[LIGHT] 고맙거나 해롭거나, 빛의 두 얼굴

 

 

세상은 빛과 함께 존재합니다. 세상을 밝고, 아름답고, 화려하고, 오묘하게 만들어주는 빛은 희망, 깨달음, 즐거움의 상징이기도 하죠. 그래서 거의 모든 종교의 창세기가 세상을 밝혀주는 빛으로부터 시작합니다. 실제로 빛은 우리에게 온기를 주고 안전을 지켜줍니다. 빛을 이용한 녹색식물의 광합성이 없었더라면 지구는 지금도 아무것도 살지 않는 삭막한 행성으로 남을 수밖에 없었을 것입니다. 
2015년은 UN이 지정한 "세계 빛의 해"입니다. 2015년 과학향기에서는 ‘빛’을 주제로 한 칼럼을 연 4회 기획하고 있습니다. 과학향기 독자 여러분의 많은 관심 부탁드립니다.



 

서울 야경(사진 : 이윤선)



칠흑같이 캄캄한 어둠 속, 손에 닿는 나무 손잡이 하나만 의지해 걷는다. 아무것도 보이지 않는다는 사실 하나만으로도 온몸이 경직됐고, 신경은 곤두섰다. 잰걸음으로 한참을 걷다 드디어 작은 조명에 비친 돌을 마주하자 그제야 마음이 놓였다. 어루만지며 소원을 빌면 이루어준다는 일본 교토 청수사의 명물, 수구돌이다. 

아주 짧은 시간이었지만 어둠이 주는 공포는 상상 이상이었다. 자다 깼을 때 불을 켜지 않아도 희미하게 방 구조를 확인할 수 있을 정도의 어둠과는 차원이 달랐다. 이렇게 우리는 빛이 없으면 아무것도 볼 수가 없다. 그만큼 빛은 우리가 생활하는 데 아주 중요한 존재인 것이다. 

백열등에서 시작된 조명기기는 해가 없는 한밤중에도 대낮처럼 활동할 수 있게 해 준다. 인터넷은 바다와 땅 속에 깔린 광케이블을 통해 전 세계를 하나로 연결시켰다. 레이저나 엑스선 등의 빛을 활용한 의료기기는 인류의 수명 연장에 직접적인 기여를 하고 있다. 이런 이유로 과학자들은 광학을 21세기 가장 주요한 인류의 성장 동력으로 꼽는다. 

무엇보다도 사랑하는 사람의 얼굴과 아름다운 자연의 모습을 볼 수 있는 것이야 말로 빛이 우리에게 주는 가장 큰 선물일 것이다. 그렇다면 우리는 어떤 과정을 통해 사물을 볼 수 있는 것일까? 

■ 빛이 반사될 때 사물은 존재한다 

우리가 물체를 볼 수 있는 이유는 빛이 반사하는 성질을 갖고 있기 때문이다. 태양에서 나온 빛은 직진하다가 물체에 부딪혀 사방으로 반사된다. 이 반사된 빛들 중 일부가 우리 눈에 들어오면 우리는 물체를 인식할 수 있는 것이다. 

우리 눈이 정보를 파악하는 구조는 카메라의 기능과 같다. 안구 앞쪽에 있는 수정체는 카메라의 렌즈를, 수정체 바로 앞의 홍채는 조리개 역할을 한다. 동공을 통해 들어온 빛의 양은 홍채로 조절되는데, 밝을 때는 홍채를 닫아서 빛이 들어오는 통로를 작게 하고 어두울 때는 크게 열어서 더 많은 빛이 들어오게 한다. 

홍채를 통해 안구 안으로 들어온 빛은 수정체에서 굴절돼 하나의 점으로 모아진다. 어릴 적 운동장에서 볼록렌즈를 종이에 대보면 빛이 하나로 모아졌던 것처럼 말이다. 이때 빛이 모아진 점이 망막에 정확하게 닿으면 보고 있는 물체의 상이 맺힌다. 이후 빛은 망막을 지나면서 전기 신호로 전환돼 시신경을 지나 대뇌로 전달된다. 그럼 우리는 빛의 색이나 밝은 정도를 파악해 빛이 반사된 물체를 인지할 수 있는 것이다. 

그러나 밤에는 빛을 비춰주는 태양이 없다. 달이 어둠속에서 환하게 빛을 내고 있지만 달도 물체와 마찬가지로 태양빛에 반사돼 보이는 것일 뿐이다. 밤에 햇빛의 역할을 하는 것은 인공조명이다. 전등이나 스탠드, 가로등의 빛을 이용해 밤에도 낮과 같이 활동하고 사물을 볼 수 있는 것이다. 

■ 멋진 야경이 빛공해로 전락해 

그러나 인공조명 빛의 고마움도 잠시. 최근에는 지나치게 많은 인공조명으로 인해 멋진 야경이 ‘빛공해’로 전락했다. 수많은 가로등과 화려한 간판, 광고 영상이 도시를 낮보다 더 밝게 비추고 있어 수면장애를 겪는 사람들이 늘고 있는 것이다. 또 식물은 밤과 낮을 구분하지 못해 정상적인 성장을 하지 못하고, 야행성 동물은 먹이사냥이나 짝짓기를 제대로 하지 못해 생태계가 교란되고 있다는 지적이다. 

빛공해에 장기간 노출되면 뇌기능 저하는 물론 암까지 일으킬 수 있다는 국내 연구결과도 있다. 고려대 안암병원 연구팀은 약한 불빛의 방에서 잔 경우 통찰력과 관련된 전두엽 부위의 뇌기능이 떨어진 것을 확인했다고 지난해 5월 발표했다. 게다가 우리나라 야간 인공위성 사진을 분석한 결과,빛공해가 심한 지역에서 유방암 발생 위험이 다른 지역보다 1.3%나 높은 것으로 나타났다. 
 

도시의 화려한 간판(사진 : 이윤선)



인간의 생체리듬은 빛을 쐬는 주기와 연관이 있다. 지구가 태양을 중심으로 자전 및 공전하면서 자연광은 일주기와 월주기, 계절적인 변화가 생기는데, 이 변화가 생체리듬을 갖게 한다. 따라서 빛이 우리 몸의 신체적, 심리적인 변화에 중요한 자극제로서의 역할을 하는 것이다. 

■ 인공조명, 태양빛에 더 가깝게 

따라서 빛공해에 대한 개선책이 필요하다는 지적이 나오고 있는 가운데, 서울시가 나서서 서울의 밤거리를 어둡게 할 예정이다. 최근 빛공해를 줄이기 위해 조명환경관리구역을 지정했기 때문이다. 생활환경에 따라 서울시를 4개 관리구역으로 구분하고 옥외 인공조명의 빛 밝기 기준을 다르게 적용한다는 것이다. 

상업지역은 제4종으로 지정해 가장 높은 최대 밝기를 허용한다. 주거지역과 논밭, 산림지역은 좀 더 낮은 기준을 적용해 빛공해로 망가졌던 시민들과 생태계의 생체리듬을 되돌리겠다는 계획이다. 

태양광과 유사한 인공조명을 사용해 빛공해를 줄이려는 시도도 있다. 과학자들은 그동안 인간이 가장 편안함을 느끼는 자연광에 대해 분석하고, 유사한 인공조명을 만들기 위해 노력해 왔다. 최근에는 단순히 빛의 밝기뿐만 아니라, 시간에 따라 빛의 밝기와 색온도를 조절할 수 있는 인공조명이 개발됐다. 

씨넷사의 ‘The Sunn Light’는 태양이 떠오르는 7시에는 은은한 빛을 낸다. 시간이 지날수록 점점 밝아지다가 태양빛이 절정을 이루는 오후 3시가 되면 조명기구도 밝기도 최대가 된다. 그런 다음 다시 서서히 약해지다가 해가 질 무렵인 오후 7시가 지나면 다시 은은한 조명으로 바뀐다. 개발팀은 “태양광처럼 자연스러운 조명으로 인간의 생체리듬’을 맞추는 것이 건강에 좋다는 점에 착안해 제품을 개발하게 됐다”고 말했다. 

글 : 이윤선 과학칼럼니스트

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[keyword로 읽는 과학]와이파이보다 100배 빠르게, 라이파이

 

2014년 KISTI의 과학향기에서는 [Keyword로 읽는 과학]이라는 코너를 새롭게 마련했습니다. 과학기술이 급속도로 발전하면서 이와 관련된 과학계의 신조어도 빠르게 늘고 있습니다. 이에 [Keyword로 읽는 과학] 코너에서 최신과학기술용어나 신조어를 알기 쉽게 풀어서 서비스할 예정입니다.
독자 분들의 참여도 기다리고 있습니다. 홈페이지 내 독자참여-주제제안 란, 또는 댓글로 알고 싶은 키워드를 남겨 주시면 선정 후 기사로 제작할 예정입니다. 과학향기 독자 분들의 많은 관심 부탁드립니다.


LED 불빛 아래 서면 영화 한 편을 모바일 메신저 한 글자처럼 빠르게 보낼 수 있는 세상이 온다.

영국 옥스퍼드대와 케임브리지대의 합작벤처인 ‘초병렬 가시광통신 프로젝트팀’은 2013년 10월 말, 새로운 무선통신기술 ‘라이파이(Li-Fi)’의 놀라운 속도를 선보였다. LED에서 나오는 가시광선을 이용해 무려 1초에 10기가바이트 속도로 데이터를 주고받는 데 성공한 것이다. 현재 일상적으로 쓰고 있는 무선랜인 와이파이(초속 100Mb)의 100배, 무선통신 중 가장 빠르다는 LTE-A(초속 150Mb)보다 66배나 빠른 속도다.

‘라이파이’라는 이름은 2011년 영국 에든버러대 해럴드 하스 교수가 와이파이(Wi-Fi)를 꺾을 새로운 근거리 통신기술이라는 뜻으로 지은 이름이다. 라이파이에서 라이(Li)는 빛(Light)에서 따왔다. (참고로 파이(Fi)는 충실도를 의미하는 ‘fidelity’의 약자다.)

그런데 가시광선으로 어떻게 통신을 한다는 걸까? 얼핏 상상이 되지 않지만, 가시광선으로 정보를 전달하는 사례는 여러 곳에서 찾을 수 있다. 조선시대에는 한밤중에 적이 쳐들어오면 횃불로 봉화를 올렸다. 인디언들은 햇빛을 거울에 반사시켜 원거리 통신을 했다. 바다에서는 등대가 불을 깜빡거리며 위치를 알렸고, 해군함정들은 전략신호를 빛으로 주고받았다. 생활 속에서 쉽게 볼 수 있는 사례로는 신호등이 있다. 녹색 불이 깜빡거리면 다음에 건너라는 신호다.

LED도 빛을 깜빡거려서 정보를 전달한다는 점에서 신호등과 같다. 다만 신호등보다 훨씬 빨리 깜빡거릴 수 있어 정보를 대량으로 전달할 수 있다. LED는 초당 200번 이상 깜빡거린다. 사람의 눈은 1초에 100번 이상 깜빡거리면 인식할 수 없지만 컴퓨터는 인식할 수 있다. 불이 들어오면 1, 들어오지 않으면 0으로 해석한다. 반대로 0과 1로 이뤄진 디지털 신호를 LED의 깜빡거림으로 전환할 수도 있다.

LED를 이용한 가시광 통신을 연구하는 이유는 단순하다. 어차피 조명으로 사용할 것이기 때문이다. 전기에너지의 대부분을 열로 낭비하는 백열등과 형광등이 점점 에너지 효율이 높은 LED로 교체되고 있다. 비싼 돈 들여서 LED 조명으로 교체하는데, 통신기술까지 더하면 1석 2조라는 게 연구자들의 생각이다.

라이파이가 대량의 정보를 빠르게 보낼 수 있는 비결은 LTE-A에도 사용된 직교주파수 분할다중 발신기법(OFDM) 덕분이다. 하나의 주파수를 여러 개 대역으로 나눠 각각 정보를 쪼개 보낸 다음, 수신지에서 다시 하나로 합치는 방법이다. 차가 마구 뒤섞여 달리던 넓은 도로에 차선을 그어 줄을 맞춰 달리게 하면 더 빨리 달릴 수 있는 것과 같다.

그런데 같은 기술을 사용했는데 왜 LTE-A보다 66배나 빠른 걸까. 주파수 대역, 즉 정보가 다니는 도로의 넓이가 확연히 다르기 때문이다. 이동통신과 무선 랜은 대략 300MHz~30GHz 사이 영역의 주파수를 사용한다. 이 안에서도 국가별, 용도별로 잘게 쪼개진다. LTE-A를 개통하기 위해 한 통신사가 20MHz 대역의 주파수 이용권을 사는 데 낸 비용은 무려 1조 원이다.

하지만 여전히 주파수는 좁고 너무 많은 사용자가 몰리면서 서로 간섭이 일어나 통신품질이 떨어진다. 2.4GHz 주파수를 공용으로 사용하는 와이파이는 사용자가 조금만 몰려도 통신품질이 급격히 떨어진다.

라이파이는 정보고속도로를 거의 무한대로 넓힐 수 있다. 가시광선의 주파수 영역은 380THz~750THz(테라헤르츠, 1THz=1,000GHz)로 무선통신 전체 주파수보다도 무려 1만 배 이상 넓다. LED 색에 따라 사용할 수 있는 주파수가 조금씩 다르지만, 이 광활한 대역에서 자유롭게 통신을 할 수 있는 것이다.

물론 가시광통신에도 단점은 있다. 가장 치명적인 것은 빛이 닿는 곳에서만 통신이 가능하다는 점이다. 가시광선은 벽을 통과할 수도 없고, 심지어 손바닥으로 수신기만 가려도 통신이 되지 않는다. 원거리 통신용으로는 당연히 탈락이다. 태양에서 오는 가시광선이 간섭을 일으켜 낮에는 야외에서 사용하기도 어렵다. 게다가 늘 조명이 켜져 있는 곳에서만 쓸 수 있다.

하지만 오히려 이런 조건에 최적인 장소들도 있다. 서울 강남구에 위치한 코엑스몰, 혹은 복잡한 지하상가나 대형백화점을 생각해 보자. 초행길이라면 길을 잃기 쉬운데 실내에는 GPS도 잘 작동하지 않는다. 이럴 때 곳곳에 켜져 있는 조명으로부터 디지털 정보를 내려받아 위치를 찾거나 필요한 파일을 내려 받을 수 있다. 현재 한국전자통신연구원 LED통신연구실은 자동차나 항공기의 안전운행을 돕는 기술, 시각장애인을 돕는 기술 등 가시광통신으로 삶의 질을 높이는 기술을 연구하고 있다.

빛만 가리면 통신이 두절되는 라이파이의 단점은 곧 장점이기도 하다. 쓰고 싶은 범위에서만 통신을 쓸 수 있기 때문이다. 통신을 막고 싶다면 LED만 끄면 된다. 병원이나 비행기, 원자력발전소처럼 전자기파 사용이 예민한 장소에서도 라이파이는 걱정 없이 쓸 수 있다. 빛이 전자기기 근처로 새들어가지 않게 문만 잘 닫아놓으면 된다. 보안에도 강하다. 와이파이는 마음만 먹으면 눈에 보이지 않는 곳에 숨어서 도·감청을 할 수 있지만, 라이파이는 눈에 보이는 곳까지만 통신이 가능하다.

물론 라이파이가 상용화되기까지는 시간이 필요하다. 건물 등 장애물로 인해 빛이 차단되면 신호가 끊길 수 있고, 빛을 직접 받아야 하는 특성 상 장비를 작게 만들기 어려운 한계도 있기 때문이다. 이런 단점을 극복할 수 있는 추가적인 개발이 이루어진다면 조명과 통신이 융합된 새로운 세상이 열릴 것이다.

글 : 변지민 과학칼럼니스트

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인간이 불안한 이유, 빛으로 찾아내다애플의 창업자인 고(故) 스티브 잡스는 생전에 단추가 달린 옷을 잘 입지 않았다. 공식석상에 나타났던 그의 모습을 잘 살펴보면 단추가 달린 옷차림을 찾아볼 수 없다. 또한 그는 버튼이 수십 개나 되는 현대식 리모컨이 아니라 6개만 달린 구식 리모컨을 고집할 정도로 단추에 대한 거부감을 드러냈다.

그가 만들어낸 혁신적인 스마트폰인 ‘아이폰’에도 단추가 전혀 없다. 과연 우연의 일치일까? 이에 대해 미국의 경제신문 월스트리트저널(WSJ)은 “스티브 잡스의 창의적인 아이디어는 시장성이 아니라 바로 휴대폰에서 단추를 없애려는 노력의 결과물”이라고 보도한 바 있다.

잡스는 왜 그처럼 단추를 싫어했을까? 전문가들은 그가 ‘단추공포증’에 시달린 것으로 추정한다. 단추공포증이란 말 그대로 단추에 대해 공포심을 느껴 높은 강도의 두려움과 불쾌감에 시달리면서 그 조건을 회피하려는 것을 말한다.

이처럼 특정한 대상이나 상황에 대해 공포심을 느끼는 공포증은 발작과 같은 다양한 증상을 동반하면서 스스로 제어하기 어려운 상황으로 발전한다. 자신이 느끼는 공포가 불합리하고 그 공포가 자신에게 위협적이지 않다는 것을 알면서도 말이다. 발작 외에도 숨이 가빠지거나 오한, 발열, 경련, 어지러움, 구역질 등의 증상이 나타나기도 한다.


사실 불안은 그 자체가 나쁜 게 아니다. 불안을 느껴야 위험을 감지하므로 생존본능을 가진 동물이라면 당연히 느끼는 감정이다. 약육강식의 야생 세계에서는 어느 정도 불안감을 유지하고 있어야 천적이 나타났을 때 민첩하게 도망가거나 싸울 태세를 갖출 수 있다.

사람도 마찬가지다. 때로는 불안의 가장 큰 원인인 스트레스가 삶의 원동력이 되기도 한다. 스티브 잡스의 경우 자신의 약점인 불안을 창의적인 아이디어로 승화시킨 대표적인 케이스다. 하지만 불안이 너무 지나쳐 개인에게 심각한 고통을 안겨주거나 사회적 활동에 지장을 주면 장애가 된다. 스스로 제어하기 힘들 만큼 불안한 상태가 6개월 이상 지속되면 ‘불안장애’라고 진단한다.

특정 상황에서 갑자기 극심한 불안과 함께 심장이 조이고 공황 발작이 되풀이되는 ‘공황장애’가 대표적인 불안장애다. 또 반복적으로 특정 행동을 하는 ‘강박장애’와 끔찍한 사고 후 불안해지는 ‘외상후 스트레스 장애’, 대중 앞에 나서는 것을 두려워하는 ‘사회공포증’, 모든 것이 불안한 ‘범불안장애’ 등도 모두 불안장애에 속한다.

2005년 통계에 의하면 우리나라 전체 정신장애의 39.4%를 불안장애 환자가 차지했다. 불안장애 환자들은 심한 스트레스로 대부분 두통, 복통, 흉통 등 각종 신체 증상을 나타내는데, 이를 다른 질환으로 오해해 여러 병원을 전전하는 ‘의료쇼핑족’이 되기도 한다. 또한 환자의 1/3의 정도는 우울증으로 시달린다.

이렇듯 심각하지만 불안장애에 대한 근본적인 치료법은 없다. 불안이 어떤 메커니즘으로 생기는지 밝혀지지 않았기 때문이다. 그런데 최근 미국 스탠퍼드대 생명공학부 김성연 박사과정 연구원과 칼 다이서로스 교수가 불안을 느낄 때 뇌에서 어떤 일이 일어나는지를 밝혀냈다.

연구진은 쥐를 이용한 실험에서 불안을 증가시킨다고 알려진 ‘분계선조침대핵(BNST)’이 계란처럼 타원핵과 바깥 부분으로 구성돼 있는데, 타원핵을 자극할 경우 불안해지지만 바깥 부분을 자극하면 불안감이 줄어드는 것을 발견했다. 즉, 이 두 부위의 균형이 불안 정도를 결정하는 셈이다.

또한 연구진은 타원핵 바깥 부분에서 BNST의 명령을 수행하는 부분이 뇌의 시상하부나 간뇌 등과 연결되는 3곳의 신경회로라는 사실도 알아냈다. 그곳을 자극하면 쥐가 용감해지거나 호흡이 느려지는 등 불안 반응을 보인 것이다. 연구진은 이 연구결과가 앞으로 부작용 없이 불안장애를 치료하는 약물을 개발하는 데 도움이 될 것이라고 밝혔다.

스탠퍼드대 연구진이 뇌에서 불안이 어떻게 조절하는지 규명한 이번 연구결과는 ‘광유전학’이라는 최신 바이오기술을 이용해 이루어졌다. 광유전학이란 말 그대로 빛을 이용하는데 유전공학 기술을 접목했다는 뜻이다.

빛을 이용해 신경세포의 활성을 조절할 경우 기존의 전기 자극을 이용해 신경세포를 조절하는 것보다 더욱 정밀하게 신경세포의 활성을 통제할 수 있다. 전기 자극이 불특정 다수의 신경세포를 자극하는 것에 반해 광유전학 기술은 목표로 하는 특정세포를 정확하게 자극할 수 있기 때문이다.

광유전학은 빛을 받으면 채널이 열리고 빛이 없으면 채널이 안 열리는 녹조류의 채널로돕신이라는 단백질에서 아이디어를 얻은 기술이다. 유전공학 기술로 바이러스를 활용해 이 단백질을 유전자의 형태로 신경세포에 주입하면 바이러스가 세포 속으로 들어가 채널로돕신 유전자를 밀어 넣게 된다.

광유전학을 이용한 연구는 이미 꾸준히 진행돼 왔다. 2012년 11월 기초과학연구원(IBS) 신희섭 단장팀은 광유전학 기술을 활용해 수면방추가 수면 장애의 원인이 된다는 것을 최초로 입증했다. 2013년 1월에는 이화여대 전상범 교수를 비롯한 국제공동연구팀이 광유전학 기술을 이용해 신경회로의 특정 신경전달 경로를 기록할 방법을 개발함으로써 파킨슨병, 헌팅턴병, 무도병 등 다양한 퇴행성 신경질환의 치료법을 개발할 수 있는 가능성을 열었다.

이렇듯 광유전학 기술은 불안장애뿐 아니라 수면장애, 파킨슨병 등의 치료제 개발에도 새로운 도구가 될 수 있다는 점에서 주목을 끌고 있다.

글 : 이성규 과학칼럼니스트

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여수에서 만난 빛의 마술, 빅오쇼!

2012년 우리나라 최대의 과학 행사는 바다를 보고 듣고 즐길 수 있는 2012 여수세계박람회다. 아쿠아리움에선 국내 최대 6,030톤 수조에 러시아 흰고래(벨루가)와 바이칼 물범, 해룡처럼 세계적으로 희귀한 생물을 비롯해 3만 4,000마리의 해양생물을 만날 수 있다. 또 해양로봇관에서는 6.5m로 국내에서 가장 큰 로봇인 ‘네비’와 물속을 헤엄치는 일곱 빛깔 로봇 물고기 ‘피로’, 슈퍼주니어의 노래에 맞춰 춤을 추는 로봇 ‘메로’도 만날 수 있다.

이들 관람관은 보통 몇 시간씩 줄을 서야 볼 수 있다. 하지만 2012 여수세계박람회에서 이들보다 더 인기를 끄는 게 있다. 바로 해가 지면 수면 위에서 펼쳐지는 ‘빅오(Big-O)쇼’다.

빅오쇼는 47m 높이로 설치된 디오(The-O)라는 원형 조형물과 옆으로 120m, 앞뒤로 10m 간격으로 3열로 설치된 해상분수, 빔프로젝터 14대와 레이저 4대가 하나로 결합돼 선보이는 최첨단 특수 효과 쇼다.



[그림 1] 디오의 영상은 6개의 빔프로젝터에서 각각 따로 쏜 여섯 개의 영상이 하나로 보이는 것이다. 영상에 따라 빔을 달리해 고화질 영상을 선보이고 있다. 사진 제공 : 2012 여수세계박람회

먼저 분수쇼를 중심으로 약 8분 동안의 프리쇼가 진행된다. 그 다음 디오의 원 안으로 흘러내리는 물을 스크린 삼아 펼치는 환상적인 멀티미디어쇼가 16분 정도 이어진다. 물과 불, 빛과 레이저, 영상과 음악, 디오와 해상분수를 활용한 바다 이야기를 3차원 입체 영상으로 보노라면 마치 꿈을 꾸는 듯한 몽환의 세계에 빠져들고 만다.

빅오쇼에 등장하는 바다 이야기는 간단하다. 여수 소녀 ‘하나’가 우연히 바다의 영혼들이 사는 바다 속으로 들어간다. 거기서 오염되고 파괴된 바다를 보고 슬퍼하다가 인간들이 조금만 노력하면 조화롭고 아름다운 바다로 바꿀 수 있다는 사실을 발견한다는 내용이다.


[그림 2] 디오 주변의 안개를 활용해 영상의 입체효과를 높인 디오(왼쪽)에 여수 소녀 ‘하나’가 등장해 바다 영혼들이 사는 바다 세상으로 들어가려고 한다(오른쪽). 사진 제공 : 2012 여수세계박람회

디오의 바깥 원은 Ocean(해양)의 첫 글자를 따서 완전한 원의 형태를 갖춘 데 반해 안쪽 원은 0(제로)를 의미해 세로 지름 31m, 가로 지름 27m의 타원이다. 디오는 안쪽 원에 물을 흘러내리면서 이를 스크린으로 활용한다. 이 스크린의 크기를 면적으로 계산하면 약 660㎡다. 세계에서 가장 큰 스크린으로 기록된 CGV영등포 스타리움 스크린 가로 31.38m, 세로 13.0m 면적 407.9㎡의 1.5배가 넘는다.

안쪽 원이 타원형인 이유는 따로 있다. 디오가 설치된 바닷가는 바람이 많이 분다. 바람이 불면 수막이 흔들려 여기에 뿌려지는 영상도 흔들리는데, 세로로 긴 타원이면 원에 비해 가로로 흔들림이 적어 유리하기 때문이다.

그런데 어떻게 공중에 거대한 스크린을 만들어 3차원 입체 영상을 실감나게 구현했을까? 빛은 물을 만나면 산란(반사)하면서 사방으로 퍼져나간다. 우리가 여러 방향에서 빛을 볼 수 있는 이유다. 산란은 영국의 물리학자 틴들이 처음 연구해 ‘틴들 현상’이라고도 하는데, 빛이 먼지나 물 같은 미세 입자와 충돌해 흩어지는 현상이다. 레이저 쇼를 할 때 보통 연기나 안개를 일으키는 것도 같은 이유다. 레이저 빛이 연기나 안개 입자와 부딪혀 산란되도록 해야 우리가 볼 수 있기 때문이다.

물을 활용한 스크린을 보통 ‘워터스크린’이라고 한다. 해상분수로도 워터스크린을 만드는데, 강한 물의 분사압력으로 부채꼴 모양으로 펼쳐지는 수막에 영상을 투영한다. 그런데 해상분수 수막은 물이 균일하지 않아 고화질 영상을 보여주기 어렵다.

빅오쇼는 처음부터 한번에 2만 명 이상이 관람할 수 있도록 설계됐다. 2만 명이 넘는 사람이 어디에서든 쇼를 잘 관람하기 위해서는 영상이 선명해야 한다. 구겨진 종이보다는 평평한 종이에 영상을 쏘았을 때 선명하게 보이는 것처럼, 스크린이 되는 물을 극장 스크린처럼 고르고 평평하게 만들면 영상이 선명해진다.

하지만 물을 평평하게 만드는 건 생각처럼 쉽지 않다. 빅오쇼 연구팀은 중력을 이용해 공중에서 물을 떨어뜨리는 ‘캐스캐이드 워터커튼’ 기법을 도입해 기존보다 훨씬 두꺼운 물 입자를 고르게 뿌리는 기술을 개발해 냈다. 디오의 안쪽 타원 위쪽에 일정한 간격으로 수많은 노즐을 설치하고 이곳에서 물 입자를 고르게 뿌려 반투과성의 수막을 만든 것이다.

선명한 영상을 보여주려면 필요한 장치가 더 있다. 바로 영상을 쏘는 빔프로젝터다. 물에 산란되는 빛은 극장 스크린에 반사되는 빛보다 약하다. 하지만 멀리서 많은 사람이 보려면 극장스크린보다 더 밝아야 한다. 빅오쇼 관람석 맞은편인 주제관에 설치된 6대의 빔프로젝터는 전 세계에서 가장 밝은 35만 안시(ANSI)급이다. 일반 가정이나 회사에서 사용하는 3,000 안시급 빔프로젝터에 비해 116배나 밝다. 또 투사되는 거리도 110m나 돼, 바다 위에 떠 있는 디오처럼 먼 곳까지도 영상을 쏠 수 있다. 주제관에서 디오까지의 거리는 108m다.


[그림 3] 디오에 설치된 초고압·초고속 물 분사장치인 워터제트가 회오리 모양을 연출하고 있다. 주황빛 조명을 받은 물이 마치 불을 내뿜는 듯하다. 사진 제공 : 2012 여수세계박람회

빅오쇼에는 총 14대의 빔프로젝터와 4대의 레이저가 사용된다. 이들은 각각 디오와 해상분수, 안개 등에 한 치의 오차도 없이 영상을 쏜다. 덕분에 우리는 실감나는 3차원 입체 영상을 즐길 수 있다. 일례로 디오에 상영되는 영상 하나는 6개의 프로젝터가 6부분으로 나눠진 영상을 투사한 것을 우리가 하나의 입체 영상으로 받아들이는 것이다.

또 디오에는 58개의 조명장치와 24개의 초고압·초고속 물 분사장치인 워터제트, 안개 발생기, 24개의 화염방사장치가 설치돼 있다. 워터제트는 360도로 회전하면서 수시로 물을 쏘는데, 서로 유기적으로 움직여야 해 수시로 방향을 똑같이 맞추며 작동한다. 이처럼 빅오쇼가 환상적인 데는 수많은 특수 효과 장치가 한 치의 오차도 없이 작동되기 때문이다.

2012 여수세계박람회는 오는 8월 12일까지 진행된다. 많은 사람들이 2012 여수세계박람회의 하이라이트인 빅오쇼를 맘껏 즐길 수 있기를 기대한다.

글 : 박응서 과학칼럼니스트(도움 : 조병휘 빅오사업단 콘텐츠 과장)

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“아빠. 또 담배 피세요? 이제 그만 끊으시라니까요.”
이크, 철수 녀석 잔소리가 시작됐다. 난 계면쩍은 웃음을 지으며 담배 든 손을 황급히 밖으로 뻗었다. 가족들의 건강을 생각해서 꼭 베란다에 나와서 피고 있지만 그래도 담배에 관해 지적받으면 할 말이 없다. 샐쭉한 표정을 하고 째려보는 철수 녀석을 피하기 위해 난 말을 돌렸다.

“이 담배 연기 색이 어떻게 보이니?”
“어떻긴. 흰색이죠. 아빠, 말 돌리시지 마시고…”
“땡~! 정답은 ‘파란색’이야. 잘 보렴.”
“엑? 자세히 보니 그러네. 담배 연기 흰색 아니었어요? 아님 담배를 바꾸신 거예요?”
넘어왔다~. 나는 속으로 쾌재를 부르며 말을 이어나갔다.

“담배를 바꾸다니~. 원래 담배 연기는 파란색이야. 왜 이럴 것 같니?”
“글쎄요. 담배 안에 들어간 성분 때문 아닌가요? 몸에 안 좋은 그 뭐더라~. 니코틴에 타르에~.”
역시 우리 아들, 말꼬리를 늘려가며 비아냥대는 폼이 만만치 않다. 난 철수의 반격을 피해 90년대 히트 드라마 주인공마냥 손가락을 살짝 흔들며 재빨리 대답했다.

“니코틴이나 타르에겐 색을 변하게 할 재주가 없어. 탄소 입자와 빛의 산란의 만남이 바로 주인공이지.”
“산란은 배운 적이 있어요. 빛이 구 형태의 작은 입자에 부딪혀서 여러 방향으로 반사되는 현상이죠?”
“(요즘 초등학교에서는 그런 것도 가르치나) 우리 철수 똑똑한데~. 우리가 보는 빛은 파장과 주파수가 다른 여러 색으로 이루어져 있어. 무지개가 여러 색으로 보이는 이유지. 빛의 산란은 주파수에 비례해. 붉은색이나 노란색은 파장이 긴 대신 주파수가 작고 파란색이나 보라색은 파장이 짧고 주파수는 크단다.”
“그럼 파란색이 붉은색보다 더 잘 산란되겠네요?”
“그렇지. 담배 연기에 있는 탄소 입자가 빛을 통과하면 파장이 짧은 파란색이나 보라색이 산란돼. 그래서 담배 연기는 파란색을 띤단다. 연기 안의 탄소 입자 크기에 따라서 짙은 청보라색이나 아주 밝은 파란색을 띠는 경우도 있어.”
담배를 한 번 빨며 철수를 보고 싱긋 웃었더니 녀석은 손사래를 쳤다. 담배 냄새 난다는 사인이다. 최대한 먼 방향으로 연기를 내뿜으며 난 말을 이었다.

“빨리 피고 끌게. 그건 그렇고, 내가 뿜은 연기는 어떠니. 흰색이지?”
“앗. 정말 그러네요.”
“왜 이런 것 같아?”
“글쎄요. 니코틴이나 타르 같은 나~쁜 성분들이 몸에 다 흡수돼서가 아닐까요.”
이 녀석, 말에 뼈가 있다.

“몸에 빼앗겨서가 아니라 무얼 하나 더 달고 나온 탓이지. 담배 연기가 지나가는 기관지나 폐에는 수분이 많아. 이 수분은 탄소 입자를 핵으로 삼아서 아주 작은 물방울을 만들어내. 작다고는 해도 가시광선의 파장보다는 크기 때문에 모든 빛을 다 반사하지. 빛이 다 합쳐지면 하얗게 되지? 그래서 한 번 빨아들였다가 다시 뿜은 연기는 흰색이란다. 구름이 하얀 것도 같은 원리야.”
“우와. 아빠, 과학 선생님 같아요.”
눈을 동그랗게 뜨고 고개를 끄덕이는 철수를 보며 난 다시 우쭐한 기분이 됐다. 너무 우쭐한 나머지 담배가 다 타들어간 것도 몰랐다가 손을 델 뻔 했지만. 담배를 황급히 비벼 끄고 손가락을 호호 불다보니 철수의 표정이 다시 ‘아빠 한심’으로 바뀌었다. 잔소리를 시작하려는 듯 입을 여는 녀석을 보고 난 황급히 말을 꺼냈다.

“손가락은 괜찮으니 걱정마라. (‘걱정 안 해요’ 철수가 툴툴거렸다) 어쨌든! 이런 산란 현상은 우리 주변에서도 볼 수 있어. 대표적인 것이 하늘색!”
“아, 그건 저도 학교에서 배웠어요. 태양빛이 공기 중의 먼지나 작은 입자들 때문에 산란되죠. 이 가운데 파란색이 가장 산란되기 쉽기 때문에 우리 눈에 가장 잘 들어와요.”
“이야~ 우리 아들 만물박사! 대단해!”
박수를 치며 칭찬해주자 철수 녀석은 부끄러운지 “에이 참, 학교에서 배운 거라니까요”라며 고개를 숙였다. 이 녀석, 수줍음이 많은 건 날 닮았다니까.

“하지만 아침이나 저녁에는 붉게 물들잖니. 그건 왜 그럴까?”
“그것도 산란 때문! 이라고 말씀하시고 싶은 거죠? 저녁에는 산란되는 색이 바뀌는 건가요? 이유가 뭐죠?”
“낮에는 해가 머리 위에 있지만 아침과 저녁에는 지면 근처에 있어. 이때는 태양빛이 공기를 통과하는 거리가 길기 때문에 여기저기로 산란되는 파란색보다 산란되지 않고 직진하는 붉은색이 눈에 더 잘 보인단다. 노을이 아름다운 붉은색을 띠는 이유야.”
담배 한 대를 더 꺼내서 무심코 입에 물었다. 시선을 느껴 돌아보니 철수가 눈살을 잔뜩 찌푸린 채 고개를 붕붕 젓고 있다. 차마 불을 붙이지는 못 하고 다시 고개를 돌렸다. 별 하나 보이지 않는 도시의 밤하늘이 눈에 들어왔다.

“봐. 지금 보는 하늘은 뿌연 붉은색이지? 저건 산란 때문에 일어난 ‘광공해’ 현상이야.”
“밤에도 산란이 일어나요? 해도 없는데?”
“하늘이 아니라 땅에 있는 불빛 때문이지. 밤에도 꺼지지 않는 도시의 빛이 하늘로 향하다가 공기 중의 먼지를 만나면 산란된단다. 이렇게 산란된 빛이 모여 만든 거대한 막은 수천~수억 년을 날아온 별빛을 희미하게 만들거나 아예 막아버려. 보통 대기오염 때문에 도시에서 별을 보기 어렵다고 생각하지만 광공해도 큰 몫을 한단다.”
어린 시절 고향집에서 본 밤하늘을 떠올리며 난 감상에 젖었다. 온갖 풀벌레 소리가 들리던 마당의 작은 평상. 시원한 수박을 먹고 드러누워 하늘을 빼곡하게 메운 별을 보면 세상에 부러울 것이 하나 없었는데…. 난 한숨을 내쉬며 담배에 다시 불을 붙였다. 이것만 피고 들어가야겠다.

“아빠, 오늘 정말 재미있었어요. 저도 답례로 중요한 거 하나 알려드릴게요. 사실 이거 말하려고 나왔던 거였는데, 아빠 얘기에 정신 팔리는 바람에….”
“에끼 이 녀석아, 날 핑계대면 안 되지. 어쨌든 고맙다~.”
“들으시면 별로 안 고마우실 건데…. 담배 안 끊으실 거면 아예 들어오시지 말래요! 엄마 전언!”
뭐, 뭐라고?! 망연자실한 날 남겨두고 철수 녀석은 “전 먼저 들어갈게요~”하며 쪼르륵 가버렸다. 그래. 생각해보니 담배 때문에 아내나 철수에게 계속 걱정만 끼친 것 같다. 이게 마지막 한 대다. 이후부턴 눈 딱 감고 끊는 거야! 광공해로 덮인 밤하늘에 파란 담배연기가 피어올랐다. 내 몸으로 들어갈 마지막 파란색이다. 내일 밤하늘엔 하얗게 반짝이는 별이 가득했으면 좋겠다.

글 : 김은영 과학칼럼니스트
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“아빠. 또 담배 피세요? 이제 그만 끊으시라니까요.”
이크, 철수 녀석 잔소리가 시작됐다. 난 계면쩍은 웃음을 지으며 담배 든 손을 황급히 밖으로 뻗었다. 가족들의 건강을 생각해서 꼭 베란다에 나와서 피고 있지만 그래도 담배에 관해 지적받으면 할 말이 없다. 샐쭉한 표정을 하고 째려보는 철수 녀석을 피하기 위해 난 말을 돌렸다.

“이 담배 연기 색이 어떻게 보이니?”
“어떻긴. 흰색이죠. 아빠, 말 돌리시지 마시고…”
“땡~! 정답은 ‘파란색’이야. 잘 보렴.”
“엑? 자세히 보니 그러네. 담배 연기 흰색 아니었어요? 아님 담배를 바꾸신 거예요?”
넘어왔다~. 나는 속으로 쾌재를 부르며 말을 이어나갔다.

“담배를 바꾸다니~. 원래 담배 연기는 파란색이야. 왜 이럴 것 같니?”
“글쎄요. 담배 안에 들어간 성분 때문 아닌가요? 몸에 안 좋은 그 뭐더라~. 니코틴에 타르에~.”
역시 우리 아들, 말꼬리를 늘려가며 비아냥대는 폼이 만만치 않다. 난 철수의 반격을 피해 90년대 히트 드라마 주인공마냥 손가락을 살짝 흔들며 재빨리 대답했다.

“니코틴이나 타르에겐 색을 변하게 할 재주가 없어. 탄소 입자와 빛의 산란의 만남이 바로 주인공이지.”
“산란은 배운 적이 있어요. 빛이 구 형태의 작은 입자에 부딪혀서 여러 방향으로 반사되는 현상이죠?”
“(요즘 초등학교에서는 그런 것도 가르치나) 우리 철수 똑똑한데~. 우리가 보는 빛은 파장과 주파수가 다른 여러 색으로 이루어져 있어. 무지개가 여러 색으로 보이는 이유지. 빛의 산란은 주파수에 비례해. 붉은색이나 노란색은 파장이 긴 대신 주파수가 작고 파란색이나 보라색은 파장이 짧고 주파수는 크단다.”
“그럼 파란색이 붉은색보다 더 잘 산란되겠네요?”
“그렇지. 담배 연기에 있는 탄소 입자가 빛을 통과하면 파장이 짧은 파란색이나 보라색이 산란돼. 그래서 담배 연기는 파란색을 띤단다. 연기 안의 탄소입자 크기에 따라서 짙은 청보라색이나 아주 밝은 파란색을 띠는 경우도 있어.”
담배를 한 번 빨며 철수를 보고 싱긋 웃었더니 녀석은 손사래를 쳤다. 담배 냄새 난다는 사인이다. 최대한 먼 방향으로 연기를 내뿜으며 난 말을 이었다.

“빨리 피고 끌게. 그건 그렇고, 내가 뿜은 연기는 어떠니. 흰색이지?”
“앗. 정말 그러네요.”
“왜 이런 것 같아?”
“글쎄요. 니코틴이나 타르 같은 나~쁜 성분들이 몸에 다 흡수돼서가 아닐까요.”
이 녀석, 말에 뼈가 있다.

“몸에 빼앗겨서가 아니라 무얼 하나 더 달고 나온 탓이지. 담배 연기가 지나가는 기관지나 폐에는 수분이 많아. 이 수분은 탄소 입자를 핵으로 삼아서 아주 작은 물방울을 만들어내. 작다고는 해도 가시광선의 파장보다는 크기 때문에 모든 빛을 다 반사하지. 빛이 다 합쳐지면 하얗게 되지? 그래서 한 번 빨아들였다가 다시 뿜은 연기는 흰색이란다. 구름이 하얀 것도 같은 원리야.”
“우와. 아빠, 과학 선생님 같아요.”
눈을 동그랗게 뜨고 고개를 끄덕이는 철수를 보며 난 다시 우쭐한 기분이 됐다. 너무 우쭐한 나머지 담배가 다 타들어간 것도 몰랐다가 손을 델 뻔 했지만. 담배를 황급히 비벼 끄고 손가락을 호호 불다보니 철수의 표정이 다시 ‘아빠 한심’으로 바뀌었다. 잔소리를 시작하려는 듯 입을 여는 녀석을 보고 난 황급히 말을 꺼냈다.

“손가락은 괜찮으니 걱정마라. (‘걱정 안 해요’ 철수가 툴툴거렸다) 어쨌든! 이런 산란 현상은 우리 주변에서도 볼 수 있어. 대표적인 것이 하늘색!”
“아, 그건 저도 학교에서 배웠어요. 태양빛이 공기 중의 먼지나 작은 입자들 때문에 산란되죠. 이 가운데 파란색이 가장 산란되기 쉽기 때문에 우리 눈에 가장 잘 들어와요.”
“이야~ 우리 아들 만물박사! 대단해!”
박수를 치며 칭찬해주자 철수 녀석은 부끄러운지 “에이 참, 학교에서 배운 거라니까요”라며 고개를 숙였다. 이 녀석, 수줍음이 많은 건 날 닮았다니까.

“하지만 아침이나 저녁에는 붉게 물들잖니. 그건 왜 그럴까?”
“그것도 산란 때문! 이라고 말씀하시고 싶은 거죠? 저녁에는 산란되는 색이 바뀌는 건가요? 이유가 뭐죠?”
“낮에는 해가 머리 위에 있지만 아침과 저녁에는 지면 근처에 있어. 이때는 태양빛이 공기를 통과하는 거리가 길기 때문에 여기저기로 산란되는 파란색보다 산란되지 않고 직진하는 붉은색이 눈에 더 잘 보인단다. 노을이 아름다운 붉은색을 띠는 이유야.”
담배 한 대를 더 꺼내서 무심코 입에 물었다. 시선을 느껴 돌아보니 철수가 눈살을 잔뜩 찌푸린 채 고개를 붕붕 젓고 있다. 차마 불을 붙이지는 못 하고 다시 고개를 돌렸다. 별 하나 보이지 않는 도시의 밤하늘이 눈에 들어왔다.

“봐. 지금 보는 하늘은 뿌연 붉은색이지? 저건 산란 때문에 일어난 ‘광공해’ 현상이야.”
“밤에도 산란이 일어나요? 해도 없는데?”
“하늘이 아니라 땅에 있는 불빛 때문이지. 밤에도 꺼지지 않는 도시의 빛이 하늘로 향하다가 공기 중의 먼지를 만나면 산란된단다. 이렇게 산란된 빛이 모여 만든 거대한 막은 수천~수억 년을 날아온 별빛을 희미하게 만들거나 아예 막아버려. 보통 대기오염 때문에 도시에서 별을 보기 어렵다고 생각하지만 광공해도 큰 몫을 한단다.”
어린 시절 고향집에서 본 밤하늘을 떠올리며 난 감상에 젖었다. 온갖 풀벌레 소리가 들리던 마당의 작은 평상. 시원한 수박을 먹고 드러누워 하늘을 빼곡하게 메운 별을 보면 세상에 부러울 것이 하나 없었는데…. 난 한숨을 내쉬며 담배에 다시 불을 붙였다. 이것만 피고 들어가야겠다.

“아빠, 오늘 정말 재미있었어요. 저도 답례로 중요한 거 하나 알려드릴게요. 사실 이거 말하려고 나왔던 거였는데, 아빠 얘기에 정신 팔리는 바람에….”
“에끼 이 녀석아, 날 핑계대면 안 되지. 어쨌든 고맙다~.”
“들으시면 별로 안 고마우실 건데…. 담배 안 끊으실 거면 아예 들어오시지 말래요! 엄마 전언!”
뭐, 뭐라고?! 망연자실한 날 남겨두고 철수 녀석은 “전 먼저 들어갈게요~”하며 쪼르륵 가버렸다. 그래. 생각해보니 담배 때문에 아내나 철수에게 계속 걱정만 끼친 것 같다. 이게 마지막 한 대다. 이후부턴 눈 딱 감고 끊는 거야! 광공해로 덮인 밤하늘에 파란 담배연기가 피어올랐다. 내 몸으로 들어갈 마지막 파란색이다. 내일 밤하늘엔 하얗게 반짝이는 별이 가득했으면 좋겠다. (글: 김은영 과학칼럼니스트)

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갓 태어난 첫 아들을 품에 안은 그 순간부터, 짠돌 씨는 결심한 것이 있었다. 아이에게 다양한 체험을 시켜주되, 나이에 걸맞지 않은 볼거리는 절대 금지하리라. 아이가 원하는 삶을 인정하되, 상식과 도덕을 어기는 짓은 절대 용서하지 않으리라. 딸이 태어났을 때 여기에 하나가 더 붙었다. 이 아이는 깨끗하고 맑고 순수하게 키우리라 재차 맹세했다. 아내인 초보주부 김 씨는 짠돌 씨의 그런 맹세를 보며 ‘혼자 무슨 광고 찍느냐’며 어이없어 했지만.

그리고 약 10년. 짠돌 씨 나름대로 잘 해왔다. 첫째 막신이는 나이에 비해 어른스럽고 의젓하게 성장했고, 둘째 막희는 가끔 사고를 치기는 했지만 무엇이든 쑥쑥 흡수하는 지적 능력을 타고나 부모를 기쁘게 했다. 짠돌 씨는 아이들이 태어났을 때 한 맹세를 지켜온 10년에 큰 자부심을 갖고 있었다.

…어제까지는.

“아빠! 마술해 줘, 마술!”
“막희야~. 아까부터 얘기했잖아. 아빠는 마술 못 해….”
“싫어! 마술 보여 줘~! 아니면 어제 그 마술사 다시 보러 가자~! 막희 마술 좋단 말이야!”

다양한 체험을 시켜준다는 항목을 어기지는 않았다. 나이에 걸맞지 않는 짓을 허용한 것도 아니다. 지극히 상식적이고 도덕적으로 움직였다. 그리고 딸은 아직 순수하고 맑다. 말이야 바른 말이지, 주말에 가족과 함께 놀이공원에 간 게 무에 그리 큰 잘못이란 말인가.

“거 봐. 내가 얘기했지? 막희에게 마술쇼 보여주면 안 될 거라고.”
“아들아, 네 직언을 받아들이지 못 한 내가 바보였다…만. 이 상황에 그 말을 들어도 전혀 위로가 안 되는구나.”

놀이공원 특설무대에서 펼쳐지는 마술쇼를 막희와 함께 관람한 것이 뼈아픈 실책이었다.
마음에 드는 걸 발견하면 질려서 내버릴 때까지 그것만 파고드는 딸래미가 마술쇼를 보자마자 마술에 푹 빠져버린 것이다. 아내와 막신이가 말릴 때 들었어야 하는데…. 마술을 다시 보여달라고 칭얼거리다가 결국 소리 내며 울기 시작한 막희를 멍하니 보며 짠돌 씨는 속으로 한숨만 푹푹 내쉬었다. 간단한 동전 마술도 제대로 못 하는 자신의 손재주를 저주하며.

“으이그…. 내 이럴 줄 알았지. 하여튼 감당할 수도 없는 사고부터 치고 보는 건 부녀간에 똑같아.”
“아니 그게 아니라…. 헉, 그건 뭐야?”
“뭐긴 뭐야, 마술 도구지. 거치적거리니 일단 비켜 봐.”
“우와, 엄마! 마술해 주는 거야?”
“이건 비밀인데, 엄마는 사실 마술사거든~. 멋진 마술을 보여줄 테니까 대신 막희 울음 뚝! 알았지?”
“응!”

엄마는 막신이에게 종이를 접어 상자를 만들라고 시켰다. 다 만들어진 상자에는 막희가 편광필름을 붙이도록 했다. 두 아이들의 손재주에 감탄하던 (우리 애들 다 컸구나!) 짠돌 씨.

옆에 서서 마술준비를 들여다보던 있는 짠돌 씨는 다 만들어진 상자 안을 들여다보고 갸우뚱한 표정을 짓는다. “아무것도 없는데?”

하지만 엄마 앞에 앉아 있는 아이들은 상자 안쪽으로 새롭게 벽이 생긴 것을 볼 수 있다. 사실은 존재하지 않는 가짜 벽이. 이 ‘마술 같은 현상’에 눈만 껌뻑거리던 짠돌 씨.

아내는 의기양양 진짜 마술사 같은 표정과 연기실력을 과시하며 볼펜 하나를 집어 든다. (아이들이 보기엔) 분명히 존재하는 벽을 아무런 문제없이 슬쩍 뚫고 나오는 볼펜.
곧 박수 소리가 쏟아진다. 짠돌 씨는 초보주부 김 씨의 재주에 입까지 떠억 벌렸다. 나랑 연애할 때도 그런 ‘고혹적’인 표정은 안 지었잖아 당신!

“와아! 엄마 멋져! 진짜 마술사 같아~!”
“어머 얘는~. 아까 얘기했잖아. 엄마 진짜 마술사 맞다고.”
“여보, 이 벽은 대체 왜 생긴 거야? 거기다 내 쪽에서 보면 왜 안 보여?”

“안해도 될 말을……. 쯧, 뭐, 됐고. 이건 편광의 마술이야.”
“엄마. 편광이 뭐야?”

“빛은 사실 파도처럼 진동하면서 직진하고 있어. 그 진동이 우리 눈에 안 보일 뿐이지. 그리고 진동은 여러 방향으로 이뤄진단다. 그런데 빛이 특수한 물체를 만나거나 반사되면 한 방향으로만 진동하게 돼. 이걸 ‘편광’이라고 하지. 편광필름은 빛을 강제적으로 한 쪽으로만 진동시키도록 하는 역할을 하지.”

“웅, 잘 모르겠어.”
“쉽게 설명해 볼까? 막희랑 막신이 나란히 서 봐. 사이에 아빠가 통과할 틈을 남기고. 옳지. 자기는 막희랑 막신 사이를 걸어서 통과해. 오케이~. 이번에는 누워서 구르면서 틈으로 가 봐. 애들 다리에 세게 안 부딪히게 조심하고.”

“이 좋은 일요일 오후에 내가 대체 무슨 짓을….” 식은땀과 함께 미소를 삐질삐질 흘리던 짠돌 씨는 속도를 조절해가며 옆으로 굴렀다. 당연히 아직 가늘고 짧은 두 쌍의 다리에 어깨와 허리가 걸려 더 이상 구르질 못한다.

“아. 편광필름이란게 지금 아빠처럼 ‘서 있을 때’만 통과시켜 주는 물건이라는 거죠?”
“그래. 빛도 마찬가지겠군. 편광필름을 갖다 대면 틈에 맞는 진동만 통과하는 거지.”
“응, 자기 말대로야. 이론에는 그런대로 강하네? 만약 이런 필름 두개를 직각으로 갖다 대면 어떻게 될까?”
“세로 틈을 통과한 세로 진동이 가로 틈은 못 빠져 나가니까…. 앗! 그래서 아까 필름 두 장을 겹쳤을 때 시커멓게 보인 거구나. 빛이 아예 통과를 못 해서.”
“정답! 이런 틈을 ‘편광축’ 이라고 해. 편광 되는 방향을 지시하는 축이지. 아까 나는 필름 두 장의 편광축이 수직을 이루게 상자에 붙였어. 그럼 그 부분은 빛이 완전히 차단돼서 어둡게 보이거든. 없던 벽이 눈에 보이는건 그 때문이야.”

다시 한 번 상자에 넣은 볼펜을 이리저리 흔들어 보는 아내, 상자의 위아래 빈공간을 통해 안을 들여다보는 막신, 엄마의 ‘마술’에 연신 박수를 치며 즐거워 하는 막희. 엄마의 활약에 자신이 있을 공간이 사라진 짠돌씨는 어깨를 늘어뜨리며 쓴웃음을 짓는다. 문득 시선을 돌린 초보주부 김 씨는 어쩔 수 없다는 듯 작게 한숨 쉬며 손을 까닥였다.

“자기도 이리 와. 같이 보고 얘기해요. 신기하지 않아?”
“으응, 확실히 신기해. 마술도 척척, 설명도 척척! 자기 진짜 멋지다~.”
“칭찬해도 아무 것도 안 나오네요. 작은 애보다 커다란 애가 더 속을 썩이니 어쩌면 좋을꼬.”
“커다란 애? 엄마. 난 아무 짓도 안 했어.”
“아니 너 말고, 네 옆에 있는 저 덩치 큰 ‘애’. 너희들보다 저 큰 애가 손이 더 간단다.”

엄마의 말뜻을 알아들고 자지러지게 웃는 막신과 막희. 자신 덕분(?)에 즐거워하는 가족들을 보며 짠돌 씨는 다시 한 번 쓴웃음을 지었다. 절대, 두 번 다시 마술쇼 같은 것을 아이들에게 보여주지 않으리라 새삼 다짐하면서.



[실험TIP]
- 편광필름은 과학 상품 전문 상점에서 구입할 수 있습니다.
- 편광필름을 붙일 때는 필름의 방향에 주의하세요. 겹친 부분이 검게 보이도록 방향을 조절해야 합니다.



글: 김은영 과학칼럼니스트

ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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