 전화기까지 시간 여행을 해 보았다. 전화기의 모양이 워낙 드라마틱하게 변화했기 때문에 요즘 10대 어린애들은 ☎ <- 이게 어째서 왜 전화기인지도 이해하지 못할 지경이 돼 있다. 마치 저장 아이콘이 왜 디스켓 모양인지를 이해하지 못하는 것처럼 말이다.
그럼 이제부터는 '전화기'보다 더 거시적인 전화 시설의 역사를 살펴보면서 과거에서 현재로 다시 돌아오도록 하겠다.

1899년 9월에 한반도 땅에 최초의 철도 경인선이 개통한 것보다 몇 년 전.. 1895년 9월에 한성-제물포(= 서울-인천)간에 모스 부호 전신이 개통했으며 1896년에 음성 통화가 되는 자석식 전화기가 왕궁 위주로 설치됐다고 한다.
그 뒤 한성-제물포 사이의 시외 음성 통화가 가능해진 것은 1902년이다. 그래 봤자 전화 가입자는 극소수 부유층뿐이었다.

김 구가 소싯적에 일본인 상인을 죽이고(일명 치하포 사건) 감옥에 갇혔을 때, 고종 황제가 갓 개통됐던 전화로 긴급 명령을 내려 사형 집행을 중단시켰네 뭐네 하는 기록이 백범일지에 적혀 있다. 하지만 아직 1900년도 되기 전이던 그때는 고증상 시외 전화 같은 게 없었다는 반론이 있으며, 한편으로는 고종이 전화 통화가 아니라 전보로 명령을 내린 것이라는 재반론도 있다.

우리나라의 전화의 개통과 관련하여 이런 유명한 논란거리도 있다는 게 흥미롭다. 백범일지 기록이 미주알고주알 세부적인 디테일까지 다 정확하지는 않으며, 최악의 경우 주작이 들어갔을 수도 있음을 짐작케 하는 대목이다.

전화기는 자동차보다야 저렴한 물건이겠지만 이게 집집마다 빠짐없이 보급된 건 생각보다 최근의 일이다. 최소한 박통을 지나서 1980년대 전대갈 시절은 돼서야 마이카 시대와 비슷한 타이밍에 보급됐다.
자동차 등록 대수 1천만 대 돌파가 1997년의 일이고 2천만 대 돌파는 지난 2014년경인데, 전화 1천만 회선 돌파는 1987년 9월경에 이뤄졌다. 2천만 회선 돌파는 더 이른 1993년 11월이다. 1가구 1 전화를 넘어 2전화까지 달성된 셈이다.

그러니 옛날에는 전화번호부 책 한 권으로 시· 도의 전화 가입자 전체 명단을 쭉~ 나열할 수 있을 정도였다. 지금이야 리스트가 너무 방대하고 별 효용이 없으며, 개인 정보 보호에 대한 인식이 바뀌기도 했기 때문에 그런 명단을 만들지 않는다.
또한, 2천만을 찍고 나서 2010년대 이후로는 무슨 4천, 5천만 회선을 돌파했다거나 한 것도 아니다. 인구가 그만치 무한한 게 아니니 2900만 회선 정도에서 정점을 찍은 뒤 3천만은 돌파하지 못하고 이제는 감소 추세라고 한다.

전화번호라는 게 기본적으로 4자리 숫자이고 그 앞에 일명 '국번'이라고 불리는 전화 교환국의 번호가 붙어 있었다. 그래서 전화번호를 부르는 포맷도 이것 영향을 받아서 단순히 'xx 다시(dash) yyyy'가 아니라, 'xx국에 yyyy' 이런 식이었다.
지금이야 국번이라 불리는 앞쪽 번호가 기본이 3자리이고 대부분 4자리까지 차지하여 번호의 자릿수와 대등하다. 하지만 옛날에 전화 회선수가 적던 시절엔 국번이 정말 씨크하게 한 자리밖에 없던 시절도 있었다.

자동차의 번호도 기본이 4자리 숫자리고 앞 번호가 지금은 2자리인데 이제 번호가 부족해서 3자리로 확장하려 하는 것과 비슷하다. 옛날에는 자동차의 앞번호도 한 자리였던 것이 지금의 전화번호와 사정이 비슷해 보인다.

유독 전땅크 시절에 국내에 전화가 폭발적으로 보급될 수 있었던 것은 1985년, 우리나라에서 대용량 전화 전전자(全電子) 교환기를 국내 자체 기술로 개발하는 데 성공했기 때문이다. 무선 휴대전화까지 보급된 지금의 입장에서야 구닥다리가 됐지만 그 시절엔 국번 내지 지역번호만 보고는 전국에서 폭주하는 그 어떤 전화 트래픽에도 자동으로 대처하여 회선 교환을 자동으로 해 주는 최첨단 장비였다.

사용자 삽입 이미지

이건 1982년부터 ETRI에서 연구진들이 "이 정도 시간과 자금을 투입하고도 개발에 실패할 경우 어떤 처벌도 달게 받겠습니다" 각서까지 쓰고 굉장한 모험을 감내하며 개발한 것이었다. 승용차 포니, 경부 고속도로, 한국형 고속철, 포항 제철 등에 필적하는 중요 과업이었다. 거의 이런 근성으로 연구진들을 갈아넣은 끝에 개발에 성공했다.

  • 1950년대 월드컵 한일전에 처음 출전할 때: 왜놈들한테 졌다가는 대한 해협을 헤엄 쳐서 귀국하겠습니다.
  • 포항 제철 처음 만들 때: 이건 우리 선조들의 피눈물이 담긴 일제 피해 배상금을 밑천으로 만드는 거다. 실패라도 한다면 우리 다같이 우향우 해서 영일만 바다에 뛰어내려서 죽자.
  • 전화 교환기: 지금 얘기하는 대로..

어쨌든, 이게 개발이 성공하고 1986년에 상용화된 뒤에야 수동 교환원이라는 직업이 완전히 확인사살 퇴출되었으며, 전국 통합 지역번호라는 게 도입되어 장거리 시외 전화도 돈만 더 들 뿐 편리하게 걸 수 있게 되었다. 총기가 격발· 급탄 절차가 완전히 자동화되어서 원시적인 화승총이던 것이 기관총으로 변모한 것과도 같다.

전자식 교환기가 개발되기 전에는 장거리 전화를 거는 게 불편한 건 말할 것도 없고, 늘어나는 전화 가입 수요 자체를 감당할 수가 없었다. 무슨 최신형 아이폰을 구입하는 것도 아니고 그냥 집에 전화 개통 예약 대기가 몇 달~1년치까지 밀렸다는 게 믿어지지 않는다. 회선을 하나 추가할 때마다 전화 시설 측면에서 늘어나는 부담이 만만찮았던 것 같다.

그러니 이미 전화 회선을 받은 사람과 그렇지 못한 사람 사이의 위화감이 커졌으며, 196, 70년대에는 전화 회선을 무슨 명절 귀향 열차 암표처럼 타인에게 편법으로 양도하는 일까지 있었다고 한다. 전기통신법이 개정되어 전화 회선의 타인 양도가 뒤늦게 금지되긴 했지만, 새로 개설되는 회선에만 이 제약이 적용됐기 때문에 일명 백색 전화(양도 가능. 1970년 8월 이전 가입의 기존 전화) 청색 전화(양도 불가..) 촌극이 벌어졌을 정도였다. 당연히 전자의 가격은 폭등했다.

전화 자동화 사업 완료를 기념하는 1987년자 홍보 영상은 다음과 같다. (대한뉴스 제 1651호)
이것 역시 한번 만들고 끝이 아니라 처리 가능 용량을 더 증가한 업그레이드 시스템을 계속해서 개발하여 추후의 회선 증가에도 대처해 왔다.

ETRI에서는 무려 1982년에 국내 최초로 인터넷 연결도 해냈고(전 길남 박사 연구팀),
1988년엔 삼성 전자에서 국내 최초로 벽돌만 한 휴대전화를 만들어 내고.. 그게 나름 국내에서 세계 최첨단을 달린다는 전자 통신 연구진들이 그 시절에 하던 일이었다.

그러다가 2000년부터는 지역번호가 도 단위로 통합되어 더 단순해졌으며, 자동차 번호판은 영업용 말고 자가용 한정으로 지역 표기가 없어졌다.
이런 인프라를 바탕으로 기존 유선 전화와 무선 휴대 전화의 통합은 어떻게 이뤄졌으며, 발신자 표시 같은 기능은 어떻게 구현되었는지도 개인적인 의문이다. 정말 신기한 일이다.

그리고 지도에 표기되어 있는 도로나 철도뿐만 아니라 비행기의 항로, 그리고 광케이블(땅 속+바닷속) 내지 송유관의 배치는 어찌 되고 관리가 어찌 되고 있는지 같은 것도 궁금해진다. 전화와 통신 기술의 발달도 자동차 같은 교통 분야의 기술 발달과 연계해서 생각할 수 있는 것 같다.

끝으로 하나 더.. 전화기는 지금까지 주로 다뤘던 개인용만 있는 게 아니라 회사 같은 데서 쓰는.. "내선 연결" 인터폰 기능이 있는 약간 특수한 물건도 있다.
스마트폰 모양도 아니고 여전히 구닥다리 유선 버튼식이지만, 대표 전화번호 하에서 각 자리별로 전화를 세부적으로 걸 수 있으며, 남에게 내 전화를 전달하거나 남에게 온 전화를 자기가 대신 받을 수도 있다. 회사에 취직하면 처음에 이런 전화기를 사용하는 법을 배우게 된다. 사실, 별표*와 우물정# 버튼도 원래 이런 특수한 용도를 위해 만들어져 있다.

텔레비전도 전파를 받는 게 아니라 그냥 고정된 위치만 보여주는 CCTV라는 게 있고, 인터넷 세계에도 사내 전용망인 인트라넷이 있다. 그런 것처럼 전화에도 우리가 통상적으로 생각하는 것보다는 좀 local한 용도가 있는 셈이다.

Posted by 사무엘

2018/09/26 08:36 2018/09/26 08:36
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전기 저장 매체들

우리가 맨날 주머니에 넣고 들고 다니고 들여다보는 자그마한 스마트폰은 예전의 다른 휴대용 전자 기기들과는 차원이 다른 첨단 기술들이 복합적으로 집약된 결과물이다.
예나 지금이나 빛의 속도가 달라진 게 없고 전자기파의 특성이 달라진 건 없고, 20년 전이나 지금이나 시중에서 파는 랜 케이블의 재질이 달라진 건 없는 것 같은데.. 어째 인터넷 속도는 캐사기급으로 빨라졌는지? 더구나 유선이 아닌 무선까지도 말이다.

마치 비행기가 하늘을 나는 원리만큼이나 난 직관적으로 저게 이해가 되지 않는다.
스마트폰으로 유튜브 HD 동영상 보기 vs 30년쯤 전 모뎀 PC 통신으로 사진 한 장 다운로드 시켜 놓고 머리 감기/담배 피우고 오기...;;
이건 진짜 1950년대 전쟁 폐허 vs 1980년대 올림픽 개최만큼이나 너무 파격적인 차이가 아닐 수 없다.

스마트폰은 불과 2, 30년 전만 해도 상상도 할 수 없었던 초고성능 컴퓨터이다. 기존의 PC와는 발전 배경과 주 용도가 다르다 보니 구조적으로 공통점도 있고 차이점도 있는데.. 매우 중요한 차이는 네트워크 연결에 대한 관점이 아닌가 싶다.
PC는 원래 오프라인 상태로 쓰다가 인터넷 연결은 덤으로 추가로 가능한 구도인 반면, 스마트폰은 애초부터 기지국과의 연결을 전제로 깔고 운용된다. 그리고 PC와 달리 스마트폰은 365일 24시간 내내 켜져 있다.

그래서 현재 시각을 표시하는 기능만 해도 PC는 배터리 기반의 자체 시계가 있으며, 요즘 운영체제들이 주기적으로 시각 동기화 정도나 해 준다. 그 반면, 스마트폰은 기지국과의 연결이 끊어지면 현재 시각이 전혀 나오지 않는다.

인터넷 연결을 위해서 데스크톱 PC는 대개 유선 이더넷만 지원하고, 노트북 PC는 유선과 무선 와이파이를 모두 지원한다. 그 반면 스마트폰은 무선만 지원하고, 노트북 같은 다른 기기가 자신을 통해서 무선 인터넷 연결을 또 할 수 있게 태더링 기능까지 제공한다. 재미있는 차이점이다.

21세기 최신 과학 기술의 산물인 스마트폰을 가능하게 한 근간 기술을 몇 가지 추려 보면 다음과 같이 요약된다.

(1) 디스플레이: 옛날엔 PC의 모니터는 크고 무거운 CRT(브라운관) 방식이 대세였다. 그리고 반대로 액정이라 하면 지금 같은 천연색 화면이 아니라, 그 시절 전자 계산기처럼 녹두색 배경에다 기껏 7-segment 숫자 내지 도트가 다 보이는 저해상도 비트맵 글꼴 정도나 찍는 허접한 단색 화면이 전부였다.

(2) 플래시 메모리: 하드디스크는 기계적으로 동작하기 때문에 전력 소모가 많으며 진동과 충격에 취약하다. 즉, 근본적으로 모바일에 친화적인 물건이 아니다.
뭐, 그 대신 스마트폰의 메모리가 PC의 하드디스크와 비슷한 가격으로 수백 GB~테라바이트까지 가지는 못한다. 컴퓨터에서 과연 주 기억장치와 보조 기억장치의 경계가 허물어지는 날이 올까?

(3) 저전력 저발열 CPU: 난 저 정도로 고성능 CPU가 달린 스마트폰이 어떻게 냉각 팬이 없고 웽 소리를 전혀 안 내며 동작하는지 지금 생각해도 신기하기 그지없다.
물론, 오로지 메모리 용량 최적화이지 전력 소모 최적화와는 거리가 먼 구닥다리 x86 아키텍처를 기반으로 그런 스마트폰용 CPU를 만들 수는 없다. 그리고 스마트폰은 대체로 하드웨어 차원에서의 멀티미디어 처리 지원이 PC만치 범용적이지 않기 때문에, 아무 동영상이나 여유롭게 재생하지는 못한다.

(4) 그리고 2차 전지: 스마트폰은 냉장고처럼 24시간 켜져 있는 물건이다. 그런데 그걸 옛날 휴대용 전자 기기들처럼 1.5V짜리 건전지를 주기적으로 갈아 끼우면서 사용해야 한다면 정말 끔찍할 것이다. 게다가 그 물건들은 지금 건전지의 용량이 얼마나 남았는지 같은 것도 나오지 않고, 그냥 예고 없이 픽 꺼져 버리고 안 켜지곤 했다.

철도에서는 전기 기관차가 디젤로는 도저히 넘볼 수 없는 괴력을 자랑하면서 수십 량의 화차를 견인하는 차력쑈를 펼치고 있다. 1만 마력이 넘는 힘으로 시속 300으로 달리는 KTX도 전기로 달린다.
하지만 이건 레일을 따라 전차선이 있으니까 가능한 일이지, 배터리만으로 도로의 대형 버스나 트레일러의 동력원이 전기 모터로 대체되는 건 요원한 일이다.

배터리는 콘센트를 꽂을 수 없는 환경에서 인류가 사용하는 기계 중에 인력과 기름을 쓰지 않는 나머지 모든 것들의 동력을 책임진다고 해도 과언이 아니다.
특히 공기 중의 산소를 조달할 수 없는 곳에서 동작하는 기계는, 연료에 산화제가 같이 동봉된 로켓을 사용할 게 아니라면 전기밖에 선택의 여지가 없다. 월면차라든가 심해 잠수함 말이다. 산소는 물론이고 태양 자체로부터 한없이 멀어지는 외행성 탐사선은 아예 원자력 전지를 사용해야 한다.

내가 알기로 배터리는 크게 세 계열로 나뉜다.

(1) 납+황산
그 특성상 자동차(+잠수함) 같은 거대한 동력 기계에서 쓰이지, 최소한 사람이 일상적으로 갖고 다니는 전자기기에서는 볼 일이 없는 물건이다.
용량 대비 재료값이 저렴하지만, 무겁고 자연 방전 잘 되고 충전 속도가 더디며, 일정 수준 이상 방전되면 완전히 망가져서 못 쓰게 된다. (전압이 약해지는 것을 통해 방전을 간접적으로 유추함)
황산 용액은 인체에 위험하지만 그래도 고열로 인한 폭발 위험 같은 건 없다. 자동차가 안 그래도 교통사고와 화재의 위험에 노출된 물건인 걸 감안하면 이건 자동차 배터리로서 큰 장점이다.

(2) 니켈-카드뮴
일명 메모리 효과로 인해, 지금까지도 '완충 완방'이라는 더는 유효하지 않은 편견을 사람들에게 각인시킨 주범이다.
한때 노트북 등 여러 전자기기에서 쓰였지만 요즘은 잘 쓰이지 않는 것 같다. 카드뮴보다 재료 단가가 비싸지만 용량과 수명 등에서 더 유리하고 메모리 효과 단점도 없는 니켈-수소로 대체되었다.

(3) 리튬 이온
일단 소형 전자기기 정도 규모에서는 이만 한 가성비가 없는 만능 소재이다. 에너지 밀도가 아주 높고 메모리 효과 없고, 그러면서 아주 가벼우니 좋다. 하지만 수명이 짧은 편이며, 폭발 위험과 재료 고갈로 인한 조달 문제가 남아 있다.

모든 배터리들은 기온이 매우 낮은 곳에서는 제대로 동작하지 못한다는 공통점이 있으며, 참 안타깝지만 반영구적으로 쓸 수 있는 물건이 아니라는 공통점도 있다. 충전과 방전을 수백· 수천 회 반복하며 쓰다 보면 최대 충전 가능 용량이 조금씩 감소한다. 그래서 휴대전화나 노트북 PC의 배터리는 몇 년 주기로 교환해 줘야 된다. 화학 반응이 완전히 가역이 아니기라도 한가 보다.

옛날에는 총에 탄창을 교체하듯이 스마트폰의 뒷구멍(?)을 열어서 배터리를 통째로 교체하는 게 가능했는데, 요즘은 주 배터리는 탈착이 가능하지 않은 형태가 됐다. 그 대신 외장형 보조 배터리를 케이블을 통해 연결해야 한다. 이런 관행의 원조는 애플 진영의 아이폰이다. 쟤들은 컴퓨터고 뭐고 온통 일체형으로 만드는 걸 좋아해 왔기 때문이다. 모니터고 본체고 배터리고 몽땅 분리 불가능한 일체형..

이런 2차 전지, 일명 배터리들은 재충전 가능한 화학 전지를 말한다. 배터리와 비슷하면서 다른 물건으로는 다음과 같은 것들이 있다.

(1) 축전기(일명 콘덴서)
얘는 화학 반응 없이 찰나의 전기 에너지 자체를 찔끔 저장하고 있다가, 고전압의 전하 형태로 순식간에 찌릿 방출하는 물건이다. 극초소용량에 초고속 충전· 방전되는 배터리와 비슷하다. 그러니 전력을 축적하는 용도보다는 다른 전자 기기 내부의 부품으로 쓰이곤 한다.
스타크래프트에서 프로토스의 실드 배터리는.. 실드를 전기 에너지처럼 취급해서 마치 축전기처럼 보충하는 형태에서 모티브를 딴 듯하다.

(2) 건전지
2차 전지(배터리)의 반의어로서 충전 불가능한 1회용 1차 전지를 가리킬 때 '건전지'라는 용어가 쓰이는 것 같다. 하지만 이 단어 자체는 '습전지'의 반의어이기 때문에 충전 가능 여부가 함축되어 있지는 않다. 둘 다 똑같이 화학 전지인데, 자동차 배터리처럼 황산 용액이 출렁거리는 게 아니라 전해액을 종이 같은 데에 흡수시켜서 곧장 줄줄 흐르지 않게 했다는 뜻일 뿐이다.

망간-아연 전지가 대표적인 건전지요 1차 전지이긴 하다. 하지만 엄밀히 말하면 2차 전지 중에도 건전지 형태인 물건이 있다.
시계 같은 데에 들어가는 일명 '단추형 소형 건전지'라는 것도 있는데 얘들은 대체로 재충전 가능하지 않은 1차 전지이다. 옛날에는 수은 건전지가 많이 쓰였지만 요즘은 수은이 몸에 안 좋고 위험하다는 이유로 인해 온도계로도, 건전지로도 모두 퇴출된 지 오래다. 유연휘발유, 프레온 가스, 석면처럼 말이다.

건전지 얘기가 나왔으니 말인데, 난 개인적으로 건전지를 갈아 끼우면서 써야 하는 무선 마우스는 너무 불편하다. 왜 저런 걸 만들었는지 모르겠다고 느껴질 정도이다. 평소에 충전 가능하게 마우스 거치함이라도 만들어 놓든가 하지..

(3) 연료 전지
얘는 연료를 사용하여 전기를 만들어 내긴 하는데, 연료를 태워서 운동 에너지로 발전기를 '돌리는' 방식이 아니다. 그렇다고 화학 전지처럼 연료(?)의 화학적인 전위차를 이용해 축적돼 있던 전기를 뱉어 내는 것도 아니니 그 특성을 말하기가 좀 뭣하다.
현재로서는 산소와 수소를 이용해서 전기 분해의 정반대 메커니즘으로 물과 전기를 만들어 내는 게 가장 기본적인 형태라고 한다.

말 그대로 연료의 형태이므로 차에 기름 넣듯이 매우 빠르게 충전을 할 수 있고 자연 방전 걱정이 없다는 점, 시끄러운 엔진 가동 없이 전기를 얻을 수 있다는 점이 아주 매력적이다. 화학 전지 기반의 기존 배터리가 넘볼 수 없는 장점이 있지만 얘 역시 수소의 보관, 백금 촉매의 가격 등 여러 문제 때문에 압도적인 대안 역할은 아직까지 못 하고 있다.
더티한 탄소가 달라붙은 통상적인 탄화수소 계열이 아니라 수소 자체를 곧장 반응시킬 수만 있다면 참 깨끗한 무공해 에너지원 역할을 할 수 있겠지만.. 어려운 일이다.

국내에서 현대 자동차가 수소 연료 전지 차량의 연구 개발에 비상한 관심을 갖고 있다고 한다. 휘발유 엔진은 배기가스의 정화, 즉 후처리를 위해서 백금 촉매 변환 장치를 사용하는데, 수소 엔진은 산· 수소의 반응이라는 본업의 촉진을 위해서 백금 촉매를 사용하니 촉매의 비중이 더 클 것이다.

참고로 수소로 달리는 자동차는 수소 연료 전지 기반뿐만 아니라, 수소 자체를 연소시키는 내연기관 기반도 별개로 있다. 개념적으로 서로 다른 물건이다. 비록 반응의 부산물로 둘 다 물이 나오는 건 동일하지만 말이다. 수소는 로켓 엔진에도 이미 사용되고 있는데 그게 연료 전지 기반은 아닐 것이다.

그리고 말이 나왔으니 말인데, 연료를 태워서 발전기를 돌리는 방식도 다 같은 게 아니다. 교통수단들이나 다른 소형· 이동식 발전기들은 말 그대로 내연기관이 장착되어서 엔진의 회전력으로 발전기를 곧장 돌리지만, 거대한 화력 발전소에는 외연기관인 보일러와 증기 터빈이 있다. 화력 발전소는 석유보다도 석탄을 더 많이 활용하니 말이다.
과거의 증기 기관차는 석탄과 물을 주기적으로 보충해야 했던 반면, 화력 발전소에서는 한번 터빈을 통과했던 수증기를 수집· 냉각 후에 계속 재활용한다고 한다.

(4) 원자력 전지
원자력 발전소는 열의 근원이 석탄· 석유가 아니라 방사성 원소의 붕괴 에너지라는 차이가 있을 뿐, 물을 끓이고 터빈을 돌려서 전기를 생산한다는 점은 화력 발전과 동일하다. 그에 반해 원자력 전지는 열전 효과(Seebeck effect)를 이용해서 전기를 생산한다.

이렇게 자료를 모아 보니, 통상적인 화학 전지나 교류 발전기, 심지어 광전지 말고도 전기를 비축하거나 생산하는 방식은 다양하다는 걸 알 수 있다.
오늘날의 원자력 발전은 다 20세기 초· 중반에 발견되고 규명된 '핵 분열' 원리를 이용하며, 그것도 그 에너지 자체를 곧장 전기로 바꾸는 게 아니라 열로 물 끓여서 터빈을 돌리는 용도로 간접적으로만 사용한다.

핵 분열을 넘어 태양 같은 항성들의 동력원이기도 한 '핵 융합'을 인간이 직접 제어하고 활용할 수 있게 되면 훨씬 더 많은 에너지를 더 안전하게 얻을 수 있을 것으로 기대된다. e=mc^2의 형태 그대로 뽕을 뽑을 수 있게 된다. 핵 융합의 원료 자체는 그야말로 주변에 무한에 가깝기 때문이다. (예: 중수소는 바닷물..) 사실, 원자 폭탄과 수소 폭탄이 구조적인 차이도 핵 분열과 핵 융합이다.

하지만 핵 융합을 일으키기 위해 필요한 엄청난 고온 고압 환경이 아무나 쉽게 만들 수 있는 게 아니기 때문에 발목을 잡고 있다. 이건 뭐 초전도 상태를 만들기 위한 극저온과 반대편 극단의 영역이 아닌가 생각된다.
핵 융합, 무선 송전, 직류 고압 송전... 가능하다면 요 세 개가 아마 2020년대 인류의 생활을 바꿔 놓을 과학 기술 떡밥으로 남을 듯하다. 과거의 괴수 전기 공학자 테슬라는 무선 송전을 어느 정도 실현도 했던 것 같지만, 직류 고압 송전은 자기 관심 분야가 아니었지 싶다.

Posted by 사무엘

2018/09/17 08:35 2018/09/17 08:35
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1. 카메라, 애니메이션

요즘은 스마트폰의 카메라에 렌즈가 하나가 아닌 둘이 달려서 나온다고 한다. 음향은 진작부터 2채널 스테레오가 보편화되긴 했다만, 영상도 사람의 두 눈처럼 두 렌즈의 결과를 적절히 합성함으로써 시야각과 광량을 더 개선하고 더 나아가 공간 인식에도 참고하려는가 보다.

총으로 치면 총열이 두 개 달린 초강력 샷건 같다. 비록 카메라는 셔터를 누를 때 반동이 발생한다던가 하지는 않지만, 촬영도 조준 잘해서 흔들리지 않게 찍어야 한다는 점에서는 뭔가 사격과 비슷한 면모가 있어 보인다.

총이 휴대성을 강조하느라 총구가 너무 작으면 화력이 감소하며, 총열이 짧으면 명중률도 급격히 떨어진다. 이와 비슷하게 렌즈도 너무 작으면 화각이 감소하고 화면 가장자리가 휘는 왜곡이 심해진다. 초소형 몰래 카메라로 열악하게 찍은 영상일수록 그런 현상이 더 심한 걸 볼 수 있다.

동영상을 촬영하는 카메라는 그냥 자동화기를 넘어서 기관총 정도 될 텐데..
이게 실사 영화를 만들 때만 쓰이는 건 아니다. 실사 영화 그림을 토대로 애니메이션을 만들기도 하는데, 한장 한장 보면서 2D 그림으로 일일이 베껴 그려 넣는 기법은 (1) 로토스코핑이다. 그리고 실사이긴 하지만 자연스럽게 이어지는 게 아니라.. 찰흙 인형이나 레고 구조물을 한 프레임 한 프레임 이동시키고 바꾸면서 찍는 건 (2) 스톱 모션 애니메이션이다.

(1)은 애니메이션으로 실사에 준하는 자연스러운 영상을 만들어 낼 수 있고 (2)도 현실에서 가능하지 않은 장면을 실사로 뽑을 수 있다는 점에서 참신하긴 하지만, 노가다 양이 장난이 아니기 때문에 3D CG 기술이 발달했고 인건비 절약이 중요한 오늘날에는 잘 쓰이지 않는다. 3D CG로 오히려 2D 만화 그림체를 흉내 내고, 없는 찰흙 인형을 만들어 내는 세상이 됐으니 말이다.

그리고 사격과 카메라 얘기가 동시에 나왔으니 말인데, 요즘 스마트폰이 아주 가끔은 오발신(?) 현상이 있는가 보다.
전화기가 평소에 어떤 상태에 있었는지는 모르겠지만, 아는 분에게서 오는 전화를 받아서 응답했는데 저쪽에서는 배경음만 들리고 아무 말이 없다.
나중에 그 사람에게 직접 묻거나 다시 전화를 해 보면 자기는 그때 전화를 한 적이 없댄다.

자동차가 급발진 의심 증세가 있고 총기도 오발 사고가 날 수 있는데 스마트폰도 그럴 수 있는지는 모르겠다.
평소에 전화기를 잠금 해 놓고 지내지 않나? 어떻게 그렇게 의도하지 않은 오발신이 될 수 있지? 궁금하다.

2. 총은 살살 쏘면 맞아도 안 아파?

  • 총은 살살 쏘면 맞아도 안 아파~!
  • 하드디스크는 데이터를 엄청 많이 집어넣게 되면 무게가 늘어난다.
  • 에어컨은 살살 약하게 틀면 전기를 덜 먹는다.

이런 예가 또 뭐가 더 있을까?
으음..; 뭐랄까 "무거운 사람이 가벼운 사람보다 같은 높이에서 더 빨리 떨어진다" 같은 급의 발상 같다.
기초 과학 법칙에 극도로 무지하거나, 현대 문명의 이기들의 기본적인 동작 원리에 대해 너무 무지하고 이게 다들 그냥 요술상자 매직· 블랙박스인 줄로만 아는 기계치라면 이렇게 순진하게 생각하게 된다.

그런 사람은 영구기관 같은 사이비 유사 과학 데에도 낚이기 쉬울 것이다. 사실, 마찰이 아주 작아서 굉장히 오래 술술 잘 돌아가는 듯이 보이는 기계만 해도 일상적으로 보기는 쉽지 않으며, 영구기관인 걸로 착각하기 쉬우니 말이다.

에어컨이 전기를 덜 먹게 하려면 송풍기의 강도를 낮출 게 아니라 설정 온도를 높이거나, 아예 냉방을 끄고 송풍 모드로만 바꿔야 한다. 총을 살살 때리는 게 가능한 몽둥이의 연장선으로 생각한다거나, 에어컨을 뭔가 최첨단 고성능 선풍기의 연장선인 것처럼 생각해서는 곤란하다.

비행기는 고도를 낮춰 착륙하려면, 기수를 아래로 향하게 할 게 아니라 위로 들고 엔진 출력이나 서서히 낮춰야 한다. 기수가 먼저 땅에 닿는 건 비행기가 추락하는 상황이다..;;
자동차가 피시테일에 빠져서 요동치고 있다면 오히려 가속을 해서 무게 중심이 뒤로 쏠리게 해서 불안 상태를 벗어나야 한다.
이렇듯, 기계를 잘 다루려면 우리의 직관과 맞지 않는 방향으로 조작을 해야 할 때가 종종 있다.

3. 90도 직사

군대에서는 총을 사용하는 훈련을 마친 뒤 복귀해서는 병사들 전원이 오와열 맞춰서 총구를 하늘로 들고 "노리쇠 후퇴 전진, 어깨 위에 총, 격발, 이상 무" 이렇게 총기에 총알이 없다는 걸 확인한다. 그런데 이때 격발이 되어서 진짜로 하늘을 향해 90도로 총을 쏴 버리면 어떻게 될까?

  • "건전지에 전선으로 양극을 연결하면 어떻게 되나요?"
  • "자동차 운전 중에 기어를 갑자기 R로 바꾸면 어떻게 되나요?"
  • "망원경으로 태양을 직접 보면 어떻게 되나요?"

꼭 destructive하고 위험한 쪽으로 비상한 호기심을 갖고 있는 사람이 어딘가엔 꼭 있다.

저 경우, 물론 바람 때문에 총알이 정확하게 지금 우리가 있는 곳으로 그대로 떨어지지는 않는다. 또한 공기의 저항 때문에 탄두는 처음에 격발됐을 때보다는 훨씬 더 천천히 땅에 떨어지게 된다.
하지만 수치를 동원해서 구체적으로 그 위력이 얼마 정도 되는지... 총알은 고도 몇백 m 정도까지 올랐다가 1기압의 지표면에서 얼마 정도의 종단 속도로 떨어질지, 머리에 맞으면 사람이 죽을 수 있는 정도인지에 대해서는 인터넷 검색을 해 봐도 의견이 일치하지 않는다. 낭설이 많기 때문에 인터넷 검색만으로 정확한 정보를 얻기 어려워 보인다.

뭐, 밤 하늘에 비행기를 향해 레이저 포인터를 쏘는 것도 금지고, 공중으로 총을 쏘는 것도 도대체 무슨 사고가 터질지 알 수 없기 때문에 일단은 절대 금지이긴 하다.
그리고 총알도 아니고 박격포를 90도로 쐈다가는 정말 큰일 날 것이다. (박격포는 그 특성상 포병이 아닌 보병에 속하는 병과이다.)
저격수나 포병이나 다 규모가 차이가 있을 뿐 보병을 서로 다른 방식으로 화력 지원한다는 공통점이 있다.

4. 인간의 건강과 복지를 비약적으로 향상시킨 과학 기술

  • 질소 합성: 인간은 다른 것보다도 우선 잘 먹어서 영양 상태가 좋아야 면역력도 좋아지고 잔병치레 없이 건강하게 오래 살 수 있다. 공기 중의 질소를 인공적으로 농축해서 암모니아를 합성하고 비료를 만들 수 있게 됨으로써 식량 생산에 치트키를 넣을 수 있게 됐다.
  • 백신과 항생제: 인류를 무수한 세균성 질병으로부터 구한 고마운 존재가 아닐 수 없다. 이게 없던 시절엔 야외· 야전에서 좀 크게 다쳤다 하면 환부가 세균에 감염돼서 사람이 픽픽 죽거나 사지를 통째로 절단하는 게 다반사였다. 심지어 출산이나 발치 이후에도 안전을 장담할 수 없었다.
  • 수돗물 염소 소독: 깨끗한 상수도를 보급하는 기본적인 인프라야말로 그 어떤 의료· 제약 기술 이상으로 인류의 건강과 복지에 큰 기여를 했다. 깨끗한 물을 마시고 흐르는 물로 늘 손을 씻는 것 말이다.
  • 비타민의 존재 규명: 이거 존재를 모르던 시절에는 평범한 식단을 유지할 수 없는 군인이나 선원들이 전쟁 내지 항해 중에 이유를 알 수 없는 비타민 결핍증으로 픽픽 쓰러지고 죽어도 속수무책이었다.

안전 유리가 없던 19세기 말의 자동차 초창기 시절에는 시속 60이 채 안 되는 속도로 교통사고가 나도 앞유리창이 와장창~ 하면서 수류탄 파편으로 변해서 탑승자에게 사망 또는 중상을 야기했다. 뭔가 기본적인 안전 장치가 없다 보니, 지금으로서는 사람이 죽을 이유가 전무한 간단한 상황에서도 사람이 픽픽 죽거나 중상을 입어야 했다.
그리고 굳이 자동차가 아니더라도 항생제나 백신이 없던 시절에 인류의 의료도 딱 그런 정도로 열악했었다.

세균의 존재를 모르던 불과 200년 남짓 전만 해도, 의사들이 방금 전에 시체를 부검했던 손으로 그대로 다른 환자들의 환부를 만졌다. 의사라는 사람들부터가 손 씻기의 필요성을 전혀 인지하지 못했으며, 이 점에서는 오히려 동양이나 유대인들보다도 더 미개했다.

양치질에서 물리적으로 구석구석 칫솔질을 잘 하는 게 치약 바르고 묻히고 가글링 하는 것보다 훨씬 더 중요하듯, 손 씻는 것도 '흐르는' 깨끗한 물에 손가락 구석구석을 비비고 문지르는 게 비누를 묻히는 것 자체보다 더 중요하다(완전 기름때 위주가 아닌 이상..). 그리고 그 물을 잘 소독하여 보급하는 것의 중요성이야 더 말할 필요가 없다.

지금으로서는 정말 믿어지지 않지만 수십 년 전에는 여객기 스튜어디스가 누적된 간접 흡연 때문에 폐암에 걸려서 이걸 산업 재해로 인정해 달라고 소송이 벌어지기도 했다. 그 위험한 힌덴부르크 수소 비행선도 객실 안에 흡연실과 라이터가 있었다는 걸 생각한다면 참 어이가 없다.

그리고 대소변은 반드시 화장실에서 처리하도록 하고 길거리에서는 함부로 침 뱉지 말고, 기침은 팔꿈치로 입을 가리면서 하고, 다같이 식사를 하는 곳에서는 국을 국자로 푸는 것.. 이런 기본적인 위생 관념이 전염병 예방에 기여를 한다. 미국도 20세기 초에는 "제발 침 뱉지 맙시다" 계몽 운동을 할 정도였다.

한 가지 더..
세균의 존재가 규명된 것까지는 좋은데, 20세기 초에 일본에서는 그 당시의 최신 첨단 학문 트렌드였던 '세균설'을 너무 맹신한 나머지, 비타민 결핍증까지 세균 탓이라고 오인해서 군인들을 필요 이상의 위생 검열로 고생시키면서 결핍증은 전혀 해결하지 못한 병크를 저지르기도 했다. 바이러스까지도 세균이라고 주장했던(주작? 단순 착오?) 노구치 히데요를 배출했던 동네답다.

5. 기타 기계· 기술 분야 얘기

(1) 에어컨은 필터 청소를 안 하고 관리를 잘 안 하면.. 켠 직후에 그 특유의 더러운 냄새가 바람에 잔뜩 섞여 나온다. 하지만 그 냄새는 본격적으로 냉동이 시작되고 찬 바람이 나오면 없어지는 편이다. 처음이 문제다.

디젤 차량도 차가 적당히 속도가 붙고 엔진 회전수가 올라간 뒤에는 괜찮은데 갓 출발할 때, 혹은 급가속을 할 때가 크리티컬이다. 연료의 불완전 연소 빈도가 높고 이때 매연이 뿌뿡 뿜어져 나온다.
VVVF 전동차 중에서 초기형인 GTO(사이리스터 소자) 기반 차량은 가속할 때 특유의 시끄러운 전자음이 나는데, 정작 전동기가 최대 출력에 도달하면 윙윙 소리가 인간의 가청 대역 밖으로 나가기 때문에 조용해진다. 이런 것들이 다 기계의 특성인 것 같다.

(2) 내연기관에서 반켈 엔진이 왕복 운동이 아니라 회전 운동을 직통으로 생성하는 형태라면, 전동기에서 선형 모터는 특수하게 생긴 차량과 궤도를 이용해서 회전조차 생략하고 차체의 운동을 직통으로 구현한... 그런 형태로 볼 수 있겠다.
하긴, 옛날에 KTX가 처음 개통했던 시절엔 KTX가 살짝 떠서 달리는 자기 부상 열차(선로 위의 호버크래프트!!)라고 오해하는 분들이 많았다. 그렇지 않을 뿐만 아니라 자기 부상 열차가 다 시속 SF스럽게 400~500km/h로 달리는 것도 아니다.

Posted by 사무엘

2018/06/09 19:37 2018/06/09 19:37
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1. 필름과 테이프

아날로그 방식으로 정보(주로 시청각 정보)를 저장하던 대표적인 매체는 '필름'과 '테이프'이지 싶다.
필름은 주로 (1) 정지 사진을 찍는 용도로 쓰이지만, 잘 알다시피 수만~십수만 장 이상 빠르게 돌리면서 환등· 영사를 해서 (2) 영화를 돌리기도 하며, (3) 방대한 양의 옛 종이 문헌을 촬영해서 내용을 초소형으로 보존하는 용도로 쓰기도 한다.
(3)은 TIF 내지 PDF의 아날로그판쯤 되며, 카메라가 아니라 스캐너에 더 가까운 영역으로 보인다. 이 세 종류의 필름들이 다 동일한 재질인 것도 물론 아니다.

한편, 테이프는 '자기 테이프'라는 이름으로 컴퓨터의 기억장치로 쓰이기도 하지만 일단은 '카세트 테이프' 같은 음성 저장용으로 널리 쓰였다. 그러니 유성 영화도 화면은 필름을 돌려서 상영하고, 음성은 테이프로 재생했다.
카세트 테이프는 앞뒤 구분이 있는 반면, 비디오 테이프는 그렇지 않다. 전자는 내 기억으로 최초로 개발한 곳이 필립스이고, 후자는 SONY/JVC 등 아무튼 서로 다르긴 한데.. 카세트 테이프는 테이프 단면을 좌우로 반반씩만 나눠서 사용하기라도 했나 싶다.

그런데 '릴 테이프'라고, 방송국 장비라 하면 곧장 떠오를.. 그 커다란 바퀴가 뱅글뱅글 돌아가는 기계가 있는데.. 그게 인간이 개발한 아날로그 녹음 장비 중에서는 음질이 제일 좋았다. CD건 카세트건 각종 음반들의 최초 마스터 원본 음원을 저장하는 데 요게 쓰였다고 한다. 아날로그 시절엔 말이다.

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그 반면, 비디오 테이프는 말 그대로 '테이프'에 영상과 음성이 모두 담겨 있으니 신기한 일이다. 물론, 물리적인 매체 없이 전파· 전자기 신호만 취급하던 과거 TV와 비디오 테이프의 화질은 필름의 그것에 필적할 수 없었다. 디지털처럼 해상도가 정확한 숫자로 딱 떨어지는 건 아니지만 주사선의 수를 세어서 수직 해상도가 200~300대.. 그냥 VGA mode 13h 320*200보다 약간 더 좋은 수준이었다.

뭐, 실물이 있는 아날로그도 해상도가 마냥 무한대는 아닐 것이다. 디지털 같은 날카로운 계단 현상이 없는 대신, 단지 경계가 흐릿해서 알아보기 어려울 뿐이다.
그래도 영화 필름은 어지간히 오래된 것이라도 스캐닝과 복원, 리마스터링을 아주 잘 하면 디지털 규격 기준으로 거의 6K급의 해상도까지는 뽑을 수 있다고 한다. 애초에 그 넓고 큰 벽면에다가 쏴도 될 정도의 영상이 담겨진 매체이니 말이다.

인간이 1970년대에 달에서 찍은 사진과 영상 기록들은 실시간으로 전송한 동영상은 전파를 통해 보낸 것이며, 고화질 사진들은 필름 카메라로 찍은 것이다. 컬러 사진과 TV 기술만 있고, 그렇다고 없는 영상을 주작할 수 있는 디지털 CG 기술은 없던 시절이다.
참 의미심장하지 않은가? (그에 반해 세상에서 제일 끔찍하고 처참한 사진 기록이 남을 수 있었던 1940년대 2차 세계 대전 시절에는 아직 컬러가 거의 보급되지 않았었다.)

2. 매체의 차이

참고로, 어떤 정보 저장 매체가 아날로그냐 디지털이냐 하는 것은 그 매체를 읽고 쓰는 기계의 재량에 달렸지, 그 매체 자체의 물리적 특성이나 저수준 메커니즘에 막 절대적으로 의존하지는 않는다.
가령, 레이저 디스크는 기술 수준이 100% 디지털 매체인 CD와 동급이다. 하지만 그 시절에 영상 신호까지 모두 디지털로 취급하는 것은 기술적으로 부담스러웠던지라, 얘는 아날로그 기반이다. 그 대신 화질은 MPEG2급으로, 아날로그치고는 HD 축에 들었고 괜찮았다. 가정용 VHS/VCD(MPEG1)보다는 확실히 더 좋으니 말이다.

하긴, 초창기의 PC용 그래픽 카드만 해도 구닥다리 CGA와 EGA는 디지털이지만 정작 VGA는 고해상도 고색상 처리를 위해 신호 전송 방식이 오히려 아날로그 기반으로 잠시 되돌아갔다는 것도 감안할 점이다.

반대로 테이프도.. 카세트나 비디오 테이프는 일단 아날로그 최적화이다. 컴퓨터에서 쓰이는 테이프 리더는 기술적으로 모뎀이나 다름없었다. 매체가 전화선이냐 테이프냐는 차이만 있을 뿐, 거기서 얻어진 치지직~ 하는 아날로그 음성 신호를 디지털 0~1 뭉치로 변환하는 건 완전 동일하기 때문이다.

지금까지도 테이프가 비록 카세트 테이프 같은 형태는 아니지만 테라~페타바이트급 분량의 방대한 백업과 아카이빙 용으로 업계에서 여전히 쓰이고 있다. 그 테이프와 옛날 테이프의 기술적인 차이가 어떤게 있는지 궁금해진다. 일찍부터 기업용과 가정용은 성격이 굉장히 달랐다고 하는데...

아울러, 아날로그 매체들도 다 똑같은 아날로그가 아니며 디지털도 다 똑같은 디지털이 아니다. 오디오 CD는 소프트웨어적인 음성 압축은 전혀 없이 그냥 raw한 PCM 신호만이 디지털 형태로 쭉 들어있기 때문에 MP3보다는 정보의 집적도가 훨씬 낮다. 물리적인 오류에도 상대적으로 더 여유가 있다.

테이프들보다 더 아날로그스러운 물건으로는 필름(영상) 또는 LP가 있을 것이다. 비디오 테이프는 영화 필름과 동급의 아날로그를 구현한 건 아니니, 컴퓨터처럼 640*480으로 딱 떨어지는 것도 아니면서 한편으로 주사선 수 정도의 해상도는 명시적인 제약이 있다. 그리고 겨우 그런 화질을 거대한 영화관 벽면에다 쏴서 상영할 수는 없다.
LP 레코드는 그 자체에 뭔가 재생 위치 정보 같은 게 없는데(테이프의 감긴 위치 같은).. 곡의 탐색은 어떻게 했는지, 바늘의 위치로 그런 것을 변경했었는지 궁금하다. 본인은 LP가 실물 기기에서 재생되는 모습을 본 적이 없다.

3. 비디오 테이프의 기술적 한계

테이프는 비디오건 카세트건 재생을 반복하는 것만으로도 마치 자동차 타이어가 닳듯이 테이프가 늘어나고 화질· 음질이 조금씩 안 좋아지는 단점이 있었다. 아예 0 아니면 1로 깔끔하게 오류, 에러, 배드 섹터로 처리되는 게 아니라 아날로그답게 그냥 흐리멍텅해지는 것이다.
물론, CD 같은 디지털 매체도 싸구려 재료로 당장 컴퓨터에서 인식만 되게 만들어지고 어설프게 구워진 것은 10수 년도 못 버티고 내용이 지워져 버린다. 하지만 그건 보존· 보관과 관련된 문제인 것이고, 테이프는 그런 차원이 아니라 사용만으로도 열화를 피할 수 없었다.

또한, 테이프 간에 복제를 해도 100% 정확하게 깨끗하게 된다는 보장이 없었다. 특히 TV로 재생되는 신호를 잡아내는 식으로 녹화를 하면 절대로 원본과 같은 퀄리티가 나오지 않았으며, 오랫동안 재생되어 삭은 것 같은 열화가 대놓고 진행되었다.
그 열화된 사본을 재생하면서 녹화하고, 또 그 복사본을 같은 방식으로 재생+녹화 복사하고, 또 복사하고.. 이렇게 세대를 거듭하면..

영상의 색감(채도)이 갈수록 떨어지고 번쩍거리기 시작하고, 스테레오였던 음성은 모노로 짤리고, 영상과 음성이 뭉개지고 흐려지더니 급기야 컬러가 싹 사라져서 흑백으로 바뀌고.. 화면이 흔들리고 노이즈가 끼고.. 나중에는 영상은 그냥 백색잡음(white noise)으로, 음성은 테이프 늘어난 듯한 바람 소리로 수렴해 버린다. 이게 바로 자기 테이프에 기록된 아날로그 신호의 궁극적인 종말점인 듯하다.
다음 동영상은 VHS 비디오 테이프의 세대별 화질 열화 양상을 보여준다. (generation loss)

100% 아날로그인 영화 필름이 몇십 년 오래되면 영상의 색깔이 누렇게 바래지고(컬러) 경계가 뿌옇게 흐려지고(흑백), 무엇보다 필름 단면에 먼지· 이물질이 많이 붙었는지 백색 화면에서도 검은 점 같은 게 쉴 새 없이 깜빡거리게 된다. 이 정도면 그래도 우리가 충분히 직관적으로 예상하고 이해할 수 있는 방식의 화질 열화이다.

그리고 반대로 100% 디지털인 컴퓨터에서 그림이나 동영상을 손실 압축 방식으로 계속 저장하거나, 압축률을 높여서 저장하면 그 특유의 경계가 뭉개지고 깨지는 artifact를 볼 수 있다.
허나, 비디오 테이프의 아날로그 신호가 망가지는 모습은.. 정말 이질적이고 참으로 인상적이기까지 하다.

그럼 옛날에는 비디오 테이프만 갖고는 정확하게 복제된 비디오 테이프를 얻는 게 불가능했나?
영화가 비디오 테이프로 출시되면 동일 매체인 마스터 테이프를 복제하는 게 아니라 매번 영화 필름으로부터 테이프에다 기록을 해야 했나?
그건 아니었을 텐데.. 비싸더라도 TV 신호 변환-역변환이 아니라 테이프의 신호를 직통으로 베껴 쓰는 전문적인 비디오 테이프 복사기도 있었으리라고 생각된다. 소프트웨어의 디버깅으로 치자면 실행을 하지 않는 정적 분석처럼 말이다.

하나 더 첨언하자면, 옛날 아날로그 비디오에서는 각 화면의 정확한 픽셀은커녕 정지화면을 제대로 보기도 어려웠다. 일시정지 기능이 굉장히 구현하기 어려운 기능이었기 때문이다. 비디오 플레이어에 컴퓨터 같은 자체적인 비디오 메모리가 있지 않으니, 한번 보낸 영상이 그대로 자연스럽게 유지되지 않았다. "즐겁게 재생하다가 그대로 멈춰라"를 할 수 없었다.

pause 상태가 되면 비디오 테이프는 안 돌아가지만 헤드는 어떻게든 돌면서 테이프의 동일 지점을 미세하게 계속 스캔해야 했다. 그러니 자동차 타이어가 헛돌고 특정 지점만 계속 닳는 것과 같으며, 테이프에 좋을 리가 없었다. 그리고 기껏 정지시킨 화면은 화질이 구려지고(심하면 흑백으로..) 노이즈가 꼈다.

뭐, 굳이 따지자면 비디오 테이프는 일시정지가 어렵지만, 컴퓨터의 디지털 동영상은 역방향 재생이 불가능한 형태이다. (구간 seek를 위한 키프레임만 일정 시간 간격으로 놓여 있을 뿐임) 매우 정교하게 만들어진 f'(x) 함수로부터 f(-x)를 실시간으로 유도하는 게 쉬울 리가 없을 것이다. 서로 제각기 희생하고 포기한 분야가 있다.

4. 브라운관 수상기

두툼한 브라운관(CRT, 음극선관)은 완전히 퇴물로 전락해서 21세기 무렵부터는 전세계적으로 생산이 중단됐다. 증기 기관차는 1950~60년대부터 자취를 감췄으니 이와는 거의 반세기에 가까운 간격이다.
차라리 완전 옛날 물건에 속하는 LP, 카메라용 필름 같은 건 극소수 마이너한 수요라도 있다지만, 브라운관 모니터나 카세트· 비디오 테이프 같은 건 진짜로 명줄이 끊겼나 보다.

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그래도 설계 한도 이내의 아무 해상도나 픽셀의 뭉개짐 없이 자연스럽게 지원 가능한 디스플레이 기술은 예나 지금이나 브라운관이 유일한데... 그걸 생각하면 과거의 브라운관 모니터가 문득 다시 보고 싶어질 때도 있다.
옛날에 형광등이 처음 켜질 때 딜레이가 있던 것처럼.. 브라운관 모니터는 처음 켤 때 전자총을 예열하느라 화면이 서서히 fade in 되는 딜레이도 있었다.

너무 어린 시절이어서 정확한 디테일이 기억 나지는 않지만, 과거에도 텔레비전은 자체적으로 공중파 영상을 수신하는 부분과 영상 신호를 표시하는 부분이 분명하게 분리되어 있지 않았을까 생각된다. 전자를 사용하지 않고 후자를 다른 기계와 연결하면 TV를 컴퓨터, 비디오, CCTV 등으로 활용할 수 있을 것이다. 굳이 감시용 녹화 영상이 아니라 학교 방송부에서 송출하는 내부 방송도 공중파가 아니니 CCTV의 일종이지 않겠는가?

단자를 잘 연결하면 가정용 텔레비전을 컴퓨터 모니터로 쓰는 것도 실제로 가능은 하다. 하지만 고해상도 화면이 선명하게 표시되지 않기 때문에 이걸로 눈 버리지 않고 컴퓨터 작업을 하기는 어렵다(브라운관 기준).

같은 브라운관 기술 기반이어도 텔레비전과 컴퓨터 모니터는 만드는 방식이 미묘하게 차이가 있기 때문이다. 마치 군대 사격과 스포츠 사격의 차이와 비슷한 양상인 것 같다. 텔레비전은 안 그래도 멀리 떨어져서 시청하니 화면 크기를 더 키우는 데 중점을 둔 반면, 모니터는 가까이서 들여다보며 문자를 읽을 일이 많으니 작더라도 픽셀이 더 선명하게 찍히도록 만들어진다.

2000년대 중후반부터는 컴퓨터 모니터가 4:3이 아닌 16:9 종횡비의 와이드 화면이 급격히 대세가 됐다. 이때는 컴퓨터 모니터가 액정 위주로 바뀐 뒤이다.
그럼 한 가지 의문이 생긴다. 브라운관 모니터 중에도 단순히 크고 해상도 높은 모니터가 아니라, 와이드 종횡비인 모니터가 있었을까?

본인은 그런 게 있을 리가 없다고 생각했으나, 검색을 해 보니 실제로 있었다.

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먼 옛날 본인의 대학 시절, id 소프트웨어에서 Doom 3이 나오네 마네 하던 시절에 이런 홍보 동영상을 봤었는데..
영상 중에는 그 이름도 유명한 존 카맥이 코딩을 하는 장면이 있다.

알고 보니 저건 굉장히 옛날 모습이었다. 당대의 Doom 3 제품이 아니라 무려 1995년, 도스용 Quake를 개발하던 시절의 모습이다.
그런데 1995년.. 서민들의 컴퓨터는 해상도가 기껏해야 800*600, 1024*768 이러던 시절이었을 텐데 존 카맥이 쓰던 컴퓨터의 모니터는.. 1920*1080 와이드 화면이었다. 액정이 아닌 브라운관 모니터로 저런 해상도와 종횡비를 지원하는 물건이 있었던 것이다. 물론 그 크기와 무게, 가격은 감당하기 심히 압박스럽겠지만..;;

그리고 저 당시에 존 카맥의 Quake 개발 환경은 도스도, Windows도 아니고.. 그 이름도 유명한 NextStep이었다. 개발에 사용한 하드웨어와 소프트웨어부터가 그야말로 평범하지 않은 값비싼 명품 일색이었다. 뭐, 저분은 Doom 1/2가 초대박을 터뜨린 덕분에 백만장자가 됐고, 고급 스포츠카를 굴리며 떵떵거리며 살았으니 개발 장비를 최고급으로 지르는 것쯤이야 일도 아니었을 것이다.

존 카맥은 2013년을 끝으로 id 소프트웨어에서 퇴사하여, 게임 개발자 및 실시간 렌더링 3D 컴퓨터그래픽 '구루'(guru)로서의 커리어는 사실상 종지부를 찍었다. 그래도 경영이나 기획 쪽이 아닌 순수 기술자· 엔지니어이다 보니, id의 창립자들 중에서는 제일 오랫동안 남아 있다가 퇴사한 거다. 그랬는데 어째 Doom의 2016년도 리부트작에서는 일말의 기여를 하거나 자문에 응해 준 게 있는지 'former(前) 어쩌구' 하는 직함으로 크레딧에 등장한 모양이다.

지금이야 개나 소나 들고 다니는 그 작은 스마트폰의 화면 해상도가 20여 년 전 존 카맥이 쓰던 최고급 모니터의 그것보다 더 높은 지경이다. 3K~4K 해상도가 기본이고, 아이맥은 5K 화면까지 나와 있다.
또한, 휴대용 전자기기에서 액정 화면이라 하면 옛날 계산기처럼 그냥 녹색 배경에 검은색으로 7-segment 숫자나 찍혀 나오는 장비가 고작이었는데.. 언제부턴가 거기서 초고해상도 천연색 그림이 찍혀 나오고 있다. 경이로운 일이 아닐 수 없다.

공공장소에서 볼 수 있는 LED 전광판은 크기는 좀 더 크지만, 오랫동안 청색과 백색의 불모지로 여겨져서 주황이나 녹색 글자만 볼 수 있었지만 이 역시 천연색으로 바뀐 지 오래다. 얘는 디스플레이라기보다는 광원· 조명 기술로 각광받고 있으며, LCD에다가 빛을 비추는 수단으로도 쓰인다. 애초에 LED와 LCD는 비슷해 보여도 영어 이니셜의 의미가 서로 완전히 다르다.

5. 프로젝션 장비

끝으로.. 프로젝터 얘기만 더 하고 글을 맺겠다.
지금이야 컴퓨터 화면을 벽면에 그대로 쏴 주는 프로젝터가 주류이지만 옛날에, 1990년대까지만 해도 OHP 필름을 쏴 주는 프로젝터가 학교나 회의실 같은 데서 널리 쓰였으며 필름 인쇄가 가능한 잉크젯 프린터가 따로 있을 정도였다. 아날로그· 오프라인 매체답게 필름에다 실시간으로 밑줄을 긋는 등 수정이 자유로우며, 필름 여러 장을 옮기고 겹칠 수도 있는 건 오늘날의 컴퓨터 기반 프레젠테이션이 쉽게 흉내 낼 수 없는 장점이라 하겠다.

그러다가 그게 발전하여 그냥 실물 영상을 TV 화면으로 보내 주는 기기도 잠시 쓰였으나.. 얘는 가성비가 별로였을 것 같으며 실제로 금방 사라졌다. 캠코더? 비디오 카메라? 는 동영상을 찍으라고 만들어진 물건이지 발표 자료를 표시하는 용도는 아닐 테니까. 그래도 본인은 학창 시절에 이런 물건을 본 기억이 있다.

이런 장비가 없던 더 옛날엔 그냥 A0 전지 크기의 괘도가 교보재로 쓰였다. 지금도 전자 장비를 동원할 수 없는 군대 같은 데서는 야전 교육용으로 저런 게 쓰인다.

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Posted by 사무엘

2018/04/25 08:33 2018/04/25 08:33
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1. 물과 공기의 차이

1기압에 온도가 20도대인 지구의 공기는 사람이 활동하기 쾌적한 환경이다. 기온이 체온에 근접하면 체열을 밖으로 제대로 내보낼 수가 없어서 더위를 느끼게 된다.
하지만 20도대의 물은 수영을 하기에 여전히 꽤 차가운 물이다. 물의 온도는 체온에 근접해야 그럭저럭 미지근하고 물놀이를 할 만하다고 여겨진다.

7~80도대, 심지어 그보다 더 뜨거운 공기는 사우나에서 겪을 수 있으며 잠깐 정도면 버틸 만하다. 그러나 같은 온도의 물은.. 닿는 즉시 화상을 입는 뜨겁고 위험한 물이다. 그렇다면 여기서 온도라는 건 도대체 과학적으로 무엇을 의미하는 걸까?
사실, 인체 내부는 온도의 변화에 의외로 취약하다. 체온이 정상보다 단 몇 도만 더 높거나 낮아지면 사람은 정상적인 활동을 못 하고 앓아눕게 된다.

저온에서는 세포의 물질대사가 정상적으로 이뤄지지 못한다. 사람이 추운 실외에서 이불 같은 거 안 덮고 그냥 자다간 그대로 동사하는 수가 있다.
그리고 반대로 고온도.. 뇌를 구성하는 단백질은 40도 정도만 돼도 생화학적으로 변성되고 맛이 가 버린다고 그런다. 여기에는 내부의 감기 같은 질병 때문에 열이 나는 것, 혹은 외부의 혹독한 무더위 때문에 열이 나는 것(열사병..)이 모두 포함된다.

특히 소아 때 이런 열병을 오랫동안 겪는 건 굉장히 치명적인지라, 병이 나은 뒤에도 머리와 몸에 영구적인 장애가 남기 십상이다. 헬렌 켈러가 대표적인 예이다. 우리나라는 한여름에 어린이집 교사와 운전사의 부주의로 인해 어떤 아이가 한여름 땡볕에 더운 차내에서 몇 시간째 방치되어 혼수 상태에 빠진 사고가 몇 건 나곤 했는데 그 애가 지금은 어찌 됐나 모르겠다.

기왕 말이 나온 김에 더 끔찍한 얘기를 꺼내자면, "왕창 고온인 공기" vs "온도 자체는 그리 높지 않지만 열전달 효율이 넘사벽급으로 높은 유체" 이 둘의 차이가 따지고 보면 화형과 팽형의 차이를 만든다. 새까맣게 탄 시체도 끔찍하지만, 검지만 않을 뿐 뻘겋게 익고 퉁퉁 불어 터진 시체도 끔찍하기는 마찬가지일 것이다.

뜨거운 공기든 뜨거운 물이든, 작열통은 의학적으로 볼 때 신체 절단과 더불어 인간이 느끼는 가장 끔찍하고 괴로운 고통으로 여겨지고 있다. 성경에서도 지옥이 괜히 결코 꺼지지 않는 "불"로 묘사되는 게 아니다. 주토피아에 나오는 것처럼 "ice them"이면 차라리 양반이지, 진짜 본좌는 "burn them"인 것이다.

수은주가 달린 일반 온도계를 펄펄 타는 불에다 던져 넣으면 재질에 따라서 불타거나 녹고 깨지고 파괴될 것이다. 그러나 펄펄 끓는 물에 넣어서 100도대의 온도를 측정하는 것 정도는 문제가 없다. 이걸 생각하면 단백질로 구성된 인체(생체)만이 그런 저고온(?)에 굉장히 취약한 재질이라는 걸 유추할 수 있다. 고온의 공기는 그나마 고온의 여파가 끼치는 '정도'가 덜한 매체이기 때문에 상대적으로 더 오래 버틸 수 있을 뿐이다.

2. 습도

앞에서 물의 온도와 공기의 온도 얘기가 나왔는데.. 사실은 사람이 공기 중에서 더위나 추위를 느끼는 것에는 공기의 온도뿐만 아니라 잘 알다시피 공기에 포함된 습기도 굉장히 큰 기여를 한다. 이런 차이 때문에 날씨가 더워도 굉장히 기분 좋게 더울 때가 있는가 하면, 그렇지 않을 때도 있다.

낮 기온이 30도를 훌쩍 넘겨 40도에 근접한다면, 직사광선은 굉장히 뜨겁고 따가우며 땀 나고 더운 게 맞다. 실내에서는 에어컨을 틀어야 한다.
그래도 기온만 높지 습도가 별로 높지 않다면 상황이 낫다. 밖에서 조금만 바람이 불거나 그늘에 들어가면 금세 시원함이 느껴진다. 그리고 저녁이 되어 해가 지면 언제 그랬냐는 듯이 기온이 굉장히 신속하게 내려간다.

이와 반대로 습도가 높으면.. 낮 기온이 30도를 채 넘지 않고 심지어 해가 안 나더라도 푹푹 찌며 쏟아지는 땀을 감당할 수 없어진다. 땀이 나도 잘 증발하지도 않기 때문에 불쾌지수가 최고로 치닫는다.
이런 날이 꼭 밤에도 기온이 내려가질 않고 열대야가 계속돼서 사람들을 고통에 시달리게 만든다. 에어컨은 온도가 아니라 습도를 낮추는 기능 때문에 더 필요하다.

습도라는 건 공기 중에 존재하는 수증기의 농도를 말한다. 물은 1기압에서 섭씨 100도에서 끓기 시작해서 몽땅 수증기로 바뀌며, 물의 끓는점이나 어는점은 잘 알다시피 공기의 압력에 따라 달라진다(고산 지대에서는 물이 더 낮은 온도에서 끓음). 물이 공기를 녹이고 있는 것만큼이나 반대로 공기도 수분을 함유할 수 있다.

그 뿐만 아니라 100도보다 낮은 온도에서도 공기와 접촉하는 수면에서는 일부가 수증기로 증발하기도 한다.
이건 안개 내지 구름과는 다른 개념이다. 그건 수증기가 아닌 미세한 물 알갱이가 공기 중을 떠다니는 것이다. 이는 마치 순수한 회색과 흑백이 교대로 촘촘하게 늘어선 디더링의 차이와도 비슷하다. 물이 어떻게 이런 두 형태로 모두 존재할 수 있는지 난 완전히 직관적으로 이해를 못 하겠다.

공기가 머금을 수 있는 습기의 한계라는 게 공기의 온도에 따라 달라지기 때문에 습도에는 절대 습도와 상대 습도라는 개념이 따로 존재한다. 물이 온도가 올라갈수록 기체를 녹이고 있기 어려워지는 것과 마찬가지로, 공기 역시 온도가 올라갈수록 습기를 품기 어려워진다. 이 때문에 같은 양의 수분을 머금고 있더라도 온도가 올라가면 상대 습도는 더 올라간다. 겨울이 전반적으로 건조하고 여름이 전반적으로 습한 것도 이런 상대 습도의 차이 때문이다.

3. 진공

그럼 물과 공기가 있는 상황이 아니라, 반대로 물과 공기가 전무하여 진공에 가까운 우주로 나가면 온도라는 게 어떤 영향을 끼칠까? 솔직히 말해 이 역시 난 잘 모르겠고 상상이 잘 안 된다.
공기 제로, 압력 제로, 습도 제로이다 보니 거기는 햇볕을 받느냐 마느냐에 따라 뻑하면 영하 1~200도와 영상 수백 도를 오르내리게 된다. 단지 그 온도의 여파가 지구 표면보다 훨씬 덜하다. 진공인 게 인체에 훨씬 더 해롭지, 온도 자체가 사람을 즉시 태워 죽이거나 얼려 죽이지는 않는다.

하지만, 그럼 우주 공간에서 온도가 영향을 전혀 안 끼치는가 하면 그것도 아니다. 그렇기 때문에 인공위성은 뱅글뱅글 돌면서 몸체가 태양열을 골고루 받게 자세를 잡는다. 이거 조절 잘못해서 배터리가 과열이라도 되면 터지는 사고가 나기 때문이다.
또한, 우주 공간에서 수성이나 금성 같은 내행성으로 날아가는 탐사선은 커다란 양산처럼 생긴 차폐막을 앞에 두르는 형태로 설계되었다.

달에 착륙했던 아폴로 우주선 승무원들 역시 직사광선을 피해서 그늘 또는 저녁 시간대를 선택해서 주로 활동했다.
그러니 이런 정황들을 종합했을 때, 진공에서의 온도라는 게 어떤 의미를 갖는지 갈피를 잘 못 잡겠다. 일단 진공이라면 앞서 언급했듯이 각종 물질의 상태가 바뀌는 온도(끓는점, 어는점??)부터가 우리의 상식을 벗어나는 형태로 바뀌어 버리기도 하니 말이다.

참고로, 사람이 우주에 맨몸으로 있으면 체내의 공기가 유출되고 체액이 끓어오르면서 신체 상태가 잠수병 이상으로 엉망진창이 되며, 수 분 이내로 의식을 잃고 곱게 질식사한다. 그렇다고 해서 눈알이 튀어나오거나 몸이 풍선 터져듯이 터지면서 끔살 당하지는 않는다. 더구나 잘 훈련받으면 수 초 정도 동안 맨몸으로 우주 공간에 노출되고도 살 수 있다.

당연한 얘기이지만 진공은 무중력과는 별개의 조건이다. 진공은 쇠구슬과 깃털이 똑같은 속도로 떨어지는 것이고, 무중력은 둘 다 둥둥 떠다니는 것이다. 물론 둘 다 현실에서는 도저히 상상이 안 되는 상황인 건 마찬가지이다만... 우주 개발 초기에 선진국에서 벌어졌던 여러 테스트· 훈련, 생체 실험-_- 중에는 진공을 버티는 것이 당연히 포함돼 있었다. 원심 가속기나 자유 낙하를 통해 흉내 냈던 무중력과는 별개의 코스이다.

4. 열이 전달되는 원리

온도를 변화시키는 열이 전파되는 메커니즘으로는 "대류, 전도, 복사"라는 세 종류가 있다. 이 개념 자체는 초· 중딩 과학 시간에 진작부터 배운다. 그런데 이게 생각보다 굉장히 심오한 개념이다. '열전달'은 전자기학, 뉴턴 역학, 양자 역학만큼이나 물리학의 엄연한 한 분야이고 공대에서 전공 필수 과목이다.

'대류'(convection)는 유체(주로 기체) 내부에서 온도의 차이가 나는 분자들이 물리적으로 직접 상하로 움직이고 돌면서 열이 골고루 전달되는 것을 말한다. 바닷가에서 바람이 끊임없이 부는 것(땅과 물의 엄청난 비열 차이!), 화재 현장에서 불꽃이라든가 뜨거운 공기가 굳이 위로 솟구치는 것이 모두 대류 현상이다.
그러니 이건 가장 거시적인 규모의 열 전달이다. 분자간의 온도 차이가 아니라 단순 농도· 밀도 차이로 인해 발생하는 '확산'과는 다른 현상이다.

열은 매체가 저렇게 몸소 움직이지 않아도 전해질 수 있다. 펄펄 끓는 냄비의 영향으로 냄비 손잡이라든가 안에 넣어 뒀던 국자까지 뜨거워지는 게 대표적인 예이다. 금속의 분자가 직접 움직일 리는 없으니, 이때는 직접 이동이 아니라 일종의 열역학적 '진동'이라는 미시 현상을 통해서.. 마치 소리가 전해지듯이 열이 전해진다. 이 현상을 '(열)전도'(thermal conduction)라고 한다.

진정 골때리는 건 가장 미시적인 현상인 '복사'(radiation)이다. 열은 전자기파의 형태로 아무 매질· 매체가 없는 곳에서도 퍼져 나가서 전해질 수 있다. 적외선이라고 다들 들어 보셨을 것이다. 애초에 전자기파는 파동 같기도 하고 입자 같기도 한 이상한 물건이니 말이다. 저 복사는 copy나 duplication과는 아무 관계 없고, '내리쬠'이라는 뜻이다.

'복사'라는 게 있기 때문에 아무것도 없는 우주 공간에서도 태양열이 지구로 전해질 수 있다. 음파(소리)는 순수한 진동일 뿐이기 때문에 공기가 없는 곳에서는 퍼져 나갈 수 없고 속도도 훨씬 더 느리지만, 복사열은 위상이 빛과 같다.
전자레인지는 그릇은 별로 데우지 않고 안의 음식만 데우는 것이 무척 기가 막히고 신기한데, 이것만 봐도 열은 대류나 전도 같은 물리적인 접촉이 아니어도 직통으로 전해지는 게 가능함을 알 수 있다. 복사는 도선의 전기 저항으로 인해 발생하는 열하고도 물론 다른 개념이다.

물을 끓이면 왜 물이 가만히 있질 않고 보글보글 사정없이 요동치는지, 무슨 근거와 원동력으로 저러는 걸까? 이건 열전달 내지 물질의 상태 변화와 관련된 여러 미시적인 현상들이 복합적으로 작용한 결과이다.
그리고 지표면에서 물과 공기뿐만 아니라 그 밑으로 땅 속에서도 물질이 끊임없이 순환하고 화산· 지진 같은 지질 현상이 발생하는 원동력도 따지고 보면 맨틀의 대류 같은 열 때문이라고 해도 과언이 아니다.

지구의 자전은 아주 서서히 느려지고 있지만, 지구 내부는 지열 때문이든 자기장 때문이든 활동이 여전히 왕성하고, 옛날보다 오히려 더 활발해지는 듯한 느낌이다. 성경이 말하는 대로 지구 발 밑에 지옥이라는 뜨거운 장소가 있다면, 지구의 내부 구조와 양상은 타 행성과는 근본적으로 다를 수밖에 없을 것이다.

5. 열병합 발전소 -- 열전달과 폐열 재활용의 실제 사례

발전소 중에는 우리에게 친숙한 수력· 화력이나 원자력 말고 '열병합'이라는 놈이 있다. 얘는 사실 화력 발전의 파생 변종이다.
물을 끓이고 증기 터빈을 돌려서 발전기를 가동하려면 열을 만들어 내야 하는데, 이 열이라는 게 열역학 이론적인 한계 내지 기술의 한계로 인해 전부 전력 생산에 쓰이지는 못한다. 거의 과반이 폐열로 버려진다. 딱히 재활용할 길이 없기 때문이다.

8~90도에 달하는 뜨거운 물이 한 트럭이 있다 해도, 그것만으로 아무리 용을 써 봤자 100도 이상으로 실제로 펄펄 끓는 물을 한 컵만치라도 만들어서 증기 기관을 굴릴 수는 없잖은가? 그런 맥락에서 말이다.

전체 열량의 합이야 물론 90도짜리 물 한 트럭이 100도짜리 물 한 컵보다 더 많을 것이다. 그러나 외부에서 에너지를 소비하여 열을 가해 주지 않는 한, 물의 온도 자체를 스스로 높이는 것은 불가능하다. 그건 열역학적으로 자연스러운 방향을 거스르는 일이기 때문이다.

열병합 발전소는 이런 어중간한 열이 담긴 온수를 수집해서 난방용으로 주변 지역에 공급해 준다. 전기만 파는 게 아니라 열도 판다. 전동차에 회생 제동이 있다면 화력 발전소에는 이런 열병합 시설이 있는 셈이다.

그럼 처음부터 모든 화력 발전소에다 열병합 시설을 추가하면 되지 않나 의문이 들 수 있다. 하지만 이 열이라는 건 폐열을 기껏 수집한다고 해도 무슨 태양 복사열처럼 간편하게 전해서 활용 가능한 게 아니다. 열이 담긴 물을 수송할 수 있는 거리에 큰 한계가 있다. 쟤들은 대류, 전도, 복사가 아니라 송유관처럼 '열배관'이라고 극한의 보온 시설이 갖춰진 비싼 특수 수도관에다가 온수를 공급하는 형태로 열을 전한다.

그러니 열병합 발전은 온수를 곧장 중앙 집중 난방용으로 활용할 수 있는 대도시 위주로 소규모 화력 발전+열병합 시설을 갖춘 '지역 난방 공사'의 형태로 운영된다.
2018년 현재 경의선 곡산 역 근처에는 전국에서 유일하게 열병합 발전소의 자체 구비가 아니라 정식 화력 발전소와(한국 동서 발전 소속) 연계하는 대규모 열병합 발전소가 있다. 전국 유일의 인서울 화력 발전소인 당인리 발전소와 비슷한 격의 명물인 듯한데, 얘들도 얼마 못 가 더 외곽으로 이전하지 싶다.

그나저나 원자력 발전소에서도 폐열이 담긴 온수(원자로 냉각용)가 나오긴 한다. 그렇다고 해서 원자로를 소형화해서 대도시 근처의 지역 난방 공사를 운용할 수는 없으니(..; ) 이런 온수는 양식 같은 다른 용도로 활용되는 편이다. 원자력 발전소는 우주 기지와 마찬가지로 육지에서 최대한 떨어진 바닷가에 건설된다는 공통점이 있으니 말이다.

6. 차든지 뜨겁든지

"나는 네가 차든지 뜨겁든지 하기를 원하노라." 이건 성경에서 예수님 말씀의 직접 인용일 정도로 유명한 문구(계 3:15)이다.
물론 성경의 저 문맥에서 제일 좁은 뜻은 양자택일하라고 해서 진짜로 '차가운 극단'으로 나가지 말고 "영이 뜨거운 가운데"(롬 12:11) 주님을 섬기라는 책망 내지 독려이다. "그럴 거면 차라리 나가 죽어!" / "학교 때려치우고 공장이나 가!" 이런 부모나 선생의 막말 꾸중이 진짜로 애더러 공장 가거나 나가 죽으라고 하는 말이 아니듯이 말이다.

하지만 뭐, 좀 더 넓게 비유적으로는 "인간이라면 모름지기 이거 아니면 저거, 모 아니면 도 진영을 확실하게 골라서 화끈하게 살아라, 박쥐 같은 밍숭맹숭 회색분자 기회주의자가 되지 마라"라는 뜻으로 볼 수도 있다.

앞서 비유를 들었던 것처럼.. 폐열만 어중간하게 담긴 미지근한 물은 아예 펄펄 끓을 정도로 뜨거운 물이나, 얼음이 껴 있을 정도로 차가운 물에 비해서 효용이 낮다. 찬물과 더운물을 섞어서 미지근한 물을 만들기는 쉽지만, 미지근한 물이 저절로 찬물+더운물로 분리되지는 않기 때문이다. 열을 가하든 냉각을 시키든 에너지를 써야 한다. 이건 물이 위에서 아래로 흐른다는 것만큼이나 절대적인 사실이다.

그러니 "차든지 뜨겁든지 하길 원한다"란, "정체되거나 뒤쳐지지 말고 늘 전진하길 바란다", "아래로 떨어지지 말고 위를 향해 오르길 바란다" 같은 말을 "열역학적 엔트로피가 감소하는 쪽으로 나아가길 바란다"라는 비유를 동원해서 한 것이라 볼 수 있다.

그 밖에..

  • 학창 시절에 열역학을 더 열심히 공부했으면, 비빔면을 끓여 먹을 때 이 정도 양은 물을 몇 번 헹궜을 때 면을 완전히 식힐 수 있을지를 숫자와 수식으로 모델링할 수 있겠다는 생각이 든다..;;
  • 물에 대해서는 "10리터를 한꺼번에 끓이는 것보다 5리터부터 먼저 데운 뒤 나머지 5리터를 추가로 부으면 10리터 전체를 더 빨리 끓게 할 수 있다.", 심지어 "뜨거운 물이 더 빨리 언다" 같은 믿기 힘든 말도 존재한다. 물에다 날씬한 돌을 잘 던지면 수면에 몇 번 통통 튀는 것도 가능한데, 그것만큼이나 본인은 저런 현상은 어떻게 과학적으로 가능한지 입증할 만한 지식이 부족하다.

  • 한국어는 '덥다'와 '뜨겁다', '춥다'와 '차갑다'의 차이가 존재하는 게 꽤 절묘한 것 같다. '덥다/춥다'는 사람이 느끼는 관점이고, '뜨겁다/차갑다'는 온도를 내는 해당 객체의 관점이다. "난 지금 덥다" / "난 뜨거운 남자다"처럼 말이다.
  • 물리라는 학문은 계속 미시적으로 파고들다 보면 결국은 역시 '파동과 입자'로 귀착된다. 그리고 직선이나 포물선이나 갖고 노는 게 아니라 결국은 삼각함수의 형태로 표현되는 진동을 논하게 된다. 중력의 영향을 받지 않는 듯한 미시세계 입자들의 끊임없는 불규칙한 운동.. 일명 '브라운 운동'은 어떻게 벌어지는지, 걔네들은 무슨 원동력으로 계속 운동하는지, 텔레비전의 백색잡음 같은 움직임도 왜 발생하는지.. 따지고 보면 참 궁금한 게 많다. 이런 것도 열역학과 전혀 무관한 게 아니다.

Posted by 사무엘

2018/03/19 08:36 2018/03/19 08:36
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1.
10여 년 전, 본인이 MMORPG 게임을 개발하던 회사에서 병특 복무를 하던 시절에는 주된 업무 주문이 기존 제품을 WOW와 더 비슷하게 고치는 것이었다. 그 당시에 WOW가 인기가 장난이 아니었기 때문에..
지금은 회사에서 어쩌다 보니 안드로이드 앱을 개발하게 됐는데, 주된 작업이 기존 제품을 다른 유명 SNS 앱과 더 비슷하게 고치는 것이다.

세상은 유행이 변하고 이런 식으로 돌고 도는 것 같다. 20년쯤 전에 Codeguru 같은 사이트에서 MFC CWnd 클래스를 상속받아서 온갖 기발한 UI 컨트롤 내지 MS Office 스타일의 도구모음줄을 만들어 올리고 테크닉을 공유하는 게 유행이었다면.. 지금은 안드로이드에서 더 현란하고 기가 막힌 화면 전환, GUI 컨트롤을 만드는 게 유행의 뒤를 물려받아 있다. 또한 소스포지라든가 다른 사이트들은 다 망하고 개발자 관련해서는 오로지 스택 오버플로우와 github만이 본좌이다..

요즘은 소프트웨어로 엔드 유저로부터 수익을 내는 방식이 "특정 기술과 기능, 컨텐츠 자체에 대한 접근성" 자체는 아니어 보인다. 기술과 기능, 컨텐츠는 이제 너무 넘쳐나고 저렴해진지라, 정말 획기적이고 새로운 게 아니면 그닥 변별이 안 되는 것 같다. id 소프트웨어가 1990년대 옛날처럼 없던 그래픽 기술을 새로 개발하고 선보이면서 주목받지는 않고 있는 것을 생각하면 된다.
그 대신 요즘은 다들 모바일에서 다들 내 자신의 정체성을 표현하는 데 드는 대가로 수익을 내는가 보다. 이모티콘, 아바타 같은 것 말이다.

2.
카카오톡에서 그냥 있으니까 정말 아무 생각 없이 기본 이모티콘들을 지금까지 써 왔다.
라이언인지 뭔지 알 게 뭐야? 난 그냥 개그만화 보기 좋은 날의 '쿠마키치'=_=;; 짝퉁이라고 생각해 왔는데.. 알고 보니 사자였구나. 갈기 없는 숫사자랜다~ ㅋㅋ

카카오프렌즈 이게 사이버 공간을 떠나서 봉제인형과 각종 캐릭터로 로얄티 받으면서 그야말로 돈을 빗자루로 쓸어담고 있다고 한다. 우리나라는 둘리· 호돌이처럼 옛날에 히트 쳤던 걸 제외하면 캐릭터 지지리도 못 만드는 나라인 걸로 본인은 알고 있는데..-_-;; 어째 이걸로도 돈줄을 성공적으로 텄구나.

영화나 만화처럼 뭔가 스토리가 있는 매체에서 유래된 캐릭터가 아니고,
앵그리버드의 동그랗고 눈썹 짙은 빨간 새처럼 인기 게임에서 유래된 것도 아니고..
그저 채팅 앱의 이모티콘에서 유래된 캐릭터가 이렇게 초대박을 치리라고는 난 절대로 예상할 수 없었다.

한낱 아스키 아트에 불과하던 이모티콘이란 게 그 다음으로는 찐빵 얼굴에 기하학적이고 추상적인 기호, 픽토그램 수준이었다가 이제는 거의 움짤 수준으로 변모하고 있다.
그리고 이게 말을 직접 하기 난감할 때, 얼굴 표정과 므흣한 감정을 대신 전달하는 용도로 생각보다 유용하기도 하다.

그리고 유튜브 동영상의 썸네일 이미지도 있다. 그냥 동영상의 임의 구간 스틸 영상을 썸네일로 지정하는 게 너무 당연하다고 생각해 왔고 문제 의식을 하나도 느끼지 않고 지냈는데.. 이것도 글자와 그림을 넣어서 귀신 같이 꾸며 주는 앱이 있다...;;

난 그냥 날개셋이나 우직하게 만들고 논문 써야지, 미래의 시장 판도를 예측하고 유행을 읽고 돈 벌 아이템 찾는 사업가 기질은 정말 아닌 것 같다.. ㅠㅠ

그나저나 애니메이션 이모티콘들은 gif도(꼴랑 256색) 아니고 플래시도 아니고(모바일에서 망함..) 도대체 무슨 기술을 써서 표현하는지 궁금해진다. 애니메이션 png 규격이 완성되기라도 했나..?

3.
프로그래밍 환경 내지 플랫폼을 처음부터 오랫동안 접하면 API나 방법론이 수시로 바뀌는 것 때문에 귀찮고 지저분한 일을 많이 겪게 된다. 안드로이드 내지 Cocoa API에서 숱하게 나오는 deprecated 경고들을 보니 그런 생각이 더욱 절실히 든다. 이러니 인터넷에 굴러다니는 코드들을 아무거나 선뜻 믿고 쓸 수가 없다.

그런 시절을 몽땅 건너뛰고 모든 게 그럭저럭 갖춰지고 안정화된 뒤에 프로그래밍을 시작하면 지저분한 일을 겪지는 않는다.. 하지만 이젠 모든 게 다 갖춰진 너무 방대하고 복잡한 프로그래밍 시스템 속에서 방황하게 된다. 오늘날의 웹 내지 앱 개발 환경과 30여 년 전 GWBASIC 내지 끽해야 도스 API 인터럽트 프로그래밍 환경은 얼마나 극과 극으로 다른가?
Windows는 그나마 초딩 시절부터 내가 오랫동안 써 왔으니까 익숙해진 것이지, 내가 2, 30년쯤 뒤에 늦게 태어났으면 프로그래밍을 진로로 정하지 않았을 가능성이 높아 보인다.

옛날에는 컴퓨터 성능이 빈약하고 각종 소프트웨어 시스템도 지금보다 훨씬 더 단순했겠지만.. 그게 아무 이유 없이 단순한 건 아니었다. 성능 대비 기계값이 지금보다 훨씬 더 비싸고 프로그래밍 관련 정보를 구하기도 더 어려웠다. 금수저 내지 최소한 중산층 집안이 아니면 아무나 컴퓨터를 접할 수 없었으며, 프로그래밍 저변이 지금처럼 널리 확대될 수 없었다. 그때나 지금이나 프로그래밍 여건에 관한 한 일장일단이 있다.

그 최첨단 문명의 이기인 컴퓨터가 그래도 기업· 연구소· 군대· 정부 기관의 전유물이 되지 않고, Google 같은 엄청난 검색 엔진이 부자들의 전유물이 되지 않고, 만민에게 정보 접근성이 주어지고 차별이 사실상 없어진 것은 매우 다행이고 축복이어 보인다. 비록, 그 반대급부로 어린애들에게 음란물과 폭력물에 대한 접근성까지 너무 올라간 것은 좀 심각한 문제이지만 말이다.

이건 컴퓨터가 진지하고 심각한 일뿐만 아니라 엔터테인먼트 도구로도 활용해도 돈벌이가 되니까 자본주의 내지 시장 경제 논리에 의해 대중화가 된 것일 뿐이다. 돈줄을 따라 자연스럽게 이뤄진 현상에 대해서 너무 지나치게 염세주의 음모론적으로 해석할 필요는 없을 것이다.

컴퓨터가 워낙 비싼 기계이니까 소수의 엘리트에게만 기회를 주는 게 아니라, 일단 컴퓨터 자체는 팍팍 뿌린다. 대량생산으로 가격을 낮추고 온갖 교묘한 우회 결제 수단으로(= 일시불로 기계값을 몽땅 내지 않아도 되게 오랫동안 찔끔찔끔..) 소비자 부담을 줄여서 말이다. 그 뒤 온갖 컨텐츠들로 더 많은 수익을 내는 게 소비자에게도 좋고 생산자에게도 좋은 것이다.

4.
미국이나 이스라엘, 인도 같은 나라 말고 유럽에서 나름 세계구급 IT 강국을 꼽자면 노키아와 리누스 토르발스를 배출한 핀란드가 떠오르는 편인데.. 옛날에는 불가리아도 한 끗발 했었다.
우리나라에서는 비슷한 이름의 요구르트 때문에 "생명 연장이라는 게 요구르트만 딥다 쳐먹는다고 되는 게 아닙니다" 같은 개드립의 원산지라는 이미지가 강한 편이다.;;

하지만 저 나라는 요구르트만 개발한 게 아니라, 1980년대에 국가적으로 컴퓨터 교육을 실시하고 나름 고급 IT 엔지니어 육성을 했다.
1989년 5월에 제 1회, 국제 정보 올림피아드라는 게 최초로 개최된 곳도 미국이나 다른 유명한 나라가 아니라 바로 '불가리아'였다. 이 역시 생각할 점이다.

그런데 문제는 그렇게 양성된 컴퓨터 똘똘이들이 자국에서 자기 재능을 좋은 방향으로 쓰면서 돈과 명예를 얻는 인프라가 없었다는 거다.
그래서 불가리아에서 컴퓨터와 관련해서 세계구 급으로 선한 게 개발되어 나온 게 없었다. 그 대신 불가리아 산 컴퓨터 바이러스들이 악명을 떨쳤다.
당장 떠오르는 건 DIR-II, 어둠의 복수자(dark avenger) 바이러스. 이들의 원산지가 바로 저 나라였다. 그러고 나서 1990년대 이후부터 불가리아의 존재감은.. 지금 다들 알려진 바와 같다.

그 먼 옛날에 컴퓨터 바이러스를 만들 정도의 사람이라면 그 비싸고 귀하던 IBM PC의 내부 구조와 도스 API, x86 어셈블리를 다 마스터 했고 컴공이 얼마나 대단했겠는가? 그랬는데 만들어 낸 건 고작 남에게 해를 끼치는 물건뿐이었던 거다.
지금도 북괴에서는 아무리 컴퓨터 똘똘이가 돼 봤자 하는 일은 당의 명령대로 오픈소스들 다 무단으로 베껴서 이상한 프로그램 만들거나, 중국으로 외화벌이 정보전사로 파견 나가서 사이버 범죄, 남조선 종북 여론몰이 같은 지저분한 짓밖에 없다. 그런 것과 비슷한 맥락의 안타까운 상황이다.

5.
전에 얘기한 적이 있던가?
본인은 초딩 저학년 때 8비트 컴, 중· 고학년 때 16비트 IBM 호환 PC, 중학교 때 Windows와 PC통신, 고등학교 때 인터넷, 대학교 때 휴대전화, 대학원 때 스마트폰을 순서대로 접했다.
대학교 때 기숙사에서 10Mbps 유선 랜을 처음으로 접했고, 2003년쯤에 무선 인터넷과 USB 메모리라는 걸 처음으로 접했다.

내가 대학을 졸업할 즈음부터 대학원 연구실을 시작으로 유선 랜의 속도가 100Mbps로 올랐으며, 그로부터 얼마 안 가 교내 네트워크 주소들이 공인 고정 class B ip 대신, 가변 사설 ip로 바뀌었지 싶다.
이제는 그냥 무선 인터넷으로도 신호가 좋은 곳에서는 늘 100Mbps까지는 아니어도 수십 Mbps의 속도가 나오고, 유튜브로 HD급 동영상을 실시간 스트리밍으로 보는 시대가 됐다. 개인적으로는 정말 충격적이다. PC통신으로 사진 한 장 받던 시절의 전송 속도와 지금 속도를 비교하면 말이다.

지금이 우주 정거장 관광 단가가 1억 원 근처까지 내려갔다거나, 스페이스 오딧세이 2001 영화가 묘사하는 세상이 오지는 않았다. 컴퓨터의 클럭 속도가 싱글 코어로 10GHz를 넘어간다거나 하지도 않았다. 하지만 과거에 상상하지 못했던 SNS 미디어, 고화질 동영상과 더 새끈해진 글꼴, 각진 게 아니라 날렵한 외형의 자동차들이 시대의 변화를 대신 말해 주고 있다. 이것 말고도..

  • 휴대전화가 없던 시절엔 오지에서 운전을 하다가 차가 퍼지거나 사고가 나면 보험사 연락을 어떻게 했을까?
  • CCTV와 블랙박스가 없던 시절엔 교통사고 과실 비율 산정이 얼마나 주먹구구식으로 진행됐을 것이며(바퀴가 굴러가는 이상 절대적인 100:0이란 존재하지 않는다.. -_-), 가해자와 피해자가 뒤바뀐 억울한 경우도 얼마나 많았을까?
  • 구글과 riss.kr, dbpia가 없던 시절에 도대체 학술 문헌 검색을 어떻게 하고 논문이란 걸 어떻게 썼을까? (일일이 도서관 찾아다니면서 실물을..)
  • msdn이야 그렇다 치더라도, 스택 오버플로우와 검색 엔진이 없던 시절에는 도대체 생소한 플랫폼에 대한 프로그래밍 자료 검색을 어떻게 하면서 코딩을 어떻게 했을까?
  • 15년 전이나 지금이나 그냥 이더넷 랜선을 꽂는 건 동일한데 랜 카드와 내부 기술 기반이 뭐가 바뀌었길래 인터넷 속도가 옛날보다 10배 이상으로 뻥튀기될 수 있었을까??
  • 전자기파의 물리적인 특성이 100년 전이나 지금이나 바뀐 건 없을 텐데 텔레비전의 화질은 어쩜 이렇게 좋아졌을까?

이런 걸 생각하면 과학 기술, 특히 정보 통신 분야의 기술이 세상을 얼마나 드라마틱하게 바꿔 놓았는지를 알 수 있다.

그 전까지 몇몇 얼리어답터들이나 쓰던 PDA, 휴대용 MP3 플레이어가 휴대전화와 결합해서 스마트폰으로 탄생한 건 정말 2000년대의 혁신 중의 혁신이 아닐 수 없었다. 그냥 크기도 작고 기능도 열악한 특수 목적 컴퓨터의 범주인 '임베디드'로부터 '모바일'이라는 완전히 새로운 범주가 파생돼 나왔다. Windows CE가 Phone, Mobile 등 갖가지 브랜드로 재탄생해야 한 것을 보면 이해하기 쉽다. 지금이야 그냥 10이라는 브랜드로 통합됐고, 스마트폰 OS로는 안드로이드가 지구를 평정했다만 말이다.

물론 냉동 기술이나 플라스틱, 의학· 생명 공학처럼 굳이 IT에 속하지 않는 획기적인 기술도 있다.
기술의 발달 덕분에 쿼츠 시계는 기계식 태엽 시계를 가격과 성능 모든 면에서 쳐발랐고, LED는 백열등은 말할 것도 없고 형광등까지 쳐발라서 인류가 발명한 가장 고효율 광원을 달성했다. 핵 무기는 같은 무게의 재래식 폭탄에 비해 위력 계수에 0을 몇 개 더 붙였다.

이런 정도의 혁신이 앞으로 어느 분야에서건 또 나올 게 있으려나 모르겠다.
무탄피총, 실리콘 반도체를 능가하는 컴퓨터 소자, 자동차에서 현행 기계들의 한계를 극복하는 무단 변속기나 반켈 엔진, 혁신적인 무선 송전이나 2차 전지, 핵융합 발전 같은 것 말이다.

6.
정보 통신 쪽 얘기를 계속하자면..
자동차의 번호를 자동으로 인식하는 무인 단속 카메라와 무인 주차 시스템도 지금이야 너무나 당연하게 여겨지고 있지만, 국내에 본격적으로 도입된 건 1990년대 중후반부터이다. 지금으로부터 20년이 채 되지 않았다. 이런 게 없던 시절에는 과속· 신호 위반 같은 건 경찰관이 숨어 있다가 위반 차량을 강제로 불러다 세우는 식으로 단속을 할 수밖에 없었다.

차량 번호판을 인식하는 기술은 길거리에서 도난· 수배 차량이나 세금· 통행료 상습 체납 차량을 즉시 잡아내는 데에도 아주 요긴하게 쓰이고 있다. 이게 없었으면 컴퓨터와 행정 전산망이 있더라도 사람이 일일이 차 번호를 입력해서 조회해야 했으니 일이 얼마나 불편했을지 모른다. 스피드건이 생각보다 속도를 굉장히 정확히 측정해 주는 것만큼이나 신기한 일이다.

단순히 편해진 것뿐만 아니라 세상 돌아가는 시스템이 더 객관적이고 공정하게 바뀐 것은 얼마나 축복인지 모른다. 모든 것이 전산화되고 컴퓨터가 통제하는 세상에 대해 무슨 666 짐승의 표인 것처럼 공포심만 가질 필요는 없을 것이다.

Posted by 사무엘

2018/03/07 08:26 2018/03/07 08:26
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  1. 재호 2018/03/07 13:23 # M/D Reply Permalink

    애니메이션 이모티콘은 WebP 라는 기술로 구현했을거에요.
    DIR 2 바이러스의 기억이 덕분에 오랜만에 생각 났습니다. ㅎㅎ

    1. 사무엘 2018/03/07 13:52 # M/D Permalink

      아하~ 새로운 이미지 겸 동영상 포맷이 있군요. 정보에 감사드립니다.
      그에 반해 Windows의 애니메이션 컨트롤은 아직도 RLE 기반 avi만 지원하는지.. 좀 변모해야 하지 않나 하는 생각이 드네요.
      재호 님, 정말 오랜만이고 반갑습니다. ^_^

  2. 덧붙임 2018/03/07 17:46 # M/D Reply Permalink

    애니메이션 PNG를 지원하는 확장자로 파이어폭스나 크롬, 사파리 등에서 APNG하는 형식도 있습니다.

    1. 사무엘 2018/03/07 20:59 # M/D Permalink

      예, apng라는 게 있다는 건 압니다만 완전히 표준화가 안 됐는지 지원하는 프로그램이 적고 인지도가 부족하다고 들었습니다.
      언제까지나 구닥다리 gif에 머무를 수는 없을 텐데, 실사가 아닌 애니메이션 영역도 좀 기술이 발전해야지요~ ^^

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1. 석유

휘발유(가솔린)와 디젤은 내연기관 기반 자동차의 양대 동력원이다. 양 엔진의 차이점이야 자동차에 대해 조금만 관심이 있다면 모르는 사람이 없을 기초 상식 축에 든다. 하지만 기계공학적으로 고찰했을 때 같은 2또는 4행정 엔진이면서 두 엔진이 본질적으로 왜 그런 차이가 발생하는지, 왜 양 엔진이 요구하는 연료에 차이가 있는지 같은 것까지 제대로 아는 사람은 해당 분야 전공자 공돌이가 아니면 흔치 않다. 물론 본인도 그만치 잘 안다는 뜻은 아니다.

휘발유, 등유, 경유 같은 연료는 석유를 분별 증류 기법으로 추출하어 얻어진다. 소를 한 마리 잡고 나면 앞다리 뒷다리 등심 안심 같은 다양한 부위별로 고기가 나오고 내장과 뼈도 나오듯, 석유도 그 자체는 다양한 탄화수소 화합물의 복잡한 혼합물이다. 그래서 끓는점이 겨우 몇십 도에서 대략 300도에 이르기까지 다양한 물질이 섞여있다. 밀도는 기름답게 물보다 약간(수~10% 남짓) 가벼운 정도.

원유는 보통 시커먼 색깔인 반면, 정제된 차량용 연료는 시커멓지 않고 오히려 투명에 가깝다는 게 인상적이다. 갓 캐낸 원유에서 자동차에 엔진에다 주입해도 탈이 안 날 정도의 깨끗한 연료를 추출하는 것은 바닷물· 강물로부터 식수를 얻는 것 이상의 첨단 기술이다. 그래서 산유국이라 해도 정제 기술이 마땅찮으면 외국에서 석유를 역수입해야 하며, 반대로 땅에서 석유가 안 나는 우리나라 같은 나라도 역설적으로 석유를 수출하기도 한다.

휘발유 엔진은 말 그대로 석유에서 가볍고 휘발성이 매우 높은 물질을 연료로 사용하며, 디젤 엔진은 휘발유보다는 밀도가 더 높고 불이 덜 잘 붙으며 끓는점도 더 높은 경유· 중유를 사용한다. 순수하게 제조 원가만 따진다면 둘은 가격 차이가 거의 없거나 굳이 따지자면 오히려 휘발유가 더 저렴해야 할 것이다. 그러나 세금 보정으로 인해, 주유소에서는 승용차 연료로만 쓰이는 휘발유가 범용성이 더 뛰어난 경유보다 더 비싸다.

요즘은 경유 가격이 휘발유 가격의 85% 정도로 책정돼 있다. 그러나 몇십 년 전에는 더 저렴해서 거의 6, 70%에 불과하기도 했다. 디젤도 승용차 연료로 많이 보급되었고, 또 환경 문제도 있고 해서 그나마 옛날에 비해 더 비싸진 것일 뿐이다. 그나저나 디젤 엔진이 왜 범용성이 더 뛰어난지에 대해서는 나중에 또 얘기하도록 하겠다.

2. 휘발유 엔진과 디젤 엔진의 차이

휘발유와 디젤(앞으로 '엔진'이라는 단어의 표기를 종종 생략할 것임)은 서로 다른 연료를 사용하며 연료를 연소하는 방식이 다르다. 전자는 점화 플러그를 사용하지만 후자는 압축 착화 방식을 사용한다. 휘발유 엔진은 시동을 최초로 걸 때뿐만 아니라 시동을 유지하는 데에도 전기 에너지의 도움을 소량이나마 지속적으로 받는 셈이다.

이런 이유로 인해 휘발유 차량은 점화 플러그도 차량의 성능에 큰 영향을 주는 부품이다. 얘는 폐차할 때까지 반영구적으로 사용 가능한 부품이 아니며 성능이 조금씩 열화되는 소모품이다. 그렇기 때문에 비록 엔진오일보다는 긴 주기이지만 그럭저럭 교체해 줘야 한다. 허나 이건 차덕 급이 아니면 인지하기 쉽지 않은 사실이다.

뭐, 디젤도 전기 '불꽃'을 사용하지 않는다는 뜻일 뿐, 시동 걸 때 전기로 스타터 모터를 돌리지 않는다는 얘기는 물론 아니다. 얘는 오히려 스파크보다도 더 힘든 메커니즘을 사용한다. 요즘 차량들은 기술의 발달로 인해 많이 나아졌다지만, 디젤은 저런 특성상 휘발유 차량보다는 시동이 잘 안 걸릴 확률이 더 높다. 특히 날씨가 추울 때 말이다. 어렸을 때 차에 시동이 잘 안 걸려서 운전자와 탑승자가 고생하던 모습은 아무래도 승용차보다는 트럭에서 훨씬 더 많이 구경했던 것 같다.

휘발유와 디젤 엔진이 성능이 서로 큰 차이가 난다는 건 주지의 사실이다.
같은 배기량일 때 디젤 엔진의 토크가 훨씬 더 강하며(1.x~2배 가까이) 더 저회전 상태에서도 그 최대 토크가 금세 발휘된다.
디젤은 안 그래도 더 에너지 밀도가 높은 연료를 사용하는 데다 열효율이 더 좋은 관계로, 힘만 좋은 게 아니라 연비도 더 좋다. 그런데 연료의 단가마저도 비록 정치적인 이유가 더 크긴 하지만 디젤이 더 싸다. 그러니 이런 경제성만 생각하면 세상의 모든 자동차가 디젤 엔진으로만 만들어져야만 할 것 같다.

하지만 디젤 역시 장점만 있는 건 아니다. 비록 공밀레 기술 개발로 인해 정말 많이 극복되었다고는 하지만, 휘발유에 비해 고질적인 단점으로는 소음과 진동, 그리고 공해(오염) 문제가 있다.
디젤 엔진은 동급 배기량의 휘발유 엔진보다 더 강한 힘을 내부적으로 견뎌야 한다는 특성상, 더 비싼 부품을 써서 더 크고 무겁고 튼튼하게 만들어야 하며, 엔진오일도 더 비싼 디젤용을 써야 한다. 초기의 차값부터 시작해 기름값 외의 유지비까지 전반적으로 좀 더 깨진다는 점을 감수해야 한다.

또한 성능면에서도, 디젤이 저속 토크가 강하다는 점은 명백한 사실이나 속도까지 곱해진 전반적인 출력은 정작 동 배기량의 휘발유 엔진보다 오랫동안 뒤쳐져 있었다. 회전수를 휘발유 엔진만치 높게 올리는 게 어려웠기 때문이다. 이런 한계는 터보차저(공기 과급기) 같은 다른 메커니즘의 도움을 받아서 극복되고 있으며 요즘은 디젤도 실린더의 스트로크를 낮춰서 과거의 디젤답지 않은 고rpm을 추구하는 게 추세이긴 하다.

디젤의 성능을 평가절하하는 또 다른 요인은 반응성이다. 디젤 엔진은 토크가 좋음에도 불구하고 그 성능과 별개로 반응성이 떨어지고 '둔하다'. 단순히 엔진이 좀 무거워서 둔한 차원이 아니다. 그래서 정작 제로백이 휘발유 차량보다 불리하다. 경주용 자동차나 스포츠카가 디젤로 만들어지지 않는 이유가 이 때문이다.

이것도 기술의 발달로 인해 예전에 비해서는 많이 극복되었겠지만, 디젤 엔진의 좋은 힘은 근본적으로 간지나는 스포츠카의 급발진보다는 트럭에다 짐 잔뜩 싣고 오르막 오르는 용도에 더 유리한 게 사실이다.
반응성 말고도 엔진 브레이크 효과 역시 토크가 상대적으로 약하고 상시 rpm이 높은 휘발유 엔진이 더 강하며, 하이브리드와의 접목도 덩치가 더 작고 연비도 더 낮은 휘발유가 더 유리하다. 겨울에 히터를 켰을 때 더 빨리 더운 바람이 나오는 쪽도 휘발유 엔진이다.

단, 터보차저와의 접목은 디젤이 약간 더 유리하다. 휘발유 승용차에서 터보는 아직까지 액세서리 고급 옵션에 가까운 반면, 요즘 디젤 차에서 터보는 성능 보완을 위한 사실상 필수품 취급을 받고 있다.

3. 환경 문제

오늘날 디젤 엔진이 극복해야 할 가장 큰 태클은 환경 문제라 해도 과언이 아닐 것이다. 디젤은 근본적으로 휘발유보다 더 '더티'한 연료를 사용하며 매연을 내뿜는다. 정지 상태에서 가속할 때, 다시 말해 저회전 상태에서 엔진이 부하가 많이 걸릴 때 뿌뿌뿡~ 매연이 특별히 더 심하다.
지금처럼 천연가스 버스가 도입되기 전, 옛날에 길거리의 시내버스들의 뒤쪽 엔진 부분을 보면 온통 시커맸다. 이게 평범한 흙먼지가 아니라 다 불완전 연소의 산물인 탄소 알갱이였다. -_-;; 트럭의 경우도 과적은 도로 파손이나 차량 안전뿐만 아니라 매연 발생의 관점에서도 매우 좋지 않다.

그에 반해, 휘발유는 저런 매연이 없으며 촉매 변환만 잘 돌려 주면 배기가스 문제는 거의 없다.
휘발유는 잘 알다시피 노킹 방지 첨가제에 들어간 납 성분이 문제 되었지만 이것도 무연 휘발유로 극복되었다. 그런데 경유는 어째 납 대신 유황 성분이 문제를 일으켰다. 황의 연소로 인해 이산화황(아황산가스)이라는 해로운 공해 물질을 배출되었기 때문이다. 화석 연료가 연소해서 사람 몸에 좋은 게 나오는 일은 없는 법이다.

그러니 오늘날까지도 디젤 차량은 세계 각국에서 굉장히 강한 환경 규제가 걸려 있으며 이는 선진국으로 갈수록 더욱 엄격하다. 선진국은 시민들이 눈이 높고 환경 생각할 만치 돈과 기술도 있으며, 수십 년 전에 이미 대규모 스모그나 공해병 같은 병크와 시행착오도 먼저 경험했으니 환경에 대한 경각심이 있다.

국내의 경우 디젤 차는 구입할 때부터 차값에 환경 개선 부담금이 포함되며, 정기적으로 무슨 검사를 받고 매연 저감 장치를 장착하고 어쩌구 절차를 거쳐야 한다. 디젤 엔진 자체를 매연이 안 나오게 만들 수는 없는지, 그 대신 후처리 보정 장치가 추가되어야 하고 이것은 엔진의 덩치와 차량의 단가를 올리는 요인이 되고 있다. 엔진룸의 부피가 승용차 급으로 비슷하다면 디젤 엔진은 공간 부족으로 인해 동급 덩치의 휘발유 엔진만치 큰 배기량이 들어가지는 못한다.

또한 시민의 안전을 위해 지하철역에 몽땅 스크린도어를 설치한 것처럼 디젤 기반인 수많은 시내버스들을 죄다 천연가스 기반으로 개조· 교체하는 게 세계적인 추세이다. 실제로 이것만으로도 공기 질을 이 정도나마 개선하는 데 매우 큰 도움이 되었다.
그와 반대로 선진국에서 다 쓰고 퇴역시킨 차량을 저가에 수입해서 굴리는 개발도상국의 도시들이 공기 사정이 열악하다. 당장 떠오르는 게, 시커먼 구닥다리 경유 버스와 2행정 오토바이들로 가득하던 베트남이구나.

4. 실린더 크기의 한계

오늘날 휘발유 엔진은 그냥 소형 발전기· 예초기· 동력톱이나 오토바이· 승용차 엔진으로 머무르고 있다. 그 반면, 디젤 엔진은 버스· 트럭, 철도 기관차· 선박 등 본격적으로 거대한 기계들을 돌리는 만능 엔진으로 등극해 있다.
왜 이런 특성과 차이가 존재하는 걸까? (한편으로 천연가스는 구조적으로 디젤보다는 휘발유 엔진과 더 비슷하지만 택시와 버스에 모두 쓰인다)

가장 근본적인 이유로는 휘발유 엔진이 대형화가 어렵기 때문이다. 한 실린더가 가질 수 있는 부피는 거의 500~600cc가 실용적인 가성비가 유지되는 한계라고 한다.
그러나 디젤 엔진은 그런 제약이 없어서 무슨 선박 엔진 같은 집채만 한 초거대 단일 실린더도 만들 수 있다. 단순히 연비나 토크가 좋아서가 아니라 이것 때문에 디젤 엔진이 선택의 여지 없이 쓰인다.

정말 그런가 확인해 보자. 대형 버스에 준하거나 그 이상의 고배기량인 엔진을 휘발유 기반으로 얹은 슈퍼카들을 보면..
6700cc 12기통 (롤스로이스 팬텀..;; )
8000cc 16기통 (부가티 베이론)
배기량을 기통수로 나누면 진짜로 500~600cc대를 벗어나지 않는다. 실린더 수가 무지막지하다.
그러나 디젤로 가면 현대 자동차 F 엔진은 3900cc 배기량이 4기통이요,
버스 엔진을 보면 6000cc부터 심지어 11리터급이 그냥 6기통만으로 커버된다. 이런 게 휘발유 엔진으로는 가능하지 않다는 뜻이다.

물론 내연기관은 흡입, 압축, 폭발, 배기 각 행정별로 발생하는 힘이 일정하지 않다. 그렇기 때문에 상태가 서로 제각기 다른 실린더들이 어느 정도는 여럿 있어야 엔진의 진동이 줄어들고 승차감이 좋아진다. '툭툭툭툭'거리는 엔진음이 '두두두두/들들들들'로 바뀐다.
하지만 무려 12기통, 16기통 이건.. 어쩔 수 없어서 저렇게 만든 것이지, 만들고 싶어서 저렇게 만든 건 아니리라 여겨진다. 승차감이 문제라면 휘발유보다 진동이 더 심한 디젤이 겨우 6기통인 건 어떻게 설명할 건가?

기통수가 너무 많아지면 휘발유 엔진도 어차피 디젤처럼 복잡하고 무거워지며, 제어하기 힘들어진다. 하지만 휘발유 엔진의 정숙성과 신속한 반응성을 살리기 위해 무리해서 트럭· 버스였으면 디젤을 쓸 것을 휘발유 엔진을 고집한 것이지 싶다. 물론 디젤에 비해 연비는 길바닥에다 그냥 동전을 뿌리는 수준으로 감수하고 말이다.

뭐, 오토바이 중에 배기량이 거의 1700~2000cc에 달하는 대형 모델 중에는 겨우 2기통 엔진인 것도 있다. 그건 자동차에는 적용하기 곤란한 방식으로 보어· 스트로크 비율을 보정해서 실린더당 800cc가 넘는 체적을 구현한 것이 아닌가 싶다. 최초의 내연기관 자동차로 손꼽히는 Benz Patent-Motorwagen 삼륜차도 원시적인 950cc짜리 휘발유 단기통이었으니 말이다. (물론, 성능은 1마력이 채 될까말까인 비효율의 극치 수준임. 자동차계의 에니악;;)
그리고 에쿠스/EQ900의 기함급인 VL500도 8기통이니 실린더가 휘발유 엔진치고는 약간 크다고 볼 수 있다.

이런 점을 감안하면, 비록 디젤이 소음· 진동과 공해 문제가 있고 더 무겁고 복잡하지만 그래도 엔진으로서의 기술 수준은 단순 휘발유 엔진보다 더 높으며 범용성도 더 뛰어나는 것을 알 수 있다. 그리고 이런 범용성 때문에 경유가 더 저렴하기까지 한 것이다.
휘발유 엔진은 딱히 고안자의 이름을 따서 '오토 엔진'이라고 불리지는 않는 편인데, 디젤만 고안자의 이름이 매번 언급되는 건 이 때문인지도 모르겠다. 심지어 경유· 중유까지 diesel fuel이라고 불리지 않는가.

사실 휘발유에다가도 압축 착화로 점화해서 디젤 엔진의 장점을 적용해서 연구가 있긴 하다. 일명 HCCI 또는 GDCI 엔진. 그러면 휘발유로도 디젤 엔진 같은 고연비의 달성이 가능해지며, 결정적으로 단일 엔진에서 휘발유와 경유를 모두 사용할 수 있게 된다고 한다. 하지만 점화 플러그 없는 휘발유 엔진은 아직까지는 어댑터 없는 노트북, 탄피 없는 총알, 혹은 돼지고기 육회만큼이나 쉽지 않은 영역인 것 같다.

지금 내가 모는 차뿐만 아니라 디젤 차, 후륜구동, 하이브리드, 전기차 등 다양한 차들을 몰면서 차이를 분석해 보고 싶다. 특히 전륜과 후륜의 차이라는 언더스티어/오버스티어의 차이가 무엇인지 궁금하다.
사실, 자동차 학원에서 운전 연습을 할 때 1종 보통의 특성상 디젤+후륜에다 수동 변속기이기까지 하여 승용차하고는 성격이 완전히 다른 1톤 트럭을 실컷 몰아 본 적이 있음에도 불구하고 그때의 경험은 기억에 거의 남아 있지 않다.
그리고 연료 분사와 흡기 메커니즘에 대해서 개인적으로 차근차근 더 공부해 보고 싶다. 아직은 공개적인 글을 쓸 수 있을 정도로 이론을 숙지하지 못한 상태이다.

글을 맺으면서 드는 생각인데, 자동차가 내연기관이 주류가 된 것처럼 총기도 일단은 탄피가 빠지는 화약 격발 방식이 주류가 돼 있다. 공기총은 자동차에다 비유하면 전기 자동차 정도 되는 것 같다.

Posted by 사무엘

2017/04/25 08:36 2017/04/25 08:36
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전기 이야기

나는 전기 에너지라는 게 실체가 무엇이고 본질적으로 어떻게 존재 가능하고 인간이 무슨 면모를 어떻게 측정하고 제어 가능한지 전혀 이해를 못 하고 있다.
더구나, 원자력· 방사능처럼 무슨 원자 단위 미시세계에서 발생하는 현상을 제외하면 일상생활에서 중력이 아닌 다른 모든 힘들은 근원이 따지고 보면 전자기력이라니 이것도 이 나이 되도록 그 의미가 실감이 안 간다. 인간의 근육은 말할 것도 없고 심지어 화약이나 내연기관처럼 열과 폭발에 의해 발생하는 힘도 근원이 이거라는 말이지 않은가? 인간이 그런 열기관으로 지구의 중력을 뚫고 달까지 갔다 왔는데, 그 힘의 근원이 중력일 리는 없을 것이다. 중력과는 별개이고 중력보다 훨씬 더 큰 힘의 원천이 반드시 있어야 한다.

그런데 이런 식으로 따지자면 난 질량이라는 것도 본질적으로 무엇인지 모르기는 마찬가지다. 그게 하필 무엇이기에 무슨 원동력이 있어서 그렇게 남을 끌어당기는 힘을 내는지 말이다.

(사실, 이 자연계에 존재하는 힘의 원천들 중 중력은 가장 약하고 작은 힘에 속한다. 그냥 작은 게 아니라 소숫점 개수가 확 달라질 정도로 매우 작다. 물리 시간에 배우는 만유인력 상수가 괜히 10의 마이너스 몇 승 규모인 게 아니다. 엄청 작기 때문에 반대급부로 얘는 주로 천체의 운동 같은 방대한 세계에서 주로 의미를 지닌다.)

전기에 대해서 아주 기본적인 개념에 속하는 전압과 전류 정도는 흔히 아래로 흐르는 물에다 비유해서 설명하곤 한다. 전압은 수압 또는 물이 처음에 떨어지는 높이에 해당하며, 전류는 물의 흐름 정도에 해당한다고.
허나, 눈에 보이지 않고 질량도 없고 광속으로 흘러 없어지는 그 기운(?)이 어떻게 물이라는 액체에다 비유가 가능한지 그 이유부터 모르겠으며, 그 전기라는 물 자체는 어디에서 나며 어떻게 수집 가능한지 모르겠다. 게다가 직류와 달리 교류는 그 전압이 파동처럼 시시각각 변하면서 심지어 마이너스까지 된다. 이런 건 물 비유로도 도저히 설명할 길이 없다.

아무튼 전기는 참 알 수 없는 존재이다. 건전지와는 달리 교류 전기 콘센트는 + - 구분이란 게 존재하지 않고 아무 쪽으로나 꽂아도 되는 게 어릴 때부터 좀 신기하긴 했다.
직류와 교류 전기는 민물고기· 바닷물고기 관계와 아주 비슷해 보인다. 둘 중에서는 면적이 더 넓고(장거리) 염분을 걸러내야 하는(변압) 바닷물이 아무래도 교류에 어울리는 것 같다. 연어는 직-교류 겸용 전동차이며, 차량 기지가 직류 서울 지하철 구간에 있는 서울 메트로 소속 1호선 전동차에 대응하는 셈이다.

뭐, 또 다른 비유를 동원하여 전기를 엔진이 내는 출력이라는 관점에서 본다면 전압은 토크이고 전류는 엔진 rpm 그 자체, 전력은 이들이 곱해져서 단위 시간 동안 산출하는 일률에 얼추 대응하는 게 맞다.
우리나라는 잘 알다시피 가정용으로 공급되는 전기가 먼 옛날엔 100V이다가 이제는 220V로 완전히 바뀌었으며, 이 과정에서 플러그의 모양도 바뀌었다. 고압으로 송전할수록 송전 손실이 줄어드는 건 사실이지만, 가정용 전기를 승압한 이유가 이 때문은 아니다. 장거리 송전 자체를 무슨 100이나 220V 단위로 하는 건 아니기 때문이다.

승압을 한 이유는 안전보다 효율을 약간 더 추구해서 전기 시설들의 전반적인 복잡도와 부하를 줄이기 위해서였다. 이게 주된 이유이고, 보조적인 이유는 외국에서 밀수입된 100V 기준의 외국 가전 제품들을 함부로 쓰지 못하게 해서 국산 전자기기 제조사들을 보호하기 위해서였다.

이게 아니었으면 승압 사업을 무려 1970년대에부터 작정하고 추진할 필요는 없었다. 흑백 TV도 마을에서 잘사는 집에나 한두 기 있었고 에어컨 같은 건 꿈도 못 꾸던 시절에 굳이 고전압 설비가 있을 필요는 없었다. 하지만 승압 자체는 미국이나 일본 같은 나라들도 안 하는 게 아니라 못 하는 대세가 됐으니 그 당시에 미래를 내다보고 잘 추진한 과업이었다.

이렇게 공급 전압을 올린 것은 자동차로 치면 엔진의 배기량을 올린 것, 컴퓨터 CPU와 소프트웨어로 치면 비트수를 올린 것과 비슷한 효과를 낸다. 같은 구조의 엔진이면 배기량에 얼추 비례해서 엔진의 토크+출력도 올라가니까.
승압을 하면 전력 소비가 많은 기기를 써도 이미 전압도 높기 때문에 큰 무리나 과열 없이 돌릴 수 있다. 경차로 에어컨 틀고 오르막을 고속으로 오르면 차가 굉장한 무리를 받고 경차의 장점인 연비조차도 다 물 건너가듯, 저전압으로 무리해서 높은 전력을 뽑아내는 건 대략 좋지 않다.

교류 220V이긴 한데 우리나라는 국제적으로는 흔치 않은 60hz 주파수를 택해서(세계적으로는 50hz가 대중적임) 같은 220V들끼리도 호환이 잘 안 되게 했다고 한다. 철도로 치면 이웃 나라와는 일부러 궤간을 다르게 하는 것과 같은데, 오늘날처럼 어지간한 전자 기기들이 내부적으로 변압을 다 하고 어느 정도 가변 전압에 대비돼 있는 여건에서는 별 의미가 없는 제약이 된 걸로 보인다.

흔히 혼동하기 쉬운 개념이 하나 있다. 전기료가 부과되는 단위는 전력이 아니라 그게 축적된 '전력량'이다. 그래서 단위 역시 킬로와트가 아니라 킬로와트"시"이다. '전력=마력=와트=일률' 이렇게 단위의 차원이 동일하고 그걸 시간에 대해 적분한 '와트시=일=주울'이 차원이 동일하다. 자동차의 연료 소비량이 단순히 엔진 배기량, rpm이나 주행 거리에 정비례만 하지는 않고 여러 변수가 있다는 것을 같이 생각하면 납득 가능하다.

그에 반해 스마트폰용 보조 배터리는 용량을 그냥 전류/전하량의 단위인 암페어로 나타낸다.
차량용 블랙박스가 자동차 배터리의 고갈을 감지하고 자동으로 꺼지도록 설정하는 기준은 전압이다.
내가 잘은 모르지만 자동차의 배터리는 스마트폰이나 노트북의 배터리보다 훨씬 더 무겁고(납이 들어있다! 위험한 황산 용액은 덤.) 용량도 큰 반면, 자기 충전 상태를 엄밀하게 나타내는 메커니즘이 없는 것 같다.

최첨단 전자 기기들로 무장한 오늘날 2010년대의 자동차들도 시동이 꺼진 동안에 스마트폰이나 노트북처럼 "지금 배터리가 몇 %가량 남았습니다. (방전 위험이 있으니 전기 장치들을 끄거나 시동을 걸어 주세요)" 계기판에 숫자로 표시해 주는 걸 내가 본 적이 없다. 연료 경고등처럼 이런 기본적인 기능이 없는 게 이상하지 않은가? 자동차 배터리의 방전은 스마트폰· 노트북의 배터리 방전보다 훨씬 더 심각한 상황인데도 말이다.
그러니 방전 징후를 감지하기 위해서는 전하량이 줄면서 전압도 같이 자연스럽게 떨어지는 화학 전지의 특성만이 사용되는 것 같다.

다만, 자동차 배터리는 그 한여름 땡볕에도, 혹은 심지어 교통사고가 나고 화재가 발생했을 때에도 스스로 발화하거나 터지지는 않는다는 것도 흥미로운 점이다. 배터리의 폭발 때문에 인공위성이 궤도가 바뀌고 고장 나고 우주 쓰레기가 증가하기까지 한다. 또한 흑역사로 전락한 삼성 갤럭시 노트 7의 경우를 생각해 봐도 이건 중요한 변수가 아닐 수 없다. 하긴, 배터리뿐만 아니라 냉장고 냉매도 어떤 경우에도 폭발하지 않는다는 게 대단한 장점이다. (프레온 가스 vs 암모니아. 후자를 사용하는 거대 냉동 창고에서는 지금도 가끔씩 폭발 및 질식 사고가 발생한다)

이렇듯, 자동차 배터리는 사람이 들고 다니는 전자 기기들의 배터리와는 특성이 여러 모로 다르긴 하다.
자동차 제조사(=대기업)에서 자차에 직접 장착한 순정 내비는 있다. 하지만 순정 블랙박스는 없다. 시동이 꺼진 자동차의 배터리를 지속적으로 소모하는 부품을 자동차 제조사에서 직접 넣는 것을 걔들이 책임소재 차원에서 기피하기 때문이다. 아울러, 블랙박스는 중소기업 보호 업종으로 지정돼 있다고도 어디서 들은 것 같다.

그럼 다시 전기 얘기로 돌아오면..
전압은 왕창 높지만 전류가 극단적으로 낮은 대표적인 전기는 정전기이다. 그렇기 때문에 사람을 잠깐 짜릿하게만 만들고 이내 없어져 버린다. 정전기는 적당한 습기를 만들어서 예방 가능하지만, 한편으로 물은 전기를 잘 흐르게 해서 감전의 위험을 높이기도 하니 이 역시 대단한 아이러니이다. 마치 촛불은 불어서 끄지만 큰 불은 후후 불면 오히려 잘 타는 것, 물건이 매달린 실을 살살 당겼을 때와 확 강하게 당겼을 때 실이나 물건이 떨어지는 결과가 달라지는 것과 비슷한 이치랄까?

우리가 평상시에는 아무렇지도 않게 콘센트에다 전자 기기를 꽂고, 전기로 달리는 열차를 잘 타고 다닌다. 허나, 어린아기가 콘센트 구멍에다가 쇠젓가락을 집어넣는다거나.. 성인도 전차선에 신체나 낚싯대 같은 게 닿아서 감전 당하는 사고가 아주 가끔은 발생한다. 우리가 일상생활에서 편리하게 사용하는 전기가 실은 얼마나 위력적이고 위험한지를 알 수 있다.

인체는 전기가 통하긴 하는데 곱게 흘려 보내 주는 게 아니라 내부에 저항도 제법 있는 구조이다. 그래서 일정 한도 이상의 고압 전기가 일정량 이상 쫘르륵 흐르면 일종의 전기 신호로 반응하던 모세혈관 신경 등이 다 터지고 망가지며, 저항으로 인한 열 때문에 내장이 중화상을 입으면서 꽤 처참하게 죽는다. 전기를 이용해서 고문 방법과 사형 방법이 모두 괜히 개발된 게 아니다.

전기 없는 인간 생활이라는 건 상상할 수 없다 보니 전기와 관련된 일자리도 마를 날이 없다.
비유를 들기 위해 컴퓨터 쪽을 보면.. 학원만 간단히 나와서는 SI 갑을 관계 계약을 한 뒤 완전 글자판떼기 노가다 코딩으로 연명하는 사람이 있는가 하면, 전세계 수백· 수천만 이상의 사람들이 매일 사용하는 소프트웨어를 유지보수하고 운영체제를 만들고 새로운 프로그래밍 언어를 만드는.. 가히 IT업계의 최전방에서 덕업일치까지 실현하며 사는 괴수도 있다.

그런 것처럼 전기 전자 쪽도 단순 시설 유지보수부터 시작해서 석박사급의 최첨단 회로 설계와 기술 개발까지 온갖 등급의 엔지니어들이 존재한다. 일례로, 서울 강남 구룡 역 근처의 수도 전기공고는 과거에는 졸업 후에 곧장 한전 취업이 보장돼 있어서 최강의 입결을 자랑하는 실업계 고등학교였다.
이런 전기 기술자 양성 시설 중에는 의외로 지도에 가려진 보안 시설도 있다. 철도 수색 역 바로 근처에는 숲으로 가려진 전력 기술 교육원이 있고, 한전 인재 개발원도 그냥 산 속에 가려져 있다. 요런 유사 시설이 안양 어딘가에도 있었던 걸로 기억한다.

개인적으로는 마치 열기관의 이론적인 열 효율을 계산하듯이 어떤 전기 에너지로 낼 수 있는 전동기의 이론적인 최대 출력, 전등의 최대 밝기, 충전과 발전의 차이와 물리적인 효율 한계, 물을 전기 분해하는 데 드는 에너지 이런 것들에 대한 감을 깨우치고 싶다. 그런 감이 있으면 자동차에서 전자 기기를 켜는 게 엔진에 얼마나 부하를 주고 연비에 어떤 영향을 끼치는지도 알 수 있을 텐데 말이다.
옛날에 자전거 바퀴에 연결되어서 헤드라이트를 켜던 발전기가 비슷한 역할을 수행하긴 했는데 지금은 그런 물건을 찾기가 쉽지 않다. 전자공학 괴수들은 그런 거 감을 다 정확하게 잡고 있으려나?

또한, 전에도 한번 언급한 적이 있지만 직류 장거리 송전과 변압은 무선 송전만큼이나, 핵 융합이나 수소 연료 전지만큼이나 여전히 떡밥인 것 같다.
보통 발전기를 generator라고 하는데, 특별히 도체를 자기장 안에서 운동시켜서 교류 전기를 만들어 내는 발전기를 alternator라고도 하는 모양이다. 거의 모든 발전기들이 다 이 원리로 전기를 만들어 내고 있으며, 태양과 무관한 에너지원을 사용하는 별종 원자력 발전소라 하더라도 핵 융합 발전이 아닌 한 결국은 증기 터빈 기반이다.

교류 발전기가 전자석과 대응한다면 화학 전지는 영구 자석과 비슷한 개념에 대응하는 것처럼 보인다. 아무 에너지 공급 없이 어째서 자체적으로 쇠만 끌어당기는 영구 자석이 존재 가능한지를 깊게 설명하려면 양자역학 수준의 이론이 필요하다.
또한 전자기 유도 방식이 아니라 빛으로 전기를 만들어 내는 광전지는 원리는 모르겠지만 직류 전기를 생성한다고 한다. 정렬 알고리즘 중에 비교 연산으로 정렬을 하지 않는 변칙적인 알고리즘을 보는 것 같다.

전(자)기 쪽은 너무 심오해서 썰을 풀 거, 공부해야 할 걸 찾자면 한도 끝도 없다.
맨 처음에 전자기학의 근간은 물리학이 닦았겠지만 그 뒤로 물리학은 양자역학 등 너무 미시적이고 초월적인 세계로 트렌드가 이동하고, 전자기학으로부터 실생활에 유용한 기술을 개발하는 학문 영역은 전기· 전자공학으로 넘어갔다. 화학· 생물학으로부터 화학공학과 생명공학이 파생되어서 별개의 과가 되었지만 물리학으로부터는 물리공학이 아니라 기계· 전자공학이라고 최소한 두 과가 나왔다고 볼 수 있다. 그리고 물리학에서 파생된 공학들이 이공계에서 취업이 제일 잘 되는 과이다.. ^^;;

Posted by 사무엘

2017/04/16 08:32 2017/04/16 08:32
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1. 텔레비전 수상기

자동차, 컴퓨터, 전화기만큼이나 텔레비전이 기술적으로 무섭게 발전한 것도 보면 굉장히 경이롭다.

  • 디지털: 노이즈라는 게 없어졌다는 게 솔직히 아직도 잘 안 믿긴다. 옛날 아날로그 특유의 무신호 치지직 화면(white noise)도 없어지고 화면조정용 색깔막대 영상도 볼 일이 없어졌다. 같은 전파를 주고받는 방법을 도대체 어떻게 바꿔서 이런 게 실현된 걸까? 디지털에서는 오류가 너무 심해서 화면이 아예 안 나오면 안 나왔지, 치직거리면서 나오지는 않는다.
  • 고화질: 두 말하면 잔소리. 화질이 정말 엄청나게 좋아졌다. 단, 디지털과 고화질이 동치 개념은 아니기 때문에 과거엔 아날로그 기반으로 HD 규격이 나온 게 있기도 하다.
  • 왕창 크고 평평하고 납작한 수상기: 과거의 브라운관 TV로는 상상도 못 할 일이다. 브라운관은 화면 크기에 정비례해서 두께까지 왕창 두꺼워지기 때문에(공간 복잡도 O(n^3)!) 일정 수준 이상으로 대형화가 도저히 불가능했다. 그리고 어차피 영상 신호의 화질도 요즘 같은 대화면을 받쳐줄 만치 좋지 않았다.

TV를 흔히 '바보 상자'라고 부르는데.. 요즘 텔레비전은 차라리 패널(panel)에 가깝지 이제 상자 모양이 아니다. 옛날에(2006년) 한국 애니메이션 고등학교에서 텔레비전에 중독된 현대인을 풍자하는 black box라는 이름의 단편 애니메이션을 만들어서 오타와 애니메이션 페스티벌에서 입상한 바 있다. 텔레비전 안에 온갖 희한한 세계가 펼쳐져 있다. 허나, 요즘 텔레비전의 모양으로는 그런 소재를 설정할 수 없었을 것이다.

'바보 상자'라는 개념은 영어권에도 있어서 fool's tube라고 하는데.. 튜브 역시 브라운관의 잔재가 담긴 별명인 건 동일하다. 그래도 '유튜브'가 이 별명을 잘 활용해서 지어진 이름이다.

또한 요즘 텔레비전은 무슨 형광등 켜지듯이 켠 직후에 서서히 밝아지면서 화면이 나타나지 않는다. 그리고 밝기와 색감 등 잡다한 요소들을 조절하는 다이얼 같은 것도 다 사라졌으며, 정 조절이 필요하면 모니터 자체에 내장된 프로그램 UI를 통해서 소프트웨어적으로 조절한다. 그래서 모니터에 다이얼이 있는 게 아니라 그냥 상하좌우 화살표와 Enter, ESC에 해당하는 key가 있으며, 화살표 key가 트랙패드 같은 걸로 대체된 물건도 있다.

한때 TV는 평범한 월급쟁이 가정에서는 구경할 수 없는 고가 사치품이었기 때문에 사람들은 부잣집이나 공공장소에 옹기종기 모여서 TV를 시청해야 했다. 그리고 잠금 장치가 달린 TV 전용 케이스도 있을 정도였다.
지금이야 뭐 개인용 스마트폰으로 TV 방송을 시청하는 시대가 된 지 오래이다. 그러니 텔레비전 케이스도 '컴퓨터 책상'만큼이나 아련한 옛날 추억이 돼 간다. 하지만 지금 당연한 것이 생각보다 가까운 과거에는 당연한 것이 아니었다.

2. 대한뉴스

요 근래부터 옛날 대한뉴스 영상들이 유튜브에 올라오고 있어서 재미있게 본다. 경부 고속도로 개통이나 국민 교육 헌장 선포 같은 유명한 사건도 있지만 본인의 주 관심 분야는 철도 개통 쪽이다. 화면 중앙에 태극 마크 워터마크가 엷게 첨가됐지만 전반적인 화질은 괜찮다.

대한뉴스는 무려 1953년부터 1994년 말까지 국립 영화 제작소에서 만들었던 '나라 안팎 사정 기록 영상'이다. 만드는 곳의 특성상 뭔가 국방일보스럽고 정책 및 프로파간다 홍보(긍정적인 것만) 성격이 강하긴 하지만, 그래도 엄연히 잘 보존된 역사 기록이며 영상 실록 역할을 한다.
그 시절엔 이게 전국의 모든 극장에서 영화 상영 전에 의무적으로 흘러나왔다고 한다. 레퍼토리는 두 주 간격으로 교체되었다고. 국산 영화를 일정 비율 이상 강제로 상영해야 하는 스크린 쿼터라든가.. 과거에 음반에 의무적으로 건전가요를 한 곡 넣어야 했던 것과 비슷한 관행이다.

하지만 대한뉴스가 그저 정권의 나팔수 이상으로 오늘날 귀중한 영상 자료인 이유는 이것 말고 딱히 대안이 없는 시기도 있기 때문이다.
1950~60년대에도 텔레비전 방송 자체는 물론 있었다. 하지만 여러분 중에 박통 말고 이 승만 대통령이 텔레비전에 나온 걸 기억하거나 다른 매체를 통해 본 분 계시는가? 없을 거다. 그 시절에 방송되었다 하더라도 지금 기록이 남아 있지 않다.

그때는 TV를 갖고 있는 집이 극소수였다는 점을 차치하고라도, 시청자 말고 방송국의 입장에서도 물자 사정이 열악했기 때문에 영상 기록을 지금처럼 몽땅 저장(아카이빙)할 여건이 못 됐다. 하물며 그 당시 최첨단을 달리던 방송 장비나 저장 매체는 얼마나 비쌌겠는가? 게다가 외제 수입 일색이기까지 했지 않겠는가?

녹화라는 건 꼭 필요한 것만 아주 신중하게 골라서 해야 했으며, 또한 한 테이프를 계속해서 덮어써서 녹화하면서 우려먹어야 했다. 그러니 그 시절의 방송 기록은 남아 있지 않다. 그 시절의 영상 기록은 외국인 선교사나 종군기자의 촬영분이 아니라면 그냥 닥치고 국가가 알아서 고이 보관해 놓은 대한뉴스로 가야 한다. "새로운 특급열차는 우리 이 대통령 각하께서 무궁화호라고 명명해 주셨는데.."(1960년 2월) 이렇게 전해지는 보도 자료는 출처가 무슨 KBS 같은 전파 타는 뉴스 방송이 아니라 대한뉴스라는 영화라는 것이다. 하긴, 저 때는 아직 "KBS"라는 이름의 방송사조차 존재하지 않았었다.

대한뉴스를 아무 거나 골라서 틀어 보면 건전가요나 행진곡 풍의 촌티 풀풀 나는 BGM에, 감정이라고는 싹 빠진 국어책 읽기 같은 건조한 남자 목소리가 참 인상적이다.
그리고 단순히 정책 홍보가 아니라 뭔가 초등학생 선생님이 애들 가르치는 듯한 설명충 스타일이다. "그럼 태백선 열차를 타고 우리나라 최고의 시멘트 생산지인 어디어디로 가 보시겠습니다." 같은 식. 무지한 백성들을 선진조국 창조 건설의 역군으로 계몽하려는 의지가 느껴진다. =_=;;

정말 격세지감 그 자체이다만, 196, 70년대에 농촌 깡촌 오지에서 세상 돌아가는 사정을 알 길이 없는 사람들의 입장에서는 저런 거라도 필요했다. 옛날에는 깜깜한 방에서 무성 영화를 틀어 놓고 "우리나라 바깥에는 이런 곳도 있고 이런 일도 벌어지고 있답니다"라고 변사가 따로 설명해 주면 사람들이 입 헤 벌리고 구경했으며, 소파 방 정환은 영사기도 아니고 영사기 내지 프로젝터의 전신인 환등기만 갖고도 온갖 덕질을 했지 않던가. 게다가 국내에서 영화는 텔레비전보다 더 일찍부터 컬러로 바뀌기도 했다.

개나 소나 사진과 동영상을 찍어 올리고 그게 순식간에 인터넷 상으로 퍼져나가고 1인 방송 미디어까지 등장한 오늘날의 잣대로 그 시절을 그저 꼬질꼬질하다고 판단하는 건 적절하지 못하다. 당시의 최첨단을 달리던 영화· 방송의 분위기가 저렇게 꼬질꼬질할 정도였으면 오프라인 사회 분위기는 훨씬 더 권위주의적이고 보수적이었다고 봐야 한다. "옛날 어린이들은 호환 마마 전쟁.." 이거 기억 나시지 않는가?

허나, 집집마다 전화와 신문, 올컬러 TV가 싸게 보급되고 지식과 소식의 소통 속도가 빨라지면서 대한뉴스는 존재 의의와 가성비가 급격히 떨어졌다. TV 뉴스로 진작부터 접한 나라 안팎 소식을 한참 뒤에 극장에서 대한뉴스로 뒷북으로 접하는 지경이 됐다. 그러니 대한뉴스를 폐지하자는 여론이 진작부터 거론되었으며, 얘는 그래도 1994년 말까지 꿋꿋이 만들어지고 상영되다가 역사 속으로 사라졌다.
이건 어찌 보면 PC 통신이 인터넷에 밀려 사라진 것과 비슷한 양상이다. 시기를 따지자면 방위병이 폐지된 때와 동일하며, 수인선 협궤 철도가 없어지기 딱 1년 전의 일이다.

옛날에는 텔레비전은 방송 시간이 지금보다 훨씬 짧았다(24시간 방송이 시작된 것 자체가 21세기부터..). 그리고 기술과 자재의 부족으로 인해 생방송이 많았고, 영화는 후시녹음이 많았다. 아니면 똑같이 후시녹음을 하더라도 후시녹음을 한 어설픈 티가 요즘 영상물보다 훨씬 더 났다. 배경은 너무 조용하고 배우 목소리는 울리고 입 모양 씽크가 안 맞는 등.

철도 분야의 대한뉴스를 몇 편 보니, 열차 달리는 장면에 같이 삽입된 열차 소리는 십중팔구 화면 속의 그 열차가 실제로 달리는 소리가 아니다. 화면엔 디젤 기관차 내지 지하철 전동차가 달리는데 소리는 증기 기관차 달리는 '쉭 씩'인 식이다. 이런 것도 당연히 화면 따로 소리 따로인 후시녹음이다.
베테랑 기관사가 역을 저속으로 통과하면서 통표를 확 낚아채거나 거는 모습이 참 인상적이었다. 요즘은 볼 수 없는 장면이다.

그리고 끝으로.. 옛날에 영상물에다 자막은 어떻게 만들어 넣었을지가 궁금해진다. 텔레비전 화면에 넣는 방법과 영화 화면에 넣는 방법이 서로 달랐을 텐데.
옛날에는 그냥 닥치고 어설픈 흰색 손글씨밖에 없었다. 그러던 것이 시간이 흐르면서 서체는 활자로 바뀌고 흰 글씨 주변에 검은 테두리가 추가되었다.

요즘은 자막도 흰 별도의 배경에다가 검은 글씨 형태로 넣는 추세이다. 그래서 배경이 없이 고딕· 둥근고딕· 엑스포체 같은 옛날 서체로 자막이 들어간 영상을 딱 보면 1990년대 영상인 게 느껴진다. 아래의 자막들을 보시라.

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Posted by 사무엘

2017/03/16 08:35 2017/03/16 08:35
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