밖에서 놀다 손을 다친 현민이는 응급조치로 손을 붕대로 감게 되었다.
“아빠, 손을 붕대로 싸놓으니까 손도 잘 못 움직이고 너무 불편해요.”
“그러니까 밖에서 놀 때는 늘 조심히 놀아야 한다고 하지 않았니. 좀 불편하더라도 참거라. 그래야 빨리 낫지.”

“알았어요. 그런데 손에 이렇게 붕대를 감으니까 간식 먹기도 어렵고 글씨 쓰기도 힘들어요. 이럴 때는 내 손을 대신할 수 있는 로봇손이 하나 붙어 있었으면 좋겠어요.”
“글쎄…. 로봇손이 있으면 좀 편하긴 하겠구나. 로봇손이 있다면 뜨거운 물건을 집을 때나 사람의 손으로 하기 어려운 미세한 작업을 할 때 유용하겠지. 그리고 오염된 현장에서도 편리하고 더러운 물건을 잡을 때도 좋을 테고 말이야.”

“맞아요. 그리고 못된 친구들이 까불면 뻥~하고 혼내줄 수도 있고요.”
“하하~ 맞다. 하여튼 로봇손이 있으면 여러모로 장애가 있으신 분들이나 위험한 현장에서 일하시는 분들에게 큰 도움이 될 수 있을 거야.”
“그런데 영화에서 로봇손이 나오는 걸 본 적 있는데 손가락이 움직일 때마다 이상한 막대가 막 움직이더라고요. 왜 그러는 거에요?”

“응. 현민아, 우리 손이 어떻게 움직이는 건지 혹시 생각해 본 적 있니?”
“그냥 우리가 생각하니까 움직이는 거 아니에요?”
“물론 그렇긴 하지만 우리가 움직이는 손은 힘줄과 인대를 통해 물건을 집기도 하고 손가락을 움직일 수도 있단다. 만약 손가락을 움직이는 이 힘줄과 인대가 상하게 되면 우리는 손가락을 움직일 수 없게 돼.”

“힘줄과 인대요? 그것들은 어떤 것들이에요?”
“힘줄은 근육과 뼈를 이어주는 연결고리인데 우리 손이 접히거나 펴지는 일을 많이 하기 때문에 보통 늘어지는 것을 견디는 힘인 장력이 강한 편이란다.”
“그러면 인대는요?”

“인대는 뼈와 뼈를 연결하여 관절을 이어주는 역할을 하는 연결고리야. 관절은 우리 몸에서 매우 중요한 곳이지. 이런 관절을 안전하게 이어주는 역할을 인대가 하기 때문에 인대는 섬유 구조가 밀접한 형태로 되어 있어 매우 질긴 편이지.”
“아빠 말을 듣고 보니 힘줄과 인대가 비슷한 역할을 하는 것 같아요.”

“응, 그래. 힘줄과 인대는 근육과 뼈, 그리고 관절과 관절을 이어주는 연결고리를 한다는 공통점이 있지만 그 기능상으로는 조금 차이가 있단다. 보통 힘줄보다 인대가 좀 더 많이 늘어나는 편이고 힘줄이 끈 모양으로 뼈에 연결되어 있다면 인대는 끈 모양뿐만 아니라 붕대나 반창고 형태로 연결되어 있기도 해.”

“아빠~ 그럼 힘줄이나 인대가 다치게 되면 어떻게 돼요?”
“힘줄과 인대 모두 뼈와 관절을 꽉 붙잡고 있는 것인데 만약 이런 것들이 끊어진다든가 뼈나 관절에서 뜯어지게 된다면 어떻게 되겠니?”
“제대로 못 움직일 것 같은데요?”

“그래, 맞아. 힘줄이 끊어지면 근육의 움직임을 전달할 수 없어 제대로 움직일 수 없고 인대가 끊어지게 된다면 관절을 잡아 주는 것이 없기 때문에 관절을 사용할 수 없게 된단다. 그래서 이런 사고가 발생하면 바로 수술을 해서 치료해야 돼.”
“아~ 그러면 아까 말한 로봇손도 이런 힘줄과 인대가 있어야 움직이겠네요?”

“와! 우리 현민이는 하나를 가르쳐 주면 열을 아는구나. 하하, 그렇지. 움직이는 물체들은 모두 이런 힘줄이나 인대와 비슷한 메커니즘을 통해 작동하게 되는데. 기계의 경우 금속봉이 들어갔다 나왔다 하는 실린더가 이런 역할을 하게 된단다.”
“말로는 이해가 잘 안 돼요. 아빠 우리 뭔가 만들어 보면서 알아 가면 안 될까요?”

“요녀석~ 그러면 빨대를 가지고 로봇손을 한번 만들어 보자꾸나.”
“네. 좋아요! 헤헤~”


[실험방법]
준비물 : 주름이 나 있는 긴 빨대 5개, 노끈, 자, 칼, 유성펜, 드라이버, 라이터, 테이프
[실험순서]
1. 주름이 아래로 가게 한 다음 빨대 5개를 펼친다.
2. 빨대를 하나로 잘 묶는다
3. 펼친 빨대 위에 손을 대고 각 관절 부분과 손끝을 유성펜으로 표시한다.
4. 각 빨대에 표시된 부분을 칼로 V자가 되도록 홈을 파낸다.
이때 손끝 부분은 잘라낸다.
5. 손끝 부분에서 5mm 정도 되는 부분에 달궈진 드라이버로 작은 구멍을 뚫는다.
6. 뚫린 구멍에 노끈을 끝까지 밀어넣고 끝은 풀어지지 않도록 묶는다.
7. 5개를 묶은 다음 각 노끈을 잡아당기면서 빨대가 어떻게 움직이는지 관찰한다.

[실험 Tip]
- 빨대 밑으로 나와 있는 노끈에 손가락이 들어 갈만한 구멍으로 매듭을 맨 뒤 손가락을 끼우고 움직이면 손가락 움직임대로 빨대가 움직이는 것을 볼 수 있다.

글 : 양길식 과학칼럼리스트





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설날 연휴 여유로운 휴일을 보내던 양과장은 오랜만에 가족들과 트위스터 DVD를 봤다. 엄청난 위력을 가진 토네이도가 모든 것을 파괴하는 장면을 본 현민이가 물었다.

“아빠, 영화 속 토네이도는 엄청나게 힘이 센가 봐요. 소도 하늘로 날려 보내고 큰 트럭도 하늘로 붕 날려 버리잖아요.”
“토네이도는 여름철 우리나라를 찾는 불청객인 태풍만큼이나 힘이 센 친구란다. 보통 우리나라보다 미국 중남부에서 주로 발생하는 소용돌이 바람인데 소용돌이의 외부 기압보다 내부 기압이 더 낮아 소용돌이 내부에 있는 것들은 모두 들어 올려 날려 버리는 특징이 있단다.”

“아~ 그래서 아까 영화처럼 소용돌이 바람에 소나 자동차들이 하늘로 날아가는 거였구나. 아빠, 토네이도에 대해 좀 더 말씀해 주세요.”
“하하~ 그래. 토네이도의 생성 원인은 지금까지 정확하게 밝혀진 것은 없지만 온대 저기압과 불안정하며 강력한 한랭전선, 두 개의 기단이 만날 때 발생하는 것으로 알려지고 있어. 지상에 있는 따뜻한 공기와 공중의 차가운 공기가 만나면 따뜻한 공기가 위로 올라가려는 강력한 상승 기류가 발생하는데, 이때 상승력과 함께 회전력이 생성되는데 상승력이 커질수록 회전력도 점점 커지게 된단다. 회전력이 커질수록 회전하는 공기 기둥의 지름은 점점 좁아지게 되고 공기 기둥의 지름이 좁아질수록 회전력은 점점 더 증가하게 되는 거지. 다른 예를 들어 설명하자면 김연아 선수가 제자리에서 회전할 때 팔을 펴면 느리게 회전하고 팔을 안으로 접으면 빠르게 회전하는 것과 같은 원리야. 이런 회전력과 공기기둥의 상승작용이 더해져 영화에서처럼 강력한 파괴력을 가진 바람의 힘을 가지게 되는 것이란다.”

“네. 그리고 토네이도가 엄청나게 빠르던 걸요?”
“토네이도의 이동거리는 보통 5~10km 정도로 짧지만 때로는 300km에 달할 정도로 먼 거리를 이동하기도 해. 그리고 토네이도의 지름은 보통 200m 풍속은 100~200m/s 정도란다. 이 정도 바람 세기면 거의 음속에 가까운 속도인데 보통 풍속이 30m/s 정도만 되도 나무가 뿌리째 뽑히는 수준임을 감안하면 토네이도의 파괴력은 얼마 정도 되는지 대충 짐작이 가겠지? 그래서 토네이도가 발생하는 지역에 사는 사람들은 집 지하에 영화에서처럼 대피소를 만들어 토네이도가 발생하면 그곳으로 숨는 거란다.”

“와~ 정말 무서운 소용돌이 바람이네요. 설마 이 토네이도가 우리나라에 상륙하지는 않겠죠?”
“하하, 그건 안심해도 될 것 같다. 토네이도는 주로 연평균 기온이 10~20도 정도이고, 평지인 지역에서 빈번하게 발생하는데 주로 미국이나 오스트레일리아에서 많이 관측이 된단다. 하지만, 우리나라에서도 가끔 관측이 되긴 해.”
“정말요? 어디에서요?”
“응. 울릉도 근처에서 바닷물이 위로 치솟는 용오름 현상이 가끔 발견되긴 하는데 이것도 일종의 토네이도라 볼 수 있지. 다만, 미국은 내륙에서 발생해 사람들에게 피해를 주지만 우리나라는 해상에서 발생하기 때문에 큰 피해를 주지는 않는단다.”
“정말 다행이네요. 이런 토네이도가 우리 집 근처에서 생겨나면 어떡하나 걱정했어요.”
“그러게. 현민이 네 말을 듣고 있으니 정말 우리나라에 토네이도가 없는 게 천만다행이구나.”

“아빠, 영화를 보면 토네이도에 등급을 매기는 것이 있던데 그건 어떤 거예요?”
“음. 기상학자들은 토네이도의 바람 세기에 따라 6단계로 등급을 나눠놨는데 F0에서부터 시작해 F5 등급까지 있어. F0 등급은 보통 바람의 세기가 초속 17m~32m 내외로 나뭇가지를 부러뜨리거나 우리 몸을 휘청거릴 정도의 등급이야. F1은 초속 50m/s 정도의 바람 세기를 가진 등급인데 집의 지붕을 뜯어내고 자동차를 넘어뜨리는 정도의 바람 세기이고 F2는 초속 69~72m/s 정도의 강도를 가진 바람으로 담벼락을 넘어뜨리거나 나무가 쓰러지거나 뽑히는 등급이야. F3 등급부터는 거의 재앙에 가까운 등급이라 봐야 하는데 F3 등급은 초속 90~100m/s 사이의 바람 세기를 갖는데, 이는 시속 330km에 가까운 바람으로 KTX만큼 빠르고 강력한 힘을 가지고 있단다. F3 등급은 달리는 기차를 탈선시키기도 하고 집을 무너뜨리기도 하지. F4 등급은 110~130m/s(시속 410km) 정도의 세기를 가진 등급으로 영화 속 토네이도처럼 모든 주택을 파괴하고 자동차까지 날려 보낼 수 있단다. F5 등급은 악몽 그 자체로 최고 130m/s(시속 500km) 이상으로 집을 통째로 뜯어 하늘로 날려 보낼 수 있고 자동차도 지상에서 100m 이상 들어 올릴 수 있단다. 단단하게 포장된 아스팔트 바닥도 이런 토네이도가 지나가면 통째로 뜯어져 나가는 일도 있단다.”

“아빠, 듣기만 해도 무섭고 오싹해요. 토네이도를 한번 보고 싶었는데 보고 싶은 마음이 싹 사라졌어요.”
“하하. 미국에 가서 직접 토네이도를 볼 수는 없지만 병 속에 토네이도를 만들어서 관찰할 수는 있을 것 같은데 어떠니 우리 한번 만들어 볼까?”
“정말요? 토네이도도 만들 수 있어요? 좋아요. 어서 만들어 봐요.”
“그래. 물을 이용해 토네이도를 만들어 보는데, 이 원리는 위쪽에 있는 물은 아래로 내려가려고 하고 아래쪽에 있는 물은 위로 올라가려는 상승작용이 발생해 소용돌이가 형성되는 거란다. 우선 음료수 병을 모으고….”


[실험방법]
준비물 : 음료수 병 2개(1리터 이상이 관찰하기 좋다), 접착제, 송곳, 테이프, 알콜 램프

[실험순서]
1. 불에 달궈진 송곳으로 음료수 병 뚜껑 2개에 구멍을 낸다.
2. 구멍의 지름은 1cm 내외로 낸다.
3. 구멍 난 뚜껑 2개를 접착제로 붙인다.
4. 더 단단하게 접착하기 위해 접착된 병뚜껑을 테이프로 고정한다.
5. 병 1개에 물을 1/3가량 넣은 뒤 뚜껑을 돌려 닫는다.
6. 병 2개를 연결한 뒤 병을 흔들어 놓는다.

[실험 Tip]
- 그냥 병을 세우면 토네이도가 잘 만들어지지 않는다. 물과 공기의 혼합이 더 잘 이루어질 수 있도록 몇 번 흔들어 세우면 토네이도가 더 잘 만들어진다.

글 : 양길식 과학칼럼니스트

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즐거운 주말 양과장네 가족은 세계에서 가장 큰 익룡 발자국의 화석과 세계에서 가장 오래된 물갈퀴새 발자국 화석이 있는 해남 우항리로 탐구 여행을 갔다.

“아빠, 여기 바위에 큰 발자국이 무척 많아요.”
“어~ 그래. 현민아, 그것이 바로 동일 지층에서 발견된 익룡의 발자국 가운데 세계에서 가장 큰 발자국 화석이야.”
“와! 30cm도 넘을 것 같아요.”
“정확하게 35cm란다. 이렇게 큰 익룡이 있었다는 것은 이 주위로 무척이나 많은 공룡이 있었다는 것을 의미하는 것이겠지?”
발자국을 보며 신기해하는 현민이에게 정여사가 대답했다.

“그런데 이런 발자국들이 몇 천만년 지나도 남아 있다는 게 너무 신기해요.”
“그렇지? 이런 발자국 화석을 생흔 화석이라고 하는데….”
“여보, 갑자기 그렇게 어려운 용어를 쓰면 현민이가 못 알아듣잖아요.”
“헤~ 맞아요. 역시 우리 엄마가 최고야!”
“그…그런가? 그러면 우리 간단하게 화석에 대해 좀 알아볼까?”
“네. 좋아요~”

“화석은 우선 몇 가지 분류로 나눌 수 있어. 우선 화석이 생성될 당시 그 주변 환경을 알려주는 시상화석이 있고, 화석이 생성될 당시의 시대를 측정할 수 있는 표준화석이 있지.”
“시상화석과 표준화석이요?”
“그래. 현민아, 예를 들어 산호는 바다가 잔잔하고 수심이 얕으며 따뜻한 바다에서만 자라는 특성이 있어. 그래서 어느 지층에서 산호 화석이 발견되었다면 그 당시 그 주변은 수심이 얕고 따뜻한 바다라는 것을 추측해 볼 수 있겠지? 이런 화석을 시상화석이라고 한단다.”

“그럼 표준화석은요?”
“표준 화석은 화석이 생성될 당시의 시대를 추측해 볼 수 있는 화석을 말하는데…. 음, 예를 들면 현민이가 좋아하는 스테고사우루스 공룡의 경우 지금으로부터 약 1억 5,600만 ~ 1억 4,600만 년 전 쥬라기 후기에 살던 공룡이야. 그러니까 어느 지층에서 스테고사우루스의 화석이 발견되었다면 화석이 발견된 지층은 쥬라기 후기 지층이라고 생각할 수 있겠지? 이런 화석을 표준화석이라고 해.”

“아~ 그렇구나. 시상화석과 표준화석. 까먹지 말아야지. 아빠, 그런데 어떤 화석을 보면 이렇게 발자국만 있는 것이 있고 어떤 것은 뼈 그대로 있는 것도 있고 어떤 것은 돌처럼 생긴 화석이 있는데 이런 화석들은 다 다른 거예요?”
“그건 엄마가 설명해 줄게. 그런 것들은 화석이 어떻게 생성 됐는가에 따라 나누어지는데, 예를 들어 지금 보고 있는 이런 발자국같이 그 당시 동물들의 발자국이나 몸이 끌린 자국들이 그대로 굳어지면서 만들어진 화석을 흔적화석 또는 생흔화석이라고 해. 그리고 지층 속에 동물의 유체가 묻힌 뒤 분해되어 완전히 사라져 버리고 그 외형만 남아 있는 것을 몰드(Mold)라고 하고 이 몰드에 지하수나 화산암의 영향으로 다른 성분이 들어가 채워지는 것을 캐스트(Cast)라고 한단다.”

“와, 우리 정여사가 그걸 어떻게 알았어? 대단한데!”
“현민이랑 이곳에 온다고 공부한 거라고요~”
“우리 엄마 최고다.”
“호호~ 그렇지? 현민아, 그럼 우리 직접 화석을 만들어 보면서 어떻게 화석이 만들어지는지 알아볼까?”
“물론이죠! 어서 만들어 봐요.”


[실험방법]
준비물 : 지점토, 입이 넓은 용기, 파라핀(양초), 종이컵, 비눗물, 전자레인지, 공룡 인형

[진행순서]
1. 입이 넓은 용기에 지점토를 깐다.
2. 공룡 인형에 비눗물을 바른다.
3. 지점토 위에 공룡 인형을 놓고 꾹 누른다.
4. 다시 공룡 인형을 뺀 다음 그곳에 비눗물을 살짝 바른다.
5. 전자레인지에 녹인 파라핀 용액을 용기에 붙는다.
6. 잠시 후 파라핀 용액이 굳으면 용기에서 파라핀과 지점토를 꺼낸다.
7. 여기에서 지점토를 제거하면 화석 만들기 성공.

글 : 양길식 과학칼럼리스트





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  1. Favicon of https://windlov2.tistory.com BlogIcon 돌이아빠  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    오호~ 아이와 즐거운 놀이도 하면서 교육적 효과까지!!! 저도 한번 집에서 해 봐야겠습니다.

    좋은 정보 감사드립니다.~~~

    2008.09.26 14:42 신고
  2. Favicon of http://ㅋㅋ BlogIcon ㅋㅋㅋ  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    간만에 웃고간다 ㅄ ㅋㅋㅋ

    2008.09.26 22:43

사용자 삽입 이미지
토요일 오후 양과장네 가족은 오붓하게 007 어나더데이 비디오를 보며 휴식을 취하고 있었다. 한참 영화를 보던 중 007 제임스본드역을 맡은 피어스 브로스넌이 호버크래프트를 타고 비무장지대의 지뢰밭을 지나던 장면을 보고 현민이가 물었다.

“와! 아빠 저 차는 땅 위로 날아서 다녀요.”
“아~ 저건 그냥 차가 아니라 호버크래프트라 부르는 일종의 비행정이야.”
“호버크래프트요? 그건 뭐에요? 그리고 비행기랑은 어떻게 틀린 거에요?”
드디어 신나는 질문시간이 돌아왔다는 듯 현민이는 양과장에게 쉴 틈 없이 질문을 쏟아 냈다.

“그래 알았다, 요 녀석아. 자, 그럼… 어디서부터 시작해야 하나. 옳지! 공기의 힘부터 설명해 줘야겠구나.”
“공기의 힘이요? 그건 종이비행기 만들 때 말씀해주셨잖아요.”
“아직 기억하고 있구나. 하하! 그래~ 공기는 아무것도 아닌 듯하지만 압력을 가지게 되면 큰 힘을 낼 수 있지. 이런 공기나 물의 압력 작용을 정리한 사람은 전에도 말했듯이 프랑스의 과학자 블레즈 파스칼이란다. 그럼 공기의 압력으로 어떻게 물체를 띄울 수 있을까?
“음. 잘 모르겠어요.”

“그건 의외로 쉽지. 그 물체가 가지는 무게보다 더 큰 힘을 낼 수 있도록 공기에 압력을 가해주면 물체는 떠오르게 되겠지? 예를 들어 무게가 10kg인 물체가 있는데 이 물체를 밀어내는 공기의 압력이 10kg보다 더 크다면 물체가 뜰 수 있겠지?”
“네~”
“그래. 이런 원리로 호버크래프트를 띄우는 거야. 즉, 호버크래프트의 무게보다 더 강한 힘을 내는 공기를 밑으로 지속적으로 분사해 주면 영화에서처럼 호버크래프트가 뜨게 되는 거야.

“아~ 그런데 어떻게 호버크래프트를 들어 올릴 수 있는 공기의 힘을 만들어 내는 거예요?”
“그건 호버크래프트 속에 프로펠러가 들어 있기 때문이란다. 이 프로펠러가 강하게 회전하면서 바깥의 공기를 빨아들여 압축시킨 다음 아래로 분사를 하는 거지. 그런데 그냥 분사가 된다면 공기는 바로 흩어지면서 무거운 호버크래프트를 똑바로 들어 올리지 못할 거야. 그래서 호버크래프트 옆을 보면 풍선처럼 부풀어 있는 것을 볼 수 있는데 이 공기주머니(스커트)에 압축 공기를 가두면서 호버크래프트 밑바닥 전체에 일정한 양력이 생길 수 있도록 하는 것이지.”

“그럼 앞으로 가거나 방향 전환을 하려면 어떻게 해야 돼요?”
“응. 영화 보면 호버크래프트 후면에 큰 프로펠러가 있지? 그 프로펠러를 돌려 앞으로 나아가는 추진력을 얻게 되고 프로펠러 뒤에 좌우측으로 움직이는 키를 통해 방향을 전환한단다.”
“아~ 그렇구나. 아빠! 그런데 왜 호버크래프트를 이용하는 거에요? 바다에서는 배 타고 가면 되고 땅에서는 자동차 타고 가면 되잖아요. 호버크래프트는 비행기처럼 높이 날 수도 없고 왠지 시시해 보여요.”

“아냐, 그렇지 않아. 호버크래프트는 공기의 힘으로 뜨기 때문에 자동차나 배보다 마찰력이 매우 낮아서 미끄러지듯 이동할 수 있는 장점이 있지. 게다가 딱딱한 땅이나 펄 같은 진흙밭이나 땅에서 바다로 바다에서 땅으로 어디든 이동이 가능하기 때문에 인명 구조나 산업 현장 그리고 군사용으로 많이 사용하고 있어.”
“아~ 그럼 시내에서도 타고 다니면 좋을 거 같아요.”
“하하, 호버크래프트는 아까 말했듯이 펜을 돌려 양력을 얻고 프로펠러로 추진력을 내기 때문에 소음이 매우 크단다. 게다가 고압의 공기를 아래와 옆으로 품어내니 엄청난 먼지가 날리게 될 거야. 그러니 도심에서 사용하기 어렵겠지!”

“편리하긴 하지만 만능은 아니라는 거죠?”
“그렇지.”
“아빠, 그런데 호버크래프트는 누가 처음으로 만든 거에요?”
“응. 1955년 영국의 과학자 크리스토퍼 코커렐(Christopher Cockerell)이 진공청소기를 이용해 만든 것이 최초라고 하더구나. 음… 그럼 우리 코커렐처럼 이 호버크래프트를 한번 만들어 볼까?”
“어~ 진짜 만들 수 있어요?”
“그럼! 영화에서 나오는 것과 똑같은 것은 만들기 어렵지만 그 원리는 쉽게 구현할 수 있지.”
“와, 신난다. 어서 만들어 봐요.”
“그래그래~”


[실험방법]
준비물 : CD, 필림통, 풍선, 빨대, 글루건


[진행순서]
1. 필름통 바닥면과 뚜껑에 구멍을 뚫는다.
2. 구멍 뚫린 필름통 바닥에 글루건으로 접착제를 바른 뒤 CD 가운데 구멍 있는 부분에 붙인다.
3. CD에 빨대 3개를 붙인다.
(풍선을 불어 고정할 때 빨대가 없으면 한쪽으로 기울어져 움직임이 둔해진다. 만약 빨대 없이 하려면 풍선을 작게 불어 기울어 지지 않도록 한다.)
3. 미리 뚫어 놓은 필름통 뚜껑에 풍선을 끼운다.
4. 풍선에 바람을 넣는다.
5. 필름통 뚜껑을 필름통에 닫는다.
6. 이렇게 만든 호버크래프트를 좌우로 밀어 본다.


[실험 Tip]
- CD면과 테이블의 바닥이 매끄러울수록 호버크래프트는 잘 움직인다.
- 만약 호버크래프트가 잘 움직이지 않는다면 필름통의 구멍을 조금 더 크게 뚫는다.
- 빨대가 없을 경우에는 풍선을 작게 불어 부푼 풍선이 좌우로 넘어지지 않게 한다.



글 : 양길식 과학칼럼리스트



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  1. ㅇㅅㅇ  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    잘봤는데 실용성은 없네요 ㅋㅋ

    2008.08.29 15:50
  2. 여기  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    과학원리를 아이에게 설명해주는 것 갖고 실용성이 없다고 주장하는 또라이가 있습니다.

    2008.08.29 16:51
  3. 화기방차  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    해보니까 풍선 불때 차라리 필름통 뚜껑을 뺀 다은에 불고 그 다음에 끼워넣는게 더 쉽네요

    2008.08.29 23:17

사용자 삽입 이미지
여유로움이 묻어나는 일요일 오후 현민이네 집
TV를 보던 양과장은 왠지 배가 조금씩 출출해지는 것을 느꼈다.

“음~ 간식을 먹을 시간이 된 건가. 여보~ 우리 출출한데 빵이라도 좀 먹자!”
점점 배가 나오는 양과장이 그리 보기 좋을 리 없겠지만 정여사는 애들처럼 칭얼거리는 양과장을 위해 냉장고를 열었다. 하지만 냉장고에는 빵만 있을 뿐 빵을 찍어 먹을 잼이나 마요네즈, 버터 한 조각도 없는 것이 아닌가.

“여보~ 아무래도 오늘 간식은 좀 참아야겠어요. 그렇지 않으면 그냥 빵이라도 먹을래요?”
“에이 그래도 식빵에 버터 발라 먹으면 맛있는데….”
약간은 미안해하며 대답하는 정여사의 대답에 방에서 게임을 하던 현민이도 양과장 옆에 앉으면서 투덜대며 말했다.

그때 갑자기 정여사는 집안일도 도와주지 않으면서 배만 고프다고 시위를 하는 두 부자를 골려줄 생각이 번뜩 났다.
“좋아요! 그럼 버터를 먹을 수 있게 해 줄 테니 후회하지 않기에요!”
왠지 모를 꿍꿍이를 숨긴 정여사의 말에 양과장과 현민이는 두말하지 않고 승낙을 했다.
“좋아요! 지금 집에 버터는 없고 휘핑크림만 있으니 버터를 만들어서 먹도록 해요”
“엥 버터를 만들어 먹자고?”
“엄마 버터를 어떻게 만들어요?”
엄마의 말이 떨어지자마자 양과장과 현민이가 되물었다.

정여사는 냉장고에서 휘핑크림을 꺼내 입구가 크고 뚜껑이 있는 용기에 넣고 휘핑크림의 2배 정도 되는 찬물을 넣었다. 그리고 간을 맞추기 위해 1스푼 정도의 소금을 넣고 나서 의기양양한 몸짓으로 양과장에게 휘핑크림이 들어간 통을 떡하니 내밀었다.
“자 이제 두 부자가 신나게 흔들어 보세요!”
“이걸 흔들어? 언제까지 흔들어야 하는데?” 황당한 모습으로 대답하는 양과장에게 정여사는 고소한 웃음을 보내며 말했다.
“덩어리가 져서 소리가 안 날 때까지요~”

그리고 양과장과 현민이는 휘핑크림과 물이 섞여 출렁거리는 소리가 나지 않을 때까지 흔들고 또 흔들었다. 그리고 근 1시간이 흐르고 난 뒤
“헉헉 여보! 이제 소리가 않나!”
“아이 팔 아파~ 엄마 이제 더는 못 흔들겠어요. 팔이 빠질 것 같이 아파요!”
양과장과 현민이가 울상을 짓자 정여사는 다가와 통의 뚜껑을 열었다.
“음~ 잘 흔들었네요! 어디 보자.”

과학향기링크통속에 들어간 걸쭉한 휘핑크림은 연노랑 색의 물과 분리되어 옹알옹알 두부 살같이 뭉쳐져 있었다. 정여사는 채에 건더기를 건져낸 후 배 수건으로 물기를 꽉 짰다. 그리곤 다시 랩으로 감싸고서 냉장고에 넣었다. 그리고 잠시 시간이 흐르고 나서 냉장고에서 꺼낸 휘핑크림은 어느새 버터가 되어 있는 것이 아닌가?

“자 이제 버터를 만들었으니 맛있게들 드세요~”
“와~ 이게 정말 버터야?”
눈이 왕방울만 해진 양과장이 놀라면서 말했다.
“그럼요~ 어디 맛을 한번 볼까요? 음~ 조금 싱겁긴 하지만 맛있는 버터가 됐네요.
“와~ 신기하다. 엄마 어떻게 버터가 만들어진 거예요?”

“응 그것은 바로 우유가 가진 독특한 성분 때문이야. 우유는 3대 영양소가 다 들어가 있는 완전식품으로 수분이 약 89%, 지방은 3.4%, 그리고 단백질이 약 3% 정도 들어 있단다. 이 우유를 여러 가지 방법으로 정제하면 생크림이나, 버터, 치즈, 요구르트 등을 만들 수 있어. 이 가운데 버터는 생크림을 통해 만들 수가 있는 거지.”

“냠~ 냠~ 그러니까 원유를 통해 휘발유와 각종 다양한 기름을 정제하듯 우유도 그렇다는 거지?” 벌써 식빵에 버터를 잔뜩 발라 열심히 먹고 있던 양과장이 오물거리며 말했다.
“네~ 생크림은 우유에서 수분을 빼고 유지방을 농축시켜 만든 것인데 이 생크림에 들어간 유지방의 구조는 물리적으로 자극이 매우 약해 가공 중에 자극을 받으면 유지방끼리 응집하면서 버터가 만들어지게 돼요.”
“냠~ 냠~ 그럼 버터를 만들 때 꼭 생크림을 사용하지 않고 일반 우유를 가지고 만들 수도 있잖아요!” 양과장에 질세라 열심히 빵을 먹고 있는 현민이가 물었다.
“그렇겠지. 하지만 시판되는 우유는 지방을 분리해서 저지방으로 만든 우유가 많아서 만들기가 쉽지 않아. 결국 생크림으로 할 때보다 훨씬 더 오랜 시간 흔들어야 버터가 만들어질 수 있겠지. 하지만 바로 짠 우유로는 그렇게도 가능해. 실제로 버터가 처음 발견되었던 것도 가죽주머니에 우유를 넣은 뒤 자신도 모르게 흔들다가 물과 유지방이 분리된 것을 발견한 것이 시초야. 아직도 히말라야나 아프리카 일부 지방에서는 가죽주머니로 버터를 만들기도 한단다.”

“아~ 그렇구나. 엄마 내가 만들었다고 생각하니 아주 맛있어요. 우리 다음에도 만들어 먹어요. 다음에는 아침 일찍부터 시작해서 많이 만들어요.
“그래 여보. 우리 식구가 다 먹기에는 좀 부족하니 다음에는 아침부터 부지런히 만들어 보자~”
입 주위로 잔뜩 버터를 묻힌 양과장과 현민이를 보고 정여사는 왠지 고소한 미소를 지으며 말했다.
“그렇게 해요. 아 그런데…. 다음에는 손으로 흔들지 말고 믹서기로 하면 금방 만들 수 있을 거에요. 하지만, 이렇게 손으로 만들어 먹으니 더 맛있죠? 호호”
“헉! 엄마!!”
“여보!!”
양과장과 현민이의 볼멘 목소리를 듣자 왠지 통쾌해지는 정여사였다.

[실험방법]
준비물 : 생크림(시중에서 판매하는 휘핑크림을 구매하면 된다), 냉장 보관된 물, 입구가 크고 뚜껑이 있는 용기, 꽃소금, 스푼

[진행순서]
1. 냉장보관한 생크림을 용기에 붓는다.
너무 많은 양을 하면 만들기가 쉽지 않다. 적당한 양을 붓는다.
2. 생크림이 들어 있는 용기에 생크림 양의 2배 정도 되는 물을 붓는다.
- 생크림만 넣어도 되지만 물을 넣으면 더 빨리 분리가 이루어진다.
3. 생크림이 담긴 용기 뚜껑을 닫고 힘껏 흔든다.
- 생크림 10ml에 물 20ml를 넣고 흔들 경우 약 2시간 정도 흔들어야 했다.
4. 용기에서 소리가 나지 않고 유지방이 연한 황색으로 굳어지면 용기의 물을 제거하고 냉수로 2~3회 씻는다.
5. 덩어리를 배 수건으로 물기를 꽉 짜고 나서 냉장 보관하면 버터가 된다.
6. 식성에 따라 꽃소금으로 간을 하면 되는데 소금은 처음에 넣어도 되고 배 수건으로 짤 때 넣어도 무방하다.

[실험 Tip]
- 손으로 흔들기 어렵다면 집에 있는 도깨비 방망이나 믹서 같은 도구를 이용하면 더 빠르고 쉽게 만들 수 있다. 하지만 실험을 위해서 손으로 직접 흔들어 만드는 것을 추천한다.


글 : 양길식 과학칼럼리스트

ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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  1. 그냥...  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    빵에다가 생크림 찍어먹는게 더 맜있는데....

    2008.06.27 11:07
  2. asd  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    과학상식글에서 여자가 주도적으로 알려주는 글은 살다 첨본듯..
    잘봤습니다.

    2008.06.27 13:07

물로 무지개탑 쌓기

과학향기 기사/Sci-Fun 2008. 5. 30. 16:48 by 과학향기

오랜만에 가족들과 나들이를 나온 양과장은 갑자기 내린 비로 근처 건물에서 잠시 몸을 피했다. 한참 뒤 비가 그친 뒤 나와 보니 공원 뒤 먼 산 앞으로 무지개가 걸려있었다.
“와, 아빠! 저기 무지개 좀 봐~ 너무 이뻐.”
“그러게… 비가 와서 오늘 나들이는 망쳤지만 대신 저렇게 예쁜 무지개를 봐서 정말 다행이다. 그치?”
“응! 그런데 아빠, 저 무지개 뚝 떼어다가 내방에 걸어 놨으면 좋겠다. 그럼 매일 볼 수 있을텐데…”
채원이의 반짝이는 눈을 보며 양과장은 좋은 생각이 떠올랐다.
“음, 채원이의 소원이 그렇다니 우리 집에서 무지개를 한번 만들어 볼까?”
“정말? 와~ 우리 아빠 최고!”
좋아하는 채원이의 모습을 보며 양과장은 물의 비중을 이용해서 무지개를 한번 만들어 봐야겠다는 생각을 했다.


사용자 삽입 이미지
많은 사람들이 물은 다 똑같은 물이라고 생각하지만 실제로 여러 가지 물을 한곳에 섞은 뒤 잘 지켜보면 섞이는 물도 있는 반면 기름처럼 층이 지는 물도 있다. 예를 들어 똑같은 물이지만 한쪽에 소금을 좀 넣은 뒤 맹물과 섞으면 두 물이 바로 섞이지 않고 소금물은 아래로 맹물은 위로 나눠져 층이 생기게 된다. 또한 뜨거운 물과 차가운 물을 섞으면 소금물에서와 같이 뜨거운 물은 위로 차가운 물은 아래로 나눠지게 된다.

이처럼 물이 나눠지는 이유는 물의 비중 때문이다. 비중이란 어떤 물질의 질량과, 이것과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량과의 비율을 말한다. 즉 측정하기 어려운 물질을 물속에 넣은 뒤 넘치는 물을 모아 측정해 보면 해당 물체의 비중을 알 수 있게 된다. 비중은 온도와 기체의 압력에 따라 달라지며 밀도와 같은 말로 사용되기도 한다. 이때 비중의 기준이 되는 표준물질은 액체의 경우 4℃, 1기압 하에서의 물을 기준으로 사용하고 기체의 경우 0℃, 1기압 하에서의 공기를 사용한다.

물은 4℃, 1기압 하에서 비중이 1g/㎤이 되는데 비중값은 온도와 압력에 따라 다르다. -5℃에서 물의 비중은 0.99918g/㎤이며 100℃에서 물의 비중은 0.95858g/㎤이 된다. 이 미세한 비중의 차이 때문에 뜨거운 물과 차가운 물을 섞어 놓으면 층을 이루게 된다. 물론 뜨거운 물과 차가운 물 사이에 열교환이 바로 이루어져 열평형이 되면 비중이 똑같아 지기 때문에 층은 금방 사라지지만 열교환이 이루어지고 있는 동안에는 층을 볼 수 있다.

소금물의 경우도 이와 비슷하다. 소금물의 경우 물속에 소금이 녹아 있기 때문에 똑같은 질량을 가진 물에 비해 더 무겁게 된다. 0℃, 1기압 하에서 26%의 농도를 가진 소금물의 경우 밀도는 1.207g/㎤이다. 이와 동일한 조건에서 물의 밀도는 0.99987g/㎤이므로 소금물이 맹물에 비해 무거워 밑으로 가라앉게 되는 것이다.

그렇다면 맹물은 소금물보다 무조건 가벼울까? 대부분 맹물이 소금물보다 가볍지만 예외의 경우도 있다. 그것은 바로 바다 깊은 곳에 흐르고 있는 심층수다. 심층수는 수심 200m 이하 깊은 곳에 있는 물로서, 북대서양 그린랜드, 남극에서 발원하여 외부에 노출되지 않고 4,000년을 주기로 대서양, 인도양, 태평양을 순환하는 물이다. 심층수는 바닷물과 달리 맹물로 되어 있는데 햇빛이 도달하지 않는 심해저에서 2℃ 이하의 차가운 온도와 높은 수압, 그리고 물속에 섞어 있는 다양한 미네랄 성분 때문에 비중이 바닷물에 비해 매우 높다. 이 때문에 바닷물과 섞이지 않고 바다 깊은 곳에서 흐르게 되는 것이다.

그렇다면 이런 물의 비중을 이용해 어떻게 무지개탑을 쌓을 수 있을까?
소금 또는 설탕의 밀도를 다르게 하면 물의 비중을 이용한 예쁜 무지개탑을 만들 수 있다.



[실험방법]

준비물 : 투명한 용기(우유병이나 PET병), 종이컵 4~5개, 소금(또는 설탕), 숟가락, 물감, 스포이드

진행순서
1. 투명한 용기를 준비한다.
2. 준비된 종이컵에 같은 양의 물을 붓는다.
3. 종이컵에 숟가락으로 각각 소금(또는 설탕)을 넣고 잘 젓는다.
1번 컵 : 물, 2번 컵 : 물+소금(또는 설탕)1숟가락,
3번 컵 : 물+소금(또는 설탕)3숟가락, 4번 컵 : 물+소금(또는 설탕)6숟가락
4. 각각의 소금(또는 설탕)물에 물감을 넣고 섞는다.
5. 이렇게 준비된 물을 4번 컵, 3번 컵, 2번 컵, 1번 컵 순서대로 스포이드를 이용해서 투명 용기의 벽면에 대고 천천히 넣는다.
(물 붓듯 부으면 바로 섞여버리기 때문에 스포이드 등으로 물을 조심스럽게 넣어서 층이 생길 수 있도록 한다.)


글 : 양길식 과학칼럼니스트

<출처:한국과학기술정보연구원>ndsl링크

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