김 용묵의 절대공간 - 블로그

1. 자동차

1930년대에 일본군 장성인 야마모토 이소로쿠가 미국으로 여행인지 출장인지를 갔는데..
시골 깡촌의 평범한 소녀가 공구를 들고 와서 자동차가 퍼진 걸 뚝딱 수리하는 걸 목격했다.
그는 이거 하나만으로도 천조국의 저력을 직감하고 경악했으며, 일본은 이런 나라와 전쟁을 벌여서는 이길 수 없다고 확신하게 됐다고 한다.

참고로, 옛날에 성경 번역자 틴데일은.. 시골에서 소 모는 꼬맹이 조무래기라도 교황보다 성경을 더 많이 알고 자국어로 성경을 암송할 수 있는 세상을 만들겠다고 포부를 밝혔었다. 근데 이 미친 나라는 어떻게 듣보잡 시골 처자조차 기계를 이렇게 잘 다루느냐 말이다.

2. 컴퓨터

한편, 1940년대인가 50년대인가, 컴퓨터 과학자 폰 노이만은 거의 인간 컴퓨터 급의 큰 수 암산이 가능했으며, 그냥 머릿속으로 기계어 코드를 쭈룩 읽고 쓰는 게 가능했던 천재 괴수로 유명했다.
자기 제자들이 컴파일러는커녕 어셈블러를 만드는 것조차 별로 달갑지 않게 봤을 정도였다. 프로그램을 짜고 싶으면 사람이 그냥 직통으로 0 1 쑤제 암산 기계어 코딩을 하면 되지, 엔지니어가 지 한 몸 편하자고(!!) 그 비싸고 거대하고 귀한 컴퓨터를 갖고 무슨 자원 낭비 잉여짓을 하느냐고, 그렇게 힐난을 가했었다.

하긴, 폰 노이만은 컴퓨터에 대해서 '프로그램 내장형 모델'이라는 개념 자체를 최초로 만든 사람이었다..!!!
컴퓨터가 해야 할 일을 일일이 진공관 배선을 바꾸고 천공 카드를 교체하는 식의 물리적인 노동으로 지정하는 게 아니라, 이 지시사항 역시 프로그램이 취급하는 데이터와 동급으로 메모리 상의 정보 중 하나로 간주시키는 발상이다.

요즘처럼 키보드 코딩만으로 간편하게 컴퓨터 프로그래밍이 가능해진 것 자체가 이런 개념이 도입된 덕분이다.
그러니, 자기가 이 정도로 프로그래밍 환경을 개선했으니, 더 편한 요행 꼼수를 바라지는 마라~~ 그런 생각을 했던 건지도 모르겠다.

3. 저격총

역시 2차 세계 대전 때.. '시모 해위해'라고 적군 수백 명을 사살한 핀란드의 전설적인 저격수가 있었다.
그는 저격 잘 하는 비결이랍시고 번거로운 조준경 따윈 없는 게 낫다는 말을 씨부려서 다른 사람들을 경악시켰다(!!). 지 혼자 시력이 2.0 3.0을 넘기라도 하는지.. 아무도 이해하지도 이행할 수도 없는 비현실적인 조언을 조언이랍시고 진지하게 남겼던 것이다.

하긴, 그 시절엔 레이더도 없거나 뒤늦게 개발됐었다. 그렇기 때문에 전투기 폭격기 조종사 역시 시력이 좋은 게 지금보다 아득히 유리하게 작용하긴 했었다.

이것들은 대단한 일화인 것이 사실이다. 하지만 저 시대 사람들이 오늘날과 같은 급의 자동차를 수리하거나 요즘 컴퓨터와 운영체제 같은 여건에서 기계어 코딩을 한 건 아니라는 점 역시 감안할 필요가 있다.
당연히 지금 자동차나 컴퓨터는 정말 저 때와는 비교조차 할 수 없을 정도로 훨씬 더 복잡하고 정교하다. 그렇기 때문에 사람이 호락호락 직접 만지고 고칠 수 있지 않다.

제 아무리 천재 괴수 폰 노이만이라 해도, 그 시절에 컴퓨터라는 건 핵 실험이나 탄도 계산, 일기예보 시뮬레이션을 위한 거대한 계산 기기 그 이상도 이하도 아니었다. 국가 기관· 연구소만의 전유물이었으며, 국민의 세금으로 운용되는 엄청 비싸고 귀하신 몸이었다.

그는 2차 세계 대전을 겪었고, 미국의 원자폭탄 개발에 참여했을 뿐이었다. 일반 양민들이 개나 소나 그 거대한 컴퓨터보다 성능이 더 뛰어난 스마트폰을 주머니에 넣고 다니는 시대를 살았거나 그걸 예측한 건 아니었다. 그러니 컴퓨터 자원에 대해서 극도로 아껴 쓰고 절약하자는 마음이 뼛속까지 몸에 배겼으며, 그런 사고방식이 자신의 천재적인 두뇌와 결합했기 때문에 '쓸데없이 어셈블러 따위'라는 갈굼이 나온 것이었다. =_=;;;

지금이야 한낱 작업자의 편의 때문이 아니라 업무 생산성 때문에라도 프로그래머들에게 고급 툴과 컴파일러는 듬뿍 쥐어 줘야 한다. 폰 노이만이라도 Windows용 exe 실행 파일을 맨땅에서 만들지는 못할 것이며, 근본적으로 그래야 할 필요가 없다.
키가 3m인 인간흉기 골리앗, 특수부대 할아버지라 해도 현대의 전장에서 총 맞으면 죽는 건 똑같기 때문이다.

시모 해위해도 기술이 훨씬 더 향상된 오늘날의 저격 소총을 보면 조준경 불필요 소신을 바꾸게 됐을지도 모르겠다.
이 사람은 전장에서 수백 명의 적군을 조준경 없이 저격 사살하긴 했지만, 그 대신 저격 거리도 km급이 아니고 우리 생각보다 짧았다고 한다(2~300m). 그만큼 더 위험하게 임무를 수행했다.

4. 비행기

20세기 중반의 천조국 기준으로.. 컴퓨터 업계에 폰 노이만이 있다면, 항공 업계에는 '켈리 존슨'(1910-1990)이라는 정말 전설적인 괴수 엔지니어가 있었다.
이 사람은 평생을 비행기를 조종하는 일이 아니라 비행기를 설계하고 만드는 일에 뼈를 묻었다. 이 사람도 조종을 안 한 건 아니지만, 평범한 여객이나 군용 조종이 아니라 새로 만들어진 기체의 안정성을 극한까지 시험하는 '테스트 파일럿' 명목이었다. ㄲㄲㄲㄲㄲ 즉, 여느 파일럿과는 급이 다르다.

이 사람은 록히드에서 일하다가 미국의 최신 항공 우주 기술의 산실인 스컹크 웍스의 수장을 역임했고.. 네바다 주에 그 비밀 실험 기지인 AREA 51을 직접 구상하고 만들기도 했다.;;
전투기 P-38, 최초의 제트 전투기 F-80 슈팅스타 쌕쌕이, 마하 2를 최초로 돌파한 F-104, 고공 정찰기 U-2와 SR-71 등..

컴퓨터도, 캐드도 없던 시절부터 이 사람은 인간 컴퓨터나 인간 백과사전이 아니라, 그냥 걸어다니는 풍동 실험실이었다.
"비행기를 이렇게 만들고 날개의 모양과 크기와 각도를 이렇게 만들어서 저렇게 조종하면 실제로 이렇게 날아갈 것이다, 성능과 안정성이 이럴 것이다.. 이 디자인은 요런 비효율과 문제가 있으니 얼추 이 정도로 고쳐야겠다.."

동료 엔지니어들은 낑낑대며 복잡한 수학 계산을 통해 예측을 했지만, 저 사람은 머릿속에서 직감적으로 바로 시뮬레이션이 됐다. 구체적인 숫자까지 제시한 게 굉장히 정확하게 적중했다. 이게 진짜 무서운 면모였다.;;; 동료 엔지니어들은 "저 괴수는 공기의 움직임이 눈에 보이기라도 하나?" 하며 혀를 찼다. 이 정도면 비행기의 폰 노이만 급이 아닐지? ㄷㄷㄷ

참고로 비슷한 시기에 보잉 사에서 재직했던 '조(조셉) 서터'(1921-2016)도 전설적인 비행기 개발자였다. 보잉 7x7 프로젝트에 모두 관여하면서 짬을 쌓다가 궁극적으로는 747의 팀 리더가 되어 20세기 최대 크기의 전설적인 여객기를 설계하고 개발하게 됐기 때문이다.

글쎄, 현대의 CPU 설계 중에서는 독보적이고 전설적인 장인 엔지니어가 없나 모르겠다.
CPU는 자동차나 비행기와 달리 애초부터 사람 손으로 만드는 게 가능하지 않은 물건이긴 하다만.. 그래도 미시세계에서도 회로를 이렇게 설계하면 발열이나 전력 소모가 너무 심해진다느니, 몇 마이크로초 단위의 손실이 생긴다느니 뭐니 이런 직관이 발휘될 여지가 있는지 궁금하다.

Posted by 사무엘

세상에 전기라는 에너지는 발전기 아니면 전지로부터 얻어진다.
먼저, 발전기는 전자기 유도 원리를 이용해서 각종 동력 기관의 원운동으로부터 교류 전기를 생산하는 물건이다. 빨리 돌릴수록 전기가 많이 나오고 전력 생산량을 사용자가 원하는 대로 즉각 가장 쉽게 조절할 수 있다.

현대 전기 공학의 주요 산물은 (1) 전자석, 그 다음으로 (2) 모터(전동기)와 (3) 발전기, (4) 변압기의 순인 듯하다. 전자석과 모터는 직류의 성격이 강하지만, 그래도 교류 전동기니 유도 전동기니 하는 물건도 없는 건 아니다. 브러시가 어떻고 정류자가 어떻고.. 흠~
그리고 발전기와 변압기는 빼박 교류 전기의 산물이다. 변압기는 영락없이 지레의 전자기 버전이며, '영구자석 : 도체'와 '전자석 : 반도체'는 비슷한 관계인 듯하다.

과학에서 전기 쪽이 단순 V=IR 수준을 벗어나서 패러데이와 맥스웰, 테슬라가 나오고 본격적으로 엄청나게 어려워지는 건 아무래도 전기와 자기가 결합하고 이런 교류 전기가 등장하는 시점부터일 것이다.
하지만 교류가 온갖 난해한 특성과 단점들에도 불구하고 전기의 주된 취급 형태가 된 건.. 잘 알려져 있다시피 교류가 장거리 송전을 위한 변압에 유리하기 때문이다. 발전기로 생산하고 변압기로 가공하기가 직류보다 훨씬 더 용이하다.

즉, 얘는 전기의 안정된 대량 생산에 가장 유리하다. 얘들 덕분에 인간이 다루는 전자기 관련 장비가 영구자석 나부랭이에서 전자석으로 업글 되고, 화학 건전지 나부랭이에서 초고압 대용량 교류 전기로 확장된 것이다.

그렇기 때문에 세상의 메이저급 발전소들은 모두 발전기 기반이다. 발전기를 돌리는 동력원이 무엇이냐에 따라서 화력이나 원자력, 수력 따위로 나뉠 뿐이다. 이런 추세는 획기적인 직류 장거리 송전/변압이나 무선 송전 기술이 개발되지 않는 한, 예측 가능한 미래에 변화가 없을 것이다.

교류 전기는 그 특성상 직류에는 존재하지 않는 상변화 주파수라는 개념이 있다. 이게 나라마다 완전히 일치하는 게 아니어서 50hz 내지 60hz 같은 차이가 있다. 심지어 일본은 동부와 서부가 이 규격이 서로 다르다.
전압이 일치하더라도 이 주파수가 호환되지 않는 전자기기를 꽂아서 가동하면 기기의 출력이나 성능 따위가 원래 의도와는 다르게 나올 수 있다.

교류 전기의 주파수는 발전기가 돌아가는 회전수(rpm)로부터 결정된다는 게 흥미로운 점이다. 좀 낡은 멀티탭에다 전원을 연결하고 스위치를 켜면.. ON된 스위치에 불빛이 들어오긴 하는데 불빛이 좀 깜빡거리는 편이다. 그 깜빡거리는 것도 교류 전기의 주기와 동일하게 꺼졌다가 켜지기를 1초에 수십 번 반복하는 것이다.

과거 전자 공학이란 게 처음 태동했던 아날로그 시절엔, 컴퓨터 모니터의 주사율, 그리고 텔레비전 영상 신호의 프레임 수도 이 교류 전기의 주파수와 맞물려서 자연스럽게 결정되는 값이었다.
영화 필름의 24프레임은 약수가 많아서 분할하기 쉬우면서 인간이 충분히 부드럽다고 느끼는 최소한의 수를 따라 정해진 것이다. 그 반면, 텔레비전 신호 30프레임은 그렇지 않다는 것이다.

기술이 더 발달한 디지털 시대가 돼서야 그런 기기들도 전기 종류에 종속되어 동작하지 않게 됐을 뿐이다.
그래도 모니터 주사율은 75hz 정도는 돼야 하고, 유튜브도 60fps짜리 고화질 동영상을 보면 화면이 확연히 부드러운 게 느껴지고 눈이 편하고 좋다.

아무튼.. 교류에는 이런 배경이 있는데.
이런 거 말고.. 전선이 연결돼 있지 않고 발전기를 돌리는 동력을 지속적으로 공급받을 수도 없는 환경에서 전기· 전자 기기들을 가동하려면? 전지라는 게 필요하다. 특히 산소가 없어서 내연기관을 돌릴 수 없는 우주 월면차나 잠수함 같은 건 선택의 여지 없이 전지로 전기 모터를 돌려서 움직여야 한다. 대형 잠수함은 배터리로 도저히 감당이 안 되니 아예 원자로를 집어넣기도 했지만 말이다.

전지는 좁은 의미에서는 전기 에너지를 화학적으로 축적하고 있다가, 필요할 때 그 에너지를 화학 반응을 통해 직류 형태로 방출하며 방전되는 물건이다. 방전 후에 재충전이 가능하면 이차 전지 내지 배터리라고도 불린다. 배터리 중에서도 자동차용 황산-납 배터리와 나머지 리튬이온 배터리는 특성이 서로 많이 다르다.

하지만 이런 것 말고 넓은 의미의 전지는 터빈으로 발전기를 돌리는 게 아닌 다른 원천으로부터 전력을 생성하는 모든 물건을 뜻한다. 수소 같은 연료 전지도 이런 범주에 들며, 원자력 전지나 태양광 전지는 화학보다는 그래도 물리에 가까운 전지이다.

전지는 직류 기반답게 연결할 때 + - 극 구분이 존재한다.
원자력 발전소와 원자력 전지, 그리고 우주왕복선의 액체수소 엔진과 수소 연료전지 엔진은 구동 방식이 서로 완전히 다르다.
아주 오래 전부터 개인적으로 해 온 생각인데.. 발전기는 정렬 알고리즘 중에서 비교 연산을 기반으로 동작하는 범용적인 놈이고, 나머지 전지들은 비교 연산을 하지 않는 특수한 놈과 비슷한 심상인 것 같다.

요즘은 10여 년 전의 우려와 달리 배터리 기술도 많이 발전하긴 한 것 같다. 하지만 배터리 전기차가 초대형 트레일러, 건설 기계, 군용차나 건설 기계까지 꿰차고 들어올 수 있을지는 잘 모르겠다.
그리고 리튬이온이건 수소 연료전지건, 이런 전지들은 사고로 파손되고 충격을 받았을 때 화재가 그리도 잘 발생하는가 보다. 게다가 이런 불은 기름 화재가 차라리 낫다 싶을 정도로 끄기도 굉장히 난감하다고 하는데.. 이런 안전 문제가 해결돼야 할 것 같다. 컴퓨터뿐만 아니라 배터리도 너무 밀도가 높아지고 불안한 유리몸이 되긴 했다.

그리고 요즘은 세월이 많이 지났으니 배터리의 '메모리 효과'와 관련된 낡은 낭설들이 많이 불식됐지 싶다.
끝까지 완방 완충을 하면서 쓰는 게 좋다는 얘기 말이다. 이건 과거의 니켈 카드뮴 배터리를 기준으로는 맞는 말이었지만 요즘 배터리를 기준으로는 전혀 사실이 아니다.

오히려 정반대.. 배터리를 끝까지 소모하지 말고, 조금만 썼더라도 곧바로 도로 충전하는 게 배터리의 수명에 더 낫다.
요즘 배터리가 완방 완충을 할 필요가 없는 것은 요즘 자동차가 시동 직후에 수 분 이상 길게 공회전 웜업/예열을 할 필요가 없는 것과 비슷하다. 기술이 더 발전했기 때문이다.

재충전이 불가능한 단순한 건전지가 통용되는 곳은 정말 가늘고 단순하고 오래 쓰는 기기들 한정인 것 같다. 벽시계, 도어락, 가스레인지, 무선 키보드-마우스 같은 곳..?? 손전등은 LED가 등장하면서 배터리 기반으로 가는 듯하고..
글쎄, 제아무리 핸드폰 시계니 스마트 워치니 하지만 고개만 돌리면 간편하게 볼 수 있는 벽시계나 종이 달력도 여전히 필요하긴 한 것 같다.

끝으로.. 전지는 어떤 방식으로 동작하는 것이든 대개 아무렇게나 폐기해서는 안 되는 물건이라는 공통점이 있다.
함부로 부수거나 분쇄· 분해하면 유독성 화학 물질이 누출될 수 있고, 소각하면 폭발 위험이 있다. 그리고 전지에는 각종 특수한 희소 원소가 들어가곤 하기 때문에 이런 걸 최대한 재활용할 필요도 있다.

이런 여러 이유로 인해, 전지는 쓰레기 처리의 관점에서 볼 때 진작부터 특별 취급의 대상으로 분류되어 왔다. 재충전이 되지 않아서 더 쓸 수 없는 놈은 알루미늄이나 종이류처럼 반드시 별도로 수거해서 폐기하게 돼 있다.

하긴, 옛날에는 카드뮴이나 수은이 들어간 건전지도 있었지만 2000년대에는 다들 사용과 유통이 금지되고 퇴출됐다. 공교롭게도 카드뮴과 수은은 각각 20세기 중반에 일본의 유명 공해병이었던 이타이 이타이 병과 미나마타 병의 원인으로 작용한 바 있다.

반도체니 트랜지스터 이런 건 전기라기보다는 전자의 영역 같고..
충전기, 배터리 같은 건 화학/재료공학의 성격이 강해진다. 이런 건 나로서는 진짜 아오안이다.
어린 시절에 학교에서 공부하던 것의 큰 그림을 먼저 펼쳐 보고 세부적으로 들어갔으면 도움이 됐을 텐데 하는 생각이 뒤늦게 든다.

Posted by 사무엘

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.

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.

(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.

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?

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.

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?

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.

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?

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

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

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

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

우리 주변의 자연 세계가 성경이 말하는 죄로 인한 저주를 받지 않았다면.. 우리가 인지하는 생화학이라는 분야의 과학 관찰 결과는 지금과 많이 달라졌을 것이다.
인간의 수명이 지금보다 훨씬 더 길고(창5, 사 65:20) 육식동물들도 초식을 했을 거(사 65:25)라는 건 좀 고전적인 이야기이다. 더 생각해 보면...

(1) 식물이 더 빨리 쑥쑥 큼직하게 잘 자랐을 것이다.
힘들게 밭 갈고 잡초 뽑고 약 치지 않아도, 유전자 다양성과 면역력을 몽땅 삼싸먹으며 마개조 학대에 가깝게 품종개량을 하지 않아도.. 식용 열매가 큼직하게 많이 잘 맺혔을 것이다.
개인적으론 호박이 자라는 걸 가까이에서 관찰해 보니 이 생각이 절실히 들더라.

(2) 동식물에 지금 같은 원인 모를/악질적인 병충해가 없었을 것이다.
식물의 적은 식물이고 서로 견제하고 말려 죽이고 독을 만들어서 내뿜고.. 우한 괴질 같은 이상한 바이러스가 생긴 걸로도 모자라서 자꾸 이상한 변이가 생겨나는 거 말이다.
이런 메커니즘의 과학적 디테일을 다 알 수는 없지만, 이런 것도 성경적으로는 응당 죄의 저주가 야기한 결과이다.

(3) 모기가 흡혈을 하지는 않았을 것이다.
개인적으로는 난 예수님은 성육신했던 당시에 더운 여름에도 모기에 물려서 피를 빨리지는 않았을 거라고 생각한다.

(4) 인간 포함 동물의 배설물이 지금 같은 끔찍한 외형과 악취를 내뿜지 않고, 시종일관 그냥 태변과 비슷한 형태였을 것이다.

(5) 인간 포함 동물의 사체가 지금 같은 끔찍한 외형과 악취를 내뿜지 않고, 그냥 죽은 식물이 말라 비틀어져 분해되는 것과 별 차이 없이 분해됐을 것이다.

그래서 만해 한 용운은.. "세상에서 제일 더러운 것은 똥, 그보다 더 더러운 건 시체.. (+ 그보다 더 더러운 건 네놈들의 마음)"라고 그랬었다. 이건 자연과학과 인문과학을 모두 굉장히 잘 통찰한 발언이다!

이 정도면 혈액도 그렇고.. 뭔가 단백질의 분자/원자 구조 차원의 왜곡이 발생하지 않았나 싶은 생각이 들 정도이다.
하나님이 3천여 년 전의 옛날 사람인 욥이 아니라 양자역학과 DNA 분자생물학을 아는 현대의 물리학자 생물학자 등등에게 다시 나타나셔서 욥기 38~41장 사이의 배틀을 뜬다면 어떤 질문을 하실지 개인적으로 굉장히 궁금하다..!!!

"내가 태초에 공간의 중심을 중성자로 채웠을 때 넌 어디에 있었느냐? 알고 있다면 말해보아라. 중성자의 붕괴는 전자와 양성자를 낳고 원소를 생성시키는데 그 중성자 붕괴의 반감기는 누가 정했느냐?" 아마 이런 식으로 얘기가 나올 테니까.. =_=;;

신의 창조를 믿는 사람들은 진화론을 막 하나님을 부정하는 사탄적인 생각 이런 식으로 매도하고 공격하는 경향이 있다. 하지만 내가 보기엔 그 정도까지 적대시할 필요는 없다고 여겨진다.
진화론은 무신론보다는 죄의 저주를 받은 이 자연 세계에서 존재하는 약육강식과 적자생존과 죽음을 관찰하면서 만들어진 이론이고, 그 관찰 자체는 과학적으로 명백히 사실이기 때문이다. 생명의 기원 말고 생명의 "분화" 말이다.

지금 자연에 다~ 아름답고 조화로운 지적설계의 산물 "만" 있는 건 절대 아니기는 마찬가지이다.
모기의 흡혈은 말할 것도 없고.. 뻐꾸기가 남의 둥지에다 남의 알을 밀어내고 자기 알 슬쩍 낳는 습성도 그럼 하나님이 처음부터 일부러 그렇게 만든 것일까?
마냥 적대시하고 대립할 게 아니라, 그림이 그게 전부가 아니라고 얘기하는 게 바람직한 문제 접근 방식이라 여겨진다.

그럼 다음으로, 위의 (1)에서 논했던 식물의 생산력에 대해서 좀 더 생각해 보도록 하겠다.
인간은 4000년 전이나 지금이나 농사를 지어서 식물의 몸체나 과육을 주식으로 먹으며 살고 있다. 그렇기 때문에 산업· 공업을 위한 석유, 물, 희소 화학 원소뿐만 아니라 저런 농작물 종자도 전략 안보 물자인 게 주지의 사실이다.

오늘날은 과학 기술이 발달해서 식량 생산이 획기적으로 늘었으며, 지구에서 50억을 넘어 80억 인구를 부양 중이라고 그런다. 질소 합성법을 개발하고 오랫동안 어마어마한 품종 개량까지 한 덕분이다. 지금 굶주리는 사람들이 있는 건 인간의 욕심이나 정치· 경제적인 문제 때문이지, 절대적인 식량 생산이 부족하기 때문이 아니다.

난 도시 촌놈 농알못이다 보니, "그럼 열매 먹고 남은 씨 중에 큼직하고 소금물 아래로 가라앉는 걸 아무거나 심으면 되지 않나?"라고 생각했는데.. 그게 아니더라. 일부 곡물은 종자 회사가 특단의 생산력 마개조 최적화를 한 종자를 매년 구입해야 된댄다.
그 최적화는 당대에만 유효할 뿐, 후대로 유전되지는 않기 때문이다. 걔가 맺은 과육 안에 들어있는 씨를 또 뿌려 갖고는.. 원래 종자와 동등한 양과 질을 지닌 열매가 절대로 맺히지 않는다.

인간들이 도대체 식물에다가도 무슨 짓을 하길래..???? 그냥 비료 주고 약만 치는 게 아닌가 보다.
그렇다고 종자 회사가 악의적으로 종자에다가 터미네이터 락을 건 것은 아니고.. 단순히 유전적인 특성이 계속 유지되지 못하기 때문에 생산력이 떨어지는 거라고 한다.

군견이나 경주마 같은 건 체력 좋은 우수한 놈이 대대로 계속 나오도록 혈통을 특별히 보존한다고 하는데 옥수수 종자는 어떻게 관리되나 모르겠다.
이 품종 개량이라는 게 죄로 인한 땅의 저주를 근본적으로 완전히 풀어 버린 것은 아님을 알 수 있다. 그저 조건부로 일사적으로 우회· 회피만 했을 뿐이다.

각종 산기슭이나 강변의 공원 공터에 '무단 경작 금지'라는 팻말이 붙은 이유도 이런 맥락에서이다.
남의 사유지라면 당연히 무단 경작을 해서는 안 되겠지만, 어차피 누구의 땅도 아니고 야생 자연을 재현해 놓은 곳에다가 인간에게 도움이 되는 식물을 좀 심어서 가꾸는 게 왜 문제이고 금지인 걸까?

이조차도 현재 세상의 자연이 에덴 동산 같은 곳이 아니기 때문이다. 평범하게 관상용 꽃, 풀, 나무 따위를 심는 게 아니라 먹을 만한 열매를 얻기 위한 작물을 심으려면, 주변 환경을 있는 자연 그대로 놔두는 게 아니라 인위적으로 조절과 변형을 많이 가하고 물과 온도, 영양분 튜닝을 많이 해야 한다.

냄새 나는 퇴비를 잔뜩 뿌려야 하고, 쓰레기가 될 가능성이 높은 비닐 등 각종 구조물을 설치해야 하고, 병충해 대비를 하느라 심지어 독한 농약도 쳐야 한다. 게다가 작정하고 이런 식용 작물을 재배하는데 겨우 한두 그루만 심지는 않을 테고..
결국은 작은 텃밭이라도 농작물이 자라는 곳은 천연 자연과는 다른 장소가 되어 버린다. 이는 공원의 설립 취지를 망치므로 금지되어야 할 것이다.

이렇게 과육을 많이 내는 쪽으로 품종개량된 작물은 야생에서는 제대로 자라지 못한다. 집돼지가 멧돼지에 비해 야생에서 제대로 생존하기 어려운 것과 같은 이치이다.
또한 온통 시퍼런 식물들로 가득한 동남아시아 열대우림 정글이 정작 '녹색 사막'이라고 불리며 광합성 산소 공급 이외에 실질적인 인구 부양은 못 하는 것도 이런 맥락에서 생각할 수 있다. 땅에 임한 천연 자연에 대한 저주의 증거인 셈이다.

자, 농사의 특성이 자연의 특성과 어떤 차이가 있는지 감을 잡았다면..
강가나 공원 등, 적당히 흙 밟을 수 있고 수풀 우거진 곳이라고 해서 각종 음식물 쓰레기--그것도 축축하고 냄새 나는 것--를 함부로 버리거나 파묻고, 심지어 방뇨까지 하면서 “어차피 다 거름이 될 거니까 괜찮다” 이러는 게 그리 바람직하지 못한 사고방식임을 알 수 있을 것이다.

음쓰나 배설물이 썩고 분해되면 물론 거름이 되기야 할 것이다. 그러나 그건 하루 아침 한두 시간 만에 뚝딱 되는 일이 아니다. 그렇게 되기까지 흉측한 비주얼과 악취, 벌레, 위생 문제 뒷감당은 어찌 하려고?
거름을 만들 거면 자기 텃밭이나 뒷간, 아니면 정말 사람이 아무도 없는 첩첩산중에서나 만들어야 한다. 사람이 수시로 지나다니는 공공장소에서는 자제해야 한다.

심지어 천연 퇴비 말고 화학 비료도 마찬가지다. 화학 비료는 당장 공기 중에서 악취를 풍기거나 세균과 벌레를 꼬이게 하지 않는다. 분해가 잘 되지 않는 플라스틱 같은 물질이 아니며, 중금속이나 농약 같은 유독성 물질도 아니다.

얘는 흔한 편견과 달리, 성분 자체가 식물이나 인체나 환경에 해로운 게 아니다. 단지, 식물에게 필요한 영양 성분이 일부만 '너무 많이' 들어있어서 문제이다. 그래서 잉여 분량이 토양을 산성화시키고, 물에 씻겨 들어갔을 때 부영양화를 야기해서 수중 생물을 공멸시킨다.

다시 말해 얘는 환경에 문제를 끼치는 방식이 다른 여느 인공 화학 물질과는 좀 다르다. 어찌 보면 식물계의 정크푸드 인스턴트 식품인 건지도 모르겠다. 당장은 싼 가격에 풍부한 영양을 공급하고 효과도 있지만.. 영양 불균형을 초래하고 건강이나 환경을 해칠 위험이 크다는 공통점이 있으니 말이다. 식물계의 도핑 약물까지는 아니고 가공식품에 가까운 듯.. ㄲㄲㄲ

이런 이유로 인해 농지가 아닌 공원이나 텃밭 수준에서는 농약과 마찬가지로 화학 비료의 사용도 금지된다. 허나, 현실에서는 이런 걸로 영양을 팍팍 주입하지 않으면.. 농사에 들인 노력 대비 상품으로 내놓을 수 있는 과육이 풍부하게 많이 맺히질 않는다. 병충해를 생각하지 않더라도 말이다. 그러니 식량을 생산하는 논밭은 평범한 자연과는 형태가 좀 다른 곳이 될 수밖에 없다.

이상이다.
잡초 및 병충해와 싸우며 힘겹게 자라고 있는 텃밭의 호박이나, 새끼들 데리고 산을 뒤지며 먹을 것을 찾아 다니는 멧돼지들이나.. 다 "창조 세계가 지금까지 함께 신음하며 고통 중에 산고를 치르는"(롬 8:22) 사례에 속하는 것 같다.
그에 비해 인간들이 너무 먹고 살기 힘들어서 결혼도 출산도 기피하는 건 성격이 약간은 다르다.

Posted by 사무엘

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

* 오~ 굉장히 오랜만에 천문 분야에 짤막한 글을 하나 올리게 됐다.

1. 지구의 자전을 따라가며 관측한 최장시간 개기 일식 (콩코드)

1973년 6월 30일, 로스 앨러모스 국립 연구소 소속의 과학자들은 그 당시 최첨단 기술의 산물이요, 운임도 상상을 초월하게 비쌌던 콩코드 초음속 여객기를 전세 냈다. 그리고 그걸 타고 공중에서 개기 일식을 관측했다. (공교롭게도 과학자들의 국적이 미· 영· 프여서 콩코드 개발사의 국적과도 일치했었음)

콩코드는 극심한 공기 저항을 뚫고 무리하게 고속을 추구하느라 연료 소모가 너무 심했으며, 비행 후에 기체의 유지보수 비용도 많이 들었다. 그런 주제에 승객은 100여 명 남짓밖에 못 태웠으니, 1인당 운임은 기존 아음속 여객기의 1등석 이상으로 비싸질 수밖에 없었다.

낮은 연비로 인해 항속거리도 짧은지라, 콩코드는 대서양은 건너도 태평양은 직항으로 횡단할 수 없었다. 우리나라에서 콩코드가 취항했다면, 1990년대 이전처럼 끽해야 괌 내지 앵커리지 정도나 가지, 뉴욕이나 LA까지 곧장 갈 수 없었다. (콩코드 여객기가 마케팅 홍보 차원에서 지난 1976년 11월 9~10일엔 우리나라도 방문해서 김포 공항에 착륙한 적이 있었음.. ㄲㄲ)

허나, 마하 2라는 속도는 압도적인 매력이기도 했다. 전투기의 속도로 비행하는 여객기라니.. 얘는 적도에서의 지구 자전 속도보다도 더 빠르게 날 수 있었다. 자전 방향을 거슬러서 동쪽에서 서쪽으로 날아가면, 서쪽으로 넘어가던 해가 도로 거슬러 올라오는 광경을 볼 수 있었다.

그러니 천문학자들이 이런 생각을 하게 됐다. 지표면에서는 지구의 자전 때문에 개기일식을 겨우 몇 분 동안밖에 볼 수 없는 반면, 저 콩코드 여객기 안에서 우리도 지구의 자전을 거슬러서 계속 같은(?) 지점에 있으면 일식을 더 오래 관측할 수 있을 거라고 말이다.

그래서 이 사람들은 콩코드 여객기를 빌려서 각종 관측 장비들을 실었다. 이 콩코드는 무슨 관광버스.. 아니, 관광기 노릇을 하면서 평소에 여객용으로 전혀 다니지 않던 적도 부근의 인도양-아프리카-대서양 구간을 날았다. 과학자들은 콩코드 특유의 그 자그마한 창문을 통해 개기일식을 무려 74분 동안 관측할 수 있었다고 한다.
이때는 석유 파동이 아직 발생하기 전이고 기름값이 아주 쌌기 때문에 이런 덕질 돈지랄도 할 수 있었다.

2. 태양계 밖에서 지구를 바라본 모습 (보이저 1호)

이건 태양계 외행성 탐사선인 보이저 1호가 무려 해왕성을 통과하고도 1년이 더 지났던 1990년 2월 14일에 찍은 사진이다.
인류가 만든 물건 중에서 지구에서 가장 멀리 떨어져 있는 놈이 바로 보이저 1호인데, 얘는 그에 걸맞게 세상 만물 중에 지구를 가장 멀리서 보고 찍은 사진을 전해 준 것이다.

1969년, 아폴로 8호가 지구를 찍은 “Earthrise(지구돋이)”라는 사진이 매우 유명하듯, 보이저 1호가 찍은 저 사진은 “The Pale Blue Dot(희미하고 푸르스름한 점)”이라는 이름으로 유명세를 탔다.
우리가 사는 지구라는 터전도 우주라는 거시세계에서는 얼마나 작고 보잘것없는 존재에 불과한지를 일깨우는 매우 의미심장한 작품이다.

이 사진은 NASA의 보이저 프로젝트에 관여하고 있던 유명 천문학자 겸 과학 저술가인 ‘칼 세이건’의 적극적인 제안 덕분에 찍힐 수 있었다고 한다.
그 당시에 지구와 보이저 호는 이미 60억 km가량이나 떨어져 있었으며, 신호를 보내는 데만 5시간이 넘는 상태였다. 지상 기지에서 실시간으로 카메라 영상을 확인하고 렌즈의 위치를 바꾸는 기동 따위는 가능하지 않았다. 사용 가능한 자원이 극도로 제한되어 있으니, 그 어떤 지시를 내리더라도 절대적으로 신중해야 했다.

그 와중에 미지의 세계인 태양계의 바깥을 하나라도 더 촬영해도 모자랄 판에, 반대로 지구가 있는 뒤쪽을 촬영하는 건 리스크가 컸다. 태양 쪽을 향해서 카메라를 잘못 구동하다가 기기를 망가뜨릴 수도 있었다. 이건 한가로운 덕질 잉여질처럼 비쳐질 수도 있었다.

그러나 다행히 저 사진은 별 문제 없이 찍힐 수 있었다. 칼 세이건의 제안 덕분에 인류는 지구를 저렇게 멀리서 찍은 진귀한 사진을 얻을 수 있게 되었다. 이것도 보이저 2호가 전해 준 천왕성이나 해왕성 사진 만만찮게 의미심장하지 않은가?

그리고 칼 세이건은 마냥 비현실 감상적 낭만적인 과학 덕후인 건 아니었다. 과학 분야의 행정가로서 국민 세금 아까운 줄도 알았으며, 무리한 유인 달 탐사의 반복에 대해서는 오히려 반대 소신이었다. 유인 달 탐사를 한 번 할 비용으로 무인 달 탐사는 n번씩 하면서 더 많은 발견을 할 수 있기 때문이라고..

보이저 1호에 장착되었던 카메라는 저 사진의 촬영을 끝으로 영구봉인되었다고 한다.
사실, 얘는 발사된 지 무려 40년이 넘었고, 이제 언제 교신이 끊기더라도 이상할 게 없는 노인학대 상태이긴 하다. 그나마 이렇게 오래 교신이 가능한 건 태양광이 아니라 물질 그 자체로부터 초월적인 에너지를 내는 원자력 전지 덕분이다.

3. 텅 빈 우주 공간에 찍힌 은하들의 모습 (허블 우주 망원경)

‘허블 우주 망원경’이라고.. 인공위성 형태인데 여느 첩보· 통신 위성들처럼 지구 쪽을 촬영하는 게 아니라, 우주를 촬영해서 영상을 보내 주는 ‘이동식 천문대’가 있다.
얘는 1990년 4월 말에야 발사돼서 활동을 시작했으니, 아까 그 보이저의 지구 사진과 등장 시기가 비슷하다.

지구에서 우주를 관측하는 건 낮과 밤, 구름과 날씨, 대기에 의한 산란, 주변의 각종 불빛 때문에 애로사항이 매우 많다. 오죽하면 도시에서는 이제 별도 거의 볼 수 없는 지경이 됐을 정도이다. 천문대를 도심과 최대한 떨어진 오지의 산꼭대기에다 건설해 보지만, 이것도 사진의 품질을 올리는 데 한계가 있다.

보통 이공계에서 공기가 방해물로 작용하는 건 십중팔구 운동하는 물체에 대한 ‘공기의 저항’이다. 극한의 고속을 다루는 항공 우주 공학에서는 열까지 걱정해야 할 정도로 저항이 극심해진다. 그런데 천체 관측은 물체의 운동과는 전혀 무관하면서 지구 대기의 방해를 받는 영역이라는 것이 참 흥미롭다.

하긴, 물은 아무리 티없이 맑고 투명하더라도 일정 깊이 이상이 되면 빛조차 전혀 들어오지 않게 되니.. 유체는 빛의 진행 속도를 느리게 하고 진행 방향을 바꾸고, 더 나아가 빛을 차단하는 효과가 있긴 해 보인다.

그런데 아예 지구 대기권의 밖에서.. 우주에서 우주를 관측하면 저런 한계를 전혀 받지 않으면서 지구에서는 감히 상상도 할 수 없는 고품질의 관측 사진을 얻을 수 있다.
그 반면, 단점은??? 그야말로 상상을 초월하는 비용...

이거 뭐 일반 야구장과 ‘돔 구장’의 차이가 문득 떠오른다. 후자도 날씨에 구애받지 않고 언제나 야구 경기가 안정적으로 열리게 해 주지만, 건설과 유지보수 비용이 정말 살인적이라는 점에서 약간 비슷한 관계인 것 같다.

허블 우주 망원경은 우리 돈으로 환산하면 수천억~조 단위의 예산이 투입되어 개발되고 발사됐다. 하지만 얘는 만들어 내는 결과물이 워낙 압도적이고 탁월하기 때문에 전세계의 천문학자들이 한 번쯤 사용해 보고 싶어하는 로망의 대상이 됐다. NASA에서는 세계로부터 들어온 관측 신청서들을 검토한 뒤, 1년 단위로 망원경 운영 스케줄을 짠다고 한다.

그런데 그 와중에.. 1995년에 ‘로버트 윌리엄스’라는 천문학자는 예약이 꽉 찬 그 비싸고 귀한 허블 우주 망원경을 이용해서 특정 천체나 은하가 아니라 아무것도 없는 텅 빈 우주 공간을 쭉 zoom 당겨서 찍어 보면 어떨지 제안했다.

이건 아무 성과 없이 망원경의 막대한 운영 비용만 날리는 돈지랄로 끝날 수도 있는 도박 모험이었다. 더구나 극도로 어두운 우주에서의 촬영은 무슨 지구에서 셀카 찍듯이 찰칵 한 번으로 금방 끝나는 것도 아니었다. 최하 며칠 이상씩 노출을 하며 기다려야 했다.

그래서 이 제안은 가성비가 거센 찬반 논쟁의 대상이 됐지만.. 그래도 끝내는 승인되어 촬영이 시행되었다. 그런데 결과물을 들여다보니, 성경에 나오는 “깊은 데로 그물을 던져라” 같은 이변이 벌어졌다.
사진에는 무려 3천 개에 달하는 은하들의 모습이 담겼다~! 이 사진은 “Hubble Deep Field”라는 이름이 붙어서 세계의 천문학계를 발칵 뒤집어 놓았다.

우주라는 건 저기뿐만 아니라 아무 데나 대고 촬영해도 별, 아니 은하들이 우리가 차마 상상도 하기 어려울 정도로 많이 깔린 거시세계였던 것이다.
저 사진은 인류가 까마득히 가장 먼 지점을 관측한 결과물이라는 기록을 수립했다.

Posted by 사무엘

※ 세균의 발견, 비타민의 발견

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

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

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

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

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

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

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

※ 지구의 나이, 우주의 나이

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

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

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

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

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

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

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

Posted by 사무엘