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[앵커]과학에 대한 모든 궁금증을 풀어주는 (궁금한 S) 시간입니다.우리 일상을 가만히 들여다보면 숨어있는 과학 원리가 많은데요. 호기심을 자극했던 일상의 궁금증을 지금 바로 화면으로 만나보시죠.
[이효종]안녕하세요! 과학의 모든 궁금증을 해결하는 궁금한 S의 이효종입니다.
궁금한 S와 함께할 오늘의 이야기 만나볼게요.
우리의 일상을 가만히 들여다보면 과학과 관련된 부분이 아주 많은 걸 느낄 수 있죠? 그래서 오늘은 일상에서 느꼈던 아주 사소한 궁금증을, 과학적으로 짧고 쉽게 풀어보도록 하겠습니다! 많은 분이 궁금하게 생각했던 첫 번째 질문입니다.
Q. 제 옆구리나 발바닥을 간지럽히면 하나도 안 간지러운데, 남이 간지러움을 태울 때는 너무 간지러워서 몸부림을 칠 정도입니다. 대체 왜 이러는 걸까요?
라고 질문을 해주셨는데요. 그 이유는 무엇인지 궁금한 S와 함께 알아보도록 하겠습니다~
우리는 보통 겨드랑이나 발바닥, 옆구리 같은 예민한 곳에서 간지러움을 느끼는데요. 왜 남이 간지럽혀야 간지러움을 느끼는 걸까요?
우리의 뇌는 외부로부터 들어오는 새로운 정보에 더 예민하게 반응하도록 진화했습니다.
내부감각까지 신경 써서 과부하가 걸리는 것보다는 훨씬 효율적인 방법이지요.
예를 들어 여러분의 코를 스스로 의식적으로 보려고 하면 볼 수 있는데 평소에는 전혀 신경 쓰이지 않는 이유가 바로 이러한 ‘뇌의 정보처리’의 특성 때문이죠.
간지러움도 마찬가지예요. 스스로 자신의 옆구리를 간지러움을 태우면 간지럽지도 않고, 웃음도 나오지 않죠. 이런 이유는 바로 예측 가능한 형태로 자극이 들어와서, 둔감하게 반응하기 때문인데요. ‘나의 옆구리를 간질이겠다’라는 행동에 대한 정보가 대뇌에서 형성되어 소뇌로 전달되기 때문이죠. 그런데 남이 갑자기 내 옆구리를 간지럽혔다면 우리 뇌에서 그 행위는 새로운 정보가 되고, 우리 두뇌는 간지러운 느낌의 자극으로 받아들이게 됩니다.
간지럼에는 최소 두 개의 뇌 부위가 연관되어 있습니다. 하나는 만지는 것에 대한 압력을 느끼는 부위인데요. 살짝 간질이는지, 찰싹 때리는지, 박박 문지르는지 구분해내는 것은 대뇌의 피질부위와 연결됩니다. 또 다른 하나는 좋은 기분을 관장하는 대뇌부인데요. 간지러움을 태우면 웃음이 나오는 것도 신경학적으로 이런 대뇌부위와 관련되어 있기 때문이라고 합니다.
누군가가 나를 간지럽힐 때는 흥분이나 놀람 같은 다른 형태의 반응이 나타날 수 있지만 가장 흔한 건 바로 웃음이죠. 그런데 사실, 신기하게도 아직 우리가 간지러움을 탈 때 왜 웃는지를 과학적으로 명쾌하게 밝히지는 못했답니다.
재미있는 것은, 신경학자들과 심리학자는 간지러움이 웃음으로 반응하는 것을 사회적 행동으로 해석하기도 한다는 것인데요. 간지럼을 탈 때 웃는 것은 사람들 사이에서 중요한 친화적 목적을 위해 생겨났다는 견해가 있습니다. 간질이는 놀이가 유아와 부모를 친밀하게 연결하는 데 많은 역할을 하는 것도, 이러한 견해를 뒷받침하는 증거이지요. 또 다른 견해 중 하나는 웃음을 일종의 복종 표시로 받아들이는 것입니다. 그 이유는 간지럼이 주로 공격에 취약한 신체 부위에서 나타나기 때문이죠. 겨드랑이나 목 부위는 다치면 치명적일 수 있는 부위인데, 항상 보면 간지럼은 취약한 부위에서 일어나잖아요? 가장 부드러운 공격 행위인 간지럼에 대해 웃음으로 반응함으로써 자신을 방어하는 것이라고 이야기하는 것이죠.
조금 궁금증이 해결되셨나요? 그럼 두 번째 궁금증으로 넘어갈게요~
자전거는 다른 운송수단…
[YTN 사이언스 기사원문] http://science.ytn.co.kr/program/program_view.php?s_mcd=0082\u0026s_hcd=0022\u0026key=201812141708457463
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아니 이것도 과학?! – 생활 속 숨어있는 ‘신기한 과학원리’
생활 속 과학의 신기한 원리! 어디까지 아시나요~?. 유리창에 젖은 신문지를 붙이면 태풍에도 멀쩡하다? 수박을 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 8/13/2021
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생활 속 과학원리
생활 속 과학원리 … 과학원리: 기체(탄산)는 높은압력과 낮은온도에 잘 녹는다. … 과학원리: 번개속의 전자들은 금속표면을 따라 흐른다.
Source: www.uridul.com
Date Published: 2/30/2021
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일상생활 제품 속 과학원리 – Prezi
일상생활 제품 속 과학원리의 종류. 과학은 실험실이나 과학 수업 시간에만 활용하는 것은 아닙니다. 우리가 일상생활에서 사용하는 여러 가지 제품속에도 다양한 과학 …
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Date Published: 2/16/2021
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[생활속과학] 손목 위의 건강체크, 스마트 기기의 과학적 원리는?
스마트 안경이나 머리에 쓰는 디스플레이와 같은 입는(웨어러블) 전자기기가 다양하게 나왔으나, 현재 대중화된 것은 스마트 워치나 밴드다.
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“졸음운전 막는 도로”…일상생활 속 ‘과학’의 해부! – 네이트뉴스
▷가전제품속에 녹아있는 과학기술 원리=생활 속에서 만나게 되는 과학기술은 대부분 가전제품이다. 가전제품은 종류 불문하고 고도의 과학적 이론에 기반 …
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생활 속 과학상식 바로잡기 > BRIC
저의 글로 독자들과 일상생활에서 알 수 있는 과학적 상식에서부터 엄연히 실존하지만 자주 잊게 되는 크고 작은 세상의 정보를 함께 나눌 수 있다면 더 할 나위가 …
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생활 속 숨어있는 신기한 과학원리 – 시흥신문
알고 보면 이 모든 게 과학적인 근거에 의해서 나타나는 현상인데 신기한 생활 속 과학원리를 알아보자. ▷ 잠이 오거나 졸리면 왜 눈을 비비게 될까?
Source: www.shnews.net
Date Published: 10/14/2022
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“졸음운전 막는 도로”…일상생활 속 ‘과학’의 해부! – 헤럴드경제
“졸음운전 막는 도로”…일상생활 속 ‘과학’의 해부! 뉴스종합| 2021-01-16 10:17. – 냉장고‧압력밥솥 등 가전제품은 고도의 과학적 이론에 기반한 결정체
Source: mbiz.heraldcorp.com
Date Published: 10/12/2022
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주제에 대한 기사 평가 일상 생활 속 과학
- Author: YTN 사이언스
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- Date Published: 2018. 12. 14.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=tHh7WuEPNO8
아니 이것도 과학?! – 생활 속 숨어있는 ‘신기한 과학원리’
모든 물체에는 공명(울림)이라는 요소가 있는데, 공명은 진동에 의한 공명과 소리에 의한 공명이 있습니다. 태풍은 바람에 의한 진동과 소리의 공명이 둘 다 오게 됩니다. 바람에 창문이 흔들리면서 진동이 오게 되고 진동 때문에 소리가 울리게 됩니다. 유리는 고체이지요. 사람들은 보통 고체는 고정되어서 안 움직인다는 생각을 합니다.
그러나 고체도 탄력성(휘어지는 정도)이 있습니다. 그 탄력 정도가 낮을 뿐이지, 대부분 물체는 어느 정도 휘는 성질이 있습니다. 유리도 예외가 아닙니다. 이 탄력성과 공명의 관계는 매우 밀접한데 탄력이 적으면 충격에 약합니다. 공명은 물체의 진동을 유발하므로 탄력이 낮아지면 그 물체는 공명의 힘을 이기지 못해서 파손됩니다. 젖은 신문지는 바로 이 탄력과 공명을 잡아줍니다. 정확히는 젖은 신문지를 붙임으로써 유리창과 밀착되어 진동을 신문지가 일부 흡수한다고 볼 수 있습니다.
어렵게 들리시나요? 쉽게 말해서 유리창에 붙어있는 젖은 신문지가 태풍의 무시무시한 힘을 흡수해서 창이 깨지는 걸 어느정도 막아준다는 사실! 올해 태풍이 온다면 미리미리 젖은 신문지를 붙여서 안전하게 유리창을 보호하세요~!
[생활속과학] 손목 위의 건강체크, 스마트 기기의 과학적 원리는?
스마트워치 갤럭시워치4로 체성분을 측정하는 모습 (삼성전자 언팩 영상 갈무리) /뉴스1
애플워치6에 새롭게 탑재된 ‘혈중 산소 포화도 측정’ 기능과 측정을 위한 4개 LED 클러스터. © 뉴스1
스마트 안경이나 머리에 쓰는 디스플레이와 같은 입는(웨어러블) 전자기기가 다양하게 나왔으나, 현재 대중화된 것은 스마트 워치나 밴드다. 스마트 워치와 밴드는 스마트폰의 원격 조종·보조 알람 수신 장치 역할을 하기도 하지만, 주로 부각되는 것은 건강 관리를 위한 데이터 생산기능이다.스마트폰에서 건강 정보를 생산하는 장치의 원리는 크게 전기와 빛으로 나눠볼 수 있다.인체는 전기적으로 보면 복잡한 구성을 지니고 있다. 자체적으로 전기 신호를 생산하기도하고, 피부는 저항이 높아 절연체에 가까운 반면, 수분과 전해질이 풍부한 일부 조직은 전류가 흐르기 좋다.스마트 워치의 심전도 분석(ECG) 분석이나, 체성분 분석은 이러한 인체의 전기적 특성을 이용한다. 주로 이러한 검사는 사지의 전극을 부착해 전기적 변화를 측정하는 방식으로 이뤄진다. 병원의 ECG나 건강 검진용 체성분(체저항) 분석 기기는 흉부나 사지에 전극을 붙여 인체의 전기적 특성을 잰다.스마트 워치는 측정 데이터를 분석하는 동시에 전극 역할도 한다. 하지만 상대적으로 측정 전극의 수가 모자라기 때문에 스마트 워치의 용두(크라운)와 같은 추가 전극에 반대편 손가락을 가져다가 붙여 일종의 ‘회로’를 만들어 인체의 전기적 특성을 잰다.스마트 워치의 경우에는 전극이 작고 수도 적기 때문에, 조금이라도 더 오차를 줄이기 위해 움직임을 최소화하라는 지시문이 나오는 경우가 많고, 측정 결과는 ‘참고용’으로 의료 조치를 취하기 위해서는 전문가의 소견을 별도로 받으라는 주의문이 따라 붙는다.심장은 자체적인 전기 신호를 동방결절에서 만들어낸다. 이 신호가 심방과 심실사이에 있는 방실 결절로 이어지고, 심실 수축이 시작된다. 이 전기 신호 발생이 규칙적으로 일어나지 않거나 너무 느려지면 부정맥 등 질환으로 이어지기도 한다. 이때 미세하게 변화하는 심장의 주기적 전기 활성을 측정하는 방식으로 이뤄진다.체성분 분석은 수분 함량과 성분 차이로 근육과 지방, 체액의 저항이 다르다는 원리를 이용한다. 이 경우 다양한 방식, 경로로 미세 전류를 보내고 측정한 결과를 종합해 신체의 수분, 근육, 지방 등의 구성비율과 분포를 파악한다.한편, 스마트 기기에 쓰이는 맥박 센서에는 녹색광·적색광·적외선 등이 이용된다.센서에 쓰이는 빛(녹색광·적색광·적외선)은 피부 속으로 들어가면서 일부는 반사되고 일부는 혈관에 도달한다. 혈관에 도달한 빛은 핏속의 헤모글로빈에서 색에 따라 흡수·반사된다. 이렇게 헤모글로빈 때문에 달라진 빛을 측정하는 것이다. 이 측정값을 분석하면 혈관이 심장 박동에 따라 부풀었다 줄어드는 것을 알 수 있어 맥박을 측정할 수 있다.혈중 산소포화도 측정도 비슷한 원리를 이용한다. 헤모글로빈이 산소와 많이 결합할수록 피는 선홍빛을 띠고, 헤모글로빈이 산소와 떨어지면 검붉은 색(암홍색)을 뜬다. 이렇게 색이 달라지는 이유는 헤모글로빈과 산소가 결합하면서 빛의 파장에 따라 흡수하는 정도가 다르기 때문이다. 산소포화도 측정기에서는 여러 파장의 빛을 내보내고, 헤모글로빈 흡수율 차이로 달라지는 돌아오는 빛의 특성을 이용한다.최근에는 눈물과 땀을 분석해, 혈당, 호르몬 수준, 혈중 약물 잔류량 등을 분석하기 위한 연구 결과가 속속 발표되고 있다[email protected]
“졸음운전 막는 도로”…일상생활 속 ‘과학’의 해부! : 네이트 뉴스
– 냉장고압력밥솥 등 가전제품은 고도의 과학적 이론에 기반한 결정체
인간은 옷을 입거나 밥을 먹고 방문을 여는 등 지극히 일상적인 행동을 할 때조차 과학기술의 혜택을 누리고 있다.[헤럴드경제DB] [헤럴드경제=구본혁 기자] 과학기술의 발전은 인간의 삶을 윤택하게 만들어주는 수 많은 문명의 이기를 탄생시켰다. 각종 가전제품, 자동차, 컴퓨터, 비행기, 휴대폰 등 일일이 셀 수 없이 많다.
하지만 과학기술은 이 같은 문명의 이기 뿐만 아니라 볼펜, 셔츠, 젓가락, 방문 등 우리가 영위하는 일상적인 삶 속에도 숨어있다.
일례로 볼펜은 중력의 원리를 적용해 펜 끝에서 잉크가 나오도록 설계돼 있으며, 스테이플러는 시소 손톱깎이 가위 병따개와 마찬가지로 아르키메데스가 발견한 지레의 원리를 기반으로 한다.
젓가락의 역우 아래쪽으로 갈수록 가늘게 돼 있는데 이는 무게중심을 뒤쪽으로 해 작은 힘으로도 젓가락질을 할 수 있게 해준다. 또 젓가락 끝부분에 줄무늬 모양의 홈을 파 놓은 것은 음식물과의 마찰력을 높여 손쉽게 음식을 집을 수 있도록 하기 위해서다.
이 같은 제품의 개발자를 과학자라고 말하기는 어렵더라도 과학기술의 원리에 대한 이해와 고민이 없었다면 결코 개발되지 못했을 것이다.
일상생활속에는 어떤 과학기술의 원리들이 숨겨져 있고 어떤 이로움을 누리고 있는지 확인해봤다.
▶가전제품속에 녹아있는 과학기술 원리=생활 속에서 만나게 되는 과학기술은 대부분 가전제품이다. 가전제품은 종류 불문하고 고도의 과학적 이론에 기반하고 있는 결정체라고 할 수 있기 때문이다.
먼저 전자레인지는 극초단파의 물 분자 진동원리에 기반하고 있다. 물 분자와 동일한 진동수를 가진 극초단파를 음식물에 조사(照査)하면 음식에 함유된 물 분자가 공명을 일으켜 진동하면서 열이 발생하는 것. 전자레인지가 오븐처럼 직접 열에너지를 가하지 않고도 음식을 데울 수 있는 이유다.
전자레인지 음식 조리 모습.[123RF]
대표적 백색가전 냉장고는 액체를 기체로 기화시킬 때 주변의 열을 흡수하는 열반응에 의해 냉각효과를 얻는다. 특히 기화된 냉매를 다시 액화시켜 재활용하는데, 이때에는 열이 방출되는 발열반응이 나타난다. 냉장고의 뒷면에서 뿜어지는 뜨거운 열기의 근원이 바로 그렇다.
흡열반응을 이용한 또 다른 가전제품으로는 에어컨이 있으며, 선풍기 역시 냉매를 사용하지 않지만 바람을 통해 피부의 땀을 증발시켜 시원함을 준다는 점에서 기본 원리는 같다.
압력밥솥의 경우 고압환경에서는 온도의 상승이 빠르고 물의 끓는점이 높아진다는 과학적 원리에 근거하고 있다. 일반 밥솥과 달리 증기의 배출을 막아 내부압력을 높임으로서 신속한 온도상승을 유도하는 한편 고온에서 쌀을 익히게 하는 것. 압력밥솥이 일반 냄비나 전기밥솥에 비해 속도가 월등히 빠른 이유가 여기에 있다.
이외에도 진공청소기는 팬을 분당 1만회 이상 고속 회전시켜 호스 내부를 진공상태로 만듦으로서 압력 차이에 의해 외부 공기가 빨려들어 오도록 고안됐다.
또한 쌀통은 지구의 중력, 세탁기는 세탁물들의 마찰력을 기본 원리로 삼고 있다.
이뿐만 아니라 주방용품에도 과학기술 원리가 숨어 있다. 프라이팬의 바닥에 있는 원형 주름은 바닥면의 표면적을 넓혀 열전도율을 높이기 위한 조치다. 또한 냄비 프라이팬 주전자 등의 바닥이 원형으로 제작된 이유는 원형이 고른 열전달이 가능하고 효율이 높기 때문이다.
▶야간에도 차선이 잘 보이는 이유=자동차 운전자들에게 직접적으로 도움을 주는 도로 위 차선에서도 과학기술 원리를 찾을 수 있다. 차선의 가장 기본적인 조건은 주야를 가리지 않고 우수한 가시성을 제공하는데 있다. 차선은 어떻게 칠흑같은 야간에도 잘 보이는 것일까. 야광 및 형광페인트를 활용한 것으로 보이지만 사실은 그렇지 않다.
야간 환경에서 차선의 가시성을 제공해 주는 비밀은 글라스 비드라고 불리는 미세한 투명 유리구슬에 있다. 차선을 도색하는 광경을 살펴보면 먼저 도료를 칠한 뒤 그 위에 백색의 가루를 뿌린다. 이 가루가 바로 글라스 비드다. 이렇게 도료 위에 뿌려진 글라스 비드가 자동차 전조등의 빛을 운전자에게 반사함으로서 야간이나 악천후 속에서도 차선을 육안으로 확인할 수 있게 하는 것.
차선 중에는 졸음 운전을 방지하기 위한 경고음을 송출하는 것도 있다. 돌출식 차선이 그 주인공. 주로 도로의 중앙선이나 고속도로의 차선 및 갓길 경계선 등에 적용돼있는데 고속도로에서 차선을 변경할 때 들리는 소음이 이 때문이다.
이 돌출식 차선은 차선을 도색할 때 원형 또는 사각형의 돌출부를 형성하는 방식으로 제작되며 타이어가 차선을 밟게 되면 소음을 발생, 운전자의 주의를 환기시킨다.
또 최근에는 스마트폰만 보며 좀비처럼 걷는 이른바 스마트폰 보행자(스몸비족)이나 시선이 아래를 향해있는 노인이나 전방 주시력이 부족한 어린이들의 교통사고를 줄이는 기술도 적용되고 있다.
일산 백병원 앞 설치된 노면 LED 경보등.[한국건설기술연구원 제공]
기존 횡단보도에 설치된 LED 바닥등이 야간에만 항상 켜져있는 것과 달리 사람과 사물에 대한 판별력이 뛰어난 ‘열화상카메라’가 횡단보도에 접근하는 보행자를 인식하는 순간, 횡단보도 양측면 노면에 매설된 고휘도 ‘LED 바닥경광등’이 작동된다.
이렇듯 과학기술은 첨단제품뿐만 아니라 우리 생활 주변의 사소한 물건 하나하나에도 숨쉬고 있다. 단지 이들이 너무나 평범하고 일상적이기 때문에 그 속에 담긴 과학기술의 가치를 제대로 체감하지 못하고 있을 뿐이다.
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생활 속 과학상식 바로잡기
연재 다양하고 특색있는 연재들을 만나보세요. 생활 속 과학상식 바로잡기 < 20회 > 서규원 (연구자, 고려대학교) 과학이 어렵다고 생각하지만 기본적으로 누구나 과학적인 생각을 할 수 있다고 믿습니다. 작은 것부터 하나씩 이해하기 위해 노력하다 보면 이전과는 확실히 다르게 과학적으로 생각하는 자신을 발견하게 될 것입니다. 과학이라는 말이 주는 두려움을 이겨내고 작은 관심에서부터 시작하여 실생활에서 과학이 주는 유익함을 아주 많이 알게 될 수 있으면 좋겠습니다. 저의 글로 독자들과 일상생활에서 알 수 있는 과학적 상식에서부터 엄연히 실존하지만 자주 잊게 되는 크고 작은 세상의 정보를 함께 나눌 수 있다면 더 할 나위가 없겠습니다.
“생활 속 숨어있는 신기한 과학원리”
평소 우리 생활 속에서 큰 고민 없이 받아들였던 사실들에 대해 의문을 품어보신 적 있는지. 알고 보면 이 모든 게 과학적인 근거에 의해서 나타나는 현상인데 신기한 생활 속 과학원리를 알아보자.
▶ 잠이 오거나 졸리면 왜 눈을 비비게 될까?
보통 졸리면 하품을 하거나 눈을 비비게 된다. 특히 아이들이 눈을 비비면 졸린다는 표시라고 하는데 졸리면 왜 눈을 비비게 되는 것에도 과학원리가 숨어있다.
졸리기 시작하면 손과 발이 따뜻해져 온다. 이는 혈액을 손과 발의 피부 표면 가까이 집결시켜 혈액 속의 열이 방출되고 체온을 떨어뜨리는 작용이 일어나기 때문이다. 결국, 잠을 자고 있을 때는 남아 있는 에너지를 사용하지 않도록 체온을 저하해 대사를 억제할 필요가 있기 때문에 일시적으로 손과 발이 따뜻해지는 것이다.
이렇게 혈액이 피부에 집결하는 현상이 눈 주변에서 일어나면 눈물샘 조직의 활동이 둔화하고 눈물의 생산량이 감소한다. 그래서 눈을 자주 깜박이게 되고 자꾸 비비고 싶어지는데 바로 지금은 자야 할 때라는 것을 알려주는 신체의 신호이다.
▶ 추우면 왜 몸을 덜덜 떨게 될까?
날씨가 추워지면 사람들은 추위에 반응하는 갖가지 신체적 변화가 있다. 소변이 자주 마렵다거나 코가 빨개지는 등 개인마다 차이가 있는데, 그 중 대표적인 것이 몸이 떨리는 것이다. 입술도 떨리고, 턱이 덜덜 떨리고, 다리도 떨리고, 온몸을 유난스레 떠는 떨림까지 다양한데 왜 이런 떨림이 나타나는 걸까?
사람은 약 36.5도의 일정한 체온을 유지하기 위해 체내에서 열을 발생시킨다. 이 열의 일부는 체온을 유지하는 데 사용하고, 나머지 일부는 피부 표면을 통해 방출된다. 우리가 쾌적함을 느낄 때에는 체내에서 생성되는 열과 표면에서 방출되는 열의 양이 같을 때이다. 즉 추위를 느낄 정도라면 체내에서 생성되는 열보다 방출되는 열이 많을 때라는 것이다.
체온이 정상보다 낮아지면 인체 내부는 몸이 느끼는 추위를 몰아내기 위해 열을 발생시키거나 열 방출량을 최소화하는 작업에 들어간다. 체온조절은 간뇌의 시상하부가 담당하는데, 낮아진 온도를 피부감각 점이 느끼면 간뇌의 시상하부는 뇌하수체 전엽을 자극한다. 뇌하수체 전엽은 부신피질자극호르몬과 갑상선자극호르몬을 분비해 부신피질에서는 당질코르티코이드를, 갑상샘에서는 티록신을 분비하게 한다. 당질코르티코이드와 티록신은 간과 근육에 작용해 물질대사를 촉진하여 열 발생량을 증가시키는 물질로 이들은 골격근을 수축해 인체의 ‘전율’을 주도함으로써 열 발생량을 증가시킨다.
이 밖에도 열의 방출을 감소시키기 위한 작업으로 피부와 피부혈관이 수축하고 털이 곧게 서게 된다. 추울 때 노출 면적을 감소시키기 위해 웅크리는 것도 추위에 대응하기 위한 하나의 행동이다. 무의식적인 근육 운동과 떨림은 평상시의 4배까지 열을 생산할 수 있다. 즉 떨림을 이용해 체온을 높이는 것은 추위를 이겨내기 위한 너무나 자연스러운 대응이다.
▶ 자동문에 접근했을 때 문이 열리는 원리는?
우리가 편리하게 사용하는 자동문이 저절로 열리게 되기까지는 과학자들의 오랜 연구 결과인데 세슘이나 루비듐, 나트륨, 칼륨 등의 금속은 빛을 받으면 전자를 방출한다. 전자는 마이너스에 대전한 조그만 소립자이고 이들 금속 곁에 플러스에 대전한 전극을 두면 전자가 이에 끌려 미미한 전류가 흐르게 된다. 이러한 짜임새를 그대로 진공의 구 속안에서 조립한 것을 ‘광전관’이라고 한다.
광전관의 절반은 빛을 느낄 줄 아는 물질에 덮여 있고 다른 절반은 투명하게 되어 있다. 외부에서 빛이 들어오면 빛을 느끼는 부분에 닿아 전류가 흐르게 되고 이 전류는 광전관의 중심부에 있는 소용돌이 모양을 한 구리의 양극으로 흐른다. 양극은 전자를 효율적으로 끌어들이는 구조이다.
여기서 흐르는 전류는 아주 미약하지만 증폭기를 사용하여 증폭시키면 문의 모터에 신호를 보낼 수는 있다. 빛의 광원은 통로 한쪽 옆면에 세트하고 이를 마주 보는 반대쪽 벽에 광전관을 놓고 빛이 통로를 직각으로 가로질러 가도록 하면, 광원에서 나온 빛이 광전관에 가 있을 동안은 문이 닫혀있도록 하는 것은 간단하다. 만일 누군가 걸어와 이 빛의 광원을 막으면 광전관의 명령으로 문의 모터가 시동 되어 저절로 문이 열리게 된다. 요즘은 세슘 광전관이 아니라 셀레늄화 카드뮴 등을 이용한 광센서가 많이 사용되고 있다.
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“졸음운전 막는 도로”…일상생활 속 ‘과학’의 해부!
“졸음운전 막는 도로”…일상생활 속 ‘과학’의 해부!
– 냉장고‧압력밥솥 등 가전제품은 고도의 과학적 이론에 기반한 결정체
– 야간에도 차선이 잘 보이게 하고 졸음운전 막는 도로
인간은 옷을 입거나 밥을 먹고 방문을 여는 등 지극히 일상적인 행동을 할 때조차 과학기술의 혜택을 누리고 있다.[헤럴드경제DB] [헤럴드경제=구본혁 기자] 과학기술의 발전은 인간의 삶을 윤택하게 만들어주는 수 많은 문명의 이기를 탄생시켰다. 각종 가전제품, 자동차, 컴퓨터, 비행기, 휴대폰 등 일일이 셀 수 없이 많다.
하지만 과학기술은 이 같은 문명의 이기 뿐만 아니라 볼펜, 셔츠, 젓가락, 방문 등 우리가 영위하는 일상적인 삶 속에도 숨어있다.
일례로 볼펜은 중력의 원리를 적용해 펜 끝에서 잉크가 나오도록 설계돼 있으며, 스테이플러는 시소 손톱깎이 가위 병따개와 마찬가지로 아르키메데스가 발견한 지레의 원리를 기반으로 한다.
젓가락의 역우 아래쪽으로 갈수록 가늘게 돼 있는데 이는 무게중심을 뒤쪽으로 해 작은 힘으로도 젓가락질을 할 수 있게 해준다. 또 젓가락 끝부분에 줄무늬 모양의 홈을 파 놓은 것은 음식물과의 마찰력을 높여 손쉽게 음식을 집을 수 있도록 하기 위해서다.
이 같은 제품의 개발자를 과학자라고 말하기는 어렵더라도 과학기술의 원리에 대한 이해와 고민이 없었다면 결코 개발되지 못했을 것이다.
일상생활속에는 어떤 과학기술의 원리들이 숨겨져 있고 어떤 이로움을 누리고 있는지 확인해봤다.
▶가전제품속에 녹아있는 과학기술 원리=생활 속에서 만나게 되는 과학기술은 대부분 가전제품이다. 가전제품은 종류 불문하고 고도의 과학적 이론에 기반하고 있는 결정체라고 할 수 있기 때문이다.
먼저 전자레인지는 극초단파의 물 분자 진동원리에 기반하고 있다. 물 분자와 동일한 진동수를 가진 극초단파를 음식물에 조사(照査)하면 음식에 함유된 물 분자가 공명을 일으켜 진동하면서 열이 발생하는 것. 전자레인지가 오븐처럼 직접 열에너지를 가하지 않고도 음식을 데울 수 있는 이유다.
전자레인지 음식 조리 모습.[123RF]
대표적 백색가전 냉장고는 액체를 기체로 기화시킬 때 주변의 열을 흡수하는 열반응에 의해 냉각효과를 얻는다. 특히 기화된 냉매를 다시 액화시켜 재활용하는데, 이때에는 열이 방출되는 발열반응이 나타난다. 냉장고의 뒷면에서 뿜어지는 뜨거운 열기의 근원이 바로 그렇다.
흡열반응을 이용한 또 다른 가전제품으로는 에어컨이 있으며, 선풍기 역시 냉매를 사용하지 않지만 바람을 통해 피부의 땀을 증발시켜 시원함을 준다는 점에서 기본 원리는 같다.
압력밥솥의 경우 고압환경에서는 온도의 상승이 빠르고 물의 끓는점이 높아진다는 과학적 원리에 근거하고 있다. 일반 밥솥과 달리 증기의 배출을 막아 내부압력을 높임으로서 신속한 온도상승을 유도하는 한편 고온에서 쌀을 익히게 하는 것. 압력밥솥이 일반 냄비나 전기밥솥에 비해 속도가 월등히 빠른 이유가 여기에 있다.
이외에도 진공청소기는 팬을 분당 1만회 이상 고속 회전시켜 호스 내부를 진공상태로 만듦으로서 압력 차이에 의해 외부 공기가 빨려들어 오도록 고안됐다.
또한 쌀통은 지구의 중력, 세탁기는 세탁물들의 마찰력을 기본 원리로 삼고 있다.
이뿐만 아니라 주방용품에도 과학기술 원리가 숨어 있다. 프라이팬의 바닥에 있는 원형 주름은 바닥면의 표면적을 넓혀 열전도율을 높이기 위한 조치다. 또한 냄비 프라이팬 주전자 등의 바닥이 원형으로 제작된 이유는 원형이 고른 열전달이 가능하고 효율이 높기 때문이다.
▶야간에도 차선이 잘 보이는 이유=자동차 운전자들에게 직접적으로 도움을 주는 도로 위 차선에서도 과학기술 원리를 찾을 수 있다. 차선의 가장 기본적인 조건은 주야를 가리지 않고 우수한 가시성을 제공하는데 있다. 차선은 어떻게 칠흑같은 야간에도 잘 보이는 것일까. 야광 및 형광페인트를 활용한 것으로 보이지만 사실은 그렇지 않다.
야간 환경에서 차선의 가시성을 제공해 주는 비밀은 글라스 비드라고 불리는 미세한 투명 유리구슬에 있다. 차선을 도색하는 광경을 살펴보면 먼저 도료를 칠한 뒤 그 위에 백색의 가루를 뿌린다. 이 가루가 바로 글라스 비드다. 이렇게 도료 위에 뿌려진 글라스 비드가 자동차 전조등의 빛을 운전자에게 반사함으로서 야간이나 악천후 속에서도 차선을 육안으로 확인할 수 있게 하는 것.
차선 중에는 졸음 운전을 방지하기 위한 경고음을 송출하는 것도 있다. 돌출식 차선이 그 주인공. 주로 도로의 중앙선이나 고속도로의 차선 및 갓길 경계선 등에 적용돼있는데 고속도로에서 차선을 변경할 때 들리는 소음이 이 때문이다.
이 돌출식 차선은 차선을 도색할 때 원형 또는 사각형의 돌출부를 형성하는 방식으로 제작되며 타이어가 차선을 밟게 되면 소음을 발생, 운전자의 주의를 환기시킨다.
또 최근에는 스마트폰만 보며 좀비처럼 걷는 이른바 스마트폰 보행자(스몸비족)이나 시선이 아래를 향해있는 노인이나 전방 주시력이 부족한 어린이들의 교통사고를 줄이는 기술도 적용되고 있다.
일산 백병원 앞 설치된 노면 LED 경보등.[한국건설기술연구원 제공]
기존 횡단보도에 설치된 LED 바닥등이 야간에만 항상 켜져있는 것과 달리 사람과 사물에 대한 판별력이 뛰어난 ‘열화상카메라’가 횡단보도에 접근하는 보행자를 인식하는 순간, 횡단보도 양측면 노면에 매설된 고휘도 ‘LED 바닥경광등’이 작동된다.
이렇듯 과학기술은 첨단제품뿐만 아니라 우리 생활 주변의 사소한 물건 하나하나에도 숨쉬고 있다. 단지 이들이 너무나 평범하고 일상적이기 때문에 그 속에 담긴 과학기술의 가치를 제대로 체감하지 못하고 있을 뿐이다.
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