“후~, 이 지긋지긋한 파리. 생선장사 10년인데 어떻게 아직도 파리를 제대로 못 잡는지.”

파리채를 휘두르던 생선가게 주인은 한숨을 쉬고는 자리에 앉았다. 파리들이 기다렸다는 듯이 은빛으로 반짝이는 갈치들에 꼬여 들었다.

‘도대체 어떻게 해야 이 파리를 잡을 수 있는 거지? 그렇게 빨리 날지는 않는 것 같은데. 영 잡을 수가 없네.’

생선가게 주인은 딴 곳을 보는 척하다가 갑자기 갈치를 향해서 파리채를 휙 휘둘렀다. 하지만 이번에도 실패.

생선가게 주인의 파리채가 50도 각도로 파리 앞으로 떨어지는 동안 파리는 다리들을 앞으로 내어 비스듬하게 만든 뒤 다리를 들어 올려 뒤쪽으로 강하게 밀어냈다. 파리가 몸의 각도를 틀어 파리채의 공격으로 벗어나는 순간 속도는 100밀리초(1밀리초는 1천분의 1초)에 불과했다.

대장 파리는 파리들에게 여유 있는 목소리로 말했다.

“이렇게 파리채가 앞에서 공격해올 때는 다리를 앞으로 들었다가 뒤쪽으로 강하게 밀어내면서 각도를 바꿉니다. 파리채가 뒤에서 나타나면 다리를 약간 뒤쪽으로 이동하면 됩니다. 옆에서 오면 어떻게 할까요? 네. 다리를 고정한 채로 있다가 점프하기 직전에 반대방향으로 몸을 비스듬히 기울여 도망갑니다. 다리만 살짝 뻗어도 위험에서 벗어날 수 있다는 걸 잊지 마세요. 내려앉은 상태에서 이륙하는 데 0.2초도 걸리지 않죠. 인간이 아무리 빨리 내려치더라도 이보다 빠르기 어렵습니다. 그러니까 자신 있게 배운 대로만 하면 잡히지 않을 수 있습니다.”

파리들은 갈치 위에서 여유 있는 시간을 보냈다. 파리는 걸으면서 먹고 몸치장까지 동시에 할 수 있는 멀티 플레이어. 파리채 피하는 일을 어떤 파리들은 스릴 넘치는 일종의 오락으로 여겼다. 파리채가 날아오면 어느 곳으로 날아갈지를 재빨리 계산한 다음 행동을 취했다. 파리들은 이전에 날았던 거리를 정확하게 기억하고 있기 때문에 조금도 허튼 동작을 하지 않고 치밀하게 움직일 수 있었다.

‘앵앵 앵앵. 인간들은 우리가 허겁지겁 도망쳐서 운이 좋아 파리채를 피했다고 생각하겠지. 낄낄.’

파리들이 앵앵거리며 갈치 위에서 파티를 즐기는 동안 생선가게 주인은 소득 없이 파리채만 흔들고 있었다. 옆집 과일가게 주인이 말을 건다.

“아이고, 오늘 유난히 파리가 들끓네요.”

“오라는 손님은 안 오고 파리만 들끓으니 속이 상해 죽겠네요.”

“파리채라는 게 파리 잡으라고 만든 물건이라도, 웬만치 기술이 있지 않으면 잡기 힘들죠. 어찌나 나는 기술이 좋은지 과학자들도 파리 나는 법을 연구한다고 하잖아요.”

“아니, 과학자들이 파리 나는 걸 왜 연구하는데요?”

“그러게요. 우리 눈에는 앵앵거리고 더러워 잡아 없애고만 싶은 파리지만, 과학자들 눈에는 그렇게 보이질 않나 봐요. 파리 같은 로봇을 개발하는 게 대단한 일이라고 합니다. 헬리콥터 같은 거 생각해보면 뜨고 내릴 때 대단히 요란하죠? 파리나 벌처럼 빠르고 사뿐 하게 뜨고 내릴 수 있으면 얼마나 좋겠어요. 그런 기술을 가진 비행 로봇을 만들기 위해 연구를 한대요. 실종자 수색이니 군사용 정보수집이니 쓸모가 얼마나 많겠어요.”

오랜 연구 끝에 미국 하버드 대학교 로버트 우드 교수 연구팀은 0.06g의 극소형 파리 로봇을 개발했다. 이 로봇의 날개는 1초당 150회를 움직인다. 하지만 아직은 직진과 상승 비행만 가능하고 자체 동력도 없다. 하지만 실제 파리는 공중부양을 위해 1초에 200회나 날개를 펄럭거리고 U자형 선회도 할 수 있다. 로봇 비행체가 공중에 안정적으로 계속 떠 있으려면 파리에게 배워야 할 것이 많다.

“나는 그런 기술 다 필요 없으니 파리만 쫓을 수 있으면 좋겠네요.”

생선가게 주인아저씨는 파리든 파리 로봇이든 생선 근처에는 얼씬도 하지 않았으면 좋겠다는 마음뿐이다.

“하하, 파리가 재빨리 도망치는 기술, 실은 이게 제일 대단한 거죠. 파리만큼 날다가 재빠르게 방향을 바꾸는 생명체가 없답니다. 수컷 파리는 마음에 드는 암컷 파리가 조금이라도 비행 궤적을 변경하면 0.03초 내에 비행 자세를 수정해 암컷을 따라갑니다. 정말 빠르죠. 우리가 파리채를 들어 올릴 때 파리는 벌써 날개를 움직이고 있다고 해요. 파리가 눈으로 보면 몸은 이미 달아나고 있는 셈이죠. 얼마나 두뇌가 빠르고 치밀한지 몰라요.”

미국 캘리포니아 공대 마이클 디킨슨 박사 연구팀은 파리의 움직임을 초고속 디지털 이미지로 촬영한 결과를 발표했다. 파리는 자신을 잡으려는 파리채가 나타나면 날아오르기 전에 이미 알아채기 어려운 자세를 연속해서 취하면서 어느 방향으로 날아갈지 계획을 세우고 날아간다는 내용이었다.

“아니 그럼 파리를 잡을 방법이 없단 말입니까?”

“설마 그럴 리야 있겠습니까. 단지 어렵다는 얘기죠. 파리가 워낙 빨리 움직이니까 파리가 있는 곳을 치는 것보다는 파리가 도망갈 걸로 예상되는 곳을 치는 게 조금 더 효과적이겠네요.”

파리들은 생선가게 주인의 마음을 아는지 모르는지 앵앵거리며 생선 위에 앉았다 날아올랐다를 반복하고 있다.

“앵앵 앵앵 우리 파리를 영어로 플라이(fly)라고 한다네. ‘날다’라는 뜻의 플라이(fly)와 철자도 같지. 나는 걸로는 우리를 따라잡기 힘들걸. 앵앵.”

글 : 이소영 과학칼럼니스트


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기구 체험장에 열기구를 타러 온 양과장네 가족.
열기구가 지상으로부터 20여 미터 올라오자 정여사를 뺀 양과장과 현민이, 채원이는 멋진 광경에 탄성을 질렀다.

“아빠~ 정말 정말 멋져요. 이런 열기구를 매일 매일 타고 다녔으면 좋겠어요.”
“하하, 우리는 재미있는데 엄마는 그렇지 못한 것 같구나!”

짧은 열기구 체험이 끝나자 못내 서운한 현민이가 양과장에게 말했다.

“아빠, 열기구 정말 재미있어요. 그런데 열기구는 누가 처음 만든 거예요? 집에서도 만들 수 있을까요?”
“하하! 현민이가 열기구의 매력에 흠뻑 빠졌나 보네? 그럼 열기구는 집에 가서 만들어 보기로 하고 열기구에 대해 잠시 이야기해 줄게.”

“열기구에 대한 최초의 역사적 기록은 1783년 프랑스 리옹에서란다. 당시 몽골피에 형제는 지름 약 10.5m 기낭에 짚을 태워 공기를 데운 후 약 300m까지 상승했다고 해.”
“와~ 그럼 몽골피에 형제는 처음 기구를 타고 아주 기뻐했겠네요.”

“아냐, 몽골피에 형제는 열기구 실험에 최초로 성공한 사람이지 실제로 그 열기구에 탄 것은 아니었단다. 열기구에 최초로 탑승해 성공한 사람은 1783년 11월 12일 프랑스의 P.로지라는 사람으로 파리 근교에서 종이로 만든 열기구로 약 25분간 비행한 것이 처음이란다.”

“에게… 겨우 25분이요? 우리가 탄 기구는 한참 오래 있었잖아요.”
“그래. 그런데 그 당시에는 뜨거운 공기를 담는 기낭을 종이로 만들었고 공기를 데우는 것도 짚이나 나무를 태워 했기 때문에 계속 뜨거운 공기를 만들 수가 없었어. 그래서 그렇게 오래 날 수가 없었단다.”
“그러면 언제부터 우리가 보는 열기구가 등장한 거였어요?”

“사실 몽골피에 형제의 열기구 실험 성공 이후 열기구는 많은 과학자에게 영감을 줘 몽골피에 형제가 열기구 실험에 성공한 같은 해 12월 1일 프랑스 물리학자였던 쟈크 샤를이 공기 대신 수소 가스를 기낭에 채워 장시간 비행을 성공한 이후 본격적인 기구 시대를 열었단다.”

“아~ 그렇구나. 그러면, 아빠! 열기구는 어떤 원리로 날 수 있는 거예요?”
“어, 그건 아주 간단해. 차가운 공기에 열을 가하면 공기 속의 분자들이 활발하게 움직이면서 부피가 증가하게 된단다. 그리고 밀도는 질량/부피이기 때문에 부피가 증가하게 되면 동일 질량에서 당연히 밀도도 작아지게 되지. 즉 기낭 안의 공기 밀도와 기낭 밖의 공기 밀도가 달라지는 거야. 기낭 밖의 공기 밀도는 조밀하고 기낭 안의 공기 밀도는 느슨하기 때문에 여기서 부력이 발생해 공중으로 뜨게 되는 거란다.”

“그러니까…. 꽉 찬 공기들이 좀 느슨한 공기들을 위로 밀어올린다는 말인 거네요.”
“그렇지. 그러면 우리 이 열기구를 만들어 보면서 한번 확인해 볼까?”
“네~ 좋아요!”

[실험방법]
준비물 : 큰 비닐봉지, 가는 철사, 알코올, 솜, 라이터, 펜치, 스카치테이프
         (열기구가 충분한 부력을 가질 수 있도록 비닐봉지는 중 대형 크기의 봉지를 구하고 철사는 최대한 열기구가 가볍게 하기 위해 되도록 가는 철사가 좋다)

[실험순서]
1. 비닐봉지의 윗부분에 공기가 새지 않도록 스카치테이프로 밀봉한다.
2. 비닐봉지 밑부분에 철사로 둥글게 테두리를 만든다.
3. 둥근 테두리에 십자로 철사를 고정하되 약간 밑으로 쳐지게 한다.
4. 십자가 교차한 곳에 철사로 알코올 묻힌 솜을 고정한다.
5. 비닐봉지 윗부분을 손으로 잡고서 솜에 불을 붙인다.
6. 비닐봉지가 팽팽하게 부풀어 오르면 잡은 손을 살며시 놓아본다.

[실험 Tip]
- 기낭 속에 공기를 많이 가열할수록 상승하려는 힘은 더욱 커진다.
- 불을 사용해야 하기 때문에 화재에 주의한다.

글 : 양길식 과학칼럼리스트


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“삼촌, 재미있는 얘기 좀 해주세요.”
“우리 과학이가 심심하구나. 어디 보자, 무슨 얘기를 해줄까? 과학이, 오늘 점심으로 꽃게탕 먹었지? 꽃게 이야기해줄까?”
“꽃게 이야기요? 좋아요.”
“그럼 이제 시작한다. 잘 들어보렴.”


서해 앞 모랫바닥에는 꽃게들의 나라가 있었어. 꽃게들은 모래에 몸을 묻고 있다가 밤이 되면 먹이를 잡으러 나오곤 했어. 겨울이면 깊은 바다로 여행을 떠나 겨울잠을 잤지. 꽃게들이 사는 모랫바닥은 사람들이 사는 육지에서 그리 멀지 않은 곳이었어. 인간들은 꽃게를 무척 좋아했기 때문에 해마다 더 많이 꽃게를 잡으러 왔지만, 꽃게들은 여전히 봄이 되면 육지 가까이 왔어.

꽃게 나라에는 철없는 꽃게 공주가 있었단다. 꽃게들은 어려서부터 인간을 가까이하지 않도록 철저하게 교육을 받아 왔어. 인간에게 잡히면 어떻게 되는지를 배우고, 잡히지 않는 방법도 배웠지. 하지만 꽃게 공주는 수업시간이 너무 지루했어.

“여러분, 우리 꽃게들은 무슨 색깔이지요?”

과학선생님이 질문을 던졌지. 꽃게 학생들은 저마다 자기 몸을 돌아봤지만, 누구도 선뜻 대답을 하지 못했지. 꽃게들은 뭐라 딱 꼬집어서 말하기 어려운 색깔을 하고 있었거든.

“우리 꽃게들은 어둡고 조금 칙칙한 색깔을 하고 있어요. 암컷은 어두운 갈색이고 수컷은 초록빛을 띤 갈색이죠. 갈색이라고 해도 회색에 가까운 탁한 색깔입니다. 우리 몸의 색깔은 한가지 색깔로 부를 수 없을 만큼 오묘하고, 저마다 조금씩 다릅니다. 정말 아름답지 않습니까? 이 색을 잃어버리면 우리 꽃게의 생명은 끝나는 겁니다. 부디 이 색깔을 자랑스럽게 여겨주세요.”

꽃게 공주는 자기 몸 색깔이 마음에 들지 않았어. 조개처럼 희거나 먼 바다의 산호초처럼 붉은색이면 좋겠다고 생각했지. 그래서 꽃게 공주는 과학선생님이 하는 말은 귀담아듣지 않았어.

“학생 여러분, 혹시 빨간색 꽃게를 보신 적이 있나요?”

빨간색 꽃게? 꽃게 공주의 귀가 번쩍했어.

‘나도 빨간 꽃게가 되고 싶어!’

“여러분이 빨간색 꽃게를 본 일이 없는 건 정말 다행입니다. 빨간색 꽃게를 본다는 건 정말 슬픈 일이니까요. 그건 우리 꽃게들에게 죽음을 의미합니다. 우리 몸속에는 아스타산틴이라는 색소가 있어요. 우리와 같은 갑각류나 어패류가 적외선의 악영향으로부터 몸을 지키기 위해 갖고 있는 색소지요. 이 색소는 단백질과 결합해 있을 때는 청록색을 띠지만 분리되면 붉은색으로 변합니다. 단백질이 분리된다는 건, 우리를 삶거나 구웠다는 얘기죠. 70℃ 이상이 되면 단백질과 아스타산틴 색소의 결합이 끊어집니다. 인간들은 우리 몸이 붉게 변하면 군침을 흘리며 덤벼들죠. 그들은 붉은색을 보면 식욕이 돋는다고 합니다.”

꽃게 친구들은 두려움에 떨었어. 우리를 삶거나 구워 먹는다고? 우리가 죽은 걸 보면서 군침을 흘린다고? 여기저기서 아우성이었지. 하지만 불행하게도 꽃게 공주는 아무것도 듣지 못했어. 예쁜 빨간색이 된 자신의 모습을 생각하느라 정신이 없었거든.

“특히 암컷 꽃게들은 주의해야 해요. 6월 암컷의 맛을 최고로 치기 때문에, 우리 꽃게 암컷들은 항상 몰살의 위험에 처해 있습니다.”

수업을 마친 꽃게들은 어떻게든 인간에게 잡히는 것을 피해야겠다는 결심으로 집으로 돌아갔어. 하지만 꽃게 공주는 반대로 빨간색이 되어야겠다는 결심을 굳혔지.

‘한번이라도 아름다운 빨간색 몸을 할 수 있다면 얼마나 좋을까?’

꽃게 공주는 인간의 그물에 잡혔다가 가까스로 그물을 뚫고 살아 돌아온 늙은 꽃게를 만나러 갔어.

“나도 붉게 변한 꽃게를 본 적은 없다. 하지만 붉게 변한 새우는 본 일이 있지. 인간에게 잡혀서 붉게 변하는 건 우리 게만이 아니다. 새우도 바닷가재도 우리와 같이 아스타산틴이 몸에 있어, 뜨거운 열로 가열하면 붉어진단다. 연어나 숭어 같은 물고기의 살색도 같은 성분 때문에 붉지. 그래, 그 색은 한번 보면 잊을 수가 없어. 물론 아름답단다. 하지만 죽으면 그것으로 끝인데, 아름다운 게 무슨 소용이겠니. 내가 인간의 그물에 그대로 잡혀갔다면 너를 만나서 지금 이런 얘길 해줄 수도 없을 게 아니니.”

꽃게 공주는 죽는다는 게 실감 나지 않았어. 빨간색으로 변하면 어떨까? 호기심을 멈출 수 없었지. 그래서 오늘도 꽃게 공주는 인간들이 사는 곳 가까운 모랫바닥에서 인간들을 지켜보고 있단다.


“삼촌, 그럼 내가 오늘 먹은 꽃게가 그 꽃게 공주일지도 모르겠네요. 어쩐지 슬퍼요.”
“이런, 과학이가 심각해졌구나. 꽃게에게는 미안한 일이지만, 꽃게는 너무 맛이 있잖니. 게다가 몸에도 좋단다. 꽃게에 많은 타우린은 혈압을 정상적으로 유지해주는 역할을 해. 또 인슐린 분비를 촉진하기 때문에 당뇨병 치료에도 좋단다. 꽃게가 멸종될 정도로 마구 잡아서는 안 되겠지만, 적당량을 고마운 마음으로 먹는 것은 괜찮아.”

“삼촌, 그런데 색깔이 변하면 게의 성분도 달라지는 게 아닌가요?”

“기특한 질문이구나. 신기하게도 껍질이 붉은색으로 변한다고 새우나 게의 영양성분이 달라지지 않는단다. 먹음직스러운 색으로 변하면서 성분도 그대로니까 인간에겐 참 고마운 일이지. 그런데 말이야. 이 아스타산틴 색소는 항산화 능력이 굉장히 뛰어나단다. 비타민 E보다 550배에서 많게는 1천 배의 항산화력을 가지고 있다고 해. 그래서 건강 보조제나 화장품 등의 성분으로도 사용되지. 아까 아스타산틴은 붉은색을 띤다고 했지? 그런 특징 때문에 색소로도 사용되고 있어. 양식어류의 색상이 더 붉게 보이도록 사료에 첨가하기도 하고, 합성 아스타산틴은 관상용 물고기의 색상보조제로 쓰이기도 해. 합성 아스타산틴은 천연과는 성분이 달라 먹을 수는 없단다.”

“우와, 꽃게 등껍질 색깔 하나에도 정말 많은 과학적인 지식이 담겨 있네요. 앞으로는 꽃게를 먹을 때마다 삼촌 얘기가 생각날 것 같아요. 삼촌, 고마워요.”

글 : 이소영 과학칼럼니스트

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  1. Favicon of http://bkugotit.tistory.com BlogIcon 젤가디스  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    유익한 정보를 재미있는 이야기로 풀어 주셨네요. 잘 읽었습니다 ^^ 보통 만화같은데 보면 꽃게들이 살아있는데도 붉은색으로 나오죠. 그게 우리에게 익숙한 색이니까요. ㅎㅎ

    2008.11.21 15:47 신고
  2. 아닌데  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    열받아서 빨개지는건데... 제대로 된 지식을 알려줘야지

    2008.11.21 23:11

으앙~ 으앙~
주사 맞고 나오는 아이의 울음소리가 소아과를 가득 채웠다. 과학이는 벌써 도망가고 싶은 마음이다.

“엄마, 저 아프지도 않은데 주사 안 맞으면 안 되나요?”
“과학이, 오늘은 독감 예방 주사를 맞으러 왔지? 예방주사는 아프기 전에 맞아야 효과가 있는 거야.”
“엄마, 저번에 열났을 때처럼 엉덩이에 주사 맞아요?”
“독감 예방주사는 팔에 맞을 거야. 엉덩이에 맞고 싶니?”
“어휴, 아니에요. 엉덩이는 창피해요. 간호사 누나 앞에서 바지도 내려야 하고… 엉덩이 주사는 진짜 맞기 싫어요.”
“과학아, 왜 어떤 주사는 엉덩이에 맞고, 어떤 주사는 팔에 맞는지 아니?”
“네? 아플 때는 엉덩이에 맞고, 안 아플 때는 팔에 맞는 건가???”

과학이는 호기심 때문에 주사 맞을 생각을 잊고 골똘하고 있다. 왜 어떤 주사는 엉덩이에, 어떤 주사는 팔에 맞는 걸까? 엄마는 주사에 대해서 과학이의 궁금증이 풀릴 때까지 자세히 설명해 주었다.

약을 먹을 경우 몸에 들어가서 흡수가 되어야만 효과가 나타난다. 약이 장으로 가서 흡수되고 혈관에 들어가 피에 섞이면 그 피가 몸속 구석구석까지 운반된 뒤에야 약의 효과가 나타난다. 시간이 오래 걸리는 것. 따라서 약효를 빠르게 내야 할 때나 약을 먹기 어려운 상황일 때는 주사를 맞는다.

주사를 맞는 부위는 크게 피부, 근육, 혈관으로 나눌 수 있다. 혈관에 놓는 주사가 약이 몸에 흡수되는 속도가 가장 빠르고, 다음으로 근육, 피부의 순이다. 흡수가 빠를수록 약의 강도가 세거나 몸에 맞지 않을 경우 부작용이 나타날 수 있기 때문에 주사의 사용은 주의를 기울여야 한다. 빨리 효과가 나타난다고 무조건 좋은 것은 아니다. 주사는 약의 종류나 신체 상황에 따라 다른 부위에 맞게 된다.

맞는 부위에 따라 주사의 종류를 나누면 피부의 표피와 진피 사이에 소량의 약물을 주사하는 피내주사, 진피 아래의 피하지방에 놓는 피하주사, 근육에 놓는 근육주사, 혈관에 직접 바늘을 꽂는 동맥주사와 정맥주사가 있다.

손등이나 팔목, 팔꿈치 안쪽의 핏줄에 주삿바늘을 꽂는 것은 정맥주사다. 정맥주사는 약효가 신속하고 반응이 확실하다. 하지만 앞서 언급한 것과 같이 약이 갑자기 몸속에 들어가기 때문에 주사액이 너무 강하거나 몸에 맞지 않으면 몸 상태가 안 좋아질 수 있고 극단적인 경우에는 목숨을 잃을 수도 있다. 혈관 주사로는 정맥주사가 일반적이지만 동맥주사도 사용된다. 동맥주사는 동맥에 직접 약을 주입하는 것으로, 악성종양 치료와 같은 특별한 경우에 이용된다.

흔히 맞는 엉덩이주사는 근육주사다. 근육에는 혈관이 풍부하기 때문에 근육에 주사를 맞으면 흡수가 빠르다. 보통 엉덩이 근육에 맞는 경우가 많지만 팔의 바깥 위쪽에도 근육주사를 맞을 수 있다. 하지만 같은 주사라도 팔보다는 엉덩이에 맞는 것이 더 빠른 효과를 기대할 수 있다. 주사를 맞은 뒤 눌러주면 흡수가 더 잘 된다.

단, 12개월 미만의 영아들에게는 엉덩이에 주사를 놓지 않는다. 아기들은 엉덩이 부근의 근육과 신경이 덜 발달되어 있기 때문에 자칫하면 엉덩이뼈에 손상을 주거나 신경을 건드려 마비를 일으킬 수 있기 때문이다. 첫돌 전에는 허벅지 정면과 측면의 중간 부분인 대퇴부 외측광근에 주사를 놓는다. 엉덩이 주사는 걷기 시작한 지 12개월이 지난 뒤부터 맞는 것이 일반적이다. 엉덩이의 볼록 튀어나온 부분은 좌골 신경이 있기 때문에 성인도 이 부분에 주사를 맞으면 마비가 올 수 있다.

피부에 놓는 주사는 피부에 퍼진 가느다란 혈관으로 약이 스며들어서 굵은 혈관으로 흘러들어가기 때문에 효과는 느리지만 다른 주사보다 부작용이 일어날 위험은 적다. 흡수가 천천히 되어야 하는 경우에 사용된다. 따라서 주사를 맞은 뒤에 누르거나 문지르지 않는다. 팔의 바깥 위쪽이나 복부, 견갑골 등에 맞는다. 항생제 반응 검사나 결핵반응검사(투베르쿨린 검사)를 할 때도 피하주사가 사용된다.

당뇨병 환자들의 치료약인 인슐린도 먹을 경우 위에서 소화되어 없어지기 때문에 주사로 투여하는 것이 일반적이다. 이때에도 피하주사를 이용한다. 먹는 것보다 흡수가 빠르면서 소화액의 방해를 받지 않고 간장에 해독의 부담도 주지 않기 때문에 일부 지혈제, 비타민제, 강심제 등도 주사로 투여한다. 긴급상황이나 환자의 상황이 약을 먹기 어렵다면 피하 주사를 통해 진통제를 투여하기도 한다.

그렇다면 같은 자리에 계속해서 주사를 맞아도 괜찮을까? 당뇨병 치료를 위한 인슐린 주사처럼 매일 반복해서 맞는 주사는 같은 자리에 맞으면 곤란하다. 오랜 기간 같은 자리에 반복하여 주사를 놓으면 그 부위에 지방이 축적되어 피부가 울퉁불퉁하고 두꺼워질 수 있기 때문이다. 이렇게 되면 인슐린 흡수율이 저하되고 늦어지기 때문에 치료 효과를 낼 수 없다. 따라서 당뇨병 환자들에게는 주사 위치를 여러 개 정하고 순서대로 바꿔가며 주사를 놓으라고 권한다.

피하지방은 몸 전체에 퍼져 있지만 인슐린은 큰 혈관이나 신경이 너무 가까운 곳에 주사하지 않도록 해야 한다. 적정한 장소는 복부, 팔의 바깥 위쪽, 허벅지 바깥쪽 순이다. 복부에서는 배꼽으로부터 5cm가량 떨어진 곳에 주사해야 하고 허벅지 안쪽에는 혈관과 신경이 많은 곳이므로 주사하면 안 된다.

드디어 과학이가 주사를 맞을 차례다. 독감예방주사 역시 근육주사인데 왜 팔에 맞을까? 엉덩이에 맞으면 효과가 더 빠를 텐데. 학교나 보건소에서 하는 예방접종은 대부분 팔에 맞는다. 많은 사람에게 빠르게 접종하기 위한 편의적인 조치이다.

“팔 걷고 힘 빼세요.”
‘아하, 근육이 뭉치면 바늘이 잘 들어가지 않으니까 힘을 빼라는 것이군.’
순식간에 주삿바늘이 꽂혔다.
“으아악.”
아파서 저절로 비명을 나왔다. 눈물까지 찔끔 흘렸다.
‘주사에 대해 아는 것이 많아져도 아픈 건 똑같구나.’

글 : 이소영 과학칼럼니스트


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‘우렁각시’ 이야기로 유명한 논우렁이의 슬픈 얘기는 매우 인상적이다. 우렁이 어미는 난태생으로 알을 자기 몸 안에서 낳고 부화시켜 새끼까지 성장하면 세상에 내보내는데, 그동안 새끼들은 그 어미의 몸을 뜯어먹고 자란다고 한다. 결국 새끼가 나올 때쯤 되면 어미는 빈 껍데기만 남아 물 위에 동동 떠다닌다는 것이다. 알을 보호하기 위해 식음을 전폐하고 살다 마침내 죽는 가시고기의 부정처럼 애처롭다.

이 이야기는 사람들 사이에 모정을 표현할 때 많이 회자되는 이야기이다. 그러나 자료를 뒤적여 본 결과, 논우렁이는 난태생이 맞는데 새끼 어미 모두 무사히 살아서 태어나고 먹이(잡식성)가 충분하면 모자간에 전혀 다툼이 일어나지 않는다는 것이다.

그러나 먹이가 부족하거나 갇힌 환경일 경우 주로 어미가 새끼들을 잡아먹고 만일 어미가 약하면 외부에서 새끼들의 집단 공격이 이어진다고 한다. 그리고 요즘 흔히 논에서 인공적으로 키우는 왕 우렁이는 외래종으로 알을 모두 몸 바깥에 낳는다.

이전에 속은 이야기 중에서 살모사 이야기가 있다. 살모사 새끼는 이름 그대로 자기 어미를 죽이고 태어난다는 것이다. 그러나 두 번이나 살모사의 출산과정을 지켜본 결과 살모사 새끼는 절대 어미를 해하지 않았다. 어미는 완전한 새끼를 5~6마리 난 직후 꽤 수척해 지지만 서로 간에는 어떤 상호작용도 일어나지 않고 따로 독립적인 생활을 영위했다. 정작 불쌍한 건 세상에 덜렁 내맡겨진 살모사 새끼들이었다. 이렇듯 동물이야기는 제대로 알지 못하면 감성적인 측면을 너무 강조한 나머지 사실과 혼동될 소지가 많다.

연체동물로 분류되는 패류는 앞서 말한 우렁이와 같은, 원뿔형인 복족류(복부에 다리가 있음)와 조개 같은 이매패류(뚜껑이 두 개)로 나눈다. 이들은 어떻게 보면 무거운 짐을 지고 세상을 살아가는 것 같지만 한편으론 평생 걱정 없이 자기 한 몸 의거할 멋진 집을 가진 행복한 족속들이기도 하다.

이들의 집 형태와 색깔 또한 먹는 것에 따라 종류가 다양하게 나타난다. 가령 열대바다의 패류는 다양한 먹을거리로 인해 한대지방의 것들보다 색깔이나 크기가 훨씬 다양하게 나타난다. 이들 패류는 먹을 것이 부족했던 시절, 끼니에 도움이 되었으며 한때는 그 패각이 화폐로까지 유통되기도 하였다. 그 모양에 반해 아직도 수많은 수집가들이 해변이나 바다 밑바닥을 뒤지기도 하고 비싼 값에 거래되기도 한다.

조개들은 나무처럼 나이테를 가지고 있다. 여름, 겨울 같은 기후의 변화에 따라 자라나는 속도가 다르기 때문에 발생하는 현상이다. 굴이나 재첩 조개의 뚜렷한 가로무늬는 이렇게 해서 생겨난다. 온대지방의 것들은 당연히 계절에 따른 나이테가 확연하지만 계절이 없는 열대 지방에서도 규칙적인 무늬가 나타나는 일이 있는데 이를 ‘산란윤’이라고 한다. 생식 활동에 과도한 에너지를 소모함으로써 정상적인 성장을 하지 못하기 때문에 그 흔적이 고스란히 조개의 무늬로 나타나는 것이다. 이들의 아름다운 무늬는 어쩌면 이들의 삶의 고통을 고스란히 대변하는 주름이라 해도 과언이 아니다.

또한 사람처럼 나이가 들수록 패류의 성장속도는 달라진다. 가령 거대 전복인 California Red Abalone(적 전복)이 처음 7인치 크기까지 도달하는데 12년 정도 걸리고 그리고 또 1인치 더 자라는 데는 5년이 걸리고, 그다음 1인치 자라는 데는 13년이 걸린다고 한다. 현재 최대 크기의 기록은 12와 3/4인치(약 30cm)인데 100살 이상으로 추정하고 있다.

패류는 주로 해초나 플랑크톤 그리고 연체류를 먹고살고 수많은 바다생물들의 먹이가 된다. 대표적인 천적은 문어나 낙지 같은 연체동물이고 다시 문어는 큰 고기들의 훌륭한 단백질원이 된다.

그러나 이들에겐 수평적인 먹고 먹히는 관계만 존재하는 게 아니라 때론 그들의 포식자가 도움을 주기도 한다. 조개들은 산란철이 되면 자기를 노리는 물고기들이 가까이 오기를 기다려 출수관에 대기하고 있던 ‘글로키디움’이란 유생을 대량으로 물고기 몸에 쏜다. 일부 유생은 그 과정에서 물고기의 먹이가 되기도 하지만 많은 유생들이 물고기의 지느러미에 천연 갈고리를 이용해 꽉 달라붙어, 2주 정도 성체로 성장할 때까지 이 물고기는 꼼짝없이 함께 있어주어야 한다. 반대로 줄 납자루 같은 물고기는 조개의 입수관에 산란관을 넣어 자기 알들을 쏟아 붇기도 한다. 그 과정에서 장소만 빌릴 뿐 서로에게 거의 피해를 주지 않으므로 편리공생 혹은 상생이란 용어를 대입시키기도 한다.

굴들은 어쩌면 그렇게 돌 위에, 단단한 돌마저 깎아 내리는 파도를 이기고 붙어 있을 수 있는 것일까? 그건 바로 우리가 집의 기초를 세우는 것과 하나 다를 게 없다. 이 패각을 만드는 외투막에서 나온 액체성의 탄산칼슘(시멘트 성분)이 고스란히 돌 표면에까지 스며들어 바로 그 돌과 그리고 옆의 동료들과 한 몸이 되게 해주는 것이다. 홍합은 굴과는 다른 부착 방식을 취한다. 영구히 한 곳에 머무르는 대신에 일시적인 거처로 이 돌을 활용한다. 이들의 부착 방식은 닻줄과 같은 패각 끝의 족사다. 비록 견고하지만 이 족사는 홍합이 원하기만 하면 얼마든지 결합을 끊고 다른 곳으로 이동할 수 있다.

요즈음 새만금 간척지에 가면 백합이나 동죽 같은, 갯벌 생태계와 주민들이 생계를 유지해오던 조개들의 껍데기가 무수히 굴러다닌다. 단단해진 갯벌에는 도대체 생명체라곤 찾아볼 수가 없다. 건강한 갯벌은 그 조개들과 게들이 지나다닌 무수한 흔적들로 한시도 가만히 있질 않는다. 갯벌의 개척자이자 생명의 원천은 바로 이 무수한 조개와 고동들이다.

우린 미물이란 이유로 이들의 가치를 소홀히 하다 보니 갯벌에 죽은 조개껍데기가 산처럼 쌓여나가도 별로 죄책감을 느끼지 않고 살아왔다. 그러나 고동과 조개는 인류가 태어나기 훨씬 머나먼 옛날부터 우리 지구의 생명력을 지탱해왔다. 일시적으로 한곳에서 사라지더라도 어디선가 분명히 그 끈질긴 생명력을 유지하며 살아남을 것이다. 이것이 조개들의 무한 생존 방식이다.

글 : 최종욱 수의사(광주우치동물원)

ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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TAG 생태, 조개

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“통~ 토로로로, 통~ 토로로로”
“엄마 요 공은 참 말썽꾸러기 같아요. 공을 던지면 막 아무 데나 통통 튀겨요.”
“우리 채원이가 심심해서 탱탱볼 가지고 놀고 있었구나?”
정여사는 계속 탱탱볼을 튀기고 잡으러 다니는 다섯 살 채원이를 보며 말했다.
“응. 그런데 엄마 다른 공들은 다 말 잘 듣는데 왜 이 공은 청개구리처럼 말도 안 듣고 말썽부릴까?”

갑작스러운 채원이의 질문에 정여사는 어떻게 대답해야 할지 잠시 고민했다.
“음 그건 아마도 탱탱볼이 처음 튀는 연습을 할 때 자기 마음대로 튀는 연습만 해서 그런가 봐. 제대로 튀고 싶은데 자기 맘대로 안 되니 탱탱볼도 속상하겠다. 그지?”
“아~ 그러니까 너 탱탱볼아 처음 걸음마 배울 때 제대로 배웠어야지~”
"그래 맞아 채원이 말대로 처음 시작할 때 잘 배워야지. 요 말썽꾸러기 탱탱볼아“
“호호호” “까르르~”

정여사는 채원이에게 과학적인 설명보다는 동화 같은 마음으로 설명해 주는 것이 옳을 것 같아 저렇게 설명했지만 왜 탱탱볼은 일반 공과 달리 이리저리 맘대로 튀기는 것일까?

그것은 바로 탱탱볼이 가지고 있는 탄성과 마찰력 때문이다. 탱탱볼은 그 소재 자체가 물렁물렁하면서도 탄성이 매우 좋을 뿐만 아니라 마찰력도 다른 공에 비해 매우 높다. 이 때문에 공을 튀길 때 바닥에 작은 돌멩이나 턱이 있어도 미끄러지지 않고 바닥과 접촉하는 순간 볼이 일그러지면서 강한 탄성을 낸다.

즉 일반 공을 바닥으로 튀길 때는 중력의 수직 방향으로 마찰력이 발생하며 이때 발생하는 마찰력은 공이 나가고자 하는 방향의 힘보다 강하지 않다. 이 때문에 공을 바닥에 그냥 튀기거나 한쪽으로 회전을 줘 튀긴다 하더라도 좌우로 튀지 않고 공의 회전 방향으로 안정적으로 튀기며 가게 된다.

하지만, 탱탱볼은 마찰력이 매우 강하기 때문에 공이 바닥에 부딪히는 순간 진행 방향으로 가는 힘을 상쇄시키며 진행 방향에 반대되는 회전력이 발생하게 된다. 이 때문에 탱탱볼을 바닥에 튀기거나 회전을 줘 던지면 탱탱볼은 회전 방향으로 튀기는 것이 아니라 앞으로 갔다 뒤로 가거나 좌우로 흔들리며 튀기게 되는 것이다.

탱탱볼은 가까운 문방구에서 저렴한 가격으로 구입할 수도 있지만 집에서도 아이들과 손쉽게 만들 수 있다.

이번 주말에는 아이들과 탱탱볼을 만들어 같이 가지고 놀아 보는 것은 어떨까?

[실험방법]
준비물 : 종이컵 두 개, 물 100mL, 붕사 2숟가락, 색소(없어도 무방), P.V.A 계열 풀
         (붕사는 약국에서 쉽게 구입할 수 있으며 풀은 문방구에 판다)
[실험순서]
1. 종이컵에 물을 부은 뒤 붕사를 넣고 완전히 녹을 때까지 젓는다.
   이때 탱탱볼 색상을 가지고 싶다면 색소를 조금 넣는다.
2. 다른 종이컵에는 P.V.A 풀을 넣어 둔다.
3. 풀이 있는 통에 붕사 녹인 물을 조금씩 넣어가며 젓가락으로 잘 저어준다.
   이때 풀을 많이 넣으면 탱탱볼 만들 때 밀가루 반죽처럼 잘 늘어나지만 굳는데 시간이
   더 많이 걸린다.
4. 계속 젓다 보면 젤리 같은 고체 덩어리들이 만들어지는데 이 고체 덩어리들을 잘 건져 내 모아 둔다.
5. 다 건져 내면 손으로 동글동글 굴리며 모양을 만든다.
6. 어느 정도 단단해지면 깨끗한 바닥에 튀겨본다.
   (덜 마른 상태에서 먼지나 모래가 많은 곳에서 튀기면 탱탱볼에 먼지나 모래가 박힐 수 있으니 깨끗한 곳에서 먼저 튀겨 잘 튀는지 확인한다.)

[실험 Tip]
- 탱탱볼을 만든 뒤 남은 붕사와 풀을 가지고 다양한 비율로 섞어 보는 것도 좋다.
- 붕사를 물에 녹일 때 붕사를 적게 넣으면 탱탱볼이 잘 튀겨지지는 않지만 바닥에 놓으면 평평하게 펴진다. 어느 물체 위에 올려놓으면 흘러내리는 것을 볼 수 있다.

글 : 양길식 과학칼럼리스트


ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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“주형아, 네 나이가 몇인데 변기에 물을 자꾸 흘려보내면서 장난이니? 얼른 나오지 못해?”
엄마의 호통에도 주형이는 아랑곳하지 않고 변기의 밸브를 한 번 더 당겨 물을 흘려보낸다. 이 모습을 본 엄마는 화장실로 가서 주형이를 끌고 나올 태세다.
“엄마, 화장실 물을 보면 최면에 걸리는 것처럼 어지러워요. 물이 왜 이렇게 빙글빙글 돌아요?”

지켜보던 엄마도 어느새 변기 속의 물을 보면서 홀린듯하다.
“지구의 자전 때문이란다.”
엄마의 대답에 주형이는 믿을 수 없다는 듯 말했다.
“지구가 돈다고 변기 물이 돌아요?”
“그럼~ 세면대나 욕조에서 물이 빠질 때도 마찬가지야. 일명 코리올리 효과라고 하지.”

“코리올리요?”
“응. 천천히 설명해 줄게. 코리올리 효과란 19세기에 프랑스의 물리학자 코리올리(Gustave Gaspard Coriolis)가 알아낸 효과인데, 일반적으로 북반구에서 남쪽으로 대포알을 쏘면 원래 쏜 방향보다 오른쪽으로 떨어지는 현상을 말한단다. 이런 식으로 물이 변기 속으로 내려갈 때 북반구에서 오른쪽으로 돌면서 내려가고, 반대로 남반구에서는 왼쪽으로 돌면서 내려간다는 원리지.”

“우와~ 너무 신기해요. 하루에도 몇 번씩 무심코 들락날락했는데… 그렇게 심오한 원리가 있을 줄이야!”
“하지만 변기 물이 소용돌이를 치면서 내려가는 현상이 코리올리 효과라는 것에 대해서 의견이 분분해. 북반구에서 변기 물을 내리면서 물속에 손을 넣어 왼쪽으로 살짝 돌리면 소용돌이는 왼쪽으로 생기거든. 그러니까 북반구라고 해서 항상 변기 물이 오른쪽으로 소용돌이치진 않는다는 거지.”

“아직 확실한 결론은 없나 보죠? 그럼 아까 말씀하셨듯이 포탄의 경우는 코리올리 효과가 확실한가요?”
“그렇지. 세면대나 욕조, 변기 등의 작은 소용돌이는 지구의 자전보다는 다른 요소들의 영향을 받을 가능성이 크단다. 예를 들면 용기의 좌우 높낮이가 비대칭일 경우 물이 내려가면서 작용하는 힘이 달라지겠지. 그러나 수십 km 멀리 포탄을 쏠 때처럼 큰 규모일 경우에는 지구 자전에 의한 코리올리 효과가 나타나.”

거실에서 신문을 읽으면서 화장실에서 들리는 대화를 조용히 듣고 있던 아빠가 주형이에게 퀴즈를 내듯 말했다.
“주형아, 그럼 변기의 밸브를 내린 다음에 물이 위쪽으로 어떻게 나오는 걸까? 항상 같은 위치까지 물이 올라오잖아.”
“아… 당연하다고 생각해 왔는데 말씀 듣고 보니 신기하네요. 오늘은 화장실이 마치 과학실인 것 같아요. 헤헤~”

“알고 보면 생활 구석구석 과학이 자리 잡고 있지? 중세 시대에는 길거리에 분뇨 구덩이가 있었기 때문에 전염병이 성행했어. 수세식 변기가 발명되었지만 분뇨 냄새가 역류하는 문제점은 좀처럼 해결되지 않았단다. 그러다가 18세기에 영국의 수학자 커밍(Alexander Cumming)이 배수 파이프를 위쪽으로 구부려 밑에서 올라오는 냄새를 차단하는 물을 저장하는 방법을 생각해낸 거야.”

“으악, 길거리에 분뇨가 있었다고 상상하니까 끔찍하네요. 그런데 배수 파이프를 위쪽으로 구부리면 물이 어떻게 올라오죠?”
“그걸 바로 사이펀(siphon)의 원리라고 한단다. 사이펀이란 높은 곳에 담겨 있는 물을 낮은 곳으로 옮기는 데 사용하는 구부러진 관을 말해. 원래 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르지만 사이펀에서는 높은 곳의 물이 더 높은 곳을 지나 낮은 곳으로 내려오지. 이렇게 될 수 있는 이유는 높은 곳에 있는 물의 표면에 공기의 압력이 작용해 물을 밀어내기 때문이야.”

주형이 머리는 복잡해졌다. 그 표정을 읽은 아빠는 주형이에게 그림을 그려주었다.



“물을 끌어올리려면 변기 속에 펌프가 달렸나요?”
“하하. 변기 안에는 요렇게 생긴 조용한 진공 곡관이 숨어 있단다. 물의 높이에 의해 기압차가 발생하여 물이 위쪽으로 흐르게 하는 것이지. 사이펀 관이 물 표면보다 아래에 있으면 수면에 작용하는 대기압으로 인해 관 안으로 밀려 올라가. 물이 굽은 곳 돌아서 다른 쪽 관으로 통과만 하면 공기의 압력 때문에 남아있는 물은 관을 따라 계속 흐르고. 그러니까 주형이가 변기 밸브를 누르면 변기물탱크 속 물이 밀려 내려와 곡관을 넘게 되고 변기 속 물이 빨려 내려가게 되지. 그리고는 다시 곡관 높이까지만 물이 차게 된단다.”

주형이는 화장실 변기에 고여 있는 물과 아빠가 그려준 그림을 번갈아 보고 있었다. 아빠는 그런 주형이의 모습을 빙그레 웃으며 바라보았다.
“주형아, 우리 집 수족관 청소할 때 쓰는 물 펌프도 사이펀의 원리를 이용한 거야. 수족관 위치를 옮기지 않아도 물 펌프로 수족관 물을 교체할 수 있지.”

갑자기 다용도실로 달려간 주형이가 물 펌프를 가져왔다.
“아~ 그래서 손잡이 부분까지 물을 빨아올리면 손잡이를 놔도 계속 물이 흘러 내려가는 거군요.”
“맞아, 이왕 얘기가 나온 김에 물 펌프도 자세히 볼 겸 우리 수족관 청소 한번 할까?”
“네! 좋아요.”

글 : 이재인 박사(어린이건축교실 운영위원)

ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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김과학 군이 의기양양하게 신문을 들고 엄마에게 다가온다.

“엄마, 이 뉴스 보셨어요? 탄산음료를 마셔도 뼈가 약해지지 않는대요. 하루에 10L씩 마시지 않는다면 뼈에 영향을 주지 않는데요. 저는 그렇게 많이 마시지는 않으니까 괜찮아요. 엄마, 이제 탄산음료 마셔도 되죠?”

이산화탄소(CO2)는 수분(H2O)과 접촉하면 화학작용을 일으켜 탄산 수용액(H2CO3)으로 변한다. 탄산음료를 마시면 바로 이 탄산수용액을 먹게 되는 것. 탄산음료를 많이 마시면, 혈액 안에 산(acid) 함량이 많아지면 산 과다증이 나타나게 된다. 이렇게 되면 음식을 통해 섭취한 칼슘이 뼈로 가지 못하고 중간에서 사라지게 될 위험이 생긴다. 하지만 미국 크레이튼 대학 내분비 학자인 로버트 헤니 박사에 의하면 탄산음료의 산 함량은 인체가 감당할 수 있는 대사량의 5~10%에 지나지 않는다며, 그 정도의 양으로는 뼈에서 칼슘을 빼앗아갈 능력이 없다는 내용의 연구결과를 발표했다.

“어디, 기사를 꼼꼼히 읽어보자꾸나. 탄산음료를 정기적으로 많이 마셨을 경우 인체 내의 뼈가 약해질 가능성에 대한 우려는 있지만 현실적으로 뼈에 직접적인 영향을 주긴 어렵다… 그렇구나. 하지만 산 함량이 높기 때문에 이빨을 부식시킬 수 있다는 문제점은 여전히 남아 있단다.”

“예. 지난번에 엄마랑 실험한 거 기억하고 있어요. 탄산음료에 손톱 자른 걸 담아 놓았더니 4일 만에 녹아버렸죠. 하지만 먹고 나서 바로 양치질을 하면 괜찮지 않을까요? 엄마, 저 탄산음료 마시고 싶어요. 친구들도 다 마시는 걸요.”

“저런! 양치질을 바로 하는 건 더 안 좋은 방법이야. 이건 독일 괴팅겐 대학의 연구결과인데, 탄산음료를 먹고 바로 이를 닦는 습관이 치아를 망가뜨리는 직접적인 원인이 된단다. 콜라, 사이다, 환타 같은 탄산음료는 강한 산성인데, 이렇게 강한 산성 물질이 치아에 닿으면 치아의 맨 바깥층인 법랑질이 부식된단다. 치아 표면이 부식된 상태에서 곧바로 칫솔질을 해대면 법랑질이 벗겨질 수밖에 없다. 탄산음료를 마신 뒤엔 적어도 30~60분 정도 기다렸다가 양치질을 해야 해. 기다리는 동안 침에서 치아 보호물질이 분비돼 손상된 치아 표면이 회복되니까.”

김과학 군은 어떻게든 탄산음료를 먹어도 좋다는 허락을 받고 싶다.

“하루에 한 번만, 먹고 나서 1시간 있다가 이빨을 닦을게요. 그럼 먹어도 괜찮죠?”

“잠깐 기다려봐. 좀 더 꼼꼼하게 따져보자. 탄산음료가 뼈를 약하게 하고, 키를 크지 못하게 하는 데는 여러 가지 원인이 있단다. 우선은 탄산음료가 뭔지를 알아야겠지? 탄산음료의 주요성분은 물, 액상 과당, 색소, 산미료, 향료, 인산, 탄산가스야. 카페인도 다량 들어 있지. 엄마 같은 중년 여성들은 골다공증에 걸리는 경우가 많아. 그래서 30명의 여성을 대상으로 탄산음료를 마시면 소변으로 칼슘이 빠져나가는지 조사를 해봤단다. 카페인 성분이 많은 음료를 마신 사람의 소변에서 칼슘량이 느는 걸 확인했단다. 카페인은 칼슘을 몸 밖으로 배출시키는 역할을 해. 카페인이 몸에 들어가면 신장이 단백질을 분비해 혈액에 들어 있는 나트륨과 칼슘 이온을 빨아들인단다. 일반적으로 탄산음료 한 캔에는 카페인이 40mg이나 들어 있어. 인산 성분도 문제야. 인산은 칼슘과 결합해서 뼈를 만들기도 하지만 과다하면 오히려 뼈에서 칼슘을 빠져나오게 해 소변으로 배출시켜 버린단다.”

크레이튼 대학의 로버트 헤니 박사는 카페인과 인산이 체내 칼슘의 섭취를 방해하고 장기적인 골 손실을 유발할 수 있다는 것과 탄산음료에 의한 산 과다증이 두통, 구토, 장기 기능 장애 등을 유발할 수 있는 점을 지적하고 있다.

“엄마 그렇지만, 하루 종일 탄산음료만 먹는 게 아니라 가끔 먹는 거니까 괜찮지 않을까요?”

“조금 더 들어보렴. 2000년 미국 하버드대 보건대학원 연구팀은 탄산음료를 많이 마시는 청소년이 그렇지 않은 경우보다 골절 위험이 3~5배나 높다는 연구결과를 내놓았단다. 탄산음료를 마시는 학생 중 20%는 이미 뼈가 약해져 골절을 경험한 것으로 밝혀졌어. 이때에도 식품회사들은 탄산음료의 어떤 성분이 뼈를 약하게 하는지 증거가 없다고 반발했지.”

“탄산음료를 먹어도, 우유를 지금보다 더 많이 마시면 뼈가 튼튼해지지 않을까요?”

“하지만 탄산음료를 먹으면서 우유를 지금보다 더 많이 마시는 건 힘들지 않을까? 배가 너무 불러서 밥을 먹지 못하게 될지도 몰라. 탄산음료나 음료수를 자주 먹으면 우유를 먹는 양은 줄 수밖에 없단다. 탄산음료의 단맛과 카페인은 중독성이 있어서 한번 맛을 들이면 양을 조절하기가 힘들단다. 게다가 탄산음료에 들어 있는 인산은 뼈를 약하게 하는 것 말고 다른 문제도 일으킨단다. 과학자들은 인산이 아이들을 공격적으로 만들고 집중력을 떨어뜨린다는 연구결과를 내놓고 있어.”

“엄마, 정말 탄산음료는 좋은 점이 하나도 없는 건가요? 고기랑 밥 너무 많이 먹었을 때 사이다 먹으면 끄윽 트림도 나오고 시원하잖아요. 아빠도 가끔 드시고. 소화하는 데는 도움이 되는 거죠?”

“얘야, 정말 아쉽게도 탄산음료는 소화에도 도움이 되지 않는단다. 위의 소화 기능은 연동 기능과 위산분비가 있는데 어느 쪽에도 도움이 되지 않아. 언뜻 탄산음료를 마시면 소화가 된 듯한 기분이 드는데, 그 이유는 탄산이 맵고 짠맛을 중화시키고, 다른 장내 가스와 함께 체외로 배출되기 때문이야.”

“정말 실망이에요. 맛도 좋고 몸에도 좋은 탄산음료가 나와서 엄마가 먹어도 좋다고 하면 좋겠는데. 그런 날이 올까요?”

글 : 이소영 과학칼럼니스트


ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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  1. 그냥 웃습니다.  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    이런 논리라면 쫄쫄 굶어야 되겠네요.
    세상에 먹을것 하나도 없겠습니다.
    적당히 하고 사시죠.. 네?

    2008.10.17 10:29
    • 빨주노초파남검  댓글주소  수정/삭제

      너나 대충 살다 죽으세요 ( 당신같은 사람과 사는 주변인이 불쌍할뿐 ).

      모두에게 도움이 되는 좋은 글이구만 어디서 헛소리야 불쌍한 인생아

      2008.10.18 10:29
    • Gracee  댓글주소  수정/삭제

      그런 논리라면 청산가리도 먹어도 됩니다.
      우리나라 주부들이나 식품업계 종사자들이 그런 정신으로 먹거리를 만드니 엉망인 겁니다.

      2008.10.18 11:32
  2. 만세  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    잘봤어요.
    전 어릴때부터 탄산음료를 잘 안마시고 군것질을 덜 한편인데
    그런 덕분인지 충치가 한번도 생긴적이 없고 어릴때

    다른애들은 모두 이가 썩고 치과에 가는 반면에
    저는 건치 표창도 받았지여 ㅎㅎ

    지금도 탄산음료는 일년에 한번 정도? 마십니다.
    마실 기회도 없고 굳이 그것을 돈주고 사먹을 만큼 선호하지도 않기때문이지여

    근데 요즘 보면 어린애들이 빨갛고 노랗고 파란 음료수를 입에 달고
    다니던데 ㅡ.ㅡ;;; 그건 그냥 설탕물에 감미료와 색소를 넣은건데

    그런것을 먹이는 엄마를 보면 혀를 차게 되더군요....한심해 보이고
    더구나 비만하게 아이들을 키우는 경우는 정말 한심하져...

    2008.10.17 10:41
  3. Favicon of http://naver.com BlogIcon 자식사랑은 알겠지만..  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    자식을 사랑하기에 좋은것만 주려는 부모의 맘도 알겠고..
    어쩔수 없이 접하게 되는 매연이라던지 황사등의 폐해가 더 많겠지만 피할수 있는 거라도 피해서 우리 아이를 보다 건강하게 해주려는 맘도 알겠지만.. 언제나 그런식으로 아이를 설득하여 본인의
    의견을 주입한다면 아이는 언젠가 부터 당신과 말을 하지 않게 되겠죠. 무언가 하려고 하면 설득받아 안된다고 했던 기억이 더 많으니까 아예 말을 안하려 하겠죠. "말해서 뭐해 안된다고 할텐데.."

    하고싶은것은 아주 몹쓸짓이 아니라면 하게 해주되 제한을 주는게 좋지 않을까요? 아이의 의견도 존중해주고 부모의 입장도 전달이 되고 말이죠..

    님의 글을 읽어보니 고지식한 부모의 글로만 보이는 제 심보가 뒤틀린걸지도 모르겠지만.. 요즘 아이들 그렇게 부모말 잘듣는 착한 아이만은 아니랍니다.

    2008.10.17 11:43
  4. "김치와 된장국이 몸에 좋으니 먹으렴"  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    "엄마~ 근데 아무리 김치와 된장이 몸에 좋다고 해도 다른 건 먹지 않고 그것만 먹으면 영양의 불균형으로 영양실조에 걸리기 쉬워요. 다른 것도 먹어야 하기 때문에 김치와 된장국은 먹을 수 없어요"

    "이걸 먹고 다른 반찬도 먹으면 되잖니?"

    "그럼 배가 부르기 때문에 다른 음식을 많이 먹지 못하게 되죠. "

    "그럼 한 입만 먹고 다른 걸 먹으면 되지 않을까??"

    "잠시만요.. 그럼 일단 영양실조에 대해 따져보죠.. 98년 미국 하버드대 식생활과 영양실조에 관한 연구논문을 보면
    특정반찬을 선호하는 사람들에 대한 연구에서 .. 주절주절 "

    "먹지마 씹새야.."

    2008.10.17 12:06
  5. 휴우  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    숨도 쉬지 말라고하시죵... 대기중에 안좋은 물질이 얼마나 많은데.. 뭐 칼럼이라곤 하더라도 좀 올라오네요.. 좋은정보를 알아갑니다만.. 엄마와 아들의 대화가 아니였으면 어땠을지..좀 아쉽네요

    2008.10.17 12:29
  6. Favicon of http://bbcoen.tistory.com BlogIcon 비비코엔  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    좋은 정보이고 대화형식으로 쉽고 재밌게 쓴 글인데.. 위에 리플단 분들이 잘못 받아들이는 것 같아 안타깝네요.
    저는 몇년전부터 탄산음료를 좋아하게되고 자주 마시는 데..
    이를 상하게 하고 칼슘흡수를 방해한다는 건 이미 알았던 이야기인데도..
    다시금 주의가 되네요..

    2008.10.17 14:05
  7. ....  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    대화형식으로 재미있게 쓰고자 한 의도겠지만 사실 읽어보면서는 좀 짜증나는 서술방식이기도 합니다.
    내용은 나쁘지 않네요.

    2008.10.17 16:16
  8. ..  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    뭐 좋은 내용이긴 하지만서도
    솔직히 거부감이 드는건 사실이네요.
    적당히 먹으라고 하는게 좋을거 같아요..
    저렇게 자란 애기가 나중에 사회성이 어떻게 될런지..

    2008.10.17 17:29
  9. 콩콩  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    정보전달방식인거죠? ㅋㅋ 눈엔 팍팍 들어옵니다.
    저렇게 되면 아이가 비뚤어지겠어요 ㅋㅋ
    "정말 먹고 싶으면 아주 가끔 먹도록하자"라는등의 마무리를 했으면 더욱 좋았을텐데~

    2008.10.17 18:20
  10. 내용은 좋은데..  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    엄마가 자식 말은 하나도 안받아주네. 벽에다 얘기하는게 낳겠다..아들이 엄마랑 말하다 지쳐서 얘기도 하기 싫겠어요.

    2008.10.17 20:44
  11. ...  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    뭐랄까..

    저렇게 살아야 하나 싶네요..

    저런논리라면 매연이 판치는 도시에서는 물론 왠만한 지방에서도 살수 없을것이며

    먹는 식품의 경우

    공산품의 경우 생산라인의 위생성과 주요성분의 밝혀지지 않은 인체위험성까지 고려해야하고

    음식재료는 잔류농약, 위해성분 을 일일히 검사해서 먹어야할것이며

    차(비행기, 기차. 전철)등의 운송수단의 경우 사고 위험성을 고려해서 타지 말아야하고

    아파트와 같은 고층빌딩은 붕괴 위험성으로 인해 근처에 접근도 하지 말아야겠네요..

    사람에게서 나는 인재를 막기 위해서 철저하게 사람으로 부터 격리시키고

    동물로부터 감염되는 질병을 막기위해 아예 모든 생명체로부터 격리시켜야겠네요.

    물론 실제 상황이 아니라 정보전달을 위핸 설정한거겠지만

    너무 비현실적이랄까...보는것만으로 짜증이..

    2008.10.17 21:02
  12. 좋은 내용입니다.  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    탄산음료가 좋지 않다는 것이야 다 아는 상식이지만, 구체적으로 잘 설명해 주셨네요.

    짜증난다는 댓글 단 분들, 음료수 회사 관계자들이신가? ㅎ

    2008.10.17 22:03
  13. 아아...  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    내용이야 나쁘진 않지만
    저런 방식이라면 밖에 나갈땐 3M방진마스와 썬크림은 필수이며
    과일과 채소는 3번이상 씻어줘야 하겠군요~
    그리고 탄산음료가 소화에 도움을 안주다뇨?
    탄산음료의 기초적인 탄산수는 소화제로 처음 발명된겁니다만...
    미경찰은 피자국지울때 콜라를 쓰기도 하죠~- 3-;;
    게다가 카페인은 콜라에 국한된거 아닌가요?
    사이다등에 붙어있는 FREE CAFFEINE은 폼이 아니죠.
    글쓴이는 술도 안마시며 담배도 안피고 공산품사용은 절대 하지않겠군요~
    부자이신가 봅니다~ 부럽네요~

    2008.10.17 22:28
  14. 과학자들의 사기  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    내용 중 탄산음료를 마시는 청소년과 그렇지 않은 청소년을 비교하여 탄산음료가 문제가 있다고 했는데, 그게 탄산음료탓인지 아닌지는 더 연구해봐야 합니다. 보통 탄산음료를 마시는 청소년은 피자, 햄버거등 정크푸드를 많이 먹는 경향이 있으므로, 그런 것 때문은 아닌지 같이 봐야하는데, 무조건 탄산은 나쁘다고 생각할 건 아니죠. 그리구요. 콜라에는 카페인이 들어있지 않다네요. 사람들이 진실로 알고 있는 것중에는 실제와는 다른 것들이 꽤 많죠.

    2008.10.18 00:54
  15. 그러다가  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    애 자살하겠네요.

    가끔은 먹게해주세요.

    2008.10.18 07:27
  16.  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    빨대로 마시면 되잖아요~

    빨대를 혀 깊숙히 넣어 마시면 치아에 직접적으로 영향을 미치지 않게 된다고 알고 있습니다.

    그리고 애들이 엄마말 듣나요~ 밖에서 다 먹습니다.

    2008.10.18 07:33
  17. 이런 논리라면  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    세상에 먹을 음식 하나도 없다는 말도 맞는 말이지만
    우리가 접하는 대부분의 음식이 몸에 나쁘니까 나빠도 그냥 먹자고 손 놓으면
    회사에서는 사람들의 건강따윈 신경도 쓰지 않고 음식을 만들게 되겠죠
    하지만 이런 식으로 문제 제기를 계속 하면 언젠가는 몸에 좋은 탄산음료도 나오지 않을까요

    2008.10.18 10:37
  18. 깝깝해.  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    설마 이걸쓴 당사자는 이런걸 논쟁 혹은 토른이라고 생각하지는 않겠지.
    이건 절대적 위치에서 상대방을 묵살해버리는거나 마찬가지야.
    차라리 효과적으로 대화하려면 탄산가스 기계(유럽에 가장마다 많이 있어요. 울 나라에도 팔고있고요)를 사서 다양한 과일맛에 탄산을 집어넣어 마시게하면서
    밖에서 파는건 몸에 안좋으니 마시고 싶으면 참았다가 집에서 마시라고 이야기 하던지.
    그건 괜츈타고 했지만 이러니 안되고 저건 저러다고 했지만 저러니 안되고.
    애가 불쌍하다.

    2008.10.18 11:20
  19. 파란미르  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    이런 엄마들 땜에 사교육시장 죽어도 안없어지고 대학교를 졸업해도 '엄마가 그러는데...어쩌구 저쩌구" 하는 ㅄ들을 양산형으로 찍어내는거잖아. 똑똑한 엄마둬서 좋겠네 자식생각 끔찍히하는 엄마있어서 졸라부러워 이 ㅄ아

    2008.10.18 11:24

이곳은 과학수사대입니다. 저 과학탐정은 과학사에 여러 억울한 일들을 바로잡겠다는 각오로 오늘도 열심히 수사를 진행하고 있습니다. 억울한 일을 당한 과학계의 여러 분이 저를 찾아오시지요. 어찌나 억울한 일을 당하신 분들이 많은지 잠시도 쉴 틈이 없답니다.

“똑똑”

“아, 또 오셨군요. 이제 상담을 시작해야겠습니다. 그럼 이만.”

“내 이름은 찰스 휘트스톤(Charles Wheatstone)이라오.”

“아~ 휘트스톤 경이라면 영국의 물리학자가 아니십니까? 뵙게 되어 영광입니다.”

“흠흠. 과학을 좀 아는 친구로군. 그렇다면 얘기하기가 쉽겠어.”

“워낙 유명하신 분이니까요. 전기학이론 ‘휘트스톤 브리지’의 발명가이시고, 3차원 입체 영상을 관측하는 데 쓰이는 장치를 개발하셨죠. 그야말로 과학자로 발명가로 종횡무진 공이 많으시니까요.”

“으흠, 내가 온 것도 그 때문인데. 내가 좀 욕심쟁이로 비칠까 걱정이 되긴 하네만, 그래도 잘못된 것은 바로잡아야지 싶어서. 자네 혹시 플레이페어 암호(playfair cipher)라고 아는가?”

“영화 ‘내셔널 트레저:비밀의 책’에 나오는 바로 그 암호 기법이 아닙니까? 그건 왜요?”

“실은 그걸 내가 발명했다네. 1854년의 일이지. 날짜도 똑똑히 기억하고 있네. 1854년 3월26일이었지. 그런데 어이없게도 이름은 플레이페어 경의 이름을 따서 지어졌어. 이름을 바로 잡을 방법이 없겠나?”

“그런데 어쩌다 플레이페어 경의 이름이 붙게 된 겁니까?”

“내 암호법은 너무 복잡하다는 이유로 사용되지 않았네. 2차 보어전쟁이나 세계 1차 대전에서 이 암호가 널리 쓰이게 된 것은 플레이페어 경의 공일세. 이상한 것은 플레이페어가 이 암호법을 공표했을 때, 원래 내가 발명했다고 밝혔는데도 이름은 플레이페어 암호가 되었어. 참 이해할 수 없는 일이네.”

“참 이상하고, 애석한 일이네요. 하지만 플레이페어 암호를 휘트스톤 경이 만들었다는 진실만큼은 세상이 알고 있으니, 이름이 그렇게 된 것은 너그러운 마음으로 이해해주셔야 하지 않을까요? 사실 이 과학사의 세계에선 휘트스톤 경보다 훨씬 억울한 일을 당한 과학자도 많답니다.”

그렇다. 자신이 이룩한 업적에 본인의 이름을 걸지 못하고 사라져간 과학자들이 얼마나 많은가? 자신의 과적인 업적에 스스로의 이름을 붙이는 것은 과학자가 영원한 생명을 얻는 방법이다. 하지만 과학법칙의 이름이 처음 그 법칙을 발견한 사람의 이름으로 붙여지지 않는 경우는 너무나 많다. 심지어 시카고대학의 통계학 교수인 스티글러는 ‘어떤 과학상의 발견도 원래의 발견자 이름을 따서 명명되지 않는다.’라고 천명했다. 바로 스티글러의 명명법칙(Stigler’s law of eponymy)이다.

가우스분포라고 불리는 정규분포는 1733년 드무아브르가 처음으로 발표했고, 1812년 라플라스가 그 결과를 확장해서 발표했다. 물론 가우스도 이 법칙에 공헌한 바가 없는 것은 아니다. 그는 실험 오차가 정규분포를 따른다는 가정하에 최소제곱법의 정합성을 증명해냈다. 하지만 그것은 드무아브르의 첫 발표가 있고 나서도 한참 뒤인 1809년의 일이다.

예는 이뿐이 아니다. 식중독균인 살모넬라 엔테리카는 1885년에 발견되었다. 이 박테리아의 이름은 발견된 실험실을 운영하던 다니엘 엘머 살몬의 이름을 따서 명명되었는데, 실제로 그는 이 발견에 기여한 것이 없다. 실제 발견자는 티오발트 스미스라는 젊은 연구원이었다. 더 유명한 과학자에게 덜 알려진 학자의 공까지 몰려가는 현상이 벌어진 것이다.

더 나쁜 경우도 있다. 게하르트 아르마우어 한센은 1873년 박테리아를 발견했다. 나병이라 불리던 한센병의 원인이 되는 박테리아였다. 그는 하지만 이 박테리아를 배양하거나 실제로 나병과 어떻게 연관되는지는 입증하지 못했다. 한센은 환자들로부터 채취한 많은 샘플을 알베르트 네이서에게 주었는데 네이서는 이 박테리아에 대한 생체 염색을 수행해 1880년 나병의 원인을 발견했다고 발표했다. 한센은 이 소식을 듣고 자신이 1870년 이후 수행한 연구에 대한 긴 논문을 발표했다. 결국 학계는 한센의 공로를 인정하고 네이서는 비난을 받게 되었다.

19세기 말의 수학자이자 천문학자인 사이먼 뉴컴은 작은 숫자로 시작하는 숫자들이 9나 8로 시작하는 숫자들보다 자주 나타난다는 것을 알게 되었다. 그는 실생활에서 사용되는 숫자들에게 각 숫자가 첫 자리에 나오는 빈도를 계산할 수 있는 수학적 법칙을 만들었다. 이 논문은 1881년에 발표되었다. 이로부터 무려 57년 뒤에 물리학자 프랭크 벤포드가 첫 자리 숫자의 특이한 빈도 분포에 대해 발표했다. 벤포드는 뉴컴의 논문은 알지 못했다고 한다. 최초의 발견자는 뉴컴이었지만, 법칙은 벤포드의 이름을 따서 만들어졌다.

이처럼 과학 법칙에 최초의 발견자가 아니라, 그 발견의 가치를 높인 후대의 과학자의 이름을 붙이는 경우가 빈번하다. 최초의 발견이 있은 지 오랜 시간이 지난 뒤에 이름이 붙는 경우가 많기 때문이다. 동시대에 명명되더라도 더 유명하고 지위가 높아서 눈에 잘 띄는 사람의 이름을 따는 경우가 많다. 전구의 발명가는 에디슨이라고 알려졌지만 실은 에디슨이 전구를 발명하기 1년 전에 영국의 물리학자 조셉 윌슨 스완이 최초의 전구를 발명했다. 에디슨은 상업적으로 사용할 수 있는 전구를 발명했다.

“과학탐정, 자네 얘길 듣고 보니 연구 성과에 자기 이름을 걸지 못하는 과학자가 한둘이 아니겠군. 앞으로는 이런 일이 없도록 할 방법이 있겠는가?”

“하하. 어려운 일입니다. 사실 비슷한 시기에 유사한 연구 결과가 쏟아져 어떤 사람이 최초의 발견, 발명자인지를 구분하기 어려운 경우도 많습니다. 다윈의 ‘종의 기원’으로 널리 알려졌지만, 적자생존의 개념을 최초로 발표한 논문은 종의 기원이 나오기 1년 전 1858년 러셀 월러스가 발표한 논문이었습니다. 표절이라는 설도 있지만, 동시에 연구가 진행되었을 가능성도 있지요. 열역학 제1법칙에 해당하는 에너지 보존법칙 역시 로베르트 마이어, 헬름홀츠, 제임스 줄 등에 의해 1840년대에 동시다발적으로 발견되었습니다. 이렇게 비슷한 시기에 유사한 발표가 있으면 발견자의 이름을 따서 공평하게 법칙의 이름을 정하기란 어려워집니다.”

“오호, 그런 경우는 법칙에 사람 이름을 넣을 수가 없겠군. 마이어-헬름홀츠-줄 에너지 보존법칙은 너무 길어서 곤란하겠지.”

“네, 게다가 과학적인 발견은 아무도 그 가치를 알아보지 못하고 오랜 시간을 묻혀 있는 경우가 많지요. 아시다시피 멘델의 유전학 연구는 발표된 지 34년이 지난 뒤에야 그 가치를 인정받았습니다. 후대에 법칙의 이름이 정해질 경우 원래의 최초의 발견자가 누구였는지를 꼼꼼하게 따져보지 않으면 잘못된 이름을 붙이기 십상이지요. 누구든 이름을 정하는 사람은 인류의 역사와 함께 갈 과학사의 발견들이니만큼 신중하고 또 신중하게 이름을 붙이길 빌 수밖에요.”

글 : 이소영 과학칼럼니스트

ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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유럽입자물리연구소(CERN)는 9월 10일 인간이 만든 커다란 기계인 거대강입자가속기(LHC, Large Hadron Collider)를 가동했다. 95억 달러라는 엄청난 예산과 14년이라는 긴 세월에 걸쳐서 만들어진 LHC는 아쉽게도 며칠 만에 고장으로 실험이 연기되기는 했지만, 역사 이래 최대의 과학 쇼로 세계의 주목을 받았다. 그렇다면 왜 물리학자들은 LHC의 가동에 그렇게 관심을 가지는 것일까?

데모크리토스와 같은 고대 그리스 철학자로부터 오늘날에 이르기까지 많은 사람들의 궁금증 중의 하나는 과연 물질이 무엇으로 이루어져 있느냐는 것이다. 데모크리토스는 이것을 더 이상 나눌 수 없다는 뜻의 원자(Atom)로 불렀다. 그로부터 2000년 후 돌턴은 근대적인 원자론을 제창했고, 이를 바탕으로 화학은 급격히 자리를 잡게 된다. 하지만 원자 내부에 전기를 띤 전자가 있다는 것이 알려지면서 원자가 쪼개지지 않는다는 신념에 금이 가기 시작했고 궁극의 알갱이를 알아내기 위한 머나먼 여정이 다시 시작되게 되었다.

이 여정에서 첫 번째 성과를 올린 사람은 러더퍼드였다. 그는 알파 입자 산란 실험을 통해 원자핵이 존재한다는 사실을 밝혔는데, 오늘날 입자가속기에 비한다면 그의 실험은 겨우 원자를 살짝 두드려 보는 정도에 불과했다. 하지만 그는 이 실험 결과에 대해 “화장지에 대포알을 쏘았더니 튕겨 나왔다.”라는 말로 그 놀라움을 표현했다.

오늘날에는 원자는 물론 원자핵을 구성하고 있는 핵자를 깨트려 그 속에 무엇이 들어 있는지 확인할 수 있게 되었다. 이것이 가능해진 것은 입자를 빠른 속력으로 가속하여 충돌시켜 그 내부를 확인할 수 있는 장치를 입자가속기(particle accelerator)있기 때문이다. LHC는 강입자의 하나인 양성자를 가속시키는데, 전기장으로 양성자를 빛의 속도에 가까운 빠른 속도로 가속시킨다.

양성자를 더 빠르게 가속시키는 것은 더 높은 에너지를 가진 입자를 발견하기 위해서이다. 빠르게 가속되는 입자는 잡아두기 위해 둘레가 27km나 되는 거대한 가속기를 만든 것이다. LHC에는 지구 자기장의 약 10만 배나 되는 초전도 자석으로 빛의 속도에 가깝게 움직이는 양성자가 궤도를 탈선하지 않게 한다. 이번에 LHC의 고장 난 부분도 바로 초전도 자석의 연결 부위라고 한다. 이 연결 부위에서 초전도 자석을 만드는데 필요한 액체 헬륨이 새어 나와 안타깝게도 가동이 중단되었다.

LHC는 양성자를 7TeV(테라전자볼트)까지 가속시키는 것이 가능하며, 양쪽에서 7TeV씩 정면충돌시킬 경우 14TeV의 에너지로 실험할 수 있다. 하지만 14TeV라는 에너지가 어느 정도인지 쉽게 와 닿지 않을 것이다. 양성자 하나와 중성자 하나로 이루어진 중수소의 경우 핵자 결합에너지는 2.2MeV(메가전자볼트) 정도이다. 1MeV의 에너지는 온도로 환산하면 백억 도에 해당하기 때문에 용광로에서 아무리 가열한다고 하더라도 2.2MeV의 결합에너지를 가진 핵자를 분리해 내지 못하는 것이다. 따라서 오늘날에도 핵자를 쪼갤 때는 온도를 높이는 것이 아니라 입자를 빠르게 가속시켜 충돌시키는 방법을 선택하게 되는 것이다.

그렇다면 이렇게 엄청난 능력을 가진 기계로 무엇을 할까? LHC를 통해서 우리는 미니 블랙홀을 만들 수 있을 것으로 보인다. 일부에서는 미니 블랙홀이 지구를 삼킨다고 걱정하는 사람들도 있다. 하지만 LHC는 중력에 의해 형성되는 거대한 블랙홀과는 달리 질량이 1.67×10-27kg밖에 안 되는 양성자에 의해 만들어진 수명이 기껏해야 10-12초밖에 안 되는 미니 블랙홀밖에 만들지 못한다. 따라서 이 미니 블랙홀이 지구를 삼켜버릴 가능성은 없는 것이다.

또한 LHC는 빅뱅 직후의 초고온 고밀도였던 우주를 모습을 재현해 낼 것으로 기대했다. 우주는 지금으로부터 137억 년 전 빅뱅이라고 하는 거대한 폭발로부터 시작되었다고 믿어진다. 빅뱅 후 10-43초 후 우주의 온도는 무려 1,032℃나 되었으며, 이렇게 초고온인 상황에서는 모든 것이 서로 뒤엉켜 존재했다. 빅뱅 후 1초가 지나자 온도가 1,012℃로 내려가고 양성자와 중성자가 만들어지고, 3분이 지나자 최초의 원자핵이 생겼다는 이론을 실험으로 재현해 보려는 것이었다.

LHC 실험의 가장 큰 목표이자 ‘신의 입자’인 힉스 입자는 무엇일까? 중학교 과학 시간에 물체가 자신의 운동 상태를 유지하려고 하는 성질인 관성에 대해 배운다. 즉 모든 물체는 가속도 운동에 저항하는 성질인 관성을 가지고 있는 것이다. 이처럼 우리는 관성을 쉽게 배우지만 아쉽게도 물체들이 왜 관성을 가지고 있는지는 밝혀내지 못했다.

힉스 입자의 발견은 바로 이 근본적인 질문에 대한 대답을 찾기 위한 것이다. 즉 우주는 힉스장이라고는 하는 바다 속에 잠겨 있는데, 물체를 움직이려고 하면 물체가 힉스장과 입자를 교환하면서 저항을 느끼게 된다. 따라서 광자가 질량이 없는 것은 힉스장에 아무런 영향을 받지 않기 때문이며, 쿼크의 질량이 다양한 이유 또한 힉스장과의 다양한 상호작용에 의한 것이라는 설명이 가능하다. 이와 같이 모든 물질에 질량을 부여하는 것이 힉스장이며, 힉스장을 매개하는 것이 힉스입자이기에 이를 ‘신의 입자’라고 부르는 것이다.

하지만 애석하게도 LHC의 고장으로 내년 봄까지 가동 중단 예정이라고 하니, 힉스 입자의 발견은 쉽지 않을 것으로 보인다. 힉스 입자가 발견되지 않을 경우에는 자연을 가장 잘 묘사하고 있다고 평가받는 표준모형의 대대적인 수정이 가해지고 그 자리를 다른 이론들이 차지하게 될 것이다. 지금도 일반상대성이론을 포함시키지 못하는 표준모형에 대한 문제점을 해결하기 위해 초끈이론이 많은 주목을 받고 있다.

어떤 결과가 나오든 LHC의 실험은 아인슈타인의 꿈이었던 ‘모든 것의 이론(Theory of Everything)’에 도달하기 위한 시도라 할 수 있다. 우리가 알고 있는 물질들은 우주에서 단지 5%밖에 되지 않으며, 나머지는 25%의 암흑물질과 70%의 암흑에너지로 구성되어 있다. 하지만 LHC가 정상가동 되어 실험결과를 쏟아낸다면 이 궁금증을 풀 단서를 얻을 수 있을 것이다. 과연 우린 신의 뜻을 조금이나마 알 수 있을까?

글 : 최원석 과학칼럼니스트


ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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  1. 베르세르크  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    일단 신의 존재를 의심해 보는 것이 과학이겟죠.. ㅎㅎ

    2008.10.06 18:55

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