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. 화생방

공중이나 바다가 아닌 평범한 육상 재래전 전쟁터에서 군인을 가장 많이 죽이는 것은 폭발물 파편이다. 근원지가 수류탄이든 지뢰이든 포격이든 폭격이든, 어쨌든 날아가서 박히기만 하는 게 아니라 터져서 넓은 면적에 파편을 날리는 폭탄이 짱이다. 단순 총알은 파괴 면적이 너무 작은 관계로, 저격이 아니라면 그 자체가 사람을 죽이는 경우는 흔치 않다.

그래도 총은 여전히 군인의 상징이며, 소총 사격은 화망을 형성해서 아군을 엄호하거나 적군을 움직이지 못하게 하는 역할을 충분히 한다. 당장 kill 수를 많이 못 낸다고 해서 개인화기가 일체의 쓸모나 필요가 없는 건 결코 아니다. 지금 세계가 명목상 교류와 평화를 추구하고 옛날 같은 제국주의 침략 전쟁을 지향하지는 않는 시대가 됐다고 해서, 군사력 자체가 당장 필요하지 않게 된 건 절대 아니듯이 말이다.

그런데, 전쟁터에서 사람을 죽게 하는 방법은 폭탄이나 총알, 심지어 총검을 이용한 물리적인 충격만 있는 게 아니다. 파리를 굳이 손바닥이나 파리채로 쳐서 잡는 게 아니라 에프킬라를 뿌려서 잡듯, 방탄조끼나 헬멧이 아니라 방독면으로 방어해야 하는 방식의 전투도 있다. 이를 특별히 '화생방전'이라고 한다. 이건 공격 수단들의 근간 원리에서 각각 첫 글자를 딴 명칭인데, 마치 군사의 육해공처럼, 물리 화학 생물이라는 과학의 세 분야를 두루 아우르는 용어이기도 하다.

단, 보다시피 '물화생'은 아니고 '화생방'이다. 물리는 분야가 너무 넓어서 그런 것 같다. 과학의 각 분야에 대응하는 공학을 생각해 봐도 화학공학, 생명공학은 있지만 물리공학이라는 말은 없으니 말이다. 그 대신 기계공학, 전자공학, 원자력공학, 항공우주공학 등이 있을 뿐이지.
스타에서 테란의 물리학 연구소는 배틀크루저의 야마토 포를 개발하는 곳인데, 물리학의 어느 분야를 주로 연구하는지가 문득 궁금해진다.

스타에도 응당 화생방에 해당하는 개념이 있다. 디파일러의 플레이그가 생물에 해당하고, 베슬의 이레디는 방사능에 속한다.
원래는 고스트의 핵도 방사능이어야 하지만, 설정과 밸런스 문제 때문에 게임엔 반영 안 됐고 그냥 크고 무시무시한 폭탄이라고 구현돼 있다.
화학은 잘 모르겠다. 스타에 딱히 독가스 같은 게 등장하지는 않으니까.. 단지, 광범위 대량학살용으로는 독가스보다 더 고차원적인 프로토스의 싸이오닉 스톰이 존재할 뿐이다.

난 태어나서 화생방(전)이라는 단어를 처음 본 곳은 아마 초딩 시절 전화번호부 끝부분 부록에 적혀 있던 '전시 국민 행동 요령'이었지 싶다.
성경에도 계시록뿐만 아니라 슥 14:12처럼 사람이 산 채로 눈과 살과 혀가 녹아/썩어 없어지는 묘사는 뭔가 화생방전을 떠올리는 섬뜩한 장면으로 보인다.

2. 전쟁의 주요 양상

  • 고지전: 나로서는 이거 뭐 6· 25 말고는 다른 고지전 자체가 떠오르는 게 존재하지 않는다. 한반도 중부의 서쪽은 평지 위주였지만 우리에게 지형적으로 불리하고 판문점도 가까이 있어서 제대로 싸울 수 없었던 반면, 동부의 첩첩산중에서는 고개를 하나 점령해서 조금이라도 영토를 더 수복하려고 치열한 전투가 벌어졌으니 말이다.
  • 참호전: 1차 세계 대전 당첨이다. 여차여차 하다 보니 서로 평지에서 땅따먹기를 한 뒤, 참호 파고 지겹도록 시즈 탱크 우주 방어만 벌이는 지경이 벌어졌다. 무슨 FPS에서 캠핑처럼.. 공격이 방어보다 너무 불리하다 보니, 참호 하나 점령하려고 갈려 들어간 병사들이 그 당시에 얼마였나 모르겠다. 그 교착 상태를 해소하려던 와중에 원시적인 탱크와 전투기가 발명됐고 독가스도 동원됐다.
  • 상륙전: 바다에서 육지로 상륙하면서 섬을 하나씩 점령하는 형태의 전투는 2차 세계 대전 중에서 태평양 전선이 대표적이다. 전쟁의 규모가 커지다 보니 미군 해병대의 비중이 본격적으로 커졌다. 뭐, 거기 말고도 본토 진출을 위해서 서부 전선의 노르망디 상륙이 있고 나중에 6· 25 때 인천 상륙도 전쟁사의 한 획을 그었지만..

오늘날은 세상에 고층 건물이 즐비한 대도시가 많기 때문에 전쟁이 나면 '시가전'의 비중이 커질 것이다.
만약 북괴가 다시 남침해서 서울로 쳐들어온다 해도, 2017년의 서울은 1950년 당시의 그 허접한 서울이 절대 아니다. 그때와는 비교도 할 수 없이 복잡하고 빽빽해진 건물숲 속에서 시가전을 제대로 치러야 할 것이며, 그렇게 호락호락 사흘 만에 서울 점령이란 절대 가능하지 않을 것이다.

하지만 역사 속의 전쟁 중에 시가전으로서 내가 딱 떠오르는 건 없다. 그리고 2차 대전은 동부(vs 러시아)나 태평양 전선(vs 일본..) 말고 서부 전선에 대해서는 내가 딱히 기억이나 존재감이 느껴지는 게 없다.

3. 탄피 처리

공기총 같은 거 말고 화약으로 격발하는 총들은 탄두와 화약이 탄피로 감싸져 있는 탄환을 사용한다. 음식을 먹고 나면 그릇이 남고 커피를 마시고 나면 컵이 남듯, 총을 쏘고 나면 탄피 껍데기만 남아서 사출된다.
탄피 부분까지 싹 폭발해서 없어지거나, 아니면 같이 발사되어 날아가는 총알이 있다면, 마치 손잡이 부분까지 몽땅 과자로 돼 있어서 다 먹어치울 수 있는 길거리 아이스크림 콘만큼이나 참 좋을 것이다. 하지만 총알을 그렇게 만들었다간 화약 부분이 평소에는 어지간히 열받아도 절대로 폭발하지 않고 안전하게 있다가 원하는 순간에만 격발하게 만들기가 도저히 불가능하다. (실용적인 가성비 수준에서..)

탄피 처리라는 게 군대에서 골치아픈 일이긴 하지만.. 그래도 얘는 여러가지 이유로 인해 가능한 한 몽땅 회수해서 재활용하는 것이 바람직하다. 환경 보호(?)나 물자 절약 따위 말고 좀 더 social한 이유로는..
평시에는 탄약의 무단 유출을 감지하고 자살· 프래깅 같은 부정 사용을 예방하기 위해서이다. 총을 몇 발 쐈는지 알고 싶을 때 탄피 개수를 세는 것만치 단순무식하고 효과적이면서도 정확한 방법이 없기 때문이다.

전시에야 적에게 총 쏘는 게 병사들의 재량 영역이 되며, 수십· 수백 발의 총알이 순식간에 없어진다. 그러니 실탄 사용 내역을 평시만치 일일이 파악하고 통제하면서 탄피를 챙길 여유가 없다. 그 대신, 적군에게 아군의 위치 내지 이동 경로를 노출하지 않기 위해 흔적을 치우는 과정에서 탄피도 눈에 띄는 것 정도는 다 줍고 치운다.
그리고 전투가 끝나고 병사들이 병영으로 복귀한 뒤에는 모든 병사들을 일일이 정말 빡세게 몸수색을 해서 잔여 실탄을 몰래 짱박아 둔 게 절대 없도록 조치를 취한다고 한다. 1996년 강릉 무장공비 토벌 작전이 끝났을 때에도 이런 후처리 절차가 응당 행해졌다고 한다.

4. 심폐소생술과 인공호흡

사람을 죽이는 전쟁 얘기를 했으니 다음으로는 사람 살리는 얘기로 넘어가 보겠다.
멀쩡하던 사람이 어디로 추락하거나 뭘 맞거나 부딪치지 않았는데 외상 없이 의식을 잃고 픽 쓰러지는 건 아무래도 흔히 보는 장면은 아니다. 신경계나 뇌 쪽의 문제로 인해 몸이 셧다운 된 게 아니라면 저런 건 대체로 (1) 호흡기 아니면 (2) 순환기에 문제가 생겼기 때문이다.

목에 생선 가시 같은 게 걸려서 숨을 못 쉬고 쓰러지는 건 기도 폐쇄로 인한 질식이니 (1)번 계열이다. 본인이나 어린 자녀가 갑자기 이런 상황에 처했을 때 대처하는 방법을 뒤늦게 네이버에서 검색하려 든다면 너무 늦을 것이다. 평소에 숙지해 둬야지.
그리고 물에 빠진 건 숨을 못 쉰 질식에다 폐에 물이 들어간 것까지 복합이다.

호흡과 무관한 순환 계통 문제는 부정맥 같은 심장의 지병 때문이다. 그런데 혈액 순환이 잠시만 중단돼도 어차피 호흡기 문제와 마찬가지로 뇌에 산소가 제대로 못 가게 되고, 뇌세포가 죽기 시작해서 몸에는 심각한 트러블이 발생한다.
물에 빠져서 질식으로 인해 의식을 잃어 가는 거나, 심장 박동이 중단되어 쓰러진 거나 원인은 다르지만 결과는 비슷하며, 단 몇 분간의 golden time 이내에 최소한의 적절한 조치가 취해져야 하는 건 동일하다.

이거 하냐 못 하냐에 따라 사람이 사냐 죽느냐, 혹은 살더라도 온전히 살아나냐 반신불수가 되느냐가 갈린다. 그래서 소위 '심폐소생술'(CPR)이라 하는 기법이 도입되고 대대적으로 홍보되고 있다.
누군가가 쓰러지면 먼저 "괜찮으세요?" 물어 보고, 의식이 없으면 주변 사람을 지목해서 "왼쪽 저 여자분은 당장 119에 신고해 주세요, 저기 흰 옷 입으신 분은 근처의 심장 제세동기를 가져와 주세요" 지시를 한다. 그 뒤 CPR 실시다.

심폐소생술은 배터리가 방전된 차를 시동이 걸릴 때까지만 밀어 주는 게 아니다. 의료진이 와서 환자를 인계할 때까지 시술자의 손으로 심장의 역할을 얼추 대신하는 거라고 생각하고 가슴을 눌러야 한다. 하다못해 사람이 수 분 동안 숨을 참으면 참았지, 심장 박동이 그만치 멈춰 버리면 어찌 되겠는가?
약한 갈비뼈는 부러뜨리는 것도 감수한다는 심정으로 굉장히 세게, 분당 110~120회 남짓한 주기로 생각보다 빠르게, 오래 해야 한다.. 이건 수~10수 분 간격으로 옆 사람과 주기적으로 교대도 해야 할 정도로 꽤 힘든 노동이다.

전문적인 의료· 보건인이라면 몇 차례의 CPR 후 환자 상태를 봐서 인공호흡을 재량껏 시도할 수도 있으나, 일반인을 상대로 한 매뉴얼에서는 그런 건 물에 빠진 가족을 구한 정도가 아니면 안 해도 된다고 진작에 빠졌다. 환자가 독극물에 중독돼 있는 경우 구강 접촉은 시술자도 위험에 빠뜨릴 수 있거니와, 명백한 호흡기 쪽 이상이 아니라면 심장 압박만 잘 해 줘도 산소 전달은 그럭저럭 된다고 여겨지기 때문이다. CPR이 그만큼 더욱 중요하다고 보는 셈이다.

CPR과 인공호흡은 의식을 잃은 사람을 구명하는 양대 조치로 여겨지고 있는데, 취지와 목적과 효과가 이렇게 서로 차이가 있다는 점이 개인적으로 와 닿았다. 호흡과 혈액 순환의 관계에 대해서도 이 기회에 다시 한번 생각하게 되었다.
참고로 사람의 목을 졸라 죽이는 교수형도 흔히 생각하는 호흡의 차단이 아니라, 그에 앞서 뇌로 가는 혈류를 막아서 훨씬 더 신속하게 사형수를 죽이는 것이 목적이다. 물론 집행을 잘못하면 여전히 켁켁거리면서 더 고통스럽게 죽게 될 수도 있다.

5. 보건의료인과 군대의 관계

아군을 살리는 일은 적군을 죽이는 일 이상으로 매우 중요하고 어렵고 책임감이 큰 스킬이다. 그렇기 때문에 저 스킬의 보유자는 어떤 형태로든 소총 들고 전장에서 뛰어나니는 알보병 소총수 같은 보직에는 결코 투입되지 않는다. 그 대신,

  • 군 소속의 의사가 돼서 장교 계급으로 병역을 수행하는 방법이 있다.
  • 아니면 군대와는 빠이빠이 하고 그냥 공중보건의 신분으로 스킬의 난이도 대비 굉장한 저임금과 널널함으로 병역을 수행할 수도 있다.
  • 보건의료 계열 출신이긴 하지만 정식 의사보다 낮은 급이거나(물리치료사..) 미묘하게 다른 계열이라면(의공, 수의학 등등..) 의무병으로 빠질 수 있다. 위생병은 의무병의 옛 명칭 되겠다.

단,

  • 공보의로 병역을 마친 의사들은 여느 보충역들처럼 명목상 예비역 이등병이며, 예비군 훈련을 받는다. 의사들은 직장인(봉직) 내지 자영업자(개원)이지, 무슨 보건소 직원 같은 처지가 아니기 때문이다. 군· 경이나 교사, 소방관만치 전시 보직이 국가 차원에서 완전히 동일하게 보장되지 않는다.
  • 의사라도 극소수 만학도 의대생이나 의전 출신처럼 군대를 다른 경로로 이미 다녀온 사람이 예외적으로 있다. 이들은 여느 의사들 같은 공보의나 군의관 복무 경험이 있지 않다.

6. 주유와 충전의 차이

우리 주변에서 볼 수 있는 대부분의 기계들은 동력의 원천이 기름 먹는 (1) 내연기관이 아니면 전기 먹는 (2) 모터이다.
에너지 공급이라는 관점에서 봤을 때, 주유는 사람에다 비유하면 식량을 그냥 가방이나 창고에 넣고 비축하는 것과 같다. 그러니 아무리 많은 양도 비축이 금방 끝날 뿐만 아니라, 공간이 허락하는 한 얼마든지 해도 문제 없다.
그러나 충전은 실제로 사람 몸에다 밥을 먹이는 것과 얼추 비슷하다. 그렇기 때문에 시간이 엄청 오래 걸리며, 인간이 소화하고 비축할 수 있는 양만큼만 가능하다.

전기는 에너지 그 자체이다. 배터리의 전기가 소모될 때 발생하는 화학 메커니즘을 역방향으로 가해 줘야 충전이 된다. 세상엔 공짜란 없으니 말이다. 충전 아니면 방전, 그리고 전동기 아니면 발전기.. 전기는 이렇게 상호 가역적인 에너지 이동 메커니즘이 있는 게 신기하다. 마치 생물에서 광합성 아니면 세포호흡이 있는 것처럼 말이다.

다만, 사람이 손으로 수동 발전기를 죽어라고 돌려 가지고 그 알량한 전기로 할 수 있는 일은 정말 얼마 없다. 결국 기계가 필요하다.
반대로, 아무리 힘이 넘쳐나도 배터리가 견딜 수 없을 정도의 과다한 에너지가 짧은 시간 동안 가해지면 배터리가 터진다. 충전 시간을 무슨 주유 시간마냥 획기적으로 단축시킬 수 없는 이유가 이 때문이다.

사람은 오랫동안 굶은 상태에서 갑자기 기름진 음식을 막 먹으면 몸에 큰 탈이 나고 심하면 그걸로 죽기까지 한다. 그것처럼 배터리도 무슨 탱크 안에 잘 밀폐· 보관돼 있는 석유처럼 stable한 물건이 아니다. 완충과 완방 반복 시의 내부 상태 변화, 충전 가능 용량의 감소, 너무 추운 환경에서의 자연 방전처럼 까탈스러운 변수들이 존재한다. (아 하긴, 석유조차도 휘발유 같은 건 생각만치 오래 보관 가능하지 않으며, 증발과 변질 때문에 몇 년밖에 못 간다고는 하더라..)

이런 전기와는 달리, 석유는 그 자체는 에너지가 아니라 평범한 액체일 뿐이다. 엔진이 돌아가야만 그제서야 석유가 연소와 폭발을 통해 에너지로 바뀐다. 엔진은 연료의 공급과 비축이 신속하고 간편하고 안정된 반면, 그 엔진을 최초로 돌리기 위해서는 전기 같은 외부 에너지 공급이 필요하다는 한계가 있다. 관계가 이렇게 설명된다.

순수 전기차가 배터리의 용량과 무게· 가격 문제 때문에 도저히 실용화가 못 되고 소형차 수준에 머물러 있는 건, 과거에 브라운관이 화면 크기에 비례해서 급격히 두꺼워지고 무거워지는 것 때문에 30인치대 이상의 대형화는 도저히 엄두를 못 냈던 한계를 보는 것 같다. 요즘의 왕창 크고 넓으면서 두께는 왕창 얇은 텔레비전과 얼마나 비교되는가?

과거에는 전기 자동차는 소형차보다도 더 작은 경차 수준에 머물다가 그나마 기술이 발전해서 이젠 소형이나 준중형 승용차까지는 노리는 모양이다. 하지만 대형 버스나 트레일러가 순수 전기만으로 지금처럼 힘차게 달리는 것은 요원한 일이다. 전기차는 자체 동력은 말할 것도 없고 지금까지 엔진의 힘과 열의 도움을 받아 자연스럽게 얻던 냉난방마저 추가로 자력으로 해결해야 하니 그 부담이 이만저만이 아닐 것이다.

획기적인 배터리나 무선 송전 기술이 개발되지 않는 한, 전기차는 대형차· 군용차까지 몽땅 대체하지는 못하고 그냥 개인용 자가용 수준에 머무르면서 기름 자동차와 공존할 가능성이 높아 보인다. 철도에서는 전기 기관차가 대형차 영역인 여객과 화물 수송에서 그야말로 디젤이 넘보지 못하는 차력쇼를 선보이고 있는 것과 무척 대조적이다. 다만, 아직까지는 부피 당 에너지 축적 능력 면에서 석유를 능가하는 원천은 없는 듯하다.

참고로 하이브리드 차는 엔진이 어중간하게 크고 무거워지고 비싸지기 때문에 경차나 소형 승용차에서는 수지가 맞지 않고, 심지어 이미 더 크고 무겁고 복잡한 디젤과도 그리 궁합이 안 좋다. 승용차 중에서 최하 준중형 이상은 가야 하고, 적당히 비싸면서 가성비도 챙긴 쏘나타-그랜저급 승용차가 하이브리드를 얹기 제일 적당하다.
하지만 아예 최고급 기함급 대형 승용차는 오로지 성능만 추구한다거나 돈이 썩어나는 부자들만 공략하는 너무 고매한 컨셉이어서 그런지, 휘발유 말고 다른 동력원을 얹은 사례가 없다. (에쿠스 디젤이나 롤스로이스 하이브리드 같은 건.. ㅡ,.ㅡ;;)

* 이상, 위의 모든 아이템들은 민방위 교육 가서 떠올랐던 생각과 글감들이다~
그러고 보니 육군 대령이나 준장급은 예편한 뒤에 예비군 내지 민방위의 안보 강사로 종종 빠지는 것 같고, 대위· 소령급은 예편 후에 군무원으로 취직해서 예비군 동대장으로 들어가는 것 같다.

Posted by 사무엘

2017/09/28 08:34 2017/09/28 08:34
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아폴로 계획과 달 탐사 이야기

* 옛날 2012년에 썼던 글을 리메이크 한 것이다. 월면차와 도킹 관련 내용을 새로 추가했다.

1. 인간이 달에 가기까지

콩코드 여객기가 날아다니고 인간이 달에 갔다 오던 1970년대는 그야말로 항공 우주덕을 꿈꾸는 과학도가 많이도 생겼을 것 같은 시기이다. 이제 조금만 더 있으면 인간이 달뿐만이 아니라 화성도 정복하고 우주 식민지를 개척할 것 같은 희망에 부풀지 않았었을까 싶다. 비록 내가 태어나기도 전이지만 본인은 이 시절을 어느 정도 동경까지 하고 있다.

아시아 최초의 우주인인 일본의 모리 마모루 박사는 그 당시에 만화영화 아톰을 보면서 과학자의 길을 꿈꾸었으며, 세계적인 우주론 전문가로 손꼽히는 천문학자인 연세대 이 영욱 교수도 어렸을 때 비슷한 체험을 하고 아폴로 계획의 성과에 감화도 받으면서 이 분야의 진로를 선택했다.

이 교수는 “초등학교 2학년 때 아폴로 11호가 달에 착륙하는 것을 봤다. 그 뒤 천문과 우주에 빠져 매일 하늘을 바라보게 됐다”면서 “초등학교 5학년 때는 우주에서 쏟아지는 유성우(流星雨)를 본다고 3시간 동안 집 마당에 서있기도 했다. 마침 아폴로 달착륙 때 해설을 통해 ‘아폴로 박사’로 유명해진 고(故) 조경철 박사도 연세대 교수였다. 그렇게 연세대와 인연을 맺게 된 것 같다”고 말했다. (☞ 링크 클릭)

모리 박사는 13세이던 1961년 옛 소련의 유리 가가린이 인류 최초로 우주로 나가는 것을 보고 우주인이 되겠다는 꿈을 꿨다고 한다. 그래서 무엇보다 어린 시절의 꿈이 중요하다고 믿고 있다. (☞ 링크 클릭)


이제 막 통신 위성을 통한 TV 중계 기술이 개발되어 1964년의 도쿄 올림픽이 역사상 최초로 지구 반대편으로 생방송 중계된 올림픽으로 기록되던 시절이었는데, 그로부터 겨우 5년 남짓한 시간 만에 인류는 달 착륙 모습을 라이브로 중계하는 데 성공할 줄이야! 대단하지 않은가?

물론 성경은 바벨 탑(창 11:4)이라든가 루시퍼의 반역(사 14:13)에서 볼 수 있듯, 하늘로 자꾸 오르려는 인간의 욕망을 부정적으로 디스하는 경향이 있다. 하늘이 인간에게는 금단의 영역이라는 심상은, 그리스 신화의 이카루스 이야기에도 반영되어 있는 듯하다.

그러나 순수하게 미지의 영역을 개척하기 위해 과학 기술을 개발하는 것 자체는 딱히 선악 대립 구도가 없는 이념 중립적 영역이라 하겠다. 아폴로 8호 승무원은 달을 돌면서 오죽했으면 감격에 겨운 나머지 1968년 크리스마스 이브를 기념하여 창세기 1장을 낭독하기도 했다. 바로 이런 광경을 보면서!

사용자 삽입 이미지

참고로 아폴로 8호는 새턴 V 로켓으로 유인 우주 비행을 최초로 시도하는 것이었으며, 아예 지구 궤도를 벗어나서 달의 궤도까지 가는 것도 완전 최초였던 미션이었다. 달 착륙선만 빼고 각종 위험한 모험은 다 하고 왔다. 오히려 그 다음 9호는 달까지 가지는 않고 지구 궤도에 머물면서 달 착륙선과 우주복의 안정성을 시험했다.

구소련은 1950년대 말에 세계 최초로 인공위성을 쏴서(= 대륙간 탄도 미사일 발사 기술까지 인증) 스푸트니크 쇼크를 일으키며 미국을 도발했다. 하지만 미국이 작정하고 NASA를 만들고 쇼미더머니를 치면서 이 분야를 무섭게 추격하자 10여 년 만에 전세는 역전되었다.

소련은 달에 무인 탐사선을 보내서 달 뒷면의 모습을 사진으로 남겼고, 달 표면까지 내려가서 월석을 채취해 오는 것까지는 성공했다. 그러나 달 표면에 사람을 착륙시키는 것까지는 차마 달성을 못 했고 천조국 미국이 대신 해냈다.

한때는(1990년대 말과 2000년대 초?) 갑자기 ‘달 착륙 구라설 / 아폴로 계획 자작극 음모론’이 인터넷에 나돌았다. 무슨 사진 모양이 이상하고 그림자 모양이 이상하다는 둥. 그 당시 기술로 우주선이 밴 앨런 벨트를 살아서 통과하는 건 불가능하다는 둥. 그리고 그때 달에 착륙했다가 다시 출발은 어떻게 했겠냐는 둥.

그러나 이것은 우주 개발 역사와 달 탐사 우주선의 메커니즘 디테일도 제대로 모르는 비전문가의 무지의 소치이다. 아폴로 11호의 달 착륙은 갑자기 툭 튀어나온 게 아니라 점진적인 연습과 리허설을 거듭한 끝에 이뤄진 과업이다.

  • 아폴로 8호와 9호를 거쳐서 10호 때는 드디어 착륙선을 내려서 승무원이 달 표면 고도 10km대까지만 내려갔다가 도로 되돌아와서 사령선에 합류했다. 그 당시 착륙선은 기술적으로 달에 착륙까지는 가능했지만 거기서 재이륙을 아직 할 수 없었다고 한다. 그러니 최종 단계인 그것만 빼고 달에 갔다가 돌아오는 리허설을 다 수행했다. 10호 미션 도중엔 그 유명한 "이 똥이 누구 똥이냐" 해프닝이 벌어지기도 했다.;;;
  • 그 후 아폴로 11~17호 중 13호만 빼고 미국은 무려 여섯 차례나 인간을 달에 성공적으로 착륙시켰다가 귀환시켰다. 13호는 중간에 발생한 문제로 인해 착륙은 포기하고, 달 궤도를 멀찍이 삥 돌기만 한 후 지구로 귀환했다. 그래도 목숨 부지하고 돌아온 것만 해도 어디냐. 13호의 승무원은 인류 역사상 지구에서 제일 멀리까지 나갔다가 돌아온 사람이 되었다.
  • 사령선은 달의 궤도를 가까이서 빙빙 돌고 있고, 여기서 착륙선을 별도로 내려 보내서 착륙한다. 승무원 3명 중 1명은 모선인 사령선에 남아 있고, 2명만 달 표면을 밟게 된다. 사령관은 혼자 달을 빙빙 돌면서 고독스럽게 사령선을 지킨다. 어두컴컴한 달 뒷면을 도는 동안은 다른 승무원 내지 지구 기지와도 통신이 전면 두절된다.
  • 수 차례의 달 탐사가 진행되면서 인간이 달에다 남겨 놓고 온 흔적들도 많다. 가령, 착륙선의 발사대와 발사 흔적도 그렇고 아폴로 11호는 레이저 반사경을 달 표면에다 놔 두고 돌아왔으며, 이건 지금까지도 지구에서 달까지의 거리를 측정할 때 유용하게 쓰이고 있다.
  • 아폴로 11호 때는, 미션 완료 후 착륙선이 다시 발사되어 올라가면서 발생한 배기가스의 강한 후폭풍 때문에, 인근에 꽂아 놨던 성조기가 쓸려 날아갔다. 어이쿠.. 그래서 그 뒤의 아폴로 미션 때는 성조기는 착륙선보다 최소 30m 이상 충분히 멀리 떨어진 곳에다 꽂게 되었다. 달 표면은 생각보다 딱딱해서 깃발을 꽂기가 힘들었다고 함.

이런 디테일을 모두 제대로 알기나 하고서 음모론, 자작극을 주장하는 사람을 난 못 봤다.
내가 기독교 식으로 좀 강한 비유를 동원하자면, 인간이 달에 갔다 왔다는 건 예수님의 부활이 사실인 것만큼이나 확실한 사실이다. 마치 예수님의 부활을 부인하고 안 믿으려면 무수한 역사적 사실들을 부정해야 하듯, 달 착륙도 증거가 의혹보다 월등히 더 많다.

만약 NASA의 달 착륙이 진짜로 자작극이라면 미국의 모든 첩보 기관들은 그 진실을 알고 있는 전세계 수많은 대학과 연구소, 기업들을 입 막고 매수하는 일에 대부분의 예산과 정보력을 쏟아붓고 있을 것이다. 정말이다. 성경의 마 28:12-13이랑 완전 똑같은 상황인 것이다.

그러나 그와는 반대로, 요즘 NASA는 달 내부에서 아폴로 11호의 착륙 지점 같은 역사적으로 너무나 유서 깊은 장소를 있는 그대로 영구 보존하고, 훗날 이곳을 찾는 타국의 달 탐사선이 이를 훼손하지 못하게 하는 법적 장치를 마련하려 하는 중이다.
다음은 역대 아폴로 계획 착륙선들이 달 표면에 착륙한 지점을 한데 나타낸 것이다. 무슨 사격 훈련 후에 표적지에 찍힌 탄착군을 보는 것 같다.

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2. 월면차

인간이 만들어 낸 전기차 중에 가장 독특한 임무를 수행한 물건은 월면차이지 싶다.
달은 공기가 없으니 기름으로 달리는 내연기관 차량을 운용할 수 없으며, 그렇다고 산소를 연료와 함께 섞어서 폭발 추진을 시키는 로켓을 만드는 것도 아니니까.

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월면차는 아폴로 계획 11~17호 미션 중에서 15회 때부터 총 세 차례 투입되었다.
이게 없던 시절엔 기껏 쒜빠지게 고생해서 달에 갔는데.. 너무 힘들어서 승무원들이 좀 멀리까지 주변 지역 탐사를 하기가 어려웠다.
온갖 생존 장비들이 달린 우주복은 무게가 100수십 kg이 훌쩍 넘어갔기 때문이다. 그나마 중력이 1/6인 달이니까 부담이 군인의 '완전군장' 수준으로 줄어들었지, 지구였으면 자력으로 들고 일어서지도 못한다. 그 상태로 월석을 채취까지 하면 중량 부담이 얼마나 더 커졌을까?

월면차는 달에 간 우주비행사들의 기동성을 크게 올려 줬다. 같은 거리를 더 빠르게 가고도 산소 소모량은 1/3 수준으로 줄여 줬다! 달에 두 명이 내려갔으니 월면차 역시 두 명이 모두 같이 탈 수 있었다. 개인 월면차 두 대를 제각기 끌고 다닌 건 아님. 지구에서 테스트할 때보다 더 펄펄 날아다녔다는 것도 두 말하면 잔소리였다.

하지만 그렇다고 한없이 멀리 가지는 못했다. 혹시 월면차가 중간에 퍼지더라도 차를 버리고 착륙선이 있는 곳으로 걸어서 돌아올 수 있게, 착륙 지점으로부터 반경 6km 이내까지만 돌아다니게 FM에 명시를 했다고 한다. 달에는 보험사 긴급출동 같은 것도 있을 리 없으니까..!

월면차의 주행 장면은 달 착륙이 사실임을 매우 강력하게 입증하는 흥미롭고 감격스러운 영상이다. 저거 대수롭지 않아 보여도 지구에서 자연스럽게 만들 수 있는 영상이 아니다.
진공이니 (1) 바퀴가 튀긴 흙먼지조차도 연기를 형성하지 않고 마치 물보라처럼 착착 가라앉는다. (2) 차 속도 대비 흙먼지는 꽤 높고 큼직하게 생기며 지구보다 느린 속도로 가라앉는다. 그런데 사람의 동작은 슬로우 모션이 아님.

지구에서 CG 없이 1970년대의 아날로그 기술만으로 저런 걸 치밀하게 주작할 수 있었을까? 그럴 수 없다는 것이다.
차라리 아예 무중력이어서 사람이 둥둥 떠다니는 건 와이어 써서 어설프게나마 만들었겠지만, 흙먼지가 저렇게 천천히 떨어지는 걸 어떻게 구현하겠는가? 훨씬 더 어렵다.

그 월면차들은 지구로 귀환할 때 회수한 게 아니라 전부 달에 버려져 있다..;; (오오~) 아예 월면차에다가 카메라를 장착한 뒤, 인근의 착륙선이 도로 하늘로 올라가는 장면을 촬영하기도 했다. 이건 월면차의 투입과 동시에 시도했던 것이지만, 카메라를 지구에서 원격 조종해야 하니 꽤 어려운 작업이었다고 한다. 마지막 17호 때에야 간신히 성공했다. 아폴로 17호 때 촬영한 둥근 지구 사진(아프리카 대륙이 나온)만큼이나 아주 유명한 과업이다.

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월면차를 두고 온 대신 아폴로 승무원들은 월석을 더 싣고 왔다. 월석은 지구의 사막이나 극지방에 있는 돌멩이는 물론이고 공기와의 마찰을 경험한 운석과도 성분이 다르고 유니크하다는 것이 알려져 있다.

3. 도킹과 재진입

달에 처음 갈 때는 어마어마한 지구 중력을 탈출하기 위해 인류가 발명한 가장 대형+고성능 로켓이 투입된다. 이름하여 새턴 V. 얘는 높이가 110미터, 연료 만재 중량이 3000톤에 달하며, 1단 엔진의 출력은 1억 6천만 마력이 넘는다!

지구의 중력뿐만이 아니라 공기의 저항까지 극복하면서 위로 올라가야 하고 하중은 기계선과 착륙선· 연료의 무게까지 전부 감안해야 하니 부담이 이만저만이 아니다. 이런 로켓 한번 쏘는 데는 가히 천문학적인 액수의 돈이 든다. 이걸로 달까지 가는데 3~4일 정도 걸린다.

하지만 달 착륙선이 지구로 귀환하기 위해 이륙할 때는 차 떼고 포 떼고 아주 작은 로켓이 발사된다. 일차적으로는 달이 대기가 없고 중력이 작은 덕분이며, 또한 얘는 달을 돌고 있는 사령선이 있는 고도에만 도달하면 되기 때문이다.

그런데 하늘로 오르기만 하면 장땡인 게 아니다. 달의 공중에서 착륙선과 사령선이 정확하게 한 지점에서 만나서 도킹 합체하는 게 얼마나 어려울지 상상이 가는가?
착륙선은 처음엔 수직 상승을 하다가 점점 수평으로 속도를 내야 하고, 그렇게 사령선과 상대 속도를 비슷하게 맞췄다가 착 합체를 해야 한다.

비행기로 치면 공중 급유, 혹은 지상으로 치면 말이나 오토바이를 탄 채로 옆에서 달리는 다른 자동차나 열차에 옮겨 타는 것보다 더 어려운 일이다. 그리고 그 과정에서 뭐 하나 삐끗 했다간 끝장이다. 그러니 아폴로 11호 이전 미션들이 달 궤도 진입 및 착륙선 분리와 합체를 차근차근 조심스레 리허설을 해야 했다.

달에서 도킹에 실패했다간 무슨 일이 벌어지는가 하면.. 달에 착륙했던 두 승무원은 달을 빠져나가는 데 실패하고 거기서 죽어 버리고, 사령선 선장만 혼자 돌아오는 참극이 벌어진다. 이건 어찌 보면 '깔끔하게 전원 사망'보다도 당사자에게 더 큰 트라우마를 안기지 않겠는가?

그것도 달 표면에 단번에 추락사 같은 부류라면 모르겠는데, 달 표면에 당장 생존은 한 채로 버려진다면 더 골치 아파진다. 그들은 굶어 죽거나, 아니 그 전에 산소가 먼저 고갈될 것이니 천천히 질식사한다. 만약의 사태를 대비해서 청산가리 독약이라도 미리 챙겨 가지 않았다면 말이다. 아니, 이 사람들은 독약은 몰라도 최소한 유서는 미리 써 놓고 달에 갔다 왔지 싶다.

지구에서 이들에게 뭔가 도와 줄 수 있는 건 이제 없다. 그냥 통신을 끊고 미국 대통령은 "평화를 갈망하며 미지의 세계를 찾아갔던 영웅은 이제 그곳에서 평화롭게 영면하는 운명을 맞이하게 됐습니다. 그러나 인류의 도전은 멈추지 않을 것입니다. 유족에게 심심한 위로를 전합니다. ㅠㅠ" 이런 담화문이나 발표하고 세계는 그냥 초상집 분위기가 됐을 것이다.
그리고 먼 미래에 남극에서 로버트 스콧의 시신, 에베레스트 산에서 조지 맬러리의 시신을 발견하듯이, 후속 발사된 발사된 유인 또는 무인 달 탐사선이 아폴로 우주선 승무원의 시신을 찾아낸 게 보도되거나 할 것이다.

뭐, 합류를 성공적으로 했다 하더라도, 그 다음으로 공기가 없던 곳에서 있는 곳으로 들어가는 재진입도 묘기가 따로 없다. 속도를 낮춰서 천천히 발사의 역순으로 90도 강하하는 게 가장 이상적이지만, 재돌입할 때는 우주선에 아무 연료도 남아 있지 않다. 즉, 동력이 없이 지구의 중력에 그대로 끌려 들어오면서, 컬럼비아 우주왕복선 꼴, 유성 불쏘시개 꼴도 나지 않아야 한다는 게 큰 딜레마이다. 그래서 재돌입이 어렵고 위험하다.

이런 걸 생각하면 인간이 우주로 나간다는 건 정말 유리몸을 가진 캐릭터를 조종하는 아케이드 퍼즐 게임과 같다는 생각이 든다. 뭐 하나 잘못되어서 경로를 이탈하거나 트랩을 툭 건드리면 즉사다. 칼날 위로 외줄타기를 하는 거나 다름없다. 게임 오버인데 현실은 게임이 아니다.

이 와중에 그 우주 개발 시대 동안 그래도 지구 바깥에서 사람이 사고로 죽어서 시신이 우주로 유실된 게 없다는 건 정말 다행스러운 일이 아닐 수 없다. 공중에서 사망 사고가 발생한 것도 다 지구에서 시신이 수습됐으니까.

아폴로 13호의 경우, 지구 중력은 완전히 벗어난 뒤에 달 착륙을 얼마 남기지 않았을 때 문제가 터진 게 정말 기적적인 천만다행이었다. 이미 사령선과 착륙선이 분리되어 달 착륙이 시작됐거나, 아예 지구 중력을 벗어나기도 전이거나, 지구 대기권 재진입 도중이거나.. 뭐 그랬으면 그 당시 귀환을 위해 동원되었던 테크닉의 대부분이 적용 불가능했을 것이고 승무원들이 살아서 돌아오지 못했을 것이기 때문이다. (하필 13공포증을 극복하긴커녕 오히려 더 증폭시킨 미션이 돼 버린 건 안타까운 일이다)

50년 전의 기계· 전자 기술로 달까지 사람을 보내고 오는 기술을 개발했던 미국, 그리고 그에 준하는 기술을 보유했던 구소련이 정말 대단하고 경이롭게 보인다. 이런 기술과 오늘날의 인터넷· 통신 기술이 세상에 공존하지 않는다는 게 뭔가 어색하게 느껴질 정도이다.

Posted by 사무엘

2016/11/19 08:30 2016/11/19 08:30
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생물간에 이종교배를 하면 예전에 없던 새로운 종(종간잡종) 자체는 나올 수 있다. 동물의 경우 노새나 라이거가 대표적인 예이고 식물도 그런 예가 있을 것이다.

하지만 아무렇게나 교배했다고 원하는 형태의 잡종이 툭툭 튀어나오는 건 아니다. 가령, 감자와 토마토가 지상과 지하에서 동시에 열리는 포메이토 같은 건 SF 수준의 유전자 조작이 필요해 보이는데 만드는 게 이론적으로 가능한지, 그리고 감자와 토마토 정도야 그냥 따로 키우면 되지, 왜 그런 이상한 생물을 가성비 차원에서 굳이 만들 필요가 있는지 필요성 자체조차 난 잘 모르겠다. 이런 거라도 만드는 게 아니라면 말이다.

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(돼지를 채찍질 하는 게 유전공학과 무슨 관계가 있는지는 모르겠다만..)

또한 잡종은 일반적으로 번식 가능하지 않다. 노새와 라이거는 유전자가 서로 맞지 않기 때문에 이대로 대를 잇는 자손을 남길 수는 없다. 유전과 관련하여 나름 금도의 벽이 있는 셈이다. 이 분야에 대해 비전공자로서 본인이 아는 건 이 정도까지가 전부이다.

그런데 동물을 성질을 죽이기 위해 화학적으로 거세시켰다는 얘기는 들었어도 식물에다 특수한 처리를 해서 씨 없는 포도나 씨 없는 수박을 만든 건 정말 대단해 보인다. 프로그래밍으로 치면 치밀한 API 훅킹이나 문서화되지 않은 꼼수 기능을 동원해 불법복제 크랙을 만들거나 일반적으로는 불가능해 보이는 일을 하는 프로그램을 만든 것과 비슷해 보인다.

씨 없는 수박의 경우 씨가 아예 안 만들어지는 건 아니며, 검고 딱딱한 진짜 씨가 생기기 전에 하얗고 물렁물렁한 초기 단계의 씨 흔적 정도는 남아 있다고 한다. 이건 '뼈 없는 닭갈비' 같은 급은 아닐 테니까. 그래도 그런 씨의 잔재는 수박을 먹는 데 불쾌함을 주지는 않는다고 한다.

동식물을 막론하고 그 자그맣고 아무것도 없어 보이는 씨에서 엄청난 동식물 성체가 자라난다는 건 손톱만 한 SD카드에 수 GB에 달하는 정보가 저장되는 것 이상으로 엄청난 자연 창조 섭리임이 틀림없다. 그런데 그 열매 안에 씨가 안 생기도록 유전적인 제어는 또 어떻게 하는지 이 역시 신기한 영역에 속한 일이다.

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이번에도 이말년 본좌님의 압박..!! ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
단, 우 장춘 박사는 이미 일본인 학자에 의해 발명된 씨 없는 수박을 국내에 처음으로 들여와서 소개했을 뿐이지, 통념과는 달리 그걸 최초로 발명한 분은 아니다.

우 박사가 업적을 남긴 분야는 따로 있다. 배추와 양배추를 교배해서 얻은 잡종이... '유채'라는 이미 존재하는 다른 제3의 종과 유전자 차원에서 완전히 동일함을 입증했다. 라이거와는 달리 번식에도 아무 문제 없다. 그게 유채에서만 어떻게 가능한지는 잘 모르겠음. 어떻게 배추와 양배추를 교배했는데 배추와는 별 관계 없어 보이는 유채가 나오지?

유채는 공교롭게도 한국어와 영어에서 모두 이름과 관련된 우여곡절이 존재한다.
'유채'라는 단어는 한자어인데, 얘의 순우리말 이름은 웬 뜬금없는 '평지'이다. 물론 지금은 plain / flat land라는 한자어에게 소리를 완전히 빼앗겨서 유채를 저렇게 부르면 아무도 못 알아들을 듯하다.

영어로는 더 골때리게도 rape여서 흉악 범죄와 완전히 동음이의어이다! 욕설과 동음이의어인 ‘시발 자동차’가 차라리 덜 민망할 지경. 그래서 유채씨를 짜서 만든 식용유를 과거에는 rapeseed oil이라고 부르다가 지금은 ‘캐나다’라는 나라 이름을 일부 집어넣어서 ‘카놀라유’라는 새로운 마케팅 명칭이 통용된다.

우 박사는 이 유채를 연구해서 1930년대에 유전학적으로 '종의 합성'이라는 개념을 최초로 제시했다. 이 덕택에 종의 분화를 설명하는 다윈의 진화론이 일부 수정되고 보강됐다고 한다.
여느 외국인도 아니고 무려 한국인 과학자가 종과 종 사이의 변화를 실험으로 입증해서 U's triangle이라고 자기 이름을 학계에 남겼을 정도인데 이건 창조 진화 논쟁에서 꽤 중요한 사건이 아닌가? 특히 대진화를 믿지 않는 진영에서 인정할 건 인정하고 해명이 필요하리라 생각된다.

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창조과학(?) 진영의 아젠다는 진화란 소진화와 대진화로 나뉘며, 종과 종이 바뀌는 대진화는 결코 일어나지 않는다는 것이다. 그 반면 안티들은 대진화도 얼마든지 관찰되고 실험으로 입증되었는데 창조좀비들이 스스로 귀를 막고 눈을 막아서 반박에 귀를 기울이지 않는다고 깐다.

창조 진영에서 말하는 "종과 종 사이의 변화는 관찰되지 않는다"라는 명제는 화학으로 치면 원소가 다른 원소와의 화학 반응을 통해서 다른 원소로 변하는 일은 없다는.. 그러니까 싼 물질에다 마술을 부려서 금을 짠~ 만들겠다는 연금술은 그저 떡밥일 뿐 그런 기술은 존재 불가능하다는 것과 비슷한 맥락의 주장으로 보인다.

오늘날이야 원자보다 더 작은 단위(원자핵, 전자 등등)의 관찰과 조작을 해서 동일 원소의 동위원소도 논하며, 무슨 방사능 가속 실험실에서 새로운 원소를 너끈히 만들어 내고 심지어 이런 원소가 존재한다면 이런 특성을 갖고 있을 거라고 예측까지 가능한 세상이 됐다. 그러니 원소야말로 절대불변의 물질의 본질을 나타내는 경계 단위라는 통념은 엄밀히 말해 진작부터 깨져 있다.

하지만 그렇다고 해서 그 기술 덕분에 원래의 목표이던 구리를 초원자 단위로 조작해서 금을 뚝딱 만드는 게 가능해지고 저렴하게 실용화됐나? 금값이 구리값과 대등하게 폭락하고 금융계에 일대격변이 일어났나? 그렇지는 않다는 거다. 극한의 환경에서 잠깐만 존재 가능하다가 0.1초 만에 원자핵이 붕괴해서 다른 원소로 변해 버리는 그런 불안정한 방사성 원소를 하나 만들어 낸 게 학술적인 의미 이상으로 우리의 일상생활을 당장 근본적으로 바꾸지는 않는다.
인조 다이아몬드는 있어도 인조 금 같은 건 없다는 얘기다. 또한 인조 다이아몬드조차도 퀄리티나 제조 원가가 다이아몬드의 가격을 흑연의 가격과 동등하게 낮출 정도의 물건은 결코 아니다.

그러니 생물 쪽으로 가서 종을 원소에다 비유해 보자. 유채건 뭐건 그런 종간변화가 관찰된 것 자체야 사실일 것이다. 하지만 이로 인해 '종의 기원' 진화 이론이 바뀌었다고 해서, 원숭이건 뭐건 미지의 공통 조상이 진화해서 지적 생명체인 인간이 되었다는 그 비현실적인 확률을 설명하는 데 그게 실질적인 기여를 한 건 여전히 거의 없다.
그러니 창조 진화 논쟁은 서로 주장하는 바가 다르고 서로 핀트가 어긋난 쪽만 공략하면서 소모전을 계속하고 있으며, 여전히 생명의 기원과 분화에 신의 창조가 들어가지 말라는 법은 없다는 게 본인의 생각이다.

물론 신의 개입이라는 건 과학으로 재연이나 설명 가능하지는 않다. 과학은 천체들이 뉴턴의 법칙대로 돈다는 것만 설명할 뿐, 처음에 누가 그 천체들을 만들어서 언제 그렇게 힘을 가해서 뺑뺑이 돌리기 시작했는지에 대해 답을 주지는 않으니까 말이다. 달은 그 외형이나 특징이 너무 특이해서 인위적인(?) 개입이 있었지 아무래도 우연히 저렇게 만들어진 것 같진 않다고 생각하는 것과 같은 격이다.

그리고 또 하나 생각할 것이 있다.
성경의 하나님은 생물, 생리, 천문 등 여러 분야에서 사람에게 이렇게 하고 저렇게 하지 말라는 법칙을 정해 놓았다. 하지만 인간은 그것들을 거스르고 금기의 벽을 깨고, 자신에게 당장 불편하다 싶은 건 안 불편하게 하는 기술을 그 좋은 머리로 꾸준히 개발해 왔다(전 7:29).

간단한 예부터 들자면.. '네 얼굴에 땀을 흘려야 빵을 먹으리니'(창 3:19)에 반대하여 땀 안 흘리고 편하게 일하려고 에어컨 같은 엄청난 냉방 기술을 개발했으며, '고통 중에 자식을 낳을 것이요'(창 3:16)를 무효화하려고 무통 분만 기술을 개발했다.
'땅을 일정 주기로 쉬게 하라'라는 명령을 어기려고 질소 합성법을 개발하여 식량 생산에 치트키를 입력해 넣었다.
인간은 땅과 첫째 하늘까지만 영역을 두고 사는 게 원칙이지만.. 알다시피 우주 개발도 진행해서 왕년에는 인간이 달에까지 갔다 왔다.

분야를 불문하고 이런 엄청난 일들을 벌여 온 인간인데 하물며 유전공학 쪽은 어련하겠는가?
성경의 하나님은 잡종· 이종교배를 통해 생명의 본디 프로토타입인 유전자가 교란되는 것을 명백히 싫어하시는 것으로 보인다. 레 19:19가 대표적인 예다.
그럼에도 불구하고 인간은 '노새'라는 가축이 가성비가 뛰어나고 좋으니 잡종을 만들며, 그 밖에 어느 동식물이든 필요하다면 유전자 조작도 얼마든지 일삼을 것이다.

자, 그런데.. 이런 일체의 시도 자체가 다 나쁘기만 할 것일까? 그걸로 인해 무슨 성경이나 하나님의 권위가 깎이기라도 하는 걸까?

하나님의 법칙을 자꾸 거슬러서 인간이 나중에 어떤 형태로든 보이지 않는 대가를 치르고 삽질하는 것이야 그건 그때 가서 생각할 문제이고 뭐 어쩔 수 없다. 하지만 이 더운 여름에 에어컨이 발명된 것 자체를 저주라고 생각하는 사람은 없을 것이다.
"우주 개발을 하느라 돈지랄 하는 걸로 다른 사회 복지에나 좀 투자할 것이지!" 뭐 정치적으로 이런 이견이 제기된다면야 그건 어쩔 수 없지만, 그래도 우주 개발 덕분에 월석의 특징이 밝혀지고 천왕성과 명왕성 사진이 공개된 것 자체를 싫어할 사람은 없을 것이다.

그러니 비록 그런 것들이 하나님의 법에 도전하는 영역일지언정 과학 기술 자체는 거대한 칼과 같아서 기본적으로 가치 중립적이다. 어떻게 활용하느냐에 따라 결과가 달라질 뿐이다. 크리스천이 전쟁 무기를 생산하는 회사에 다니는 걸 부끄러워할 필요는 없듯, 유전공학을 연구하는 과학자 내지 NASA에서 근무하는 항공 우주공학자가 되지 말라는 법은 전혀 없다.

기독교 변증법 중에서 좀 구차하다면 구차하지만, "인간이 지금까지 밝혀 낸 지식이 이것밖에 안 되는데 그 영역의 밖에 있는 신이 없다고 단정지을 수 있겠습니까" 그런 게 있다.
그런데 이런 논리는 대상을 외계인으로 바꿔도 동일하게 적용 가능하며, 난 둘 다 말이 된다고 본다. 몇백억 광년에 달하는 방대한 우주에 지적 생명체가 인간밖에 없다는 사실이 도저히 믿어지지 않으니 SETI 프로젝트도 하고 옛날에 외행성 탐사선에다가 외계인들 있으면 보라고 금속판도 집어넣는 쇼를 한 것이다.

물론 본인은 크리스천으로서 이 방대한 우주에 지적 생명체는 인간밖에 없다 해도 이상할 게 없다고 여긴다. 허나 그건 내 믿음일 뿐이니, 하나님을 믿는 믿음만큼이나 외계인을 찾는 그 심정은 동의하진 않더라도 동일하게 기회를 보장해 주고 존중해 줘야 한다고 본다. 그 시도 자체를 종교의 힘으로 봉쇄하고 강제로 찍어누르는 건 옛날 갈릴레오 재판 같은 병신짓을 재연하는 것일 테고.

말이 길어졌는데, 결론을 내리자면 이렇다.
다른 분야들도 그렇겠지만 과학과 종교 사이의 논쟁을 보면 양 진영들이 진실을 서로 다른 쪽에서 부분적으로만 갖고 있으며, 상대방을 향해서 뭔가 헛발질만 일삼는 게 눈에 많이 띈다. 원거리 공격이 제대로 먹히지 않고 말이 안 통하니, 서로 빡치고 감정만 상해서 결국은 인신공격을 일삼는 백병전으로 논쟁의 양상이 바뀐다.

본인은 창조과학(?) 쪽이 문자적인 6일 창조를 목숨 걸고 사수하는 것 하나는 긍정적으로 평가한다. 창 1~3이 허구 설화라고 매도하고 하루가 원어로는 어떻고 헛소리 하는 것보다야 훨씬 낫다. 허나 예전부터 내가 우려해 왔듯이 창조과학 진영도 다른 데서 쓸데없는 적을 만들고 삽질하는 게 너무 많아서 역효과가 크다. 과학과 성경 어느 하나도 확실하게 방어를 못 한 채 쓸데없이 저격당하고 털릴 구실을 많이 주고 있다.
자기들이 삽질해 놓고는 감당 못 하겠으면 딤전 6:20 "거짓으로 과학이라 불리는 것"이라는 실드 뒤에서 정신 승리하고 쏙 숨어 버리는 식이니 누가 인정해 주겠는가? 아무리 목적이 선하다고 해도 그럼 창조 과학조차도 "거짓으로 과학으로 불리는 것"일 가능성은 없을 줄 아는가??

내가 늘 하는 말이지만 지금 기독교회들은 진화론 걱정이나 하고 있을 때가 아니다. 노아의 홍수의 과학적 증거가 발견됐네 그딴 걸 한가하게 논할 때가 아니다. 과학에 앞서 자기들 본업인 성경 해석 노선부터가 진영별로 다 찢어지고 파편화돼 있다. 이게 해결되지 않는 한 창조과학회 식의 문제 접근 방식은 세속 과학계를 절대로 설득할 수 없고 논쟁을 이길 수 없다고 난 장담한다. 자기 코가 석 자라는 것부터 알고 정신 차려야 할 것이다.
대표적인 예가 성경과 과학 논쟁의 핵심에 있는 '간극'이고 말이다. 이전 세상의 멸망을 지질학· 천문학과 결부지어서 설명할 수도 있겠지만, 그 전에 성경 용어와 루시퍼의 타락 같은 자기네 교리 체계부터 정립하는 게 선행돼야 할 것이다.

제발 쓸데없는 논쟁 헛발질은 하지 말고... 상대방의 의견을 반대하더라도 그 의견이 정확하게 뭔지는 알고서 반대할 수 있으면 좋겠는데 창조 진화 논쟁은 여느 정치· 종교 분야 논쟁만큼이나 서로 덕 될 게 없어 보인다.
신자들은 인간이 저렇게 도발적인 시도를 하는 것 자체가 무슨 하나님이나 성경의 권위를 깎아내리는 거라는 속좁은 생각은 하지 말고, 오히려 걔네들 위에서 여유롭게 "그래 종과 종 경계도 얼마든지 그렇게 흔들릴 수 있지. 하지만 그래 봤자 부처님..은 아니고 하나님 손바닥 안일 뿐이야" 이렇게 상대하려면 과학 지식과 성경 지식이 모두 균형 있게 갖춰져 있어야 할 텐데.. 쉬운 일은 분명 아닐 것이다.

이상, 지난 여름에 수박 먹으면서 문득 들었던 잡생각을 글로 정리해 보았다.

* 여담 1: 우 장춘, 석 주명, 공 병우 박사

우 장춘 박사는 일본에서 고생 잔뜩 하고 자라면서도 공부 엄청 열심히 해서 과학자로서 성공했고, 또 해방 후에 우리나라에서도 일체의 물욕과 명예욕 없이 너무 우직하게 학자의 길, 농학자 외길만 고집한 존경스러운 분이다.
사적으로 쓰라고 준 돈도 몽땅 영농 선진화 연구를 위해 종자를 구입하는 데 쓰거나, 연구소에 물을 대기 위해 우물을 파는 작업을 발주하는 비용으로 써 버린 일화는 잘 알려져 있다. 그 와중에 그래도 자식 농사도 잘 지어서 딸은 미국에서 저명한 대학 교수가 돼 있다. (영문학자+수필가인 피 천득의 딸도 외국에서 대학 교수인데.. 그것도 부친 같은 문과가 아니라 물리학과로!)

나비 박사 석 주명은 6· 25 전쟁 때 표본 데이터도 날리고 서울에서 아군의 오인 사격으로 인해 참 원통하고 안타깝게 목숨을 잃었지만, 우 장춘은 생활권이 일본과 부산 사이여서 그런지 6· 25의 포화도 직접적으로 맞지 않고 잘 생존한 듯하다. 농작물뿐만 아니라 수목 쪽으로도(산림 녹화) 공헌한 숨은 과학자들이 여럿 있는데, 언젠가 이런 분들에 대해서도 다룰 일이 있으면 좋겠다.

한편, 공 병우 박사는 애초부터 한반도 북부의 실향민이기도 하고 6· 25 때 이북에 끌려가기까지 했다가 월남했다.

* 여담 2: 당신은 어느 레벨인가?

(1) 이 세상은 우연히 저절로 생긴 게 아니라 신에 의해 창조된 거다.
이 정도야 뭐 물증이 없더라도 심증상으로는 충분히 공감할 수 있고, 증명도 반증도 가능하지 않은 신념의 영역이니 누가 뭐라 할 사람 없다.

(2) 이 세상은 신에 의해 지금으로부터 6천여 년 전에 엿새 만에 창조되었다.
예나 지금이나 나의 입장은 “지금 현 세상이 그때 그렇게 창조된 거지 그게 우주 전체의 완전 첫 기원을 말하는 것은 아님”이다. 6일 창조만 이용해서 모든 기원을 갖다붙이고 노아의 홍수만으로 모든 지질 시대 격변을 설명하다 보면, 결국은 어거지가 등장하고 생물학뿐만 아니라 지질학 천문학까지 여러 분야와 적을 만들게 된다.
많고 많은 크리스천 과학자들이 이 모순을 해결하기 위해 결국 유신론적 진화론을 동원하거나 '하루'의 문자적 해석을 부정하게 된다. 성경의 용어 정의는 놔두고 관점을 바꿔서 "세상들"을 분리할 생각은 왜 안 하는 걸까? 성경을 바르게 나눌 줄 모르기 때문이다.

(3) 지구는 가만히 있고 태양 포함 다른 행성과 별들이 지구를 돈다. 일명 천동설.
성경에는 여호수아와 히스기야 시대에 그림자의 회전이 잠시 멈추었다는 기록이 있긴 한데, 내가 보기엔 그것도 차라리 지구의 자전을 중단시키는 게 태양의 공전(?)을 중단시키는 것보다는 구현하기 더 쉬울 거 같다. -_-;;

(4) 지구는 납작 평평하다.
설마 '땅의 원 위에 앉으신 이'(사 40:22) 내지 '땅의 네 모퉁이'(계 7:1) 같은 걸 flat earth의 근거로 갖다붙인 건 아니겠지.. 3~4 때문에 1이나 2(부분)까지 도매급으로 비웃음과 조롱 당할까 심히 두렵다.
1~4를 두고 생각나는 한자성어와 속담이 있다. ‘화사첨족’. 잘 그린다고 하니까 뱀 발까지 그린다.

Posted by 사무엘

2016/11/16 08:28 2016/11/16 08:28
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공기 저항에 대한 생각

물이나 공기 같은 물질은 고정된 형체가 없기 때문에 물리학적으로 유체(fluid)라고 분류된다. 얘들은 비록 형체가 없을지언정 자신만의 밀도와 점성이 있기 때문에 그 안에 담겨 있는 다른 물질(기체 속의 액체/고체, 혹은 액체 속의 고체)을 상대로 이것저것 힘을 작용한다. 부력은 가만히 있기만 해도 저절로 작용하는 힘이지만 양력과 항력은 유체 속에서 고유한 운동을 하는 놈에게만 덤으로 생기는 힘에 속한다.

유체역학에서 항력이라고도 불리는 이 저항은 물체의 운동에 필요한 에너지를 계산하는 일을 무척 어렵고 복잡하게 만든다.
가장 기초적으로는, 종이나 나뭇잎을 높은 데서 떨어뜨렸는데 자유 낙하하지 않고 팔랑거리며 천천히 떨어지는 게 공기의 저항 때문이다. 미개하던 시절에는 사람들이 공기 저항과 중력 가속도라는 개념을 이해하지 못해서 막연하게 가벼운 물체는 천천히 떨어지고 무거운 물체는 빨리 떨어지는 줄 알았던 듯하다.

하지만 공기를 쫙 뺀 진공 속에서는 깃털과 쇠구슬이 엄연히 동일한 속도로 떨어진다. 또한 달에 간 아폴로 월면차가 인증을 했듯이, 거기는 그 가벼운 흙먼지조차도 지구처럼 자욱한 연기 형태로 남지 않고 파도 물보라처럼 곧장 깔끔하게 낙하해 없어지는 걸 알 수 있다. 지구의 물보라보다 천천히 떨어지기 때문에(중력 가속도가 더 작음) 뭔가 실사 같지 않고 게임에서 나타나는 흙먼지 이펙트 같다는 느낌이 든다. 이런 걸 1970년대 초에 CG로 재연한 게 아니라면 이건 지구에서 자연스럽게 촬영하기란 불가능하다.

공기의 저항이란 게 없다면 낙하산도 존재할 수 없다. 그리고 더 근본적으로 이 공기 저항 덕분에 무려 수 km에 달하는 높은 고도의 구름에서 떨어지는 빗방울을 맞고도 사람이 다치거나 물건이 부서지지 않는다. 이거 생각해 보면 꽤 신기하고 다행스러운 일이다. 빗방울이 일정 속도 이상으로는 더 가속이 되지 않는 덕분이다.

하물며 공기보다 밀도가 월등히 더 높은 물의 저항은 두 말할 나위가 없다.
공기 중에서 총알을 빠르게 발사시키는 총은 물 속 불과 수십 cm 깊이에 잠겨 있는 목표물에도 거의 무용지물이다. 운동 에너지 1/2 mv^2에서 차라리 v를 크게 희생하고 m이라도 더 높인 작살총을 쏘는 게 더 나을 정도이다.

물 속에서 다리로 바닥을 저벅저벅 디디면서 빠르게 걷기란 저항 때문에 불가능에 가깝다. 작정하고 수영을 하며 나아가는 사람을 절대로 따라잡을 수 없다. 신발조차도 거추장스럽기 때문에 벗어야 할 정도이다.
수영은 단순히 물에 떠서 생존하는 것뿐만 아니라 물에서 빠르게 나아갈 수 있게 한다는 의미도 있다. 비행기가 단순히 공중에 뜨는 것뿐만 아니라 빠르게 비행하는 것도 중요하듯이 말이다.

유체 속에서 운동하는 물체에 작용하는 항력은 물체의 속도가 올라갈수록 급격히 커진다. 설마 지수함수 급은 아니지만 일단 유체와 그 물체 사이의 상대속도의 '제곱'에 비례하며, 이것 말고도 유체의 밀도와 물체의 운동 방향 단면적, 그리고 유체의 모양이 결정하는 '공기저항(항력) 계수'에 비례한다. 더 자세한 것은 위키백과 설명과, 이 분야 전공자로 추정되는 어떤 분의 블로그 글을 링크하는 것으로 설명을 생략하겠다.

이 저항을 극복하기 위해 필요한 동력은 아예 속도의 3제곱에 비례한다. 저 항력 방정식에다가 속도가 한번 더 곱해지기 때문이다. 이러니 공기 중에서 달리는 차량은 고속에서의 가속이 급격히 힘들어지며, 일정 속도 이상부터는 공기 저항에 적극 대비하는 설계가 대단히 중요해진다.

물론, 정지 상태에서 첫 출발하는 것도 정지 마찰력의 극복 때문에 힘이 대단히 많이 필요하며, 저단 기어가 이런 이유 때문에 존재한다. 하지만 경제 속도를 넘어선 고속은 안 그래도 엔진이 토크가 떨어지고 힘을 쥐어 짜다시피하는 상태인데 공기 저항 때문에 더욱 어려워진다.

심지어 자동차에 에어컨이 아무리 엔진 힘을 깎아 먹는다 해도, 어지간한 고속 주행 중엔 그냥 그 에어컨을 켜는 게 창문을 열어서 바람 저항을 받는 것보다 더 나을 정도이다. 승객도 시원하고 차에도 부담이 덜 가고.. 공기의 저항이란 게 에어컨의 오버헤드에 맞먹을 정도라는 뜻이다.

이러니 부가티 베이런이 500마력에서 1000마력으로 엔진 출력을 두 배로 올렸는데도 최고 속도는 시속 300대에서 겨우 400대로밖에 못 올렸다.
아예 공기와의 마찰열까지 고려해야 하는 건 왕복엔진 자동차 수준에서 걱정할 일은 아니겠지만 차체는 아니어도 타이어가 열받는 것 정도는 현실성이 있다. 이건 무슨 법칙에 근거해서 발생하는 현상이며 무슨 변수로 기술 가능한지 잘 모르겠다.

공기 저항의 극복을 위해서는 물체의 단면적을 그저 작게만 만드는 게 장땡이 아니다. 일명 '유선형'이라고 불리는 매끄러운 설계가 필요한데, 그 수학 이론적인 배경은 잘 모르겠다. 단지 베지어 곡선이라는 것도 비행기를 설계하는 어느 엔지니어가 이 분야만 파다가 만들어 낸 곡선이라는 사실을 알고 있을 뿐이다. 공기 저항 공식에서 단면적 외의 다른 변수가 바로 '항력 계수'이며, 주요 도형에 대해 알려진 항력 계수는 다음과 같다. 유명한 그림이다.

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저 계수들은 도형의 모양을 기술하는 수식에 대해 온갖 적분 등 복잡한 연산을 동원해서 산출했는지, 아니면 그저 경험적으로 얻었는지 그건 잘 모르겠다. 아, measured라고 써 놓은 걸 보니 경험적으로 얻은 값인 듯.

위의 그림을 보면 알 수 있듯, 의외로 그저 동글동글하게만 만드는 것도 장땡이 아니다. 물론 걔도 아예 각이 진 놈들보다는 계수가 작지만 말이다.
정말로 동글동글하게 만들어야 하는 건 사방팔방으로부터 가해지는 극심한 수압을 견뎌야 하는 잠수정이다. 그리고 걔들은 고속 주행이 목표인 물건이 아니다.

하다못해 골프공조차도 매끈한 구가 아니며, 표면이 온통 옴푹 패여 있다. 이 역시 나름 유체역학적으로 공기 저항을 극복하고 잘 날아가라고 일부러 그렇게 만든 것이며, 골프공 제조사의 고유한 기술과 노하우가 담겨 있다. 이걸 영어로 dimple이라고 하는데, 사람 얼굴에 옴푹 패인(?) '보조개'라는 뜻도 갖고 있다.

우리나라의 경우, 20여 년 전 대우 에스페로가 광고에서 항력(공기 저항) 계수가 0.29라고, 그 당시 국산 양산차들 중 최저인 과학적인 외형이라며 이 수치를 최초로 공개적으로 거론하고 자랑을 쳤었다. 마치 뇌세포의 성분 DHA가 들어간 '아인슈타인 우유'처럼 뭔지 잘은 모르겠지만 왠지 좋아 보이게 마케팅을 한 셈이다. 본인은 이를 똑똑히 기억하고 있다.

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(에스페로는 첫 출시되었을 때는 쏘나타 같은 2000cc급으로 시작했다가 나중에 후기 모델들은 아반떼 같은 준중형급으로 엔진을 다운사이징한 게 이례적이다. 물론 차체의 크기는 동일한 채로 말이다.)

한편, 이륜차는 단면적이 일반 자동차보다 작음에도 불구하고 공기 저항에는 의외로 그리 유리한 외형이 아니다.
오토바이는 워낙 가볍고 단위 중량 당 마력이 큰지라 초반 가속은 자동차를 아득히 관광 태운다. 하지만 의외로 시속 200 이상급의 고속은 헉헉대는데, 다름아닌 공기 저항에 걸리기 때문이다. 이륜차가 그런 고속 주행을 하면 안전 관점에서도 심각하게 안 좋기도 하고 말이다.

엔진 없이 사람의 발로 페달을 밟아 달리는 자전거도 돈지랄을 한 경량화에다 기어비 최적화, 초인적인 라이더 같은 최상의 변수를 동원하면 순간적으로나마 거의 시속 100을 능가하는 고속을 낼 수 있다. 그런데 이것만으로는 충분치 않다. 기네스북에 등재될 정도의 초고속 주행 기록은 앞에서 커다란 우산? 양산?을 후방으로 펼쳐 주고 주행하는 자동차를 바짝 붙어서 따라가면서 세운 거라고 한다. 다시 말해 공기 저항을 앞의 자동차가 대신 받아 주니 고속 주행이 가능했다는 뜻이다.

단체 관광버스들이 교통사고의 위험이 매우 높음에도 불구하고 앞뒤로 대열운행, 일명 떼빙을 여전히 일삼는 이유는 1차적으로는 다같이 무리해서 스케줄을 맞추기 위해서일 것이다. 허나, 보조적인 이유로는 연비 때문이기도 하다고 한다. 커다란 선두가 공기 저항을 다 받으면서 출발하니까 뒷차들은 상대적으로 나아가기가 쉽다고..
그 정도로 연료 절감 효과가 존재하고 경험적으로 입증 가능한지는 잘 모르겠지만, 이 원리는 철도 차량에도 적용 가능할 듯하다. 단순히 쇠 레일+쇠 바퀴로 인한 마찰 계수 감소 말고, 다수 차량의 밀집 운행으로 인한 효율 증대도 장점이 되겠다.

사실, 자동차의 옆에 툭 튀어나와 있는 백미러는(후면경) 유체역학적으로는 굉장히 안 좋으며, 방해가 되는 물건이다. 비행기의 날개처럼 양력을 얻기 위해 의도적으로 돌출된 것도 아니고..
허나 운전을 위해서는 절대로 없어서 안 되는 필요악이기 때문에 달려 있다. 이걸 자그마한 카메라로 100% 대체가 가능하다면 연비 개선에는 도움이 될 수 있다.

이상...;;
열역학에서는 이상 기체라는 개념까지 설정해서 기체가 열과 압력을 받아서 액화나 기화하고 그 과정에서 열을 수송하는 과정을 수식으로 설명한다. 거기는 물리뿐만 아니라 반쯤은 화학에도 속하는 영역 같다. 물론 엔진이나 냉동 기관 같은 게 다 열역학 이론에서 비롯된 기계이므로 이건 굉장히 중요한 학문이요 기술이다. 에어컨이 발명된 덕분에 인간이 거주하고 도시를 건설할 수 있는 영역이 크게 넓어졌으며, 냉장· 냉동고가 발명된 덕분에 식품의 장거리 수송과 장기간 보존이 가능해졌다. 동력 엔진의 발명이야 더 말할 필요도 없고.

하지만 유체역학에서는 그렇게 기체의 상태 변화에는 별 관심이 없고 그 안에서 운동하는 강체의 에너지 효율을 다룬다. 서로 영역이 다른 셈이다. 하지만 자동차나 비행기가 만들어졌는데 걔네가 조금이라도 연료를 덜 소모하고 더 경제적으로 움직이게 하려면 차체를 유체역학적으로 잘 디자인 하는 게 필수이니 두 역학 분야는 동일 목표를 달성하기 위해 바늘과 실 같은 관계를 맺고 있다고 봐야 할 것이다.

Posted by 사무엘

2016/11/11 19:29 2016/11/11 19:29
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공기를 구성하는 기체들

지구 대기권을 구성하는 '공기'라는 물질은 아무 색도 맛도 냄새도 없어서 '공기수송'처럼 존재감 없음을 비유하는 대상이 되곤 한다. 하지만 이 공기는 실제로는 생각보다 구성이 복잡하고 무게와 압력도 있는 물질이다. 공기 덕분에 양력이라는 게 존재할 수 있어서 그 무거운 비행기가 뜰 수 있으며, 반대로 자동차나 비행기는 공기에 의한 마찰과 저항 때문에 일정 수준 이상의 고속화가 힘들다.
즉, 공기는 물리적으로 엄연히 존재감이 있으며, 화학적으로 성분도 제법 다양하다. 오늘은 오랜만에 기초 과학 상식을 복습해 보고자 한다.

기체는 눈에 안 보이고 몹시 가볍기 때문에 양 내지 성분 비율을 논할 때 부피가 참 직관적이긴 하지만, 그건 온도와 기압을 동기화시켜야 제대로 된 비교가 가능하다는 맹점이 있다. 기체의 '질량(무게)'과 '부피'는 중학교 과학 시절부터 날 참 헷갈리게 했던 주제이며 지금까지도 별로 와 닿지가 않는다. (그냥 시험 점수를 위해서 달달 외우는 정도를 넘어 본질과 원리를 밑바닥부터 싹 이해하지 못했다는 뜻)

'몰'이라는 단위도 따지고 보면 질량을 가리키는 개념이다. 하지만 공기 중의 약 78%가 질소라고 할 때 그 비율은 일단 내가 알기로 1기압에서의 부피 비율이다. 실생활에서 기체의 양이라고 했을 때 현실적으로 더 큰 의미를 갖는 건 질량보다는 부피이기 때문이 아닐까 싶다.

1. 질소

공기에서 3/4 내지 4/5 가까이 차지하는 가장 많은 물질은 질소이다. 무슨 유독가스가 '공기보다 무겁다/가볍다'라고 할 때 그 레퍼런스와 가장 가까운 기체는 응당 질소이다. 질소는 원자 번호가 7번으로 얘보다도 가벼운 원소는 수소, 헬륨 등 극히 드물다. 공기보다 가벼운 가스보다는 무거운 가스가 더 많다.

무색 무미 무취 무독성에 안정적이고 물질의 변화를 촉진하지 않는 기체가 지구 공기의 대부분을 차지한다는 것은 무척 다행스러운 점으로 보인다. 질소처럼 공기 중에 75~80%씩이나 들어있는데도 호흡 시 인체에 아무 탈을 내지 않는 기체는 생각보다 많지 않다.
물론 산소가 없이 질소'만' 그렇게 꽉 차 있으면 사람은 응당 질식(사)할 것이다. 그리고 사람이 고압 심해에서 있다가 갑자기 나올 때 혈관 내에서 기포를 형성해 혈관을 막는 '잠수병'의 주범 기체도 질소이다. 아무래도 대기에서 차지하는 성분이 많기 때문에 그렇다.

변질 걱정 없이 굉장히 장기간 보존해야 하는 공산품은 진공 포장을 하는데, 식료품의 경우 산화 방지를 위해 일명 '질소 밀봉 포장'을 해서 보존한다. 이게 과도하다 보니 "질소를 한 봉지 구입하시면 감자칩을 요만치 보너스로 드립니다"라는 개드립이 나오기도 했다.
비행기 랜딩기어 타이어에는 일반 공기가 아니라 100% 질소를 주입한다. 착륙 마찰열로 인한 발화· 연소의 가능성을 원천봉쇄하기 위해서다. 얘를 액화한 액체 질소는 초강력 냉각과 냉동 용도로 쓰인다. 산소보다도 끓는점이 더 낮다.

그런데 얘는 그저 안정적이고 다른 원소와 결합하지 않는 비활성 기체냐 하면 그건 또 아니다. 자동차 실린더 같은 고온 고압에서는 환경 오염 물질인 질소 산화물로 합성되기도 한다. 그리고 질소 화합물은 아이러니하게도 폭발물의 제조에도 쓰인다.
더욱 신기한 것은 이런 질소가 의외로 단백질의 주요 구성 성분이고 비료의 원료라는 것이다. 산소만큼이나 질소도 알고 보면 생명 유지에 매우 중요한 원소인 셈이다. 물론 이건 대기 성분으로서가 아니라 그냥 원소로서의 특성일 뿐이기 때문에 공기 중의 질소를 쌩으로 바로 활용하는 건 가능하지 않았다. 그러다 '질소 고정' 같은 과학 기술의 발전을 통해 20세기에 와서야 가능해졌다.

2. 산소

질소가 단백질을 구성하여 생명체를 존재 가능하게 한다면, 산소는 그 생명체가 본격적으로 생명 활동을 할 수 있게 한다. 산소가 없이는 인간 포함 코로 호흡하는 생명체들은 단 몇 분간도 살 수 없다.
공기 중에 산소 농도가 높으면 사람 역시 조금만 숨을 쉬어도 더 크고 많은 신체 활동을 할 수 있다. 반대로 산소가 부족한 고산지대에서는 전문 훈련을 받지 않은 일반인이라면 발을 땅에서 떼어서 걷는 것만으로도 100미터 전력질주를 한 듯이 숨이 차서 고생하게 된다.

모든 신체 활동에 산소가 쓰인다. 하지만 근육을 쓰는 비중이 더 높기 때문에 오래 했을 때 근육이 땡겨서 못 하는 건 무산소 운동이다. 반대로 팔다리 근육은 그다지 힘든 상태가 아닌데 오로지 숨이 차서 못 하는 건 유산소 운동이다.
가만히 있으면서 무거운 기구를 들거나 옮기기를 반복하는 힘 쓰는 운동은 대체로 무산소이다. 그 반면, 수영· 등산· 달리기처럼 순간적으로 강한 근력을 필요로 하지 않으면서 꾸준한 신체의 이동을 수반하는 운동들은 대체로 유산소 운동이다. 둘은 비슷한 자질 같지만 서로 완전히 동등하지는 않다.

화학적인 관점에서 보면, 산소는 말 그대로 '산화'라고 불리는 물질의 화학 반응에 그야말로 터보 모드 가속을 넣는다.
익히 아는 바와 같이, 꺼져 가는 불씨를 순수 산소 속에다 집어넣으면 불길이 확 일어나서 탄다. 자동차 엔진의 터보차저는 본질적으로 하는 일이 공기를 더 집어넣는 건데, 더 정확하게 표현하면 산소를 더 집어넣는 거라고 볼 수 있다.

철 같은 금속도 불꽃을 일으키며 맹렬하게 타 버려서 어떻게 태우느냐에 따라 산화철로 바뀌거나 아예 녹는다. 금속을 녹일 정도인 초고온의 불꽃을 만들기 위해서는 연료를 특수한 걸로 많이 투입해야겠지만, 고농도의 산소를 공급하는 것 역시 매우 중요하다.

산소는 자신은 아무 변화 없이 화학 반응을 촉진만 하는 '촉매'가 아니다. 화학 반응을 일으킨 뒤 자신은 다른 원소와 결합하여 '산화물'이라는 다른 물질로 바뀌어 버린다. 제일 흔하고 만만한 산화물은 바로 이산화탄소 되겠다. 동물은 호흡으로, 그리고 각종 동력 엔진들은 폭발과 연소를 통해 온통 산소를 없애고 이산화탄소를 배설하기만 하는 반면, 녹색 식물은 광합성이라는 경이로운 메커니즘을 통해 물과 빛, 이산화탄소를 역으로 산소와 양분으로 바꾼다.

현대 과학으로도 이런 식물이 하는 일을 흉내 내고 대체하는 기계는 못 만들고 있다. 그나마 인간이 백열등과 형광들을 거쳐서 LED라는 사기적인 빛을 만드는 것까지 성공한 덕분에, 미래엔 날씨를 안 가리는 실내 농업이 가능할지 논하는 정도이다. 질소 공급이 해결됐고 빛 문제도 해결됐다고 치는데 다음으로 물 문제는 변덕스러운 자연에 의존하지 않고 자체 조달이 가능할지 모르겠다.

산소는 여러 모로 유익한 기체이긴 하나, 그렇다고 산소가 공기 중에 지금의 질소가 있는 것만치 대부분을 차지해 버리면 그건 그것대로 문제가 된다. 불이 너무 쉽게 붙고 화재 진압을 하기 너무 어려워진다. 그리고 사람 같은 생물체 역시 폐에 과부하가 걸리고 산소 중독이 발생하여 신체 이곳 저곳에 탈이 난다.
나중에 언급할 일산화탄소 중독에 걸려서 죽어 가는 사람이라면 헤모글로빈에 달라붙은 일산화탄소를 떼어내기 위해서 100% 고압 산소 주입 처방을 내리긴 한다. 허나 그건 예외적이고 특수한 응급 상황이기 때문에 그러는 거다.

산소에는 지금까지 언급한 것과 같은 유익한 산소만 있는 게 아니다. 노화를 촉진하고 인체의 수명을 깎아먹는 '활성산소'라는 것도 있다. 둘 다 같은 O2이지 않은지? 이게 화학적으로 무슨 차이가 있는지 모르겠다. 물도 경수만 있는 게 아니라 얼음이 가라앉는 '중수'라는 게 있을 수 있는데 활성산소도 뭔가 돌턴의 원자설 범위를 넘어서는 미세한 차이가 있는 산소인가 하는 의문이 든다.

3. 이산화탄소

탄소는 그야말로 마법에 가까운 화합물을 만드는 능력이 있는 만능 원소이다. 다이아몬드, 흑연, 그을음 검댕이 다 동일 원소 기반의 물질이라는 게 믿어지지 않는다.
얘가 불꽃을 활활 내어 타면서 산소와 결합하고 난 기체 찌꺼기가 이산화탄소이다. 그나마 식물이 있으니 산소와 이산화탄소 사이를 오가면서 탄소가 재활용 순환이 가능하다.

단, 이것도 조건이 있다. 산소 공급을 잘 받으면서 '완전 연소'를 이뤘다면 불꽃이 파랗고 에너지도 더 많이 나면서 이산화탄소가 발생하지만, 그렇지 못하고 좀 답답하게 '불완전 연소'를 했다면 불꽃은 노래지고 에너지가 덜 나며 연기· 그을음이 발생하면서 부산물도 일산화탄소가 나오게 된다.

이산화탄소는 질소나 산소 같은 기체와는 특성이 많이 다르다. 끓는점이 그런 기체들보다 훨씬 더 높아서 비교적 쉽게 액화나 응고 가능하다. 드라이아이스라고 다 들어 보셨을 것이다. 또한 얘는 물에도 더 잘 녹는 편이며, 이때 물을 탄산이라는 비교적 약한 산성으로 바꾼다. 탄산은 톡 쏘는 맛이 좋아서 청량음료를 만들 때 쓰인다.

이산화탄소는 공기에 대략 0.03%(백분율), 혹은 표현을 달리하면 300ppm(백만분율) 정도 존재하니 질소와 산소에 비하면 가히 극미량이다. 사람이 내뱉는 숨은 산소가 몽땅 이산화탄소로 바뀐 게 아니라 20% vs 0.03%이던 것이 16% vs 4% 정도로 바뀐 수준이라고 한다. 다만, 최근에는 화석 연료 소비의 증가 때문에 전지구적인 이산화탄소 농도가 0.04%로 증가했다고 전해진다.

이산화탄소는 연소의 부산물로 나온 물건인 만큼, 산소와는 정반대로 불을 꺼 버리는 효과가 있다. 그리고 질소나 산소보다 인체에 훨씬 더 해롭다. 위키백과의 설명에 따르면, 공기 중에 이산화탄소의 농도가 찔끔찔끔 증가하여 0.x%정도가 되면 슬슬 나른함이 느껴진다고 한다. 그리고 공기 전체의 이산화탄소 농도가 사람의 날숨과 근접하게 되면(이산화탄소 2~3%) 점점 호흡이 거칠어지고 어지러움이 느껴질 지경이 된다.

이산화탄소의 농도가 정상적인 날숨의 농도인 4%대를 초과하게 되면 두통, 구토 등 본격적인 이상 증세가 나타난다. 호흡을 통해서 이산화탄소를 내보낼 수 없는 지경에 이르렀기 때문이다. 폐가 상하고 운동 능력이 떨어진다. 수 시간 이상 이런 환경에 노출되면 영구적인 장애와 사망까지 초래할 수 있다. 그리고 이 정도 이산화탄소 농도이면 촛불쯤은 바람 없이도 곧바로 꺼뜨릴 수 있다고 한다.

10%를 넘는 이산화탄소에 노출되면 사람은 불과 몇 분 만에 활동 불가능에 빠지고 의식을 잃는다. 물에 얼굴까지 잠긴 것과 마찬가지로 신속하게 질식한다. 하물며 이산화탄소가 지금의 산소 농도와 비슷한 수준으로 있다면.. 사람은 그런 곳에 들어가는 즉시 폐가 이산화탄소로 인해 작살이 나면서 기절하고 죽는다.

이런 이산화탄소는 유감스럽게도 온실효과를 일으키며 지구 온난화에도 기여하고 있다. 양도 얼마 안 되는 주제에 인간에게 끼치는 민폐가 꽤 크다. 그래서 세계는 지금도 탄산가스 배출을 줄이려고 안간힘을 쓰는 중이다.

그런데 태양계에서 지구의 이웃인 금성은 대기의 무려 95% 가까이가 이산화탄소이며 양도 엄청 많아서 대기압이 지구의 90배에 달하는 완전 미친 행성이다. 이 정도 공기압은 바닷속 수심 900미터에서 받는 압력과 비슷해서 빈 깡통쯤은 곧장 찌그러지며 어지간한 잠수함들조차 내려가지 못하는(심해 전용 잠수정 필요) 살인적인 압력이다.
이러니 금성은 낮과 밤, 여름과 겨울, 적도와 극지대 구분이 없이 지표면 전체가 1년 내내 섭씨 450~500도에 달하는 고온 고압 불지옥을 자랑한다. 가스형 행성도 아니고 지구와 가장 가까운 행성이 어쩌다 저 지경이 됐는지가 참 안쓰러울 뿐이다.

4. 일산화탄소

일산화탄소는 이름에서 알 수 있듯이 분자에서 탄소 원자가 이산화탄소보다 하나 더 적다. 원래는 이산화탄소가 생겨야 할 상황에서 뭔가 2% 부족한 여건 때문에 생기는 물건에 가까우며, 똑같은 무색 무미 무취..이지만 그런 것치고는 원조인 이산화탄소와 비교했을 때 특성이 달라도 너무 다르다. 마치 같은 산소 원자 기반임에도 불구하고 기체 분자로서 산소와 오존은 서로 확 다르듯이 말이다.

이산화탄소가 섭씨 -100도 이상의 비교적 높은 온도에서도 액화· 응고하는 것과 달리, 일산화탄소는 다시 질소· 산소처럼 -200도에 가까운 엄청나게 낮은 온도에서 액화· 응고한다. 또한 일산화탄소는 이산화탄소처럼 더 반응할 게 없어서 불을 꺼뜨리지 않으며, 산소와는 불꽃까지 내면서 활활 타며 반응해서 원래 의도했던 목적지인 이산화탄소로 변한다.

사실, 진공이라고 해도 정말 아무 물질도 없는 0의 진공은 만들기가 거의 불가능하듯, 현실에서는 대체로 완전연소가 이뤄지는 상황에서도 일산화탄소는 극미량 찔끔찔끔 생긴다. 그렇기 때문에 자동차가 엄청 많이 다니는 도심은 농촌보다 대기 중 이산화탄소뿐만 아니라 일산화탄소의 농도도 상대적으로 더 높다. 불완전연소가 일어나서 사람 건강이나 기계의 동작 효율에 좋을 건 하나도 없다.

산소는 질소만큼 있으면 위험하고 이산화탄소는 지금의 산소만큼만 있어도 사람을 즉사시킬 정도인데.. 일산화탄소는 그 적은 이산화탄소만큼만 있어도 극도로 위험하다. 이산화탄소는 농도를 논할 때 퍼센트와 ppm이 번갈아가며 쓰이지만 일산화탄소는 스케일이 워낙 작기 때문에 십중팔구 ppm으로 농도를 기술한다.

일산화탄소가 위험한 이유는 잘 알다시피, 사람의 뻘건 혈액 속에 존재하는 철 이온 기반 헤모글로빈이 산소보다 일산화탄소와 반응을 거의 200배가 넘게 더 잘하기 때문이다. 왜 그런 걸까..? 그러니 일산화탄소가 정말 극미량만 있어도 헤모글로빈이 병신이 돼 버리고 뇌 방면 산소 공급에 애로사항이 꽃핀다. 곧바로 두통, 어지럼증, 체력 저하가 발생하며 심하면 사망. 단적으로 말해 연탄가스 중독의 주범이 요놈이다. 옛날에는 이걸로 일가족이 몰살당하는 건 일도 아니었다. 아니면 뇌가 손상되어 평생 장애인이 되거나.

일산화탄소의 부피 대비 농도가 겨우 10ppm만 돼도 당장 죽지는 않지만 거기서 수십 분간 있어 보면 사람의 컨디션이 살짝 달라진다. 호흡 계통에 문제가 있는 환자는 겨우 이것만으로도 몸 상태가 더 나빠질 수 있다.
농도가 지금 대기 중의 이산화탄소와 비슷한 급의 세 자리수 ppm에 진입하면 혈액이 본격적으로 제 기능을 못 하기 때문에 평소보다 금방 숨이 차고 신체 활동이 힘들어진다.

1000ppm이 넘어가는 농도에서 몇 시간째 노출되면 사람은 드디어 금세 의식이 몽롱해지며 얼마 못 가 매우 높은 확률로 픽 쓰러져 죽는다. 이산화탄소가 이 정도 농도이면 아직 그냥 아주 살짝 나른함이 느껴질 정도에 불과하며, 건강과 생명엔 여전히 아무 지장이 없다. 얘는 치사량이 이산화탄소의 수백 분의 1 이하에 불과해서 훨씬 더 위험함을 알 수 있다.

전기의 힘으로 움직이는 로봇은 동력 계통의 유연함이 인간의 근육에 미치지는 못하고 있다. 하지만 기계는 생명체와 달리 방사선 피폭에 강하고, 또 호흡을 하지 않기 때문에 유독성 기체 속에서도 잘 버티는 게 장점이다.
사실, 생명체도 헤모글로빈이 아닌 헤모시아닌(구리 이온) 기반인 무척추동물들은 일산화탄소 중독에 걸리지 않는다. 그러나 헤모시아닌은 산소 운반 효율도 헤모글로빈의 1/4에 불과하다는 게 단점이다. 개미나 바퀴벌레를 터뜨려 죽였는데 무슨 피 빨아먹은 모기도 아닌 것이 죄다 시뻘건 혈흔을 만들어 낸다면 그것도 참 골칫거리이지 싶다.. -_-

5. 특별판: 수소

원래는 지구의 대기에서 질소와 산소 다음으로 많이 있는 기체는 '아르곤'이라는 진짜 비활성 기체이다(부피 비율은 대략 1%가량). 얘도 화학적으로 다른 용도가 있긴 하지만 워낙 화합물을 안 만들고 존재감도 없다 보니 더 자세한 설명을 생략하겠다. 그 대신, 질소, 탄소, 산소 얘기가 다 나온 마당에 왠지 누락된 것 같은 느낌이 드는 수소 얘기를 하고서 글을 맺겠다.

수소는 원자 번호 1번을 당당히 차지하고 있으며, 지구뿐만 아니라 우주를 통틀어서 가장 가볍고 가장 흔하고 많은 원소이다. 그리고 산소와 반응도 아주 격렬하게 한다. 불꽃이 튀면 퍽 하고 타 버리는 게 무슨 천연가스 같다.

하지만 본격적으로 천연가스 같은 연료로 사용하기에는 수소는 너무 가볍고 한편으로 위험하다. 지구 대기에 수소를 거의 찾을 수 없는 이유는 그 가벼운 수소를 대기로 가둬 두기에는 지구의 중력이 충분치 못하기 때문이다. 이게 도대체 무슨 말인가 싶지만, 수소를 채운 풍선이나 비행선이 하늘로 둥둥 뜨는 걸 생각하면 좀 이해가 될 것이다. 너무 가볍고 자유로운(?) 기체답게 액화와 응고는 절대영도보다 겨우 10~20도 높은 극한에 근접해야만 가능하다. 압축과 보관도 평범한 기술로는 할 수 없다.

탄소가 붙은 탄화수소(알코올, 천연가스 등) 계열이 아니라 순수하게 수소만을 연료로 활용할 수 있다면 효율도 좋고 고갈 걱정도 없고 탄산가스가 아닌 수증기만 나오는 매우 깨끗한 엔진을 만들 수 있을 텐데.. 그건 다름아닌 저런 기술적인 난관으로 인해 21세기인 오늘날까지도 아직 제대로 실용화가 안 된 채 떡밥에 머무르고 있다. 또한 원소로서의 수소가 아니라 수소 기체는 지구상에 흔치 않으며, 물을 전기 분해해서 수소를 얻는 비용도 그리 만만찮다는 걸 알아야 한다.

수소는 앞서 소개한 기체들과는 달리, 대기 중 농도가 얼마인 곳에 인체가 노출되면 무슨 반응이 오고, 독성이 있고 하는 자료가 존재하지 않는다. 수소가 그만치 대기 중에 섞여 있었다가는 자기가 진작에 스스로 폭발해서 다른 화합물로 변해 버리고 없기 때문에 인체의 반응 자시고 할 게 없다. 폭발이 위험한 거지 딱히 폐에 생화학적인 민폐를 끼칠 여지는 없다.

이런 수소는 자기 바로 다음으로 가벼운 비활성 기체 원소인 헬륨과는 특성이 완전히 상극이다. 헬륨은 수소 같은 반응성이 없으며, 양도 수소보다 훨씬 적고 값이 더 비싸다.
수소가 들어간 화합물 중에 물이야 워낙 특이하고 유명한 놈이다. 그것 말고 그다지 깨끗하다는 느낌이 들지 않는 화합물로는 다음과 같은 것이 있다.

  • 메탄(탄소+수소): 자연에서는 쓰레기가 썩을 때, 더 구체적으로는 식물이 부패· 분해될 때(초식동물의 소화 과정도 포함) 생성된다. 그러니 쓰레기 매립지에는 이렇게 생성된 메탄을 수집해서 연료로 활용하는 설비도 있다. 하지만 메탄 자체는 천연가스의 주성분이며, 무색 무취로 별로 더럽지 않은 물질이다. 메탄과 메탄'올'의 차이는 CH4와 CH3OH의(수산화기 OH) 차이에서 유래된다.
  • 황화수소(황+수소): 달걀 썩는 악취의 주범으로, 황을 포함한 단백질이 부패할 때 난다.
  • 암모니아(질소+수소): 대변이 아니라 소변 테크로부터 유래되며, 화장실의 지린내와 직접적인 관계가 있다.

Posted by 사무엘

2016/10/17 08:39 2016/10/17 08:39
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총기의 역사 -- 下

(上으로부터 이어짐)

4. 총기의 최종 발전 형태는 탄피+후장식

과거의 활, 그리고 총 중에서도 일명 BB탄을 쏘는 장난감 에어소프트 건이라든지 공기총 같은 물건은 아무래도 총알을 밀어내는 힘의 근원이 총기로부터 나온다. 그러니 화살이나 총알 같은 건 발사체 전체가 날아가 버리고 없다. 또한 발사 과정에서 딱히 열이나 폭발 같은 게 없으며 소리도 조용한 편이다.

그러나 화약의 힘으로 총알을 발사하는 화기는 사정이 완전히 다르다. 발사체를 날리는 힘은 총이 아니라 화약에 있으며, 총은 (1) 그 화약을 격발하는 트리거를 제공하고 (2) 총알이 최대한 곧게 날아가게 방향을 잡는 역할만 할 뿐이다. 아, 자동소총이나 기관총이라면 (3) 지속적으로 급탄하는 기능도 추가로 중요하겠지만.

탄환+화약+뇌홍이 탄피에 감싸져서 총알 하나에 딱 일체화가 됨으로써 장전이 더욱 간편하고 내부 구조가 더욱 정교한 총을 만들 수가 있게 되었다. 이는 (1) 후장식 장전과 (2) 총열에 아까 설명했던 강선을 가능케 했다.
후장식이란, 총구 안쪽으로 총알과 화약을 역으로 집어넣지 않음을 의미한다. 총알의 자료구조가 스택에서 큐로 바뀐 셈이다.

이것은 가히 엄청난 장점인데, 장전을 위해서 총의 방향을 매번 뒤집었다가 다시 조준을 안 해도 된다는 뜻이다. 그러니 사수의 입장에서는 자세를 바꾸지 않고도 누운 채로, 앉은 채로 지속적인 장전과 사격이 가능하고, 총열을 더 길게 만들 수도 있다.
두두두두 콩 볶듯이 발사되는 기관총을 만들기 위해서는, 총알이 들어가는 방향과 발사되는 방향이 당연히 따로여야 한다. 그러니 전장식으로는 어림도 없고 후장식이 선택이 아닌 필수다.

하지만 후장식은 만들기가 더 어렵다. 총구 외에 급탄을 위한 구멍이 추가로 존재해야 하는데, 이게 격발 때에는 정말 완벽하게 막히고 밀폐돼 있어야 하기 때문이다. 안 그러면 총 쏘다가 새어 나온 화약 역풍을 사수가 맞아서 죽거나 다칠 수 있다.
그러면서도 쓰고 난 탄피는 즉각 잘 사출돼야 한다. 화약은 폭발해서 연기처럼 사라졌으며, 탄환은 날아가고 없으니 남는 것은 껍데기인 탄피뿐이다.

탄피는 고온 고압의 화약 폭발을 견뎌야 하는 관계로 아무 금속으로나 아무렇게 쉽게 만들 수 있지는 않다. 가성비를 감안했을 때 보통 황동으로 만들며, 요즘 총알들이 다 누런 황금빛인 건 이 때문이다. 다만 실제로 날아가는 탄환은 적당한 무게를 통한 파괴력을 얻기 위해 납으로 만든다. 탄피는 격발 과정에서 딱히 심각하게 변형이나 손상되지는 않기 때문에, 어지간해서는 수거 후 재활용이 가능하다.

탄피는 총알 내부의 복잡한 부품들을 일체화해 주고, 또 엉뚱한 타이밍에 오발 사고가 일어나지 않게 내용물을 잘 보호하는 중요한 역할을 한다. 그러니 없어서는 안 되는 중요한 구성요소이긴 하지만..
그래도 총 쏘는 병사의 입장에서는 탄피는 격발 후에 남는 골치아픈 쓰레기일 뿐이다. 제대로 수거하지 않으면 평시 훈련 중에도 영 좋지 않거니와, 전쟁 중에도 흘린 탄피는 적군에게 자기 위치와 동선을 노출하는 위험 요소가 될 수 있다. 각종 추리 소설에서도 사건 현장에 탄피가 발견된 것은 빼도 박도 못할 총기 격발 흔적이므로 탐정에게 중요한 단서로 작용한다.

그래서 화약 기반 총기에도 '무탄피총'을 만들 수는 없을까 하는 연구가 과거에 진행되기도 했다. 격발 후에 총알의 모든 부위가 사라지고 없다면 총의 입장에서도 딱히 탄피 사출 기능을 만들 필요가 없으며, 총알이 더 가벼워지거나 반대로 같은 무게로 파괴력이 더 강해질 수 있으니 좋을 것이다.
그러나 무탄피 탄약은 총알 전체를 위험한 화약으로 감싸는 와중에 총기 과열 상태에서도 오발하지 않게 만드는 것이 너무 어렵다. 현재로서는 여전히 가성비가 크게 떨어지며, 가까운 미래에 실용화될 수는 없을 것으로 보인다.

5. 탄창, 기관총

후장식+탄피의 도입으로 말미암아 총기는 연사· 난사가 가능한 단계로 발전할 기술적인 기반이 갖춰졌다. 단, 이제 급탄을 어떻게 할지가 여전히 문제로 남아 있었다.
격발을 하고 나서 무슨 레버를 당기고 노리쇠(볼트)를 젖혀서 이전 탄의 탄피를 빼내고 다음 탄의 장전을 자동으로 하는 것이 바로 볼트액션 내지 레버액션, 펌프액션 방식이다. 대략 1차 세계 대전 때 쓰인 개인 화기는 이런 수준이며, FPS에서 샷건도 그러하다. 가령, Doom의 샷건은 펌프 액션이고, Doom 2에서 도입된 슈퍼샷건은 브레이크 액션이다. 전자는 펌프 손잡이 같은 걸 찰칵 당겨서 장전하고, 후자는 아예 총열을 구부려 꺾어서 장전하니까 말이다.

그 뒤, 별도의 배출과 장전 동작이 없이 방아쇠만 당기면 총알이 나가고 탄피가 빠지며, 다음 탄이 자동으로 장전까지 되는 총이 나왔는데 이것이 '반자동 소총'이다. 이제는 사수는 총 쏠 일이 있으면 정말 방아쇠만 까딱까딱 당기면 되기 때문에 이것만으로도 자동화 수준이 상당하다.

완전 '자동 소총'은 까딱까딱조차도 필요 없이, 방아쇠를 당긴 채로 그대로 있으면 알아서 2발 이상의 총알이 두두두두 날아가는 총이다. 과거 그 불편하던 화승총을 쏘던 군인이 이런 총을 보면 아마 까무러치지 않을까 싶다.
이 자동 소총의 단계에 도달하기까지 가야 한 길이 참 멀고도 험난했다. 요즘 군인에게 지급되는 소총은 '반자동/자동' 모드를 바꿀 수 있다. 자동이 가능하다 하더라도 탄약 절약이나 오발 방지를 위해서는 반자동도 여전히 필요하기 때문이다.

이렇게 발전을 거듭한 끝에 드디어 분당 수십~수백 발을 발사하는 기관총까지 등장하게 되었다. 총과 총알 모두 마치 자동차처럼 상상을 초월하는 정밀 기계/재료공학의 산물이 된 덕분이다. 그래서 임진왜란 때 조총을 쐈던 일본군은 그로부터 300여 년 뒤엔 기관총을 가져와서 동학 농민군을 처참하게 학살할 수 있었다. 이제 재래식 냉병기는 총을 든 군대를 죽었다 깨어나도 절대로 이길 수 없어진 것이다. (물론 중기관총은 사람이 혼자 들고서 쏠 수 있는 물건은 아니었지만)

이제 연사 가능한 총에다가 지속적으로 총알을 공급하기 위해, 탄창이라는 물건이 추가로 발명되었다. 실전에서는 다 쓴 탄창을 빨리 떼어내고 새 탄창으로 교체하는 게 전투원의 생존 능력과도 직결된다. 탄창은 단순한 박스 모양인 것도 있고, 총알의 모양(앞쪽과 뒷쪽의 직경이 다름)대로 휘어진 모양인 것도 있다. 기관총은 영화에서 보니 딱히 탄창 없이 탄띠로만 연결된 총알들을 콩 볶듯이 쏴 제끼는 것 같다. 급탄 자체에도 동력이 필요할 텐데 다 스프링의 탄성만으로 충분한 건지 모르겠다.

사용자 삽입 이미지

(SIG 550 돌격소총용 반투명 탄창. 출처는 위키백과)

일부 볼트액션형 옛날 총은 총기 내부에 총알이 대여섯 발 정도 한꺼번에 들어가는 '내부 탄창'이 있기도 하다. 이건 권총으로 치면 6개의 총알을 한 실린더 안에 한꺼번에 넣어서 돌려 가며 쓰는 리볼버와도 비슷한 형태인 것 같다. 내부 탄창과 외부 탄창은 증기 기관차로 치면 탄수차가 따로 있는 놈과 없는 놈의 차이와도 같은데, 그쪽도 별도의 탄수차가 있는 형태가 더 유명하듯이 총기도 탄창 하면 외부 탄창이 더 자연스러운 형태이다.

하긴, 총알의 장전이 어렵던 시절에는 미국 서부의 보안관은 미리 장전되어 있는 권총을 두세 개 차고 다니기도 했다. 반대로 '개틀링'이라고 불리는 중대형 기관총은 약실이 아니라 총열을 여러 개 묶어서 돌아가면서 사용했다. 연사로 인해 한 총열에 집중되는 과열 부담을 덜기 위해서다. 짧은 시간 동안 수많은 총알을 격발하다 보면 폭발로 인한 열을 감당할 수가 없어지기 때문이다. 그러니 발열 제어는 장전과 격발 문제를 해결한 고성능 총기가 그 다음으로 추가로 해결해야 할 문제로 등극했다. 총기를 식히는 방법은 자동차 엔진을 식히듯이 수랭식 아니면 공랭식으로 별다른 선택의 여지가 없다.

여기까지가 개인용 총기 내지 소화기(小火器)의 발달사이다. 그러고 보니 군인용 돌격소총은 Doom 2에 나오는 피스톨, 샷건, 체인건 중에 어느 부류에도 정확하게 떨어지지 않는 것 같다. 피스톨보다는 위력이 훨씬 더 세고, 그렇다고 산탄이 발사되는 건 아니고, 자동 연사도 되긴 하지만 게임에서처럼 여러 총열이 돌아가는 것도 아니니...

6. 기타 여담

(1) 화약 안 쓰는 장난감 총만 다뤄 봤거나 총질이란 걸 FPS 게임에서만 해 본 사람이라면, 나중에 군대 같은 데서 탄피 튀어나오는 진짜 총을 처음으로 쐈을 때 무지막지한 소음은 물론이거니와 반동 때문에 놀라게 된다.
반동은 '작용과 반작용'이라는 물리 법칙 때문에 어쩔 수 없이 발생하는 현상이긴 하나, 격발 직후에 사람과 총기를 움찔하게 만들기 때문에 조준 자세를 흐트리고 총알의 명중률을 크게 떨어뜨리는 요인이다. 총알이 총 밖으로 완전히 나오기 전에 그 찰나의 짧은 시간 동안에 총열이 흔들려서 총알의 진행 방향이 어긋나게 되기 때문이다.

이 반동을 사수의 어깨의 힘으로 받아내라고 보다시피 총기에 개머리판은 화승총 시절부터 진작에 만들어져 있었다. 반동을 받더라도 총알 진행 방향의 정확히 뒤로만 가고, 총구가 흔들리지 않게 말이다. 설령 어깨에다 받치지 않는 자그마한 권총이라도 일단 한 손만으로 쏘는 건 굉장한 무리다. 정확한 사격과 사수의 안전을 위해서는 반드시 FM이 권장하는 바른 자세로 총기를 양손 파지(손에 움켜쥠)해야 한다.

둠 코믹스를 보면 주인공 아저씨가 허구헌날 '존나 큰 총' 타령만 해 댄다. 그러나 너무 크고 화력이 강한 총은 현실에서는 격발 때 반동도 감당할 수 없어서 혼자서 다룰 수 없을 것이다.

(2) 옛날에 둠 게임(1, 2 모두)은 주인공은 샷건이고 로켓이고 그 어떤 화기를 발사해도 반동이 전혀 없는 반면, 몬스터가 죽을 때는 뒤로 밀려나는 게 꽤 찰지고 과장되게 구현되어 있었다. 이럴 때는 바닥이 아주 반들반들한 얼음판(마찰이..)이기라도 한 것 같다. 심지어 회전 모멘트까지 반영했는지, 나보다 위에 있는 몬스터를 하체를 피격해서 죽이면 몬스터가 뒤가 아닌 앞으로 살짝 밀려오며 죽기도 한다.

둠의 소스 코드를 보면 몬스터들에 무게(mass)라는 속성이 있다. 어차피 기술적으로 아직 반쪽짜리 3D 수준이던 둠에서 무게 정보를 막 진지하게 활용한 건 아니고, 뒤로 밀려나는 정도를 판단할 때나 사용했다. 그래서 아주 가벼운 소형 몬스터인 좀비맨을 BFG로 그것도 놈 쪽으로 돌진하면서 쏴 죽이면.. 그 좀비맨은 그야말로 광속으로 뒤로 밀리면서 핏덩어리로 변했다.

현실에서는, 몬스터에게 총알을 박아서 그렇게 뒤로 밀리게 할 정도면 나도 총을 쏠 때 그 정도로 뒤로 밀리는 반동을 받는 게 마땅하다. 발사체 자체가 엔진이 달려서 자력으로 날아가는 게 아니라면 말이다. 내가 그런 반동이 없었다면 몬스터도 그 자리에서 고꾸라져 죽을 뿐이지, 한낱 총알이 그 무거운 몬스터를 그렇게까지 크게 밀어내지는 못할 것이다.
그나저나 스타크래프트의 마린이 사용하는 가우스 소총은 설정상 개머리판이 없다. CMC전투복만큼이나 그렇게 현실적인 설정은 아닌 듯.

(3) 사람이 말소리를 내는 걸 실탄 사격에다가 비유하면, 성대를 울리지 않는 속삭임(whisper)은 공포탄 발사에다 비유할 수 있다.
성대를 떨어서 음성을 내지 않고 속삭이기만 해도 주변이 조용하다면 가까이에 있는 사람은 말을 충분히 알아들을 수 있다.
그와 마찬가지로 공포탄도 비록 탄환이 들어있지는 않지만, 화약 폭발로 인해 발생한 고온 고압의 배기가스만으로도 총구로부터 몇 m쯤 가까이에 있는 사람에게 충분히 중상을 입힐 수 있다.

완벽한 살상이 아니라 경고· 위협이나 경상만을 목표로 하는 탄환으로 공포탄만 있는 건 아니다. 탄환으로 암염 덩어리가 들어있는 소금탄, 그리고 고무 덩어리가 들어있는 고무탄도 비살상 탄환의 범주에 든다. 물론 이것들도 납 재질의 실탄보다만 덜 위험할 뿐이지, 급소에 가까이서 잘못 맞으면 치명상이 될 수 있으니 절대적으로 조심해야 한다.
전자는 <킬 빌 2>, 후자는 <폰 부스>라는 영화에서 각각 주인공이 맞은 바 있다.

(4) 리볼버에 하필이면 약실이 원형으로 6개가 들어있는 이유는 수학적으로 볼 때 2차원에서의 kissing number와 관계가 있어 보인다.
육상 경기에서 준비 땅 신호탄을 발사하는 권총도 꼭 리볼버 모양이었던 것 같다.

(5) 앞서 잠시 언급했듯이 천혜의 요새에다 세워진 성 하나를 함락시키는 건 어지간한 화력의 보조 없이는 방어자의 몇 배를 상회하는 병력을 동원하고도 정말 어려운 일이었다. 오죽했으면 고대· 중세엔 성벽의 정확한 높이가 상당히 중요한 군사기밀이기도 했다. 사다리를 만들 때 매우 요긴히 활용되는 정보이니까. 다만, 사다리를 성벽을 타고 오르는 건 너무 위험하고 공격자의 피해가 막심하기 때문에 시간이 부족하고 다른 방법(땅굴, 성문 파괴 등)을 도저히 활용할 수 없는 상황일 때만 불가피하게 쓰였다.

하지만 요즘은? 성 하나쯤이야 미사일을 쏴도 되고, 결정적으로 공성전의 종결자는 공군이라 해도 과언이 아니다. 아래로 폭격만 하면 끝...이다. 물론 공군 등 저런 현대적인 무기가 본격적으로 등장하기 전에, 화포의 성능이 크게 발전한 것 하나만으로도 전통적인 공성전이라는 건 의미를 상실했다. 세상이 그만치 변했다.

(6) 1860년대의 남북 전쟁은 아직 후장식 탄피 기반 소총이 등장하기 전의 전쟁이었지만 그때부터 벌써 사격의 달인인 저격수가 운용되었던 모양이다. 총기 기술이 발전한 덕분에 전열보병 전술이 100년도 채 지나지 않아 몸을 숨기는 저격수 사격으로 확 바뀐 것이다.
때는 1864년 5월 9일이었다. 북군의 제6군단장이었던 존 세지윅 장군은 몰래 숨어 있는 남군 저격수들을 무서워하여 부하들이 행군을 못 하고 벌벌 떨자 사기 진작을 위해 몸을 훤히 드러내고 팔을 흔들면서 이렇게 갈궜으나..

"야 이놈들아, 겨우 총알 한두 발 날아오는 것 때문에 겁 먹고 숨었냐? 그러면 전장에서 적군들이 진짜로 눈앞에서 총을 갈겨댈 때는 어쩔 참이냐? 뭐, 저격수라고? 그래 봤자 이 정도 장거리에서는 사람은커녕 집채만 한 코끼리가 있어도 못 맞.. (탕) .. 으윽!"


그런데 그것이 실제로 일어났습니다. ㄲㄲㄲㄲㄲㄲ
그는 장거리 저격을 당해서 총알을 왼쪽 눈 아래에 맞고 그대로 즉사하고 말았다. 그의 용감한 솔선수범 행동은 안타깝게도 병사들의 사기 진작에 그다지 도움이 되지 못했다.
남군 소속의 저 무명 저격수는 졸지에 적군의 쓰리스타를 사살하는 초대박 전과를 올렸는데, 얼마나 큰 포상을 받았을까 싶다.

Posted by 사무엘

2016/07/13 19:26 2016/07/13 19:26
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총기의 역사 -- 上

1. 개인 화기로서 등장한 최초의 총은 화승총

전쟁이라는 건 그걸 겪는 당대의 사람들에게는 정말 상상을 초월하는 고통이고 비극이다. 하지만 옛날에 이미 일어났다가 끝나 버린 전쟁에 대해서 우리가 뭘 어찌할 수는 없는 노릇이다. 그리고 이제는 후손들도 깨달은 게 있는지, 최소한 인류를 멸망시킬 능력이 있는 주류 국가들이 대놓고 남의 나라를 침략하고 식민지를 만들지는 않는다. 시대가 바뀌었고, 핵무기까지 등장할 정도로 무기의 화력이 역설적으로 너무 강해진 탓이다. 앞으로 미래가 또 어찌 될지는 알 수 없지만, 3차 세계 대전은 2차가 끝난 지 70년이 넘은 2016년 현재까지는 여전히 떡밥 수준에 머무르고 있다.

인간이 활, 칼, 창 같은 냉병기로 싸우던 시절부터 돌격소총, 전투기, 핵무기, ICBM이 존재하는 오늘날에 이르기까지, 성경은 전쟁과 싸움의 근원은 한결같이 '인간 내면의 정욕'(lust)이라고 말한다(약 4:1). 이거 하나 때문에 사람 죽이는 기술이 어떤 식으로 기상천외하게 발달해 왔는지를 과학 기술 역사와 연계해서 살펴보는 것은 밀덕이나 역덕에게 나름 의미가 있어 보인다. 냉병기에 대해서는 이 블로그에서도 몇 년 전에 다룬 적이 있다.

흔히 혼동하기 쉬운데, 활은 새총과는 달리 줄의 탄성이 아니라 활대의 탄성을 이용해서 화살을 날린다.
이건 마치 케이블카와 스키장 리프트의 차이와도 비슷해 보인다. 전자는 차량 위에 달린 바퀴가 케이블 위를 굴러가는 형태이기 때문에 개념적으로 모노레일과 비슷하다. 하지만 후자는 차체는 가만히 고정돼 있고 케이블 자체가 움직임으로써 차체 내지 좌석을 이동시키니까 말이다.
총보다 화력이 약하고 다루기도 까다로운 활로 아들 머리 위에 놓인 사과를 맞힌 빌헬름 텔은 정말 대단한 인물이긴 하다. 실존하지 않은 가상의 캐릭터이더라도 말이다.

그러다가 총이 발명되면서 인간은 지구상의 그 어떤 맹수도 죽일 수 있는 먹이사슬의 최정점에 올랐으며, 같은 인간끼리 싸우는 전쟁의 양상도 크게 바뀌었다.
기존 갑옷이나 방패 같은 방식의 방어구는 화살이나 냉병기가 아니라 훨씬 더 큰 운동량을 가진 총알을 막는 건 어림도 없었다. 아니면 인간이 거동조차 할 수 없을 정도로 지금보다 더 두껍고 무거워져야 했다. 그러니 그런 건 퇴출되었고, 차라리 방탄조끼나 헬멧으로 형태가 바뀌었다.

다만, 총이 하루아침에 모든 냉병기를 싹 밀어낸 건 아니다. 총도 똑같이 길다란 총구가 있고 방아쇠가 달렸다고 해서 다 같은 총이 아니다.
총은 총알을 강한 화력으로 편하고 지속적으로, 또 단위 시간당 많이 발사하기 위해서 수백 년 동안 끊임없이 내부 구조가 바뀌고 발전해 왔다. 쉽게 말해 서울-부산 열차의 운행 시간이 단축되고 컴퓨터의 연산 속도가 빨라진 것만큼이나 총의 격발 성능도 향상되어 왔다. 시대에 따라 그 양상이 명백한 편이므로 총이 등장하는 옛날 역사물을 만든다면(만화, 영화, 게임 등) 정확한 고증을 반영해야 오늘날의 똑똑한 역덕· 밀덕 시청자나 사용자들에게 털리지 않는다.

옛날에는 화약을 제조하는 기술부터가 최고급 최첨단 기술이었다. 재료의 가격은 말할 것도 없고. 그리고 그걸로 차라리 대포도 아니고 더 작은 개인 화기를 만드는 건 더욱 어려운 일이었다.
초창기의 총은 지금처럼 방아쇠만 당기면 바로 펑~ 발사되는 형태가 아니었다. 탄환과 화약을 잘 뭉쳐서 총구 안으로 쑤셔 넣고, 그 화약도 심지에다 따로 불을 붙여서 격발하는 등, 그 불편함이 이루 말할 수 없었다. 이름하여 match lock, 화승총 또는 조총이다. 숙달된 사수라 해도 1분에 겨우 한 발을 쏠까 말까 수준에 불과했다. 방아쇠는 화승을 화약 접시와 연결하는 역할을 했지, 그런다고 바로 격발되지 않았다.

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그럼에도 불구하고 당장 우리 선조부터가 지금으로부터 400여 년 전, 임진왜란 때 이런 불편한 조총으로도 왜군에게 쳐발려서 나라가 멸망할 뻔했다. 하긴, 스페인의 신대륙 개척자(혹은 침략자)인 코르테스와 피사로도 임진왜란보다 불과 몇십 년 더 전에 그런 비슷한 수준의 총(거기에다 중화기인 대포까지 덤)으로 중남미의 비문명인들을 잘만 제압하고 멸망시켰었다.

그 시절에 총은 불(火)과 천둥, 짙은 연기를 내뿜으면서 '탕' 하니까 사람이 죽는 캐사기 무기가 아닐 수 없었다. 적군을 죽이는 게 아니라 겁을 주는 용도로도 이만한 물건이 없었으며, '겁 주는 용도'로는 오늘날까지 공포탄이 그 역할을 톡톡히 분담하고 있다.

2. 전열보병

옛날 화승총에 쓰인 흑색 화약은 한번 발사되고 나면 주변이 온통 연기로 자욱해져서 연기가 걷힐 때까지는 목표물을 제대로 볼 수조차 없었다.
그래서 무기가 아닌 전술 차원에서의 얘기를 좀 덧붙이자면, 그 시절에 총과 총끼리 교전이 붙었을 때는 오늘날로서는 상상할 수 없는 단순무식한 전술인 '전열보병'이라는 게 가능했다. 양 진영이 아무 엄폐물도 없는 개활지에서 한 100미터 간격으로 횡대로 쭈욱 늘어서서는 "영국 신사들이여, 그대들이 먼저 쏘시오" / "말씀은 고맙습니다만 사양하겠소. 귀측에서 선빵을 날리는 게 어떻겠소?" 이러는 거다.

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(영화 <패트리어트>의 한 장면.)

무슨 전쟁놀이도 아니고, 철없는 고삐리들이 건물 옥상에서 현피 뜨는 것도 아니고.. 병사들 목숨을 갖고 이게 무슨 미친 소리인가 싶은데.. 저건 단순히 낭만적인 기사도 차원에서 나온 관행이 아니다. 그 시절엔 그 전술의 천재 나폴레옹 보나파르트조차 전열보병의 불가피함과 효율을 인정하고 있었다.

먼저 쏜 쪽에서 일제히 격발을 하고 나면, 비록 맞은 쪽의 1열은 상당수 사망과 부상을 면치 못하지만, 먼저 쏜 쪽은 연기가 걷히고 긴 재장전 작업이 끝날 때까지 완전히 무력화 상태가 됐다. 그럼 맞은 쪽은 그 사이에 상대방을 향해 더 가까이 더 접근해서 반격을 하면 됐다. 실제로, 역사적으로는 먼저 쏜 쪽이 전투에서 지고, 반대로 1빵을 맞은 진영이 이긴 사례도 있다.
이런 식으로 총격을 교환하면서 전진하다가 병사가 너무 많이 죽고 전열이 먼저 흐트러지는 쪽이 졌다. 그 잔여 병력들은 항복하지 않는 한 그냥 적군 기병이나 냉병기 육탄전 병사들이 알아서 정리하면 됐다.

물론, 죽을 게 뻔한 상황에서 전열보병의 제1열로 서는 건 보통 멘탈로 가능한 게 아니었다. 과거 사다리를 타고 성을 오르는 공성전에서, 맨 먼저 사다리를 타는 1타는 그야말로 총알받이요, 그냥 죽으러 가는 거나 마찬가지였듯이 말이다. (당장 우리 임진왜란 공성전에서도 볼 수 있듯, 돌팔매질, 뜨거운 물 등등..) 그런데 이런 선구자 아방가르드가 없으면 전투가 제대로 진행될 수가 없었다.

그러니 그런 1열 1타는 당근과 채찍을 동원해서 강제로 만들어 낼 수밖에 없었다. 1타를 뛰었다가 기적적으로 살아 돌아오는 병사는 종전 후에 나라에서 엄청난 벼슬과 보상을 약속하고, 전사하더라도 최고의 예우에다 유족들이 연금 타서 평생 먹고 살 걱정 안 하게 해 줬다.
반대로 1열로 서 있다가 무서워서 혼자 도망가는 놈은 사기 유지 차원에서 가혹한 태형과 채찍질로 거의 반 죽여 놓는 식으로 다스렸다. 적군에게 죽을 확률은 95%쯤 되지만 그래도 호국영령으로서 아주 영예롭게 산화하는 것인 반면, 아군 지휘관에게 죽는 건 100%이고 겁쟁이 졸장부로 아주 치욕스럽게 뒈지는 구도를 만든 것이다. =_=;;

그 시절에는 군복, 아니 전투복이 오늘날로 치면 사관학교 생도 예복과 별 차이가 없을 정도로 아주 형형색색 화려했다. 뿌연 연기 속에서 피아식별을 하는 게 더 중요했으며, "군대에 가면 저렇게 멋있고 간지나는 옷도 입는구나" 하는 긍정적인 홍보 효과도 덤으로 낼 수 있기 때문이었다. 갑옷이 사라진 뒤에 초창기의 총기가 가져온 레어한 관행이다.

총기가 격발만 된다면야 활보다 화력이 강하지만 초창기에는 보다시피 그 격발이 너무 더디고 재장전도 힘들었다. 그렇기 때문에 "뭉치면 살고 흩어지면 죽는다"의 필요성이 지금보다 훨씬 더 절실했으며, 지금 같은 개인 단위 위장과 각개전투라는 개념이 존재하지 않았다.

3. 성냥에서 부싯돌로, 부싯돌에서 뇌홍으로

옛날 총은 격발 방식뿐만 아니라 총열의 내부 구조도 오늘날과 차이가 있었다. 총열 내부에 강선이 파이지 않아서 기껏 발사된 총알도 뱅글뱅글 돌지 않고 궤도가 안정적이지 못했다. 허나, 강선은 정교하게 파인 홈 형태인데 이건 옛날 기술로 제대로 만들기가 매우 어려웠다. 또한 그 강선의 이점을 살려 제대로 날아가 주는 총알을 만들 기술도 부족했다.

격발 방식 말고, 총열에 강선이 없다는 관점에서 옛날 총을 흔히 '머스킷'이라고 부르며, 오늘날의 강선이 파인 개인 화기를 '라이플'(소총)이라고 부른다.
강선도 없는데 총알이 최대한 곧게 나아가게 하려면 닥치고 총신을 곧고 최대한 길게 만들어야 했다. 옛날 화승총이 구조는 아주 단순해 보이는데 어지간한 작대기 지팡이처럼 엄청 길쭉한 건 이런 이유 때문이다.

라이플은 기술이 한참 발달한 뒤인 19세기에야 등장했기 때문에 그 전까지 쓰인 총기는 다 머스킷 형태였다. 월트 디즈니 <포카혼타스>를 봐도 머스킷이라는 단어가 나오고, 프랑스의 소설 <삼총사>도 제목의 원래 의미는 그냥 총이 아니라 '머스킷 사수 트리오'(three musketeers) 정도다.
포카혼타스의 경우 위기· 절정부 장면을 보면, 토머스가 인디언 코쿰을 죽이면서 "both eyes open.."(조준할 때는 두 눈을 뜨고)라는 충고를 뇌까릴 때, 총의 심지가 타오르는 게 보인다. 1600년대의 match lock 방식 총이니까 그렇다.

화승 방식은 당장 비만 와도 심지가 꺼져 버리고 총을 쏠 수가 없으니, 불편해도 너무 불편하다. 그래서 일단 격발 방식이 총 내부에 부싯돌을 내장하는 방식으로 바뀌었다. 담배에다 비유하자면, 불 붙이는 도구가 성냥에서 라이터로 바뀐 것과 같다. 총도 그런 변화를 겪었다. wheel lock, 그리고 뒤이어 flint lock이라는 방식이 등장했는데, match lock보다 사용이 더 편리해지긴 했지만 총의 구조는 예전보다 훨씬 더 복잡해지고 제조 단가가 더 올라갔다. 그래서 가성비 면에서 옛날 방식을 완전히 대체하기까지는 1세기 이상 시간이 더 걸렸다. 휠락은 말 그대로 방아쇠 주변에 동그란 바퀴 같은 장치를 볼 수 있으며, 플린트락은 총신 위쪽에 부싯돌처럼 생긴 돌출 부품이 있다.

그러다가 19세기에는 새로운 기폭제를 기반으로 '퍼커션 캡'이라는 방식이 도입되면서, 총기는 격발 방식이 부싯돌 점화가 아닌 뇌관 기반으로 바뀌었다. 툭 건드리기만 하면 부싯돌보다 불꽃이 훨씬 더 잘 일어나는, '뇌홍'이 든 캡슐을 탄환+화약과는 별개로 따로 장전한다. 총기의 방아쇠는 그 캡슐을 자극하는 역할만 한다. 그럼 그 뇌홍의 불꽃으로 인해 화약이 폭발하고, 그 힘으로 총알이 날아가게 된다.

퍼커션 캡은 거의 400년간 총기에 존재하던 화약 접시를 퇴출시켰으며 장전 속도를 크게 향상시켰다. 미국의 남북 전쟁을 포함해 19세기의 주요 전쟁들에는 부싯돌 방식 총기를 퍼커션 캡 기반으로 개조한 머스킷이 맹활약을 했다. 전열보병 전술도 사라졌으며, 병사들이 입는 군복도 미국 독립 전쟁 시절보다 훨씬 더 칙칙하고 단순해졌다. 그리고 이 탄환, 화약, 기폭제를 하나로 통합하여 간소화시킨 것이 바로 오늘날의 '탄피'가 되었다.

여담이지만, 비슷한 시기에 벌어진 "세포이의 항쟁"이 왜 일어났는지도 그 시절에 총의 격발 방식을 알고 있어야 제대로 이해할 수 있다. 쉽게 설명하자면 "뭐, 탄환과 화약을 감싸는 주머니에 쇠기름· 돼지기름이 발라져 있었다고? 그럼 난 그걸 입으로 물어뜯고 총을 쏠 때마다 힌두 교/이슬람 교 율법을 어긴 꼴이잖아?" 이런 종교 규범 광역 어그로 때문에 용병들이 들고일어난 것이다. 오늘날의 편리한 자동 소총이라면 그런 걱정은 전혀 할 필요가 없었을 텐데.

(下에서 계속됨)

Posted by 사무엘

2016/07/11 08:34 2016/07/11 08:34
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2010년대가 벌써 중후반기로 들어섰다.
세상은 3, 40년 전의 SF물들이 전망했던 것처럼 인간이 무슨 달과 화성에 식민지를 개척하는 식으로 발전하지는 못했다. 초음속기와 우주 왕복선은 퇴역했고, 컴퓨터에서 싱글코어 무어의 법칙은 유효기간이 끝났다.
그러나 그런 게 아닌 다른 쪽으로는 과학 기술이 여전히 꾸준히 발달해 왔다. 제품의 외형은 크게 변화가 없을지 몰라도 그 내부는 이곳 저곳이 발전했다.

대외적으로는 1년 남짓 전부터는 기름값이 웬일로 다시 2000년대 초 수준으로 내렸고, 대학가에서 2000년대에 잠시 주춤했던 컴퓨터/전산학 지망자가 다시 늘고 있다. 컴퓨터 얘기를 좀 더 늘어놓자면 2000년대에 한창 닷넷에 밀려 C++이 죽었네 마네 하고 있었지만, 지금은 오히려 닷넷이 시들시들하고 C++ 언어가 하루가 다르게 변모하고 있다.

1999년, 2012년 등 각종 시한부 종말 예언은 예나 지금이나 전혀 적중하지 않고 불발탄으로 끝났다. 북한은 새끼 돼지 휘하에서 예나 지금이나 체제가 잘-_- 유지되고 있다. 중동에는 소말리아 해적밖에 없는 줄 알았는데 웬 이상한 또라이 이슬람 막장 국가가 태동하여 2차 세계 대전 이래로 국제 세계를 하나로 단결시키고 있다. 이 과학 기술 내지 국제 정세라는 건, 한국어의 종결어미와도 같아서 정말 그때가 돼 보지 않고서는 스토리를 정녕 알 수 없는가 보다.

컴퓨터 CPU의 집적도와 코어 수가 올라가고, 저장 매체의 용량이 급격하게 증가한 것만큼이나 이 시대는 디스플레이 내지 조명 장치가 눈부시게 발달한 것의 혜택을 크게 입고 있다. 아무리 기가 막힌 저전력 고성능 초소형 CPU가 발명됐어도, 전자식이 아니라 기계식인 하드디스크는 근본적으로 진동과 충격에 약하기 때문에 걸어 다니는 사람의 주머니 속에서 동작하기는 영 무리일 수밖에 없을 것이다.
또한 디스플레이 장비가 브라운관밖에 없거나, 액정이라고 해 봤자 계산기의 흑백 액정 같은 것밖에 없었어도 지금과 같은 스마트폰이 만들어질 수 없었을 것이다.

토머스 에디슨이 살아 생전에 발명을 그렇게도 많이 했다지만, 그의 대표적인 발명은 축음기와 백열등 전구라는 양대 산맥으로 요약된다 해도 과언이 아니다.
그 중 백열등은 가히 세상을 바꿔 놨다. 성경이 말하는 "빛과 소금" 중에서 '빛'에 해당하는 발명이다. 전등은 깜깜한 밤에 빛을 얻기 위해 굳이 연료를 태워서 불을 피울 필요를 없게 만들어 줬다.

그에 반해 등잔, 양초, 등유 램프 같은 건 연기가 남고 화재의 위험이 있으며, 결정적으로 빛이 그렇게 밝지도 않다. 어느 못사는 집에서 전기료가 밀려 단전되는 바람에, 촛불을 켜고 자다가 촛불이 넘어지고 집에 불이 나서 일가족이 죽었다는 뉴스.. 21세기에도 가끔은 흘러나온다.
이 얼마나 불편했는가? 그에 비해 전등의 빛은 그 당시로서는 얼마나 우아하게 보였을까? 오죽했으면 에디슨이 죽었을 때 미국 전역에서 1분간 전등을 소등했을 정도였다.

다만, 오늘날의 관점에서 백열등은 전기로 빛을 내는 가~~장 단순한 방법이지만, 한편으로 증기 기관차만큼이나 가장 무식하고 비효율적인 방법이기도 하다.
어느 분야이든 전기를 에너지를 가장 단순한 방식으로 끌어 쓰는 방법은 V=IR 법칙에 의거하여 물리적인 저항을 만드는 것이다. 졸졸 흐르는 강물 내부에다 물레방아라는 저항을 설치해서 동력을 얻듯이. 전동차는 저항 제어 방식이 가장 먼저 등장했으며, 백열등 역시 근본 원리는 가느다란 필라멘트를 저향열로 달궈서 빛이 덤으로 나게 하는 것이다.

연료와는 달리 대놓고 아주 태워 버리는 게 아니라는 점이 다를 뿐이다. 그리고 에디슨은 필라멘트로 쓰기에 가장 좋은 재료를 찾기 위해서 수백~수천 번의 실패를 거듭하면서 근성을 발휘했다는 일화가 전해져 온다. 가장 무식하고 비효율적인 방식의 전등조차도 그냥 쉽게 만들어진 건 아니라는 뜻이다. 그 시절엔 동그란 곡면인 전구 모양의 유리조차도 사람이 입으로 불어서 힘들게 만들어야 했다.

단순 저항으로 전기를 활용하는 모든 방식의 문제는 열이다. 전기 에너지 중 일부만이 빛이나 동력 같은 인간에게 유익한 형태로 쓰이고, 나머지는 열로 다 빠져나간다. 대놓고 전열기를 만드는 게 아니라면 저건 좀 개선돼야 할 점이 아닐 수 없다.
오래 켜 놓은 전구는 사람이 만지면 화상을 입을 정도로 뜨거워진다. 그리고 과거의 저항 제어 전동차 역시 회생 제동조차 없던 시절엔 열로 손실되는 에너지 때문에 객실 내부까지 찜통으로 변하고 비효율과 고충이 장난이 아니었다.

나중에 발명된 형광등은 내부적으로 형광 물질을 사용하고 내부 구조도 백열등보다 더 복잡하다. 필라멘트가 있긴 하지만 그거 자체가 시뻘겋게 달궈져서 빛을 내는 형태는 아니기 때문에 열이 덜 난다. 등의 모양이 왠지 백열등보다 더 길쭉하고, 같은 전기를 쓸 때 광량도 더 많고 수명도 더 길다. 쉽게 말해 더 효율적이고 모든 면에서 백열등보다 더 나았다.

그런데 과거의 형광등들은 잘 알다시피 점등 딜레이가 있었기 때문에 "형광등 같다" 그러면 머리의 반응이 좀 더딘 사람을 상대로 좀 부정적인 비유에 쓰이곤 했다. 정작 만화 같은 매체에서는 아주 비효율적인 백열 전구가 뿅 켜지는 것이 번뜩이는 아이디어가 떠오르는 걸 나타내는 긍정적인 심상이었는데 참 대조적이다.

오늘날은 이런 전구에까지 반도체를 동반한 LED 방식이 대세가 돼 있다. 전력 소모와 광량에 관한 한, 형광등보다도 더 성능이 좋은 끝판왕이라고 한다. 단점은 반도체의 특성상 초기 제조 비용이 비싸고 열에 약한 것 정도가 고작이다.
생긴 건 꼬마전구마냥 자그마한데(형광등은 이 정도로 작게는 못 만들지 아마?) 거기서 백열등 전구로는 상상할 수 없는 아주 희고 강렬한 빛이 뿜어져 나오며, 발열도 별로 없다. 이게 그냥 이뤄진 게 아니다. 스마트폰에 내장된 손전등 기능도 응당 LED 기반이며, 24시간 가동되는 길거리의 신호등들도 다 LED 방식으로 교체되고 있다. 설치만 하면 얼마 못 가 설치 비용을 회수하고 이득이 나기 때문이다.

반도체라고 하면 으레 컴퓨터를 떠올리기 쉬우나, 반도체가 꼭 그런 데에만 쓰이는 물건은 아니다. 시계가 기계식 태엽을 쓰다가 건전지를 집어넣는 쿼츠 방식으로 바뀐 것도 반도체 기술이 가미된 것이다. 전자식 시계는 가격과 성능, 정확도 등 모든 면에서 기계식 시계를 처참하게 관광 태웠다.

또한 전동차가 VVVF 제어 방식으로 바뀐 것도 반도체 기술 기반이다. 동력 성능, 유지보수 난이도 등 모든 것이 종전의 저항 및 쵸퍼 방식보다 우위이다. 초기에는 시끄러운(?) 가속 구동음만이 유일한 단점으로 제기되었지만 철덕에게는 그건 아름다운 음악-_- 소리이지 단점이 전혀 아닐 뿐더러, 요즘은 소음 문제마저도 다 개선됐다. (소음이 인간의 가청 주파수 대역 이외로 금방 넘어가거나..)

형광등이나 LED등이 백열등과는 너무 압도적인 성능 차이가 나기 때문에 나라에서는 아예 백열등을 퇴출까지 시키려 할 지경이 됐다. 마치 컴퓨터계에서 IE6이나 제로보드 4를 퇴출시키려 하는 것처럼 지금 이상의 생산이나 수입, 판매를 금지한다. 백열등은 딱히 유연휘발유나 프레온 가스처럼 그 자체가 위험하거나 환경 문제를 일으키지는 않지만, 에너지 소비량 대비 효율이 너무 안 좋기 때문이다.

참고로 현재 지구상에서 현역으로 가장 오래 뛰고 있는 백열등은 미국에 소재한 '센테니얼 전구'라고 한다. 무려 since 1901이고 한 세기가 넘게 켜져 있었다고 한다. 소등 시간은 몇십 년에 한 번 꼴로 몇 시간이 고작임. 세계 최고령 전구라고 재조명과 주목을 받기 시작한 건 1970년대부터였다.

허나, 지금으로부터 먼 미래에는 형광등조차도 LED보다 효율이 낮으며 수은이라는 위험물질 문제도 있는지라 퇴출 수순을 밟을 가능성이 있다. 그리고 이런 식으로 전기· 전자 공학 기술이 계속 발전하다 보면 기술 트렌드가 어찌 보면 복고풍을 탈지도 모른다. 한때는 실용성이 다른 기술에 밀려서 사장됐다가 나중에 그 한계가 극복되면서 다시 조명받는 것 말이다.

대표적인 예는 전기 자동차이다. 한때는 기름 자동차보다 가볍고 구조가 간단하고 성능도 좋다는 장점(시속 100km도 먼저 돌파) 때문에 널리 보급되었지만, 배터리 충전 시간과 항속거리에 치명적인 발목이 잡혀서 굳이 석유 회사의 로비가 없이도 슬금슬금 밀려 사라졌다.

하지만 지금은 기름값과 환경 문제 때문에 전기 철도뿐만 아니라 전기 자동차도 다시 주목을 받고 있다. 새로운 유전이 자꾸 발굴되고 채굴 기술도 눈부시게 향상되었다지만 석유가 지구에 무한히 존재하지는 않을 것이다. 게다가 석유는 단순히 태우는 연료뿐만 아니라 플리스틱 같은 다른 화합물을 만드는 데에도 쓰인다. 자동차의 동력원이 앞으로 어떻게 바뀔지 알 수 없는 노릇이다.

그 뿐만이 아니다. 교류 전기에 밀려 사라진 고전압 직류 송전도 그 당시에 문제되었던 한계(송전 손실, 변압)를 반도체 기술로 극복하고 다시 부각되고 있는 것 같다. 솔직히 교류는 전기 공학을 우리 같은 사람이 감당하기엔 너무 복잡하고 어렵게 만드는 주범이긴 한데..;; 단점만 없으면 직류 위주로 가는 게 더 간단하고 좋긴 할 것이다. 그리고 이 직류 송전 기술의 배후에도 반도체 기술이 있다.

그나저나 무선 송전 기술은 정말 실용화가 가능한지 모르겠다. 이게 제대로 된 물건이 나오면 전기 문명에도 일대 혁신이 일어날 것이다. 철도에는 전차선까지는 몰라도 팬터그래프가 필요 없어지고 전기 철도 시설의 근간이 송두리째 흔들릴 것이다.

끝으로, 전기 쪽 잡다한 자료들을 찾다가 본인은 흥미로운 동명이인 과학자 pair가 있다는 걸 발견했다. 이를 소개하며 글을 맺겠다.

  • 독일 브라운: 로켓(새턴 V), 전기공학(브라운관)
  • 영국 플레밍: 미생물학(스코틀랜드 출신, 페니실린), 전기공학(잉글랜드 출신, 양손 법칙)

듣자하니 그 당시에 무선 통신의 선구자이던 이탈리아의 굴리엘모 마르코니는 브라운· 플레밍과도 같이 만나서 연구를 했다고 한다. 어느 브라운과 어느 플레밍인지는 더 설명이 필요하지 않을 테고.

Posted by 사무엘

2016/04/11 19:36 2016/04/11 19:36
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1. 초음속 자동차

예전에 한번 하이브리드 교통수단에 대해 논하면서 초음속 자동차 얘기를 꺼낸 적이 있었다. 저 바닥도 이제 시속 1000km를 훌쩍 넘어 서양권의 상징인 시속 1000마일을 추구하는 경지에 가 있다. (☞ 전투기 엔진에 티타늄 바퀴.. 초음속車, 시속 1609km 돌파하라)

시속 200~400 정도까지를 내는 통상적인 스포츠카 슈퍼카도 아니고 초음속 자동차 정도까지 되면 실용적인 관점에서야 당연히 돈지랄의 극치일 뿐일 것이다.
세계에서 가장 큰 소수(프라임)를 발견한다거나 원주율을 몇백억 자리까지 더 구한다거나, 액체 질소까지 동원한 극한의 오버클럭질로 컴터 속도를 8GHz가 넘게 끌어올린다거나, 멀쩡한 코드를 마개조해서 난잡한 코드 경연대회(IOCCC) 출품 작품을 만드는 것처럼.. 그냥 그 분야의 지적 호기심과 기술의 극한을 추구하는 연구라는 것에 의의를 둬야 한다.

차는 적당하게 빠르게 달려서 맞바람을 맞으면 일반적으로는 아주 좋다.
사람만 시원한 게 아니라 엔진도 라디에이터를 통해 그렇게 바람을 쐬어 줘야만 냉각이 될 수 있다. 기본적으로는 냉각수를 사용하는 수랭식이지만, 그 냉각수를 식히는 데는 이런 공랭식 메커니즘이 기여하는 게 여전히 크기 때문이다.
아무리 추운 겨울이라 해도 자동차가 엔진 공회전을 너무 오래 하고 있으면 위험한 이유는.. 그런 맞바람에 의한 라디에이터 냉각 효과가 없는 상태에서 엔진이 계속 돌아가며 열을 받기 때문이다. 단순히 연료 절약이나 배기가스 환경 차원의 문제가 아닌 것이다.

그런데 땅에서 차량이 상상을 초월하게 얼마나 빠르게 움직여야 도대체 '공기와의 마찰열'을 걱정해야 할 지경이 되고, 심지어 타이어가 구름 마찰력조차 감당을 못 해서 타 버리는 처지가 되는지 나로서는 실감이 안 간다.
콩코드 정도로 날면 성층권에서도 공기와의 접촉 부분이 섭씨 몇백 도대로 올라간다고 그러고, 무슨 재돌입하는 우주왕복선쯤 되면 공기와의 마찰열이 심각한 수준이 된다고는 하는데, 어쨌든 어느 것이든 감이 안 잡히긴 마찬가지이다.

저런 초음속 차량은 엄청난 가감속 거리 때문에 자동차 회사 연구소 안의 도로에서도 테스트를 할 수 없으며, 미국이나 호주 같은 넓은 대륙 안에 있는 사막에서 최하 30km에 가까운 직선 코스를 만들어야 한다. 하긴, 소닉 붐 소음 문제도 있으니 비행기는 바다 위에서만 초음속 비행이 가능할 것이고 자동차의 초음속 주행 가능 장소는 먼 사막 아니면 답이 없겠다.
아니면 아예 지하로 내려가든가. 육상 교통수단이 일말의 실용성을 유지하면서 저렇게 초음속으로 달리려면 진공 튜브 속을 달리는 궤도 기반 대중 교통수단으로 가야 하지 싶다.

오로지 찰나의 순간이나마 최고 속도만을 최대화하기 위해 만들어진 초음속 자동차는 피스톤 회전 엔진이 아니라 제트/로켓 엔진 기반이며, 정지 상태에서 대략 55초 정도면 최고 시속 1609km에 도달한다고 한다. 같이 참고할 만한 비교 대상은 다음과 같다.

  • 나로 호는 발사 54초 만에 음속을 넘어섰다. 물론 얘는 수평 주행이 아니라 중력을 정면으로 거스른 수직 상승부터 시작한다는 게 감안할 점이다.
  • 한편, 프랑스의 슈퍼카 '부가티 베이론'은 1000마력짜리 엔진으로 정지 상태에서 최고 시속 400km까지 55초가 걸린다고 한다.

부가티 베이론은 시속 400이 55초니까 4로 나눠서 제로백은 13초냐 하면.. 그건 당연히 전혀 아니다.
얘는 제로백은 무슨 오토바이가 튀어나가듯이 단 2.9초 만에 달성된다. 200km/h가 7.3초, 300km/h가 16.7초여서 속도가 증가할수록 추가적인 가속은 기하급수적으로 느려지고 힘들어진다. 공기 저항과 엔진의 역학적 한계 때문에 경제 속도와는 갈수록 멀어지는 셈이다.

준중형급의 일반 양산형 승용차는 연비 따윈 안드로메다로 보내고 젖먹던 힘까지 다해서 액셀러레이터를 끝까지 밟아야 제로백이 10초대에 나올까 말까다. 그런데 작용/반작용 비행기 엔진도 아니고 피스톤 왕복 엔진만으로 그 커다란 차체가 3초 이내에 시속 100에 도달하는 건 가히 사기적인 성능이 아닐 수 없다. 아예 비행기 엔진을 표방하는 초음속 자동차라면 운전자는 처음엔 거의 누운 자세로 있어야 하며, 출발인지 발사인지 직후엔 무슨 전투기 급가동 때처럼 몇 G의 가속도에 피가 한쪽으로 쏠리는 걸 견디야 한다.

부가티 베이론의 경우, 시속 400km 상태로 30분을 달리면 믿거나 말거나 타이어가 홀랑 타 버린다고 한다. 고속 주행에 최적화돼서 비행기 랜딩기어급으로 무진장 비싼 전용 타이어를 써도 그런다. 하지만 시속 400km 상태로 15분을 달리면 연료가 먼저 바닥나 버리기 때문에 타이어가 타는 걸 실제로 볼 일은 없다고 한다.;;;

초음속 자동차야 고무 타이어로는 아예 택도 없고, 티타늄이라고 100% 금속 재질인 타이어를 쓴다고 한다.
시속 500~600km를 넘어서는 시점부터는 고무 타이어가 마찰열을 버티지를 못하는데, 사실은 쇠바퀴로 쇠 레일 위를 달리는 철도 차량도 비슷한 속도 영역에서 비슷한 원천적인 한계가 존재한다. 자동차와는 달리 마찰 때문에 바퀴가 타 버리는 걱정은 할 필요가 없지만, 그 반대가 문제다. 마찰이 너무 작은지라 바퀴가 레일 위를 미끄러지고 혼자 헛돌아 버리기 때문에, 더 가속을 할 수 없다.

그러니 궤도 교통수단이 그 이상 속도를 내는 건 아예 지상에서 살짝 뜨는 자기 부상 열차 쪽을 생각하게 된다. 하지만 그건 철저히 통제를 받으면서 지상에서 정~말 조금만 미묘하게 뜨는 걸 말한다.
도로를 달리는 초음속 자동차는 공기 저항을 최소화하는 한편으로, 고속 주행 중에 차체가 떠 버리지 않게 하는 게 매우 중요하다. 비행기처럼 아예 이륙을 해서는 안 된다는 뜻이다. 뜨면 조향이 안 되고 차를 통제할 수가 없어지기 때문이다.

끝으로, 초음속 자동차는 제동도 여느 자동차처럼 디스크/드럼 방식 브레이크로 하는 게 아니다. 초음속을 달성한 후엔 최대한 어서 감속하고 안전하게 정지해야만 테스트 도로에서 오버런으로 인한 대형 사고를 예방할 수 있다. 그래서 후방으로 낙하산까지 펴면서 별 짓을 다 해야 한다. 여러 모로 통상적인 자동차의 개발 방법론이 통하지 않으며, 공중에 뜨지만 않을 뿐 비행기나 다름없다는 걸 알 수 있다.

왕복 엔진에 고무 타이어를 쓰는 자동차가 그냥 몇백 m 깊이까지만 들어갔다가 나오는 일반적인 잠수함이라면, 초음속 자동차는 경제성을 희생하고라도 1만 미터 아래의 해구 밑바닥까지 내려갈 수 있게.. 작고 둥글고 단단하게 아주 극단적으로 특수하게 설계된 잠수정에 해당한다고 볼 수 있겠다.
그런 잠수정은 내려갈 때는 추를 달고 내려갔다가 뜰 때는 그걸 버리고 와야 한다. 그리고 너무 강한 압력을 버텨야 하는 관계로 유리창도 못 만든다. 초음속 자동차가 최고 속도를 찍었다가 금세 낙하산 펴고 허겁지겁 감속을 해야 하듯, 저것도 정말로 내려갔다가 허겁지겁 올라오는 것 자체에만 의미가 있다.

2. 비행기의 실속

그럼 다음으로는 진짜 비행기 얘기이다.
지난 2013년에는 아프가니스탄에서 공군 기지를 출발한 보잉 747 기반의 미국 화물기가 추락 사고가 난 적이 있었다.
비행기는 이륙하여 잘 상승하나 싶었는데 얼마 못 가 실속에 빠져 공중에 멍하니 있더니만 그대로 땅으로 곤두박질쳐 버렸다. 추락 지점엔 대폭발이 발생했고, 승무원 7인은 안타깝지만 전원 끔살을 면치 못했다. 이 추락 과정은 주변을 주행하던 자동차의 블랙박스에 고스란히 녹화되어 기록으로 남았다.

이 비행기에 도대체 무슨 문제가 발생할 것일까?
녹화 영상을 본 전문가들은 비행기가 아마 테러 공격을 의식해서(아프가니스탄임) 고각으로 무리하게 급상승을 시도한 것 같다고 분석했다. 이것 자체는 블랙박스 영상만 보고 판단 가능한 사항이다.

그런데 이 비행기에는 장갑차가 몇 대 적재돼 있었서 굉장히 무거운 상태이기도 했다고 한다.
인제 와서는 확인을 할 방법이 없고 동의하지 않는 사람도 있지만, 급상승 중에 장갑차를 고정하던 장치가 풀려서 화물들이 와르르 구르고 무게중심이 엉망이 된 게 아닐까 하는 추측도 있다. 이 정도로 비정상적인 상황이 아니고서야 비행기가 저렇게 어처구니없게 땅으로 떨어질 수는 없다는 것이다.

이거 무슨 세월호 침몰과 비슷한 과정인 것 같았다.
급상승은 배로 치면 급선회, 급변침이다. 세월호는 그걸 시도하다가 짐들이 와장창 굴러서 한데 쏠렸으며, 이 때문에 배 전체가 기울고 급기야 벌러덩 나자빠져 침몰해 버렸다.

저 화물기도 급상승으로 인해 화물 쏠림 → 기우뚱 → 실속 → 추락이라면 정말 세월호와 비슷한 방식으로 최후를 맞이한 것이다. 기계 자체의 결함이나 외부 피격이 아니라 스스로 잘못된 조작으로 인해 파멸을 맞이했다는 점에서는 말이다.

비행기와 배는 땅 위를 굴러가는 게 아니라 유체 위 또는 속을 주행하는 물건이니 무게 배분과 중심 잡기에 특별히 신경을 써야 한다는 걸 알 수 있었다. 특히 고정익 비행기는 한번 자세가 잘못돼서 양력을 잃었으면 무슨 자동차마냥 액셀을 밟아서 엔진 출력만 낸다고 해서 바로 다시 뜰 수 있는 게 아니다. 충분히 하강하면서 공기를 타고 속도를 얻어야 다시 뜰 수 있다. 그럴 만한 충분한 고도가 없으면 그냥 추락.;;
그러니 비행이 참 어려운 것 같다. 뭐, 헬리콥터는 고정익은 아니지만 고정익보다 더 불안하고 위험하면 위험했지 사정이 나은 건 절대 아닐 테고.

3. 우주로 가는 방법

물체를 단순히 양력을 이용해서 잠깐 공중에 띄우는 게 아니라, 아예 지구 대기권 밖의 우주로 보내려면 로켓 말고는 사실 답이 없다. 자동차와는 비교가 안 되는 엄청난 양의 연료를 싣고 그걸 순식간에 다 태워 버려야만 그런 힘이 나올 수 있다.
다만, 비행기 이전에 비행선이라는 게 있었듯이 옛날에는 로켓이 아닌 다른 방법으로 우주에 가는 것도 특히 쥘 베른의 SF 소설 같은 데서 종종 소개되곤 했다. 하긴 그때는 화성의 외계인이 지구로 쳐들어 온다는 <우주 전쟁>이라는 소설도 있었고, 금성 정도면 극지방에 충분히 사람이 건너가서 살 만하겠다고 상상하기도 했으니 말이다.

(1) 대포: 초고성능 초대형 대포를 쏴서 물체를 처음부터 지구 탈출 속도를 능가하는 가속도를 줘서 날려 보낸다. 이 대포야말로 둠 코믹에 나오는 BFG(X나게 큰 총포)여야 할 것이다. 제랄드 불 박사가 이 방식의 끝판왕인 space gun이라는 걸 발명해서 부분적으로 성공도 했다.

우주 대포는 복잡한 로켓 엔진이 필요하지 않으며 방대한 양의 연료 걱정을 할 필요가 없다는 게 큰 매력이다. 실제로 우주로 나가는 로켓들은 부피와 무게에서 십중팔구가 연료가 차지하고 있기 때문이다. 하지만 발사 직후에 안에 있는 모든 것을 짜부러뜨리는 살인적인 G는 뭐 어찌할 수가 없다. 그러니 인간 같은 생명체는 원천적으로 탑승 불가이며, 무생물이라 해도 실을 수 있는 물체의 크기와 무게는 어마어마한 제한을 받게 된다.

(2) 엘리베이터: 아예 저 높은 하늘 끝 우주까지 바벨 탑처럼 근성으로 우주 사다리 + 엘리베이터를 만들자는 발상이다. 하지만 잘 알다시피 그런 구조물을 만들기가 대단히 어려우며, 건설 중 또는 운용 중에 사고가 났을 때의 위험성이 너무 치명적이다. 아울러 저 위험성에 비해서는 작은 단점이겠지만, 우주로 나가는 속도가 너무 느리다는 것도 문제가 된다.

인간이 하늘을 날아서 우주로 나간다는 건 지금으로부터 150년쯤 전에는 여전히 실현 불가능한 꿈의 영역이라고 여겨졌다. 당대의 쟁쟁한 물리학자 석학이 "공기보다 밀도가 높은 기계 기반의 비행체란 존재 불가능하다"라고 대놓고 그랬을 정도이다.
그러니 어차피 불가능한 일인데 이와 관련해서 그 무슨 현실성 없고 황당한 상상인들 못 했겠는가?

그 시절에는 현실성으로 따지자면 로켓이나 우주 대포나 우주 엘리베이터나 다 그 나물에 그 밥으로, 동등한 SF의 영역에 있었다. 20세기 초까지만 해도, 오늘날 가히 우주 기술의 근간으로 정착한 액체 로켓 기술(by 로버트 고다드)마저도 진가를 인정받지 못하고 병맛 취급받았다는 걸 기억할 필요가 있다. 그만치 답이 없던 상황이었다.
하지만 기술이 발달하면서 최종 승자는 로켓으로 굳어졌다. 엘리베이터 같은 시설물이 없어도 되고 그것보다 상승 속도가 빠르고, 그렇다고 우주 대포만치 강한 G를 야기하지도 않으려면 결국 지속적으로 상승하는 힘을 발사체가 직접 갖추고 있어야 하기 때문이다.

Posted by 사무엘

2016/04/03 08:39 2016/04/03 08:39
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