'종이'에 해당되는 글 2건

  1. 2010.04.05 종이 안 쓰는 날을 제안합니다 (5)
  2. 2008.07.25 이런 기상천외한 종이비행기 봤니? (4)
얼마 전만 해도 수건으로 얼굴을 닦고, 손수건으로 코를 풀며, 행주로 식탁을 훔쳤다. 그리고 세탁해 다시 사용했다. 그랬던 사람들이 이제는 천 대신 휴지와 냅킨, 키친타월을 쓰고 있다. 많은 사람들이 천보다 종이를 쓰는 게 더 위생적이라고 믿을 뿐 아니라 한 번 쓰고 버리는 게 훨씬 편리하다고 생각한다. 당연히 티슈 사용량이 종이의 소비부문에서 가장 빠르게 늘어나고 있다.

숲에서 나무가 벌목되어 종이를 만들고 매립지에서 완전히 분해될 때까지 배출되는 이산화탄소는 종이 1t당 6.3t이다. 전 세계 종이의 생산량이 연간 3억 3500만t이므로 해마다 21억t의 이산화탄소가 대기 중으로 배출되는 셈이다.

종이를 제조하는 과정에도 환경을 오염시키는 요인이 있다. 바로 표백 과정이다. 펄프공장으로 옮겨진 나무는 열과 화학처리를 거쳐 ‘목섬유세포’ 단위로 잘게 부서지고, 목섬유세포는 여러 차례 물로 희석된 뒤 뭉쳐져 하나의 종이가 된다. 이때 만들어진 종이는 본래 누런색이다. 하지만 사람들이 흰색을 선호하기 때문에 염색과 표백을 거쳐 새하얀 종이로 탈바꿈한다.

표박과정에는 염소가 사용되는데, 1t의 종이를 생산해 내기 위해서는 45~70kg의 염소가 필요하다. 나무와 같은 유기물이 염소와 결합하면 다이옥신을 비롯한 유기화합물이 방출되고, 표백처리과정에서 나온 폐수는 환경을 오염시키는 주범이 된다. 이 때문에 세계 각국은 지속가능한 발전을 위해 새로운 개념의 종이, 공해 없이 종이를 만들기 위해 노력하고 하고 있다.

호주 태즈메이니아의 종이공예가 조앤 가이르(Joanna Gair)가 만드는 종이 ‘루 푸(Roo Poo)’는 원료가 캥거루의 똥이다. 또 스칸디나비아 사람들은 엘크, 아프리카 사람들은 물소 똥으로 종이를 만든다. 나아가 아프리카 일부 지역에서는 코끼리 똥에서 추출한 식이섬유로 만든 ‘엘리 푸 페이퍼(Ellie Poo Paper)를 판매하며, 그 수익금으로 코끼리 보호운동을 지원하고 있다.

그러나 인류가 소비하는 종이를 나무가 아닌 동물의 똥으로 만들려면 많이 가축이 필요하다. 숲을 벌목해 초원을 만들어 가축을 방목해야 한다는 이야기다. 이는 오히려 온실가스를 흡수하는 숲의 기능을 악화시키는 일이 될 수 있다. 따라서 깨끗한 환경을 유지하면서 종이를 만드는 것이 더 값어치 있는 일이다.

미국 노스웨스트대 화학생명공학과 바르토츠 그리지보프스키(Bartosz Grzybowski) 연구팀은 ‘스스로 지워지는 종이’를 개발했다. 이 종이는 자외선으로 인쇄되고 가시광선으로 지워진다. 일정 시간이 지나면 가시광선에 의해 종이에 인쇄된 내용이 지워지기 때문에 종이를 무한 반복해 쓸 수 있다. 이 같은 연구결과는 화학분야의 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewante Chemie)’ 2009년 9월 7일자에 실렸다.

연구팀은 금과 은 나노입자를 아조벤젠 분자로 얇고 균일하게 코팅한 뒤, 유기 겔(gel) 필름에 넣어 합성시켰다. 합성된 필름에 있는 아조벤젠 분자들은 자외선을 받으면 구조적 대칭성이 깨지는데, 이때 나노입자를 끌어당기는 전기적 극성이 만들어진다. 이 힘이 나노입자들을 새로 조립하므로 필름 표면이 색상을 띠게 된다. 반면 이 필름에 가시광선을 쪼여주면 나노입자들이 본래의 대칭성을 지닌 구조로 되돌아가 점차 색상을 잃는다.



필름의 색상은 자외선에 얼마나 노출되었느냐에 달려있다. 예를 들어 금 나노입자들은 빨간색에서 파란색으로 변하고, 은 나노입자들은 노란색에서 보라색으로 변한다. 아조벤젠 분자를 조작하면 필름에 내용을 인쇄하고 지우는 시간이 수 초에서 수 시간까지 조절할 수 있다.

예전에는 “컴퓨터 사용이 일상화하면 종이 없는 사무실이 될 것”이라고 예상했지만 프린터가 널리 보급되자 종이 사용량은 정보화의 속도만큼이나 빠르게 증가했다. 일반 사무실에서 인쇄물의 40%가 한번 보고 버려지는 ‘1회용’으로 추정된다. 아쉽게도 숲은 마르지 않는 자원이 아니다. 나무는 베어 쓰면 쓸수록 사라지는 소모자원이며, 이 과정에서 인류의 생존을 위협하는 지구온난화가 가속된다.

이를 막고자 국내 시민단체인 녹색연합은 2002년부터 ‘종이 안 쓰는 날(No paper day)’을 정해 캠페인을 벌이고 있다. 식목일 전날인 4월 4일은 하루만이라도 종이를 아껴 쓰자는 취지다. 이날 하루 우리나라 국민이 A4 종이 한 장을 아끼면 나무 800그루를 살릴 수 있다. 지구를 사랑하는 사람이라면, 아니 더 쾌적한 공기를 마시고 싶은 사람이라면 단 하루라도 종이를 아껴 쓰는 습관을 가져보는 것이 어떨까?

글 : 서금영 과학칼럼니스트
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아빠, 하늘 오래 나는 종이비행기 하나 만들어 주세요.”
“종이비행기? 아니 갑자기 웬 종이비행기?” 퇴근해서 집에 들어오자마자 양과장의 바지를 잡고 말하는 현민이를 보고 놀란 양과장이 되물었다.
“친구들이 만든 종이비행기는 멀리 잘 날아가는데 내가 만든 종이비행기는 자꾸 땅에 헤딩만 해요.” 풀이 죽어 말하는 현민이에게 양과장은 평범한 종이비행기보다 좀 더 오래 날고 안정적으로 잘 날아가는 종이비행기를 만들어 주기로 마음먹었다.

저녁밥을 먹은 뒤 양과장은 현민이를 불렀다.
“현민아, 우리 아주 멀리 날아가는 종이비행기 한번 만들어 볼까?”
“네~ 아빠 빨리 만들어 주세요!”
“그래~ 우리 같이 만들어 보자.”
양과장과 함께 종이비행기를 만들던 현민이가 문득,
“그런데 아빠, 비행기는 어떻게 하늘을 나는 거에요?”라며 궁금해했다.
“아빠가 비행기가 나는 원리를 설명해 줄게. 비행기는 크게 4가지 힘으로 하늘을 난단다. 그것은 바로 추력, 항력, 양력, 중력인데, 이 4개의 힘은 각각 비행기의 앞, 뒤 그리고 위, 아래로 작용을 하지.”

“그럼 그 추력은 무엇을 말하는 거에요?”
“요 녀석 급하기는…. 우선 추력은 비행기에 달린 제트엔진이나 프로펠러 엔진을 통해 앞의 공기를 끌어당겨 뒤로 보내면서 비행기를 앞으로 나아가게 하는 힘을 말해. 그리고 항력은 이에 대한 반대의 힘으로 비행기가 앞으로 나아가지 못하게 하는 힘이지. 이를테면 공기의 저항이 바로 항력이라 말할 수 있어. 그리고 공기의 힘으로 비행기를 위로 떠올리는 힘을 양력이라 한다면 비행기를 지상으로 잡아당기는 힘을 중력이라고 한단다. 이 4가지 힘은 서로 주거니 받거니 하면서 비행기를 위로 올리기도 하고 내리기도 하고 앞으로 나아가게 만들기도 해.”

“아웅~ 이해가 잘 안 돼요. 좀 더 쉽게 설명해 주세요.”
“알았다. 그럼 예를 들어 설명해 줄게. 일단 비행기 앞의 프로펠러가 돌면서 공기를 밀어내면 비행기는 앞으로 나아가려는 추력이 생겨. 하지만 앞으로 나아갈 뿐이지 위로 뜰 수는 없단다. 이 추력 때문에 비행기 날개 주위로 공기의 흐름이 빨라지게 되는데, 이때 비행기의 날개에서 양력이 생겨 하늘로 뜰 수 있지. 이 양력은 베르누이 법칙에 의해서 비행기가 뜰 수 있는 힘을 얻게 되는 거고.”
과학향기링크“베르누이 법칙이요?”

“응. 베르누이 법칙이란 유체에 작용하는 압력이 유체가 빨리 흐르면 작아지고, 유체가 느리게 흐르면 그 압력이 커진다는 법칙이야. 비행기 날개에 이 법칙을 적용해 보면 어떻게 비행기가 뜰 수 있는지 알 수 있지. 현민아! 전에 우리가 공항에서 본 비행기 날개는 어떻게 생겼었는지 기억하니?”
“네~ 비행기 날개 윗면은 유선형의 둥근 모습이고 아랫면은 평평했어요.”
“그래, 잘 봤다. 추력으로 밀어낸 공기의 흐름이 이 날개를 지나면서 비행기가 하늘로 붕 뜨는 마술이 일어난단다. 그 이유는 날개 위로 올라 이동하는 공기는 속도가 빨라지고 아래로 지나가는 공기는 위의 공기보다 상대적으로 낮은 속도로 이동하기 때문이야. 이때 베르누이 법칙에 의해 날개 위의 압력은 낮아지고 아랫부분의 압력은 커져. 바로 이런 압력의 차이 때문에 날개가 위로 들려 올려지게 되고 비행기가 뜰 수 있게 되는 것이지.”

“정말 그런 공기의 힘으로 그렇게 무거운 비행기가 뜰 수 있는 거예요?”
“그럼~ 실제로 대형 비행기가 하늘을 날기 위해서는 추력과 날개의 양력 그리고 날개 끝 부분에서 위아래로 움직이는 플랩이라고 말하는 보조 날개 등이 복잡하게 작용해야 가능하지만 기본 원리는 앞서 말한 추력과 양력으로 나는 거라 볼 수 있단다.”
“와! 정말 신기해요. 그럼 아빠, 우리가 만든 종이비행기도 정말 잘 날 수 있겠죠?”
“공기의 흐름을 잘 제어할 수 있는 비행기를 만든다면 아주 멀리 잘 날 수 있을 거야.”
“빨리 만들어서 날려봐요. 어서요.”
“알았어. 이 녀석아 하하~”


[실험방법]
준비물 :
- 1번 비행기 : A4지 1장, 스카치테이프
- 2번 비행기 : 좀 두껍고 빳빳한 종이 2장(잡지 커버 정도 두께), 빨대 2개, 스카치테이프

[진행순서 - 1번 종이비행기]
1. 4A지 종이를 넓은 면을 위아래로 둔 다음 밑 부분을 약 3cm 정도로 접는다.
2. 3cm로 접은 부분을 다시 위로 접어 A4지의 중간 부분까지 갈 정도로 계속 접는다.
3. 접힌 방향을 위로 한 상태에서 원통이 되도록 종이 양 끝 부분을 스카치테이프로 붙인다.
4. 이렇게 제작된 종이비행기를 날린다.
(그냥 날리게 되면 잘 날아가지 않는다. 던질 때 비행기가 회전할 수 있도록 부드러운 손목 스냅으로 회전을 주면 안정적으로 날아간다. 던지는 요령이 필요하다.)

[진행순서 - 2번 종이비행기]
1. 두꺼운 종이를 길게 자른다.
- 한 장은 세로 7cm 가 되도록 자르고 한 장은 세로가 4cm 정도 되도록 자른다.
2. 이렇게 자른 종이를 각각 끝 부분을 붙여 2개의 원통이 되게 한다.
3. 원통의 윗부분과 아랫부분을 표시한 뒤 빨대를 이용해 두 개의 원통을 연결한다.
(이때 빨대의 위치가 정확하게 원통의 윗부분과 아랫부분(180도)에 연결 될 수 있도록 한다. 만약 빨대의 길이나 위치가 차이가 나면 종이비행기가 똑바로 날지 못하고 한쪽으로 휘게 된다. 이때 종이비행기 앞부분에 클립을 끼우면 좀 더 안정적인 비행이 가능하다.)
4. 이렇게 제작된 종이비행기를 날린다.


[실험 Tip]
- 기본 종이비행기의 경우 날개는 넓지만 날개가 움직이지 않도록 버텨주는 힘이 없기 때문에 공기의 양력을 유지하기 어렵다. 하지만 이렇게 제작된 종이비행기의 경우 비행기를 앞으로 날려 보내는 추력으로 인해 발생한 공기의 흐름을 원통 모양의 날개가 안정적으로 유지해 주기 때문에 양력을 유지하는데 유리하다.

글 : 양길식 과학칼럼리스트

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 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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