태연이네 반 아이들이 퀴즈 수업을 하고 있다. 그러나 태연과 말자는 퀴즈에는 관심도 없이 계속해서 실랑이 중이다. 말자, 태연의 어깨를 자꾸만 툭툭 때린다. 태연, 왜 자꾸 패냐고 작은 소리로 화를 낸다.“자, 이번 문제는 여러분이 좋아하는 휴대폰에 관한 거에요. 요즘 광고에도 많이 나오는…”급기야 폭발해버린 태연. 큰 소리로 신경질을 부린다.“아, 왜 자꾸 패! 와이(why) 패냐고, 와이 패에~~~!!!”“맞았어요! 와이파이(Wi-Fi)가 정답이에요. 우리 태연이 대단한데? 문제를 다 듣기도 전에 답을 맞추다니. 우리 모두 태연이에게 박수~”태연, 영문도 모른 채 그냥 헤벌쩍 기분이 좋다.집에 오자마자 아빠에게 오늘 있었던 영웅담을 늘어놓느라 정신이 없는 태연. 그러나 아빠는 그저 한심하다는 표정이다.“와이파이가 뭔 줄은 아냐? 아니, 와이파이랑 3G(쓰리지)의 차이는 아는 거야?”“쓰리지? 아이 참, 아빠. 그걸 왜 몰라요. 와이 패, 왜 패냐, 니가 자꾸 그렇게 패니까 쓰리지 않냐. 쓰리니까 그만 패라. 그런 얘기잖아요.”아빠, 딸의 무식함에 뒷목 잡고 쓰러질 지경이다.“태연아, 제발 부탁이니까 공부 좀 하자. 명색이 과학자 딸인데, 이리도 무식하면 되겠냐? 지금부터 아빠가 하는 말 잘 들어봐. Wi-Fi는 Wireless Fidelity의 약자인데, 해석하자면 ‘근거리 무선 데이터 통신망’을 말하는 거란다. 무선접속장치(AP·Access Point)가 설치된 곳을 중심으로 일정 거리 안 즉 ‘와이파이존(Wi-Fi zone)’에 있으면 공짜로, 그것도 빠르게 스마트폰이나 노트북을 이용해 무선인터넷을 할 수 있다는 거지.”“아, 와이파이는 공짜구나. 근데 쓰리지는 또 뭐예요? 속이 왜 쓰린데요?”아빠, 답답해서 미칠 지경이다.“아이고, 속 터져. 3G는 이동통신사 기지국의 안테나를 이용해서, 다시 말해서 전화망을 이용해서 인터넷을 쓰는 거야. 전화망을 쓰니까 당연히 전화요금을 내야겠지. 간단히 인터넷 검색 정도 하는 건 비용이 많이 안 들지만 지속적으로 많은 데이터를 사용해야 하는 인터넷 동영상 시청 같은 걸 하면 상당히 많은 돈을 내야 한단다. 대신에 와이파이존이 아니어도, 휴대전화가 뚫리는 곳이라면 어디서든 인터넷을 사용할 수 있다는 장점이 있지.”“아!! 뭐가 이렇게 어려워. 그러니까 와이파이는 특정한 지역에서만 쓸 수 있지만 대신 빠르고 돈이 안 든다, 그리고 3G는 어지간한 곳에서는 다 쓸 수 있는데 대신 돈을 내야 한다. 이거잖아요. 안 그래요? 돈 내니까 속이 하도 쓰려서 이름을 3G(쓰리지)라고 한 건가?”“허걱, 그 어려운 얘기를 어쩜 이렇게 정확 명료하게 정리를 할 수 있지? 너, 넌... 머리가 나쁜 게 아니었던 게야?”“아빠는 정말 날 우습게 보더라. 제가 나름 천재기질이 다분 하걸랑요!”“알았어, 인정. 그럼 이 참에 조금 더 얘기해줄게. 우리나라가 IT 강국이라는 건 너도 잘 알고 있지? 와이파이에 있어서도 마찬가지란다. 우리나라 와이파이존 보유 규모는 미국, 중국, 영국 등에 이어 세계 7위지만 인구대비로 따지면 세계 1위야. 철도역, 호텔, 백화점, 대학교 등 사람이 많이 모이는 곳은 대부분 와이파이존이 돼 가고 있지. 그만큼 스마트폰도 많이 보급돼 있다는 얘기고. 또 최근에는 유료인 3G망 신호를 잡아서 무료로 쓸 수 있는 와이파이 신호로 전환해 주는 휴대형 공유기도 출시됐단다. 특정 요금제를 사용하면 3G 통신 요금을 무제한으로 쓰게 해주는 통신회사도 있고 말야.”“그럼 곧 ‘언제 어디서나 인터넷을 쓸 수 있는 시대’가 오겠네요? 이걸 뭐라고 하던데…. 유비커? 아닌가, 유비코? 유비코딱지?”“유비쿼터스!! 에고, 단어를 좀 정확히 알면 안 되겠니? 어쨌거나, 와이파이나 3G의 발달로 곧 언제 어디서나 인터넷을 통해 서로 연결되는 유비쿼터스 세상이 오게 되는 건 맞단다. 핸드폰은 물론 자동차, 디지털카메라, 심지어는 집에 있는 가스레인지와도 시간 공간 구애 없이 연결될 수 있는 세상 말이야. 그렇게 되면 굳이 회사에 가지 않고 집이나 기차, 버스 같은 곳에서도 컴퓨터와 스마트폰을 이용한 스마트워크가 가능해지겠지. 얼마 전에는 10명 중 3명 정도는 회사가 아닌 곳에서 스마트워크를 할 수 있도록 하겠다고 나라에서도 발표를 했단다.”순간, 태연의 눈이 왕방울만큼 커졌다.“에에엥? 정말요? 나라에서 그렇게 하겠다고 발표했다고요? 그럼 아빠도 집에서 근무할 수 있겠네요?”“뭐, 안될 것도 없겠지.”“와, 만세, 만세!!! 그럼 저도 학교 안 가고 집에서 스마트공부 할래요. 하루 놀다가 선생님께서 스마트폰으로 수업하자고 하시면 아빠가 대신 공부해주시면 되잖아요. 아싸, 유비코딱지 세상 만세!!”글 : 김희정 과학칼럼니스트 

여기는 ○○ 병원 진료실 안. 의사가 심각한 표정으로 환자를 진찰하고 있다.의사 : 아니, 몸이 이 지경이 될 때까지 방치해 두셨다니…. 대체 무슨 짓을 한 겁니까? 환자 : 선생님, 제 몸이 그렇게 심각한 상태인가요? 도대체 얼마나 안 좋은 건가요? 완치는 가능할까요? 흑~. 의사 : 손목 힘줄과 인대가 두꺼워져 신경을 압박하고 있네요. 이 정도면 밤에 자다가 깰 정도로 손목 저림과 통증이 심했겠는데요? 게다가 목 디스크도 심각해요. 지금 환자분 목은 특유의 C자형 커브를 잃고 거북이 목처럼 일자로 쭉 늘어난 상태예요. 평상시에 어깨가 뻐근하고 결리는 건 이 상태가 계속되어 목을 받쳐주는 어깨 근육이 긴장했기 때문입니다. 눈은 또 어떻고요, 내 평생 이렇게 심한 안구건조증은 처음 봅니다! 환자 : 이럴 수가…, 정말 모르겠네요. 도대체 어쩌다 이런 증상이 생기게 된 건지.의사 : 흠…. 증상의 원인을 도통 모르겠다고 하시니, 환자분의 사생활을 좀 파헤쳐 봐야겠군요. 지금부터 평상시 하루 일과를 쭈욱~ 나열해보십시오. 환자 : 우선 아침밥을 먹으면서 휴대전화로 실시간 뉴스와 날씨를 체크해요. 출근길에는 전철에서 휴대전화로 쉴 새 없이 게임을 하죠. 회사에 도착하면 휴대전화로 스케줄을 관리하고 트위터, 페이스북, 싸이월드 등에 글을 남기며 인맥 관리를 해요. 실시간 인기 검색어도 틈나는 대로 확인하고요. 밤에는 잠들기 전까지 휴대전화로 나만의 애플리케이션들을 방문하며 스마트폰 여가생활을 즐겨요. 정말 주변 사람들과 다를 바 없다고요! 의사 : 아, 이제 알겠군요. 당신 증상의 주범은 바로 당신 손에서 한시도 떼놓지 않는 휴대전화였어!‘손 안의 PC’로 불리는 휴대전화인 스마트폰은 이제 현대인의 생활에서 빼놓을 수 없는 필수품으로 자리를 잡아가고 있다. 이미 국내 스마트폰 이용자 수는 7월 기준으로 300만 명을 넘어섰고, 이러한 추세로 간다면 내년 말까지 2000만 명에 육박할 것으로 예측되고 있다. 스마트폰은 통화와 메시지 전송은 물론 음악·동영상 감상, 인터넷 검색까지 할 수 있고 사용자가 원하는 애플리케이션도 설치할 수 있다. 이러한 장점으로 스마트폰을 손에서 내려놓는 순간이 드물 정도. 당연히 사용자의 손가락과 손목에는 무리가 갈 수밖에 없다.사람의 뼈는 모두 206개로, 한쪽 손에만 손가락뼈 14개와 손바닥뼈 5개, 손목뼈 8개로 구성되어 있다. 즉, 전체 뼈의 25%가 양쪽 손에 몰려 있는 셈이다. 뼈가 많다는 것은 뼈들이 움직일 수 있도록 힘줄과 인대들이 그만큼 많이 존재한다는 것을 뜻한다. 만약 이 힘줄과 인대를 지나치게 사용하면 염증이 생기거나 붓게 되는데, 그럴 경우 다양한 손목 질환에 노출될 수 있다. 대표적인 손목질환인 ‘손목터널증후군’은 흔히 컴퓨터를 많이 사용하는 사람들이 걸리는 병으로 알려져 있다. 하지만 스마트폰 이용자가 증가하면서 손목터널증후군의 발생 빈도가 늘어나고 있다. 이 병은 손끝으로 가는 신경이 손목에서 눌려 저림이나 마비 증상이 나타나는 질환이다. 손목에는 약 3cm 길이의 수근관이라는 통로가 있는데, 그 속에는 손가락을 움직이는 인대들과 손가락이나 손바닥의 감각을 담당하는 정중신경이 지나간다. 나이가 들거나 반복적으로 손목을 사용하면 인대가 두꺼워지는데, 이 때문에 수근관이 좁아지면서 정중신경을 압박해 손이 저리는 증상이 나타난다.이 증상은 주로 손가락이 저리거나 아프고 감각이 무뎌지는 현상으로 나타난다. 또 엄지손가락에 힘이 없어지면서 엄지와 손목 사이의 두툼한 근육이 위축돼 살이 마른 듯 보인다. 심한 경우 글씨를 쓰거나 전화 받기, 수저질하기, 단추 잠그기 등의 섬세한 동작을 못해 기본적인 일상생활까지 지장을 받게 된다. 손가락이 영구적으로 마비될 위험도 있다.손목터널증후군은 처음에는 손가락 끝만 저리지만 점차 진행되면서 손바닥, 팔까지 저려온다. 단 새끼손가락은 저리지 않는데, 새끼손가락에는 정중신경이 없기 때문이다. 주로 엄지, 둘째, 셋째 손가락이 저리거나 엄지손가락과 다른 손가락이 잘 맞닿지 않으면 이 병을 의심해 봐야 한다. 특히 잠잘 때 손이 저리고 통증이 심해 깨거나, 손을 주무르고 털어주면 통증이 가라앉는 증상을 반복 경험한다면 손목터널증후군으로 생각해야 한다.‘거북이 목’이 되는 것도 주의해야 한다. 전철이나 버스에서는 대부분 스마트폰을 허리 근처나 무릎 위에 올려놓고 사용한다. 이 자세로 스마트폰을 계속 사용하다 보면 목에 무리가 가기 마련이다. 기본적으로 목뼈는 C자형인데, 계속 목을 빼고 화면을 응시하다 보면 거북이처럼 일자 목이 되는 ‘거북목증후군’에 걸릴 위험이 높다. 목뼈가 일자로 되면 충격 완화 효과가 감소해 목 디스크가 유발될 확률이 높아진다.또한 스마트폰에 푹 빠져서 나도 모르는 새에 얼굴을 화면으로 가까이 가져가는 사람들은 안구건조증을 조심해야 한다. 안구건조증은 눈이 시리고 콕콕 쑤시는 느낌이 있으며 눈이 쉽게 피로해져 눈을 잘 뜨기 어려운 증상이다. 이 증상을 일으키는 원인 중 하나는 눈물이 적게 분비되기 때문이다. 사람이 무언가를 집중해서 보다 보면 눈을 깜박이는 것을 잊게 되어 눈물 분비가 적어진다. 특히 스마트폰은 화면이 작아 더욱 집중하게 되므로 안구건조증에 걸릴 위험이 높다.이러한 증상이 나타나면 평소보다 스마트폰의 사용을 자제해야 한다. 눈과 손이 쉴 수 있는 여유를 주는 것이다. 하지만 스마트폰을 아예 안 쓸 수는 없는 법! 평소에 조금만 신경 쓴다면 이러한 증상들을 예방할 수 있다.스마트폰을 사용할 때 손가락을 세워 손끝으로만 터치할 경우, 손가락과 손목 관절에 무리를 줄 수 있다. 문자를 보내거나 게임을 할 때도 엄지손가락을 반복적으로 사용하므로 손가락과 손목 관절에 부담을 주게 된다. 스마트폰 사용 중 손목이 저릴 때 손목을 돌리거나 털어주면 통증을 줄이는데 도움이 된다.목 디스크를 예방하기 위해서는 화면을 눈보다 조금 아래에 위치시키고 중간 중간 목과 손목을 풀어주는 스트레칭을 해 주는 것이 좋다. 화면을 볼 때는 얼굴에 너무 가까이 가져가지 말고 눈을 자주 깜박거려주면 안구건조증 예방에 도움이 된다. 이렇듯, 평소에 조금만 신경 써 자세를 바르게 한다면 다양한 증상을 예방할 수 있다. 스마트폰 사용, 이제부터 똑똑하고 건강하게 사용하자.글 : 과학향기 편집부

“이소오 꾸라꾸라 보도! 비나땅 뿌리에 빠깔루아라노 하떼노? 불라이!” “찌아모 마이 까라지아 아가아노 땅까노모 띠뽀자가니 마이돔바…”이것은 대체 어느 나라 언어일까? 뜻은 알 수 없지만 이 기사를 보는 사람들이라면 모두 읽을 수는 있을 것이다. 이는 한글로 나타낸 찌아찌아어(語)로, 2009년 7월 21일부터 교육에 활용 중인 ‘한글로 된 찌아찌아어 교과서’에 나온 내용이다.인도네시아 소수 민족인 찌아찌아족이 한글을 사용한 지도 벌써 1년이 지났다. 2010년 7월에는 인도네시아 정부가 한글 사용을 공식 승인했다. 한글이 찌아찌아족의 공식 문자가 된 것이다.그런데 그들은 어떻게 한글을 사용하게 됐을까? 인도네시아 중부 술라웨시주 부톤섬 바우바우시(市)에 살고 있는 찌아찌아족은 그들 부족의 고유 언어인 찌아찌아어를 갖고 있다. 하지만 수백 년 동안 그 언어를 기록할 문자가 없어 역사를 비롯한 그 무엇도 기록으로 남길 수 없었다. 그러던 중 찌아찌아어를 기록할 문자로 우리나라 한글을 채택한 것이다. 이는 훈민정음학회가 한글을 세계화하고자 노력한 결과다.우리에게 너무도 친숙한 한글은 과학적인 원리로 만들어진 문자라고 알려져 있다. 게다가 1997년에는 유네스코 세계기록유산으로도 등록됐다. 이제는 다른 나라로 수출될 만큼 한글의 가치와 우수성을 인정받았는데, 그 우수성을 정확히 알고 있는 한국인은 그리 많지 않다. 10월 9일 한글날을 맞아 한글의 우수성을 제대로 알아보자.한글은 띄어쓰기가 발달된 언어지만 굳이 띄어쓰기를 하지 않아도 읽을 수 있다. 이는 영어보다 우수한 점 중 하나다. 영어는 알파벳 철자를 하나씩 옆으로 늘어 쓰는 반면, 한글은 자음과 모음을 한데 모아 글자를 하나씩 만들고 이 글자(음절)를 이어 쓴다.한마디로 영어는 늘어 쓰는 데 비해 한글은 모아쓰는 방식을 취한다는 뜻이다. 한글은 글자마다 의미가 있어 띄어쓰기를 안 하더라도 대강의 의미를 알 수 있다. 명사 전체의 70%가 한자어이고 명사에 붙는 은·는·이·가·도 같은 조사를 쉽게 가려낼 수 있기 때문이다. 이러한 장점은 휴대전화로 문자를 보낼 때를 생각하면 이해하기 쉽다. 휴대전화 문자는 글자 수 제한이 있어 대부분 띄어쓰기를 하지 않고 보내는데, 그 의미를 파악하는 데는 별 어려움이 없다.세종대왕은 한글을 소리에 따라 기록하는 소리글자로 만들었다. 소리글자는 사람이 말하는 소리를 그대로 기호로 나타내는 글자이다. 이러한 장점으로 인해 로마자나 아랍어로 적을 수 없는 찌아찌아어의 소리를 한글로는 쉽게 표기할 수 있었다.한글은 자음과 모음으로 이루어져 있는데, 자음은 발음기관인 입술, 이, 혀, 목구멍의 모양, 어금니에 혀뿌리가 닿는 모양을 본떠 만든 기본자(ㄱ, ㄴ, ㅁ, ㅅ, ㅇ)에 획을 더해 총 17개로 만들어졌다. 모음은 하늘, 땅, 인간이라는 철학적인 원리를 반영한 기본자 세 자(·, ㅡ, l)를 바탕으로 획을 더해 총 11자로 만들어졌다.그렇다면 우리 머릿속에서도 인식하는 한글도 소리글자일까? 이는 뇌의 일부가 망가져 글자를 잘 읽지 못하는 난독증 환자를 연구해 확인할 수 있다. 같은 소리글자인 영어와 비교하면 이 사실이 더욱 분명해진다.난독증환자가 ‘책상’이란 글자를 읽으면 ‘책책…상상…책상!’이라고 발음한다. 하지만 영어권 난독증 환자는 알파벳 철자를 하나씩 나눠 발음한다. 책상에 해당하는 단어인 ‘desk’를 발음한다면 ‘d…e…s…k…desk!’라고 말하는 식이다. 여기서 알 수 있듯 한글은 철자가 아니라 소리를 따라 기억된다. 이처럼 우리 머릿속에는 시각적인 철자 모양이 아니라 발음 소리로 저장돼 있을 가능성이 높다.이는 고려대 심리학과 남기춘 교수팀이 단어를 인식할 때 ‘철자이웃’과 ‘음운이웃’에서 반응이 어떻게 나타나는지 연구해 얻은 결과다. 철자이웃은 한 단어와 철자 하나가 같은 단어이고, 음운이웃은 한 단어와 발음 하나가 같은 단어를 말한다. ‘반란(‘발란’으로 읽음)‘이란 단어를 예로 들면 반구, 반도, 반대 등이 철자이웃이고 발달, 발표, 발명 등이 음운이웃이다.남 교수팀은 36명을 대상으로 철자이웃과 음운이웃이 모두 많은 단어, 철자이웃은 많지만 음운이웃이 적은 단어, 철자이웃은 적지만 음운이웃이 많은 단어, 철자이웃과 음운이웃이 모두 적은 단어를 각각 17개를 제시하며 단어인지 아닌지를 판단하게 했다.실험 결과 음운이웃이 많은 경우에 어휘 판단 시간이 긴 것으로 나타났다. 이는 머릿속의 국어사전이 음운(소리)정보를 바탕으로 구성돼 있기 때문으로 음운이웃이 많으면 그 이웃끼리 경쟁하는 상황이 벌어져 판단이 오래 걸리는 것으로 연구팀은 풀이했다.또 연구팀이 시각적으로 제시되는 단어가 뇌에서 음운 정보를 바탕으로 처리되는지를 기능성자기공명영상(fMRI)으로 확인한 결과 측두엽을 비롯해 음운 정보를 처리하는 데 관여하는 뇌영역이 활성화됐다. 특히 음운이웃이 많은 경우가 적은 경우에 비해 활성화 정도가 더 크게 나타났다. 세종대왕이 소리글자로 창제한 한글이 한국인의 뇌 속에도 소리글자로 깊이 박혀 있다는 사실이 현대과학으로 밝혀지고 있는 셈이다.훈민정음학회는 찌아찌아어 사례를 바탕으로 문자를 갖지 못한 소수민족들에게 한글을 전파하기 위해 꾸준히 노력하고 있다. 이제 그 첫발을 내디딘 한글, 앞으로 한반도를 넘어 역사와 문화를 기록하지 못하는 소수민족들에게 새로운 희망이 되지 않을까.글 : 과학향기 편집부※ 과학향기 제662호 ‘한글에 대한 자부심의 근거를 알려주마(2007년 10월 3일자)’에서 일부 내용을 발췌했음을 알려드립니다. 

1년치 아르바이트 수입을 몽땅 털어서 떠난 유럽 배낭여행. 여기가 유럽이라고 생각하니 땀이 수돗물처럼 콸콸 쏟아져도, 뱃속에 들어간 게 팍팍한 바게트뿐이라도 발걸음이 가볍다. 오늘 정수와 기석은 파리의 루브르 박물관을 찾았다. 기석은 내심 박물관은 지겹다는 생각이었지만, 정수는 ‘루브르!’를 외치며 아침부터 설레는 눈치다.“이 방은 대기실인가, 그림은 없고 사람만 가득 있네.” 기석이 두리번거리자, 정수가 기석의 팔을 잡아끌며 속삭인다. “여긴 모나리자의 방이라고. 이 루브르에서도 혼자 방 하나를 차지하고 있는 대단한 그림이지.” 인파가 지나기를 기다리고 기다려 드디어 그림 가까이에 다가선 정수와 기석. 기석은 한숨이 먼저 나왔다. “휴우~, 고작 이거 보려고 이렇게 기다렸다는 거야. 이렇게 작은 그림이었어? 책으로 보는 게 훨씬 낫겠다. 그리고 모나리자의 미소는 도대체 어디 있냐? 완전히 심드렁한 표정이네, 뭐가 신비롭다는 건지. 직접 보니 왜 다들 ‘모나리자, 모나리자’ 하는지 더 모르겠다.” 정수는 모나리자를 정면에 놓고 투덜거리는 기석을 끌어 그림이 옆에서 보이는 자리로 옮겼다.“이 자리에서 다시 한번 봐. 미소를 짓고 있는지 아닌지 말이야.” “앞에서 보나 옆에서 보나 뭔 차이가 있겠냐.” 마지못해 다시 그림을 본 기석은 깜짝 놀라고 말았다. 아니, 조금 전에는 분명히 무덤덤한 표정이었는데, 어찌된 일인지 그림 속 여자가 슬그머니 웃는 얼굴로 보인다. “에헤, 이쪽에서 보니까 약간 웃는 것도 같긴 하네. 조명 때문인가? 정수가 싱긋 웃으며 말한다. “이게 바로 우리 같은 물리학도들이 모나리자를 직접 봐야 하는 이유지. 너도 이제부터라도 미술에 관심을 좀 가지렴.” 기석은 정수의 말이 아리송하기만 하다.다빈치는 르네상스 시대의 화가로 널리 알려져 있지만 실상 그의 본업은 과학자에 가까웠다. 그러니 다빈치의 미술 작품이 과학자들의 연구대상으로 자주 오르내리는 것도 어쩌면 당연한 일이다. 과학자들은 다빈치의 작품 중에서도 특히 모나리자에 담긴 비밀을 풀기 위해 고군분투해왔다.모나리자의 실제 모델은 누구인가? 혹시 다빈치 자신은 아닌가? 모나리자는 미완성인가? 모나리자는 웃고 있는 것인가 아닌가? 미소처럼 보이는 것은 무엇 때문인가? 뿌옇게 보이는 스푸마토 기법은 어떻게 그려진 것인가? 이처럼 모나리자에 대한 궁금증은 셀 수 없이 많다. 모나리자의 비밀은 근래 들어 과학의 힘으로 상당수 그 베일이 벗겨지고 있다.애초에 모나리자는 과학적 연구의 결과물이기도 하다. 다빈치는 해부학 연구에 매진했으며, 특히 눈을 이해하기 위해 힘썼다. 다빈치는 안구를 정교하게 해부하기 위해 삶은 달걀에서 형성되는 글루타민산염으로 안구를 고정시키는 기술을 개발하기도 했다. 오늘날에도 다빈치의 방식과 유사하게 안구 해부에 앞서서 파라핀 같은 응고물로 안구를 고정시키는 방법이 사용되고 있다.눈의 해부학적인 구조를 파악하는 것과 더불어 빛의 성질을 파악하는 일에도 힘썼다. 본다는 것은 눈, 즉 생물학적인 부분과 빛이라는 광학이 결합되는 일이기 때문이다. 다빈치는 원근법의 원리를 연구했고, 명암의 미묘한 차이와 빛의 분산을 이해하기 위해 다면체의 각 면에 내리쬐는 빛을 관찰하고 기록을 남겼다. 이 관찰과 연구의 결과물 중 하나가 모나리자로 대표되는 다빈치의 초상화인 것이다.앞서 기석이 말한 것처럼 어떨 때 모나리자는 웃기는커녕 무섭게 느껴질 정도로 무표정해 보인다. 하지만 다시 보면 웃는 듯도 보인다. 모나리자는 정말 웃고 있는 것인가? 우리는 무엇을 보고 모나리자가 웃고 있다고 느끼는 것인가?미국 하버드 의대의 신경과학자 마가렛 리빙스톤은 2000년 모나리자의 미소는 주변에서 볼 때가 정중앙에서보다 미소가 선명하게 보인다는 연구결과를 밝혔다. 2005년에는 망막에서 대뇌피질의 후두엽에 있는 시각령까지 이르는 경로에 무작위로 끼어드는 노이즈가 미소의 발견 여부를 결정한다는 연구결과도 나왔다.최근 스페인의 신경과학자 루이스 마르티네즈 오테로와 디에고 알론소 파블로의 연구에 의하면 그림의 크기와 명도, 위치 등 시각 경로의 조건에 따라 미소가 보이거나 보이지 않게 된다. 이는 눈이 복합적인 신호를 뇌에 보내기 때문이다. 망막의 세포들은 사물의 크기, 명도, 위치 정보를 코드화해 각각 다르게 분류된 정보를 뇌에 전달한다. 이 때문에 조건의 변화에 따라 미소를 보거나 볼 수 없는 경우가 생긴다는 것이다. 같은 연구에서 빛도 영향을 준다는 사실이 밝혀졌다. 흰 화면을 30초간 보여준 뒤 모나리자를 보여준 경우와, 검은 화면을 보여준 경우를 비교하자 흰 화면을 본 쪽이 미소를 더 잘 포착했다.모나리자는 그림의 왼쪽 입술은 일자로 다물고 있는데 반해 오른쪽 입술은 입 꼬리가 살짝 올라가 웃는 입 모양을 하고 있다. 한성대 미디어디자인학부 지상현 교수에 의하면 보통 오른손잡이들은 우뇌를 이용해 왼쪽 얼굴을 중심으로 전체 표정을 인식하기 때문에 모나리자는 무표정한 듯하면서 순간적으로 웃는 표정으로 보이게 된다. 만일 모나리자의 그림을 합성해 좌우를 바꾸거나, 좌우 모두를 웃는 쪽, 무표정한 쪽으로 합성해 새로운 이미지를 만들면 어떨까? 좌우 입술 모양을 바꿔 왼쪽 입술의 입 꼬리가 올라가도록 만들 경우 웃는 표정이 더 우세해지지만 신비감은 떨어지게 된다고 한다.모나리자 미소의 비밀은 절묘하게 배치된 입술 모양에만 있지 않다. 다빈치가 사용한 안개처럼 뿌옇게 보이는 스푸마토 기법은 그림의 윤곽선을 희미하게 만든다. 최근 프랑스박물관연구복원센터와 그르노블 유럽가속방사광설비 학자들이 X선 형광분광기를 통해 모나리자를 분석한 결과 스푸마토 기법, 즉 안개와 같이 흐릿한 느낌을 표현하기 위해 다빈치는 여러 번의 덧칠을 했는데, 한 번 덧칠된 막의 두께는 머리카락의 절반 가량인 40마이크로미터 이하이며, 최대 30겹까지 칠했다고 한다.정교하게 제작된 뿌연 윤곽선은 시신경에 혼란을 부른다. 우리 눈의 망막 뒤쪽 시신경에는 간상세포와 원추세포가 연결되어 있는데, 원추세포는 색깔과 정지한 사물을, 간상세포는 명암과 운동하는 물체를 인식한다. 서울대 물리천문학부 유재준 교수는 동물적 감각에 더 가까운 역할은 간상세포가 한다며, 다빈치가 윤곽선을 희마하게 표현하는 방식이 간상세포를 자극해 다양한 반응을 유도한다고 밝혔다.모나리자는 어느 순간, 어떤 사람에게는 인자한 미소지만 동시에 섬뜩하고 무서운 느낌으로 다가가기도 한다. 과학은 그러한 느낌이 우연이 아니라 과학적인 근거를 가진 것임을 알려주고 있다. 그렇다면 다빈치는 이 모든 것을 계획하고 의도해 모나리자를 그렸을까? 모나리자에 숨겨진 비밀들이 밝혀질수록 레오나르도 다빈치의 천재성에 대한 감탄도 커져만 간다.글 : 이소영 과학칼럼니스트

 장모님 생신 때문에 목포에 있는 처가로 가는 길, 빠르게 스쳐가는 창밖 풍경이 어지럽다. 아내는 음식을 준비하기 위해 아침 일찍 내려갔고, 난 학교에서 돌아온 철수와 함께 후발대로 가는 중이다. 역에서 산 도시락은 이미 먹었고 식후 커피 한 잔도 즐겼다. 창에 반사되는 오후의 햇살이 눈부시고 따스하다. 그래서인가 졸리다. 너무 졸리다. 눈꺼풀이 무거워….“졸리시면 주무세요. 도착하기 전에 깨워드릴게요.”책을 보던 철수 녀석이 씨익 웃으며 말을 건다. “졸리긴 누가 졸려”하고 너스레를 떨어봤지만 녀석의 다 안다는 표정에는 도저히 당해낼 수 없었다. 담배 한 대만 딱 피면 잠이 깰 것 같은데. 하지만 기차는 전체가 금연이다. 거기다 난 지금 금연 중이다. 사나이 오나전, 가족과 한 약속을 깰 수 없다!“아빠 지하철 안에서도 조시죠? 어쩐지 ‘헤드뱅잉’을 열심히 하실 것 같은데.” “이 녀석, 난 창문에 머리 붙이고 얌전하게 자.”철수 녀석이 던진 질문을 계기로 난 얘기에 집중하기 시작했다. 입과 머리를 움직이면 잠이 깨겠지 하는 마음으로.“하지만 지하철에서 조는 건 부끄러운 일이 아니지. 사실 굉장히 자연스러운 현상이야.” “에이. 또 핑계 대려고 그러시는 거죠?” “누가 들으면 내가 매일 핑계만 대고 사는 사람인 줄 알겠다! 사람들이 지하철만 타면 자는 이유에 대해 연구한 과학자들이 실제로 있단 말이야.” “그걸 연구해요? 그냥 아침에는 잠이 부족해서, 저녁에는 피곤해서 조는 거 아니에요?” “물론 그런 것도 이유 중 하나지. 그렇지만 낮에 자는 사람들은? 다 전날 밤을 새거나 잠을 설쳤을까?” “음 그러고 보니 그렇네. 이유가 대체 뭐죠?” “일본철도기술연구소에서 조사했더니 지하철의 진동수가 2Hz로 나타났단다. 1초에 두 번씩 진동한다는 얘기지. 그런데 2Hz로 흔들리는 곳에서 사람들이 가장 잠들기 쉽다고 해. 그러니 지하철에서 다들 꾸벅꾸벅 조는 건 자연스러운 현상이란다.”으아. 자는 얘기 하니까 더 졸립네!“요즘에는 흔들침대라고 하던데, 요람 알지? 흔들의자처럼 왔다 갔다 하는 아기용 침대. 거기 누우면 잠이 솔솔 오는 것도 같은 원리지. 바다가 잔잔한 날의 배도 마찬가지야. 물론 배멀미가 심한 사람은 별개겠지만. 기차나 버스도 지하철만큼 딱 맞는 진동수는 아니지만 꽤 흔들리잖니? 사람들이 교통수단을 이용하면서 잘 자는 이유야.”말 끝나기가 무섭게 기차가 ‘덜컹’하며 멈췄다. 얘기하는 중에 역에 들어선 모양이다. 자다가 깨서 놀란 표정으로 두리번거리는 사람이 몇 명 있었다. 내리고 타는 사람들로 부산스러운 와중, 열린 문 사이로 들어오는 신선한 공기가 반가웠다. 조금은 잠이 깨는 것 같다.“이산화탄소도 사람을 재우는 중요한 요소지. 이산화탄소가 늘면 뇌로 가는 산소량이 줄어들어 나른하고 졸립단다.” “아…. 기차나 버스처럼 사람이 많고 좁은 공간에는 이산화탄소가 많겠군요.”이런 내가 할 대사를 미리 해버리면 어떡해. ‘이래야 대화가 이어지죠’라는 표정으로 싱글거리는 철수 앞에 할 말을 잠시 잃었다가 다시 말을 이었다.“이산화탄소 농도를 조사했더니 기차는 1,400~2,200ppm, 고속버스는 2,500~3,500ppm까지 나왔단다. 1ppm은 100만 분의 1이야. 버스나 기차 같이 여러 사람이 이용하는 다중이용시설의 허용기준인 1000ppm을 훌쩍 뛰어넘는 수치지. 사람이 많은 좁은 공간에서 환기를 잘 안 해서란다. 산소가 부족하고 이산화탄소가 너무 늘어나면 사망할 수도 있어. 그래도 버스나 기차의 이산화탄소 농도는 죽을 정도는 아니니 너무 걱정하지는 말렴.”얘기를 하며 계속 이산화탄소를 만들어서 그런가, 다시 잠이 쏟아졌다. 아 안 돼. 아들 앞에서 얘기하다 잠들어버리는 ‘주말의 게으른 아버지’상을 보여줄 수 없지. 할 수 없다. 입을 다시 움직여라 오나전. 네가 아들 앞에서 체면 구기지 않을 길은 그것뿐이다.“기차나 버스에는 잠을 방해하는 요소도 분명히 있어. 저주파 소음이라고 들어봤니?” “저주파? 주파수가 낮은 소음인가요?” “맞아. 사람이 들을 수 있는 소리의 주파수 범위는 20~2만Hz인데, 저주파 소음은 주파수가 200Hz 이하인 소리란다. 주파수가 너무 낮아 잘 안 들리거나 아예 들을 수 없지만 몸은 느낄 수 있어. 저주파 소음에 계속 노출되면 스트레스를 받을 때처럼 아드레날린이라는 호르몬이 많이 나오고 심장 박동과 호흡수가 바뀌지. 잠도 푹 잘 수 없단다.” “그럼 기차에서 그런 소리가 나오는 건가요?” “응. 한국표준과학연구원에서 조사한 결과 고속버스, 지하철, 기차에서 다 저주파 소음이 나왔어. 그것도 차 밖보다 안이 훨씬 심했단다. 적게는 95dB부터 많게는 110dB까지 측정됐어. 그러니 기차 속에선 듣지 못 한다 뿐이지 굉장히 큰 소리에 노출돼 있는 거야. 귓가에서 록밴드가 연주하고 있거나 코앞에서 트럭이 고속으로 지나간다고 생각해보렴.” “으… 생각만 해도 괴롭네요. 차 안에서 자고 일어나면 몸이 아픈 이유가 저주파 소음인 거군요.” “불편한 자세로 장시간 잔 탓도 있겠지만, 저주파 소음도 무시 못 하겠지. 아무래도 버스나 기차에서 자고 일어나면 머리가 개운하지 않잖니.”한참 떠들었더니 잠이 달아났다. 이제 슬슬 과학 얘기는 그만두고 철수의 학교생활 얘기를 들어볼 때다. 그러고 보니 요전에 아내가 ‘철수에게 여자 친구가 생긴 것 같다’고 귀띔했었지. 요즘 초등학생은 참 조숙하단 말이야.“아빠…” “응?” “죄송해요. 나 졸려요~. 도착하면 깨워주세요.” “뭐라?”얘기하느라 잠이 다 깼는데 이제 네 녀석이 자면 어쩌란 말이냐! 절규하는 사이 철수 녀석은 잠이 들었다. 한 번 잠들면 누가 업어가도 모르는 녀석이니 그냥 포기하자. 흑.어느새 캄캄해진 창가에는 가로등 불빛만이 빠르게 스쳐지나갈 뿐이다. 뭔가 먹는 꿈이라도 꾸는지 입맛을 쩍쩍 다시는 철수를 편하게 누이고는 나도 눈을 감았다. 희미한 진동을 느끼며 부자끼리 나란히 저녁잠을 즐기는 것도 나쁘지 않겠지. 종착역에 도착하면 승무원이 깨워줄테니 마음 편히 자도록 하자. 저주파 소음 때문에 피로해진 몸은 오늘밤 목포의 바닷바람이 달래줄 게다.글 : 김은영 과학칼럼니스트 

 “창포를 물에 풀어 머리를 감고 / 그대는 열 일곱, 그 나이쯤이 되어 / 버들가지엔 두 가닥 그넷줄을 매어 / 그대 그리움을 힘껏 밟아 하늘로 오르면, / 나도 오늘밤엔 그대에게 / 오래도록 긴 긴 편지를 쓰리라.” - 이수익의 시 ‘단오’ 중에서음력 5월 5일 민족의 명절인 단옷날을 맞아 거리로 나온 이몽룡은 고운 머리의 성춘향을 보자 그만 넋을 잃었다. 붉은 댕기 물린 처녀가 그네 뛰는 모습이 사내의 마음을 흔들기에 충분했던 것이다.산허리에 먼동이 트고 창문이 환하게 밝아오면 옛 여인들은 조용히 일어나 세수를 하고 머리 빗는 것으로 하루를 시작했다. 머리는 참빗으로 곱게 빗어 단정히 쪽찌었다. 한국 여인에게 머리카락은 바로 아름다움을 드러내는 거울과 같았고, 소중히 여겨 머리카락을 밟거나 태우는 것을 금했다.특히 단옷날 여인들은 창포 삶은 물에 머리를 감아 머리결과 머리숱이 탐스럽게 자라기를 기원했다. 힌두어에서 유래된 ‘샴푸’라는 말은 귀족들이 머리를 건강하고 아름답게 관리하기 위해 쓰던 향료가 들어있는 두발전용 오일이었다. 그렇다면 창포물에도 샴푸와 같은 성분이 있었던 것일까?단백질로 된 머리카락은 시간이 지나면 쉽게 갈라지고 푸석해진다. 모낭(毛囊)에서 분비되는 기름 성분의 피지(皮脂)가 그런 손상을 막아준다. 그래서 머리에 식용 들기름을 바르기도 했다. 반면 피지와 기름이 문제를 일으킬 수 있다. 지나치게 끈적여서 먼지와 비듬이 달라붙기 때문이다.머리카락에 묻어있는 피지는 맹물로 잘 씻기지 않는다. 기름 성분의 피지가 물에 잘 안 녹기 때문이다. 식물을 태운 재에 녹아 나오는 소량의 수산화칼륨이 포함된 ‘잿물’로 씻으면 도움이 되지만 만족스러운 정도는 아니다. 그런데 동물이나 식물의 기름을 수산화나트륨과 반응시켜 만든 비누가 등장하면서 모발 관리가 한결 쉬워졌다.비누의 주요 성분은 물에 잘 녹는 친수성 부분과 기름에 잘 녹는 친유성 부분을 함께 가진 계면활성제다. 바로 계면활성제의 친유성 부분이 피지를 안쪽으로 둘러싸고 바깥쪽은 물에 녹으면서 모발에 붙은 피지와 기름을 떼어주는 것이다.그러나 세척력이 강하고 염기성인 비누도 머리카락을 완전히 보호하지는 못한다. 염기성 용액에서는 황으로 이뤄진 단백질 사이의 화학결합이 쉽게 끊어져 버릴 수 있다. 비누 성분이 머리카락의 표면에 달라붙어 무광택의 얇은 필름을 만드는 것도 문제가 된다. 빨래 비누로 머리를 감으면 머리가 뻣뻣해지고 윤기가 사라지는 이유다.그런데 한반도에 자생하는 다년생 수초인 창포에서 정작 계면활성제 성분은 발견되지 않았다. 다시 말해 창포물로 머리를 감는다고 세정효과가 있는 것은 아니다. 그렇다면 옛 여인들은 왜 창포물로 머리를 감았을까?<창포로 머리를 감은 뒤 나타나는 특징을 보여주는 그림들. 위의 3개 사진에서는 모발 스케일의 팽윤과 용해 및 박리로 인해 불규칙적인 스케일 간격을 볼 수 있었으나, 아래 2개의 사진은 건강모와 유사한 형태를 볼 수 있다. 왼쪽 위부터 창포로 머리를 감은 뒤 3분, 7분, 11분, 15분, 19분 후의 모습이다. 그림 출처 : 한국두피모 발미용학회지 제4권 제2호>2008년 한서대 화학과 김영숙 박사는 20~30대 여성의 모발에 탈색과 염색을 실시하고 창포 추출액으로 머리를 감은 뒤 나타나는 물리·화학적 특성을 연구했다. 이 결과 탈색과 염색으로 손상된 모발은 일반 모발에 비해 24%가량 탄력성이 감소했다. 하지만 창포 추출액으로 처리하고 3분이 지나자 손상된 모발은 탄력성을 회복하기 시작했고, 15분 뒤부터는 일반 모발과 비슷한 수준으로 돌아왔다. 나아가 19분이 흐르고 나서는 창포물로 처리한 모발의 탄력성이 일반 모발보다 더 높은 것으로 나타났다.김 박사는 “손상된 모발은 암모니아와 과산화수소에 의해 멜라닌 색소가 파괴된 반면 창포물로 처리한 모발은 손상된 부위를 탄닌이 메우고 수소결합에 의해 수분이 모발 안으로 침투되면서 탄력성이 커진다”고 설명했다.또 그는 “모발의 80~90%를 차지하는 케라틴은 단백질로 구성되는데, 부족할 경우 모발이 푸석푸석해진다”며 “창포에 풍부한 단백질이 좋은 영양분이 될 수 있다”고 덧붙였다. 창포물은 모발을 깨끗하게 씻어주는 게 아니라 건강하고 아름답게 만드는 트리트먼트 효과를 주는 셈이다.창포물로 머리만 감았던 것은 아니다. ‘동의보감’에는 “창포 뿌리의 즙액을 찹쌀과 섞어 술을 빚어 복용하면 장수한다”고 기록돼 있다. 실제로 창포에는 아사론(asarone)이란 항균·살충 성분이 있어 진통 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.요즘에는 무늬만 창포인 것들이 나돌고 있어 주의가 필요하다. 몇 년 전부터 모발전용 비누로 ‘창포비누’가 시중에 판매되고 있지만 비누 포장지의 그림은 창포가 아닌 꽃창포다. 천남성과에 속하는 창포는 퉁퉁한 육질의 화촉에 꽃대가 없는 작은 꽃이 밀생한 식물이다.반면 꽃창포는 붓꽃과 식물로 화려한 보라색 꽃이 아름다울 뿐 창포와는 아무런 관련이 없다. 또 유럽에서 들어온 노랑꽃창포는 잎이 창포를 닮았다는 이유만으로 창포라 이름 붙여져 전통 세시풍속의 의미를 퇴색시키고 있다.해마다 단옷날이면 전국 각지에서 전통체험 행사가 이뤄지고 있다. 앞으로 무늬만 창포인 물로 머리감는 것은 아닌지 확인해보자. 꽃창포나 노란꽃창포는 항균·살균 능력이 없어 세시풍속의 흉기내기에 그칠 뿐이기 때문이다.글 : 서금영 과학칼럼니스트 

2010년 1월 대한민국은 실업자 100만명 시대로 접어들었다. 3월 들어 전체적인 고용 지수는 나아졌다고 하지만 여전히 채용시장이 꽁꽁 언 것은 마찬가지. 바늘구멍보다 좁다는 취업의 문을 뚫기 위해서는 어떻게 해야 할까?본격적인 취업, 면접 시즌을 맞아 면접할 때 유리한 말소리의 비밀을 알아봤다. 실제로 2010년 4월 온라인 취업사이트 사람인이 진행한 설문조사에서는 면접에 부정적인 영향을 미치는 것에 ‘끝말 흐리기(20.8%)’와 ‘말 더듬기(6.9%)’, ‘음~아~뭐~ 등 추임새 넣기(4.6%)’ 등 말소리와 관련된 것이 많았다. 면접에서 자신 있고 당당하게 보이기 위한 말소리의 비밀을 지금부터 공개한다.김과학 군이 의기소침한 모습으로 카페에 앉아 있다. 취직 준비 중인 김과학 군은 이번 달 들어 면접을 세 번 봤지만 다 신통치 않았다. 직장에 다니는 선배 이향기 양을 만나 조언을 들으려는 참이다.“과학 군, 오늘 면접은 어땠어?” “아, 선배. 그게… 예상 질문들이 나왔지만 어쩐지 잘 못한 것 같아요. 같이 면접을 본 사람들은 다들 저보다 훨씬 당당하게 말을 잘하더군요. 아마 이번에도…”“과학 군, 혹시 면접을 볼 때도 지금 같은 목소리로 말했어? “제 목소리인데 당연히 같은 목소리로 말했죠. 사람 목소리야 한결같은 거 아닌가요?”이향기 양은 김과학 군이 자꾸만 면접에서 낙방하는 이유를 알겠다며 고개를 끄덕인 뒤 설명을 시작했다.“과학 군, 메시지를 전달할 때 상대에게 가장 큰 영향을 주는 게 뭘까? 내용이라고 생각하기 쉽지만 사실은 목소리야. ‘메라비언의 법칙(The Law of Mehrabian)’이라는 게 있는데, 메시지 전달에서 목소리가 차지하는 비중이 38%로 1위, 다음으로 표정(35%), 태도(20%)가 영향을 미치고 대화의 내용은 겨우 8%에 불과하다는 법칙이지. 특히 전화에서는 목소리의 중요도가 82%까지 올라간다고 해. 면접이든 소개팅이든 전화 통화든 목소리가 결정적인 역할을 한다는 걸 기억해둬.”김과학 군은 면접을 숱하게 보면서도 표정이나 자세가 중요하다는 생각은 했지만 목소리는 미처 신경을 쓰지 못했다. 타고난 것이니 바뀔 수 있다는 생각도 못했다. 이향기 양은 말을 이어갔다.“일반적으로 사람이 대화를 나눌 때의 목소리 음역은 100∼4,000㎐, 보통 남자의 목소리는 100~150Hz 정도야. 100Hz는 1초에 성대가 100번 진동한다는 뜻이지. 소리가 높아질수록 주파수가 높아지는데, 높은 주파수일수록 파장이 짧아서 또렷하게 들려. 대신 전달 거리는 짧지. 주파수가 낮은 중저음의 목소리는 반대로 안정감과 지적인 느낌을 주지. 아주 낮은 저주파수의 음은 두려움과 경외감을 느끼게 하고. 그 점을 염두에 두고 목소리를 가다듬으면 좋을 것 같아.”김과학 군은 이향기 양과 헤어지고 나서도 줄곧 좋은 목소리란 무엇일까에 대해 생각했다. 목소리에 대한 지식도 많아졌다.듣기 좋고 매력적인 좋은 목소리에는 공통점이 있다. 하모닉스(Harmonics)가 풍부하다는 점이다. 하모닉스란 성대가 진동하면서 만들어진 화음. 성대가 진동하여 나오는 순수한 소리가 목의 인두강·구강 등 공명강에 부딪쳐 진동하면서 화음이 생겨난다.맨 처음 만들어지는 하모닉스는 기본주파수의 2배의 주파수를 갖는다. 만일 기본 주파수가 120Hz라면 인두강 등을 거치면서 240Hz이 된다. 이후 360Hz, 480Hz 등의 여러 주파수 음이 섞이면서 화음을 형성하게 된다. 일반인의 목소리에는 하모닉스가 4~6개뿐이다. 하지만 벨칸토(bel canto)창법으로 노래하는 유명 성악가들의 경우 하모닉스가 12개에 이른다고 한다.‘나도 목소리가 좋은 사람이 되면 좋겠다. 왜 남자에게만 변성기가 오는 걸까? 변성기 전에는 나도 제법 맑은 목소리였는데…’김과학 군은 변성기를 탓하기도 했다. 변성기에 이르면 남성의 성대는 한 번에 배로 늘어난다. 성대가 늘어나면 목소리 톤도 낮아진다. 변성기는 남성에게만 오는 것은 아니다. 여성에게도 오지만, 여성의 성대 길이는 남성의 20% 수준이고 크게 늘어나지 않기 때문에 그 차이가 드러나지 않을 뿐이다. 남성들만 이런 극적인 변화를 겪는 것은 수컷이 암컷에게 접근할 때 주목도를 높이기 위해서란 설이 있다. 실제 변성기를 지난 중저음의 남성 목소리는 여성들에게 매력적으로 여겨진다.고민하고 한탄만 하던 김과학 군은 목소리도 훈련을 통해서 더 좋아질 수 있다는 것을 알게 됐다. 우선은 성대를 깨끗하게 유지하는 게 첫 번째. 성대의 면이 깨끗하고 진동이 정확하게 일어나야 많은 하모닉스를 만들 수 있기 때문이다. 술과 담배는 당연히 피해야 하고, 커피, 홍차, 녹차 등과 기름진 음식도 목소리에는 좋지 않다. 김과학 군은 좋은 목소리를 만들기 위한 훈련도 본격적으로 시작했다.좋은 목소리만큼이나 상황에 맞는 목소리가 중요하다. 홈쇼핑의 판매자들은 높고 빠르게 말한다. 시청자들에게 긴장감을 유발해 구매를 촉진하려는 전략이다. 전화 안내나 텔레마케터들은 상쾌한 느낌을 주기 위해 목소리 톤을 살짝 높인다. 설득을 할 때는 낮고 부드러운 목소리로 또박또박 이야기하는 것이 효과적이다.김과학 군은 자신의 목소리를 녹음해 들어보면서 부자연스러운 부분을 점검하고, 남들이 듣기 좋고 본인이 말하기에 자연스러운 톤을 찾아 목소리 훈련을 했다. 목소리 훈련을 시작한 뒤로는 자신감도 생기고 어쩐지 사람들이 자기 말에 더 귀를 기울이는 것 같은 느낌도 들었다.‘하하. 다음 면접은 분명히 합격이라고!’글 : 이소영 과학칼럼니스트 

2010년 3월 26일 밤, 서해 백령도 인근 해역에서 1200톤급 우리 군함, 천안함이 침몰했다. 사고 당시 이 선박은 순식간에 쪼개졌고, 함미 부분은 바로 침몰했다. 대체 천안함과 그 주변에는 어떤 일이 벌어지고 있었던 것일까. 천안함 사고를 둘러싼 다양한 원인 분석이 쏟아졌지만 아직 명확한 원인은 밝혀지지 않았다. 여러 분석 중 눈길을 끄는 것은 ‘선체가 두 동강난 점’을 두고 나오는 이야기들이다. 과거 실험 사례와 실제 침몰 사고 등이 제시된 몇 가지 가능성을 정리해봤다.튼튼하고 정교하게 만들어진 군함이 두 동강나는 것은 가능한 일일까. 바다 밑에서 쏘는 미사일인 ‘어뢰’나 바다 속에 설치한 지뢰인 ‘기뢰’가 선체를 직접 공격해도 부분적인 파손 등이 있을 뿐 군함 자체가 두 동강으로 쪼개지기는 어렵다. 그보다 큰 충격이 있었거나 다른 이유가 있다는 추정이 가능한 이유다.선체가 두 동강나 침몰한 경우를 잘 보여주는 실험은 1999년 호주에서 있었다. 당시 호주 서쪽 바다에서 잠수함 판콤호가 퇴역을 앞둔 2700톤급 군함 토렌스호를 향해 어뢰를 쏜 것. 그런데 이 어뢰는 군함을 직접 공격하지 않고 군함 밑바닥을 지날 때 터지도록 설계됐다. 어뢰가 물에서 폭발할 때 가지는 폭발력을 보기 위해서였다.군함 아래쪽에서 어뢰가 터지자 엄청난 소리와 함께 물기둥이 수면 위로 치솟았다. 토렌스호는 순식간에 두 동강으로 쪼개졌고, 군함의 꼬리는 곧바로 가라앉았다. 머리 부분도 몇 시간 뒤 침몰했다. 이는 어뢰나 기뢰가 수중에서 터질 때 발생하는 ‘버블제트(bubble jet) 효과’ 때문이었다.어뢰나 기뢰가 수중에서 폭발하면 강력한 충격파와 함께 폭약이 고압의 가스로 변해 거품(버블)이 만들어진다. 이 충격파는 물에 전파돼 군함의 밑바닥을 때리고, 가스로 부풀어 오른 버블은 군함을 들어올린다. 이때 군함은 활처럼 휘었다가 수압으로 버블이 줄어들면 그 중심부가 아래로 처지는데, 이런 과정에서 군함에 균열이 생긴다. 다시 팽창한 버블은 아랫부분부터 깨져 주변의 물을 빨아들이고, 이 물이 물대포처럼 분출돼 군함을 강타하면 두 조각으로 갈라지는 것이다.KAIST 해양시스템공학과 신영식 교수가 제시한 영상을 보면 300kg의 폭약 어뢰를 선체 2∼3m 아래서 폭발시켰을 때, 9000톤급 구축함이 순식간에 두 동강나는 것을 알 수 있다. 천안함이 1200톤급임을 감안하면 그보다 적은 양의 폭약으로도 함정이 두 동강날 수 있다는 결론이 나온다.선체가 두 동강이 나 침몰한 사고는 1943년 1월 16일 미국 오레곤주 포틀랜드항에서도 있었다. 당시 항구에 정박해 있던 1만 6000톤급인 스키넥터디호가 갑자기 두 동강나 뱃머리인 함수와 꼬리인 함미 부분이 칼로 자른 듯 매끈하게 끊어졌다. 1998년 1월에도 네덜란드 로테르담에서 캐나다 몬트리올로 항해하던 화물선 플레어호의 중앙 부분이 절단되는 사고가 일어났다.두 선박이 침몰한 까닭은 ‘피로 파괴(fatigue fracture)’다. 이는 오랜 세월 충격과 압력으로 누적된 재료의 피로와 균열 때문에 선체 용접 부분이 갑자기 끊어지는 현상이다. 금속을 계속 구부렸다가 펴면 절단되는 것처럼, 작은 균열로 피로가 쌓여있던 부분이 무게를 견디지 못해 갑자기 파괴되는 현상을 피로 파괴라고 말한다. 이 경우 절단 부위가 칼로 자른 듯 매끄럽다.피로 파괴는 대부분 철심을 이용해 철판과 철판을 이어 붙이는 ‘릴식 용접’에서 발생할 수 있다. 이 경우 용접 부위에 작은 균열이 여러 개 생기게 되면 작은 하중에도 균열이 급속히 진행돼 순간적으로 파괴될 수 있는 것이다. 하지만 군함이 피로 파괴로 두 동강난 사례가 전혀 없고, 1970년대 이후 국내에서 릴식 용접으로 선체를 이어붙인 선박이 없어 이 현상으로 선체가 절단된 사례는 없다.이에 천안함이 자체 하중을 버티지 못해 ‘전단 파괴(shear failure)’됐다는 가능성도 제기된다. 전단 파괴란 어떤 물체에 지나친 무게를 실었을 때, 물체가 두 동강난 채 파괴되는 현상을 말한다. 선체 머리와 꼬리 부분 양쪽에 힘이 가해지면 중간 부분에 피로가 누적되다가 마치 가위로 자른 것처럼 부러지는 것이다.배를 머리와 꼬리, 가운데로 구분할 때, 가운데 부분에는 전단력이 크게 가해진다. 무릎에 막대기를 올려놓고 양 손으로 부러뜨릴 때 중앙에 힘이 집중되는 것처럼, 선체 가운데에 비해 부력을 적게 받는 뱃머리와 꼬리가 선체 양쪽을 누르는 효과가 생겨 전단력을 많이 받는 것이다.선체는 늘 전단력을 받고 있기 때문에 피로도가 쌓이게 되는데, 만약 전단력을 받는 부분에 어떤 충격이 주어지거나, 높은 파도 위에 올라타는 등 특별한 요인이 발생하면 배가 쪼개질 수도 있다. 실제로 1982년 일본의 8만 톤급 상선은 태평양에서 강한 파도를 맞아 두 동강나기도 했다.물론 배의 가운데 부분은 전단력에 견딜 수 있도록 튼튼하게 설계되므로 평소에는 큰 문제가 없다. 하지만 전단력이 발생하는 부분에 물이 새거나, 더 많은 무게를 싣기 위해 개조했을 경우에는 배의 각 부분에 작용하는 부력이 불균형해지면서 배가 쪼개질 수 있다.이렇게 배가 두 동강날 수 있는 가능성은 생각보다 다양하다. 현재 국방부가 무게를 두고 있는 쪽은 어뢰 등이 수중에서 폭발한 것이지만, 피로 파괴나 전단 파괴 등도 가볍게 볼 수 없다. 현재 진행중인 인양 작업이 잘 이뤄져서 정확한 원인을 밝히고, 다음에 이런 사고가 다시 일어나지 않도록 여러 방면으로 대비해야 할 것이다.글 : 박태진 과학칼럼니스트

 분노로 눈이 벌겋게 충혈된 아빠가 태연의 방문을 세차게 밀쳐내고 들어온다. 목소리까지 파르르 떨린다.“태연이 너지?! 어떻게 네가 아빠의 피자빵을, 아빠가 죽도록 사랑하는 마요네즈가 듬뿍 들어간 무지막지하게 느끼한 피자빵을, 모기바게뜨에 딱 하나 남아있던 마지막 그 빵을, 오늘 먹으려고 꽁꽁 숨겨놨던 그 소중한 빵을 훔쳐 먹냔 말이야! 아무리 딸이라도 피자빵만은 양보 못한다고 말했어, 안했어!!”“아빠, 전 그 빵 느끼해서 안 먹어요.”흥분한 아빠, 뭔가 생각난 듯, 창고에 들어가서 카메라, 모니터, 수많은 전선이 연결된 맥박측정기와 심장박동측정기 등을 잔뜩 들고 나와 태연에게 부착한다.“엥? 아빠 이게 다 뭐에요?”“비밀리에 연구해왔던 최첨단 거짓말탐지기를 너한테 처음으로 실험할 줄은 몰랐다만, 거짓말은 교육적으로 매우 나쁜 것이므로 어쩔 수가 없구나. 더구나 아빠의 피자빵을 몰래 먹은 건 세상에서 가장 나쁜 행동 중에 하나거든. 자, 이제 묻겠다. 태연이는 아빠의 피자빵을 먹었나요? 안 먹었나요?”“정말 안 먹었다고요.”장치들, 태연이 참말을 한 것이라고 표시된다. 약간 당황한 아빠.“사람이 거짓말을 하면 긴장을 하기 때문에 자율신경계에 급격한 변화가 생기거든. 그래서 맥박은 평소보다 빨라지고, 침샘은 마르며, 얼굴이 빨개지고, 식은땀이 흐르는 등 여러 증상들이 나타나지. 이런 것들을 종합적으로 분석해서 거짓말인지 참말인지를 알아내는 것이 바로 폴리그래프(Polygraph) 즉 거짓말탐지기란 말씀이야. 그런데 넌 지금 거짓말을 하고도 전혀 신체적인 변화를 보이지 않고 있어.”태연, 어이가 없다.“이건 다시 말해서, 네가 거짓말에 전혀 떨지 않을 만큼 진정한 강심장이거나 아니면 거짓말을 할 때 아예 죄의식을 느끼지 않는 타고난 사기꾼이라는 얘긴데, 사랑하는 내 딸이 사기꾼일 리는 없으니까 곧 강심장이란 얘기구나. 어쨌든 강심장인건 좋지. 피겨의 여왕 김연아만 봐도 위기의 상황에서도 조금도 흐트러지지 않는 강심장 아니겠니? 그럼 너도 이참에 피겨스케이팅을 한 번 배워볼래? 하긴 넌 몸매가 좀... 어렵겠구나.”“아빠! 왜 이리 횡성수설이세요. 전 아빠가 겨우 빵 한 조각 때문에 이렇게 정신이 혼미해지실 줄은 정말 몰랐어요.”“하지만 제아무리 강심장도 뇌의 활동을 분석해서 거짓말을 찾아내는 첨단기술에는 버티지 못할걸? 대표적인 것이 ‘뇌 지문감식’ 기술이야. 인간의 뇌는 익숙한 대상이나 장면에 노출됐을 때 자신도 모르게 특정 뇌파를 발생시키는데 이것을 미세전극으로 탐지하는 방법이지. 본 것을 못 봤다고 거짓말을 하면 바로 들통이 나고 마는 거야. 또 인간이 참말과 거짓말을 할 때 활성화되는 부위가 다르다는 점에 착안해서 자기공명영상(MRI)을 이용해 뇌의 활동상황을 검사하는 방법도 있어. 우리나라의 경우에도 이미 검찰에서 이러한 장치들을 활용해서 과학수사를 하고 있단다. 하지만 100% 완벽한 기계라는 검증이 되지 않았기 때문에 참고자료로만 활용하고 있지.”“정말요? 뇌를 뒤져서 거짓말을 찾아내는 거네요? 아빠, 100% 완벽한 거짓말탐지기를 꼭 만들어주세요. 친구들 거짓말을 몽땅 찾아내서 선생님한테 일러 바쳐야지!!”“그런데, 이건 정말 비밀인데 말이야. 그런 기계들보다 더 효과가 뛰어난 거짓말탐지기가 있단다. 어떤 질문을 했을 때 대답을 하는 반응시간을 측정하는 거지. 천하에 거짓말쟁이라도 거짓말을 할 때는 참말을 할 때보다 2배 가까이 반응이 늦다는 사실이 과학적으로 증명됐거든. 다시 말해서, 네가 무슨 질문을 했을 때 즉각적으로 대답을 못하는 친구는 거짓말을 하고 있을 가능성이 상당히 높다는 얘기야.”이때, 태연과 아빠를 멍하니 바라보고 있던 강아지 몽몽이가 ‘끄억~’하고 트림을 한다. 곧바로 몽몽이의 입에서 풍겨오는 피자빵의 냄새. 범인은 바로 몽몽이였던 것이다! 태연, 레이저를 능가하는 강렬한 포스의 눈빛을 아빠에게 쏘아댄다.“죄 없는 딸을 의심한 아빠를 무고죄로 엄마에게 신고하겠어요. 그리고 엄마에게 기필코!! 알려드릴 거에요. 아빠가 늘 하시는 말씀 즉 ‘비상금은 한 푼도 없다’와 ‘옛날 애인과는 손도 잡은 적 없다’는 그 말이 참인지 거짓인지 밝혀낼 수 있는 방법을 꼭 알려드릴 거라고요!”아빠, 순간적으로 식은땀을 주룩 흘린다.“아, 아니 얘가 갑자기 왜 흥분하고 그럴까... 아빠가 피자빵이 아까워서 그런 건 절대로 아니고... 단지 교육적인 차원에서, 거짓말은 나쁜 거니까... 그런데 태연아, 혹시 너 용돈 필요하니?”글 : 김희정 과학칼럼니스트

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 1톤당 6.3톤이다. 전 세계 종이의 생산량이 연간 3억 3500만톤이므로 해마다 21억 톤의 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.표백과정에는 염소가 사용되는데, 1톤의 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