4월 과학의 달을 맞이하여 “과학의 힘! 대한민국의 힘!” 이라는 표어 아래 교내․외적으로 다양한 과학행사가 행해지고 있다. 이에 더불어 지난 4월 8일 한국 최초의 우주인 이소연 씨를 태운 소유스 TMA-12 우주선이 발사됨으로 과학에 대한 관심이 높아지고 있다. 재미있는 과학 이야기를 통하여 미래의 과학을 짊어지고 나갈 주인공으로서 과학에 대한 호기심과 흥미를 키워나가길 바란다. 과학 이야기 하나! 이것이 궁금해요 황사현상은 왜 생기는 걸까요? 봄만 되면 이 황사현상 때문에 밖에 나가기가 싫으시죠. 그 뿌연 중국 황하유역 등에서 생긴 황토가 우리나라까지 날아온 것인데, 봄의 불청객인 황사는 호흡기 및 안과 질환을 유발하고 식물의 기공을 막아 광합성을 방해 및 생육을 저해하기도 합니다. 황사가 심할 때는 하늘이 뿌옇게 보일 정도인데 물론 중국에선 그 정도가 더 심합니다. 황사현상은 몽골이나 중국 북부의 황토지대에서 강한 바람에 의하여 고공으로 올라간 많은 미세한 모래먼지가 대기 중에 넓게 퍼져 온 하늘을 덮고 떠다니다가 상층의 편서풍에 의해 한반도 부근까지 운반되어 서서히 하강하여 생기게 됩니다. 우리나라 부근에 고기압이 위치해 하강기류가 생길 때 직접적인 영향을 받게 되는 것입니다. 황사는 20㎛보다 더 작은 입자로 되어 있으며, 우리나라에서 관측된 황사는 1~10㎛정도입니다. 그런데 사막지대에서 만들어진 황사는 석영(규소)성분이 많고, 황토지대 황사는 장석(알루미늄)이 주성분이고 철 성분도 많이 함유되어 있다고 합니다. 우리나라에서 황사 현상은 주로 3~5월에 나타나는데, 서울에 황사가 불어오는 횟수는 최근 10년 평균이 6.1일, 30년 평균은 2.7일로 최근에 더욱 심해진 것을 알 수 있습니다. 황사가 가장 많은 달은 4월로 서울의 최근 10년 평균치는 4.3일이고, 그 다음은 5월로 1.4일이며 그다음은 3월로 0.4일입니다. 봄에 황사현상이 심하지만, 꼭 봄철에만 생기는 것은 아닙니다. 겨울에도 황사는 생길 수 있습니다. 물론 이 시기의 황사는 먼지의 양이 적어 봄철만큼 농도가 심하지 않기 때문에 잘못 느끼는 것입니다 또한 황사현상은 나쁜 것만은 아닌데, 토양의 산성화를 막아주는 좋은 역할도 합니다. 황사 속에는 알칼리성 물질이 많이 포함돼 있어 산성비를 중화시키는데, 황사 중의 석회성분이 산성비를 중화시키기 때문입니다. 매년 한반도에 쌓이는 200만∼500만톤의 황사에 포함된 석회성분은 대략 10%로 20만∼50만톤의 석회를 골고루 뿌리는 셈입니다. 이 같은 양은 pH4.7의 산성비 1,300㎜를 중화시킬 수 있다고 합니다. 황사에는 식물성장을 돕는 마그네슘과 칼륨 성분도 많이 들어 천연 비료가 되기도 하고, 해양 플랑크톤에 무기염류를 공급함으로써 바다의 생산력을 높이기도 합니다. 닭도 새다. 날 수 있을까? 없을까? 닭도 분명히 다른 새처럼 날개를 가지고 있습니다. 그러나 다른 새처럼 잘 날지는 못합니다. 새처럼 하늘을 날기 위해서는 대략 다음과 같은 조건을 가지고 있어야 합니다. 우선 깃털로 날개를 가지고 있어야 하고, 공기 속을 잘 헤치고 나아갈 수 있도록 몸이 날씬하게 생겨야 합니다. 그리고 뼈 속이 비어 있어야 합니다. 이것은 날기에 알맞도록 몸을 가볍게 하기 위한 것입니다. 또한 창자가 짧아서 음식물을 먹으면 곧 똥으로 나와 몸이 가볍게 되어야 합니다. 그리고 알을 낳아야 합니다. 새끼를 낳으면 오랫동안 새끼를 뱃속에 넣고 있어야 하기 때문에 몸이 무겁기 때문입니다. 닭도 역시 조류의 일종이기 때문에 이런 조건을 갖추고 있지만 사람이 먹이를 주어 기르면서부터 몸무게는 늘어나고 날개는 거의 사용하지 않아 날개의 근육이 많이 줄었습니다. 먹이를 주는 상황에서 굳이 먹이를 찾아 하늘을 날 필요가 없기 때문이지요. 그러나 닭도 위에서 말씀드린 조류의 특징은 그대로 가지고 있기 때문에 좁은 사육장에서 키운 닭이 아니라 야생에서 자란 닭이라면 어느 정도의 비행이 가능합니다 모기에 물리면 왜 가렵나요? 모기는 원래 과즙, 이슬을 먹고삽니다. 하지만 임신을 하게 된 암컷 모기가 동물성 단백질이 필요하기 때문에 사람의 피를 빨아먹는 것입니다. 암컷만이 사람의 피를 빨아먹습니다. 사람의 피는 보통 몸 밖으로 나오면 응고해 버리지만 모기의 타액에는 응고를 방해하는 성분이 있습니다. 극히 적은 양이기는 하지만 모세혈관에 이물질이 들어가기 때문에 알레르기 반응을 일으켜 가려워지게 되는 것입니다. 바로 "히스타민"이라는 성분 때문입니다. 이 모기의 타액 성분이 우리 몸에 들어오게 되면 이물질로 작용하게 됩니다. 그래서 일차적으로 조직에 있는 일종의 정찰병 역할을 하는 조직구가 혈관속의 싸움 잘 하는 백혈구를 부르게 되죠. 그런데 조직구가 백혈구를 부르기 위해 사용하는 물질 또한 "히스타민"입니다. 히스타민은 인체에서 혈관을 확장시키는 동시에 혈관의 구멍을 넓혀서 혈액 중 물성분과 백혈구를 조직 속으로 빼내는 역할을 하죠. 즉, 이 히스타민의 작용 때문에 모기에 물리면 그 부위가 붓고 가려운 겁니다. 또한 모기에 물린 부위를 긁으면 주위의 멀쩡한 조직구들을 자극하게 되고, 히스타민이 들어있는 주머니를 터뜨리는 역할을 합니다. 그래서 더 가려워지고요. 과학 이야기 둘! 사실일까? 에밀레종, 여자애를 끓는 구리물에 넣었다는 이야기는... 2007년 11월 1일, 광주(光州)시민의 날 행사에서 금남로 1가에서 ‘민주의 종’ 타종식이 열렸다. 강원도 화천군은 ‘세계 평화의 종 공원’을 추진하며 지난 달 30일 평화의 댐에서 착공식을 가졌다. 진리나 자유, 평화를 이야기할 때 떠오르는 상징물은 주로 종이다. 우리 문화재 중 최고로 칠만한 종은 국보 29호 성덕대왕신종(神鍾·일명 에밀레종)일 것이다. 국보 36호 상원사종(725년 제작)에 이어 두 번째(771년 제작)로 오래됐다. 종에 얽힌 전설이나 소리의 아름다움 등에서 다른 종을 압도한다. 그런데, 수십 차례 주조(鑄造) 실패를 거듭하다 여자 아이를 넣자 종이 완성됐다는 에밀레종의 전설은 사실일까? 1998년 국립경주박물관은 성덕대왕신종에 대한 학술조사를 하면서, 종의 성분 분석도 했다. 의뢰를 받은 포항산업과학연구원은 종 12군데에서 샘플을 얻어 극미량원소분석기로 성분 분석을 했다. 1000만분의 1 이상만 들어 있어도 성분 분석이 가능한 기기였다. 그 결과, 뼈의 성분이 되는 인은 검출되지 않았다. 성분 중 85%는 구리였으며, 주석은 14%였다. 당시 연구를 맡았던 신형기 박사는 “분석 결과를 바탕으로 무조건 전설의 근거가 없다고 얘기해서는 곤란하다”고 말했다. 사람의 비중은 구리보다 가벼워서 설령 사람을 넣었더라도 ‘성분’이 위로 떴을 것이고, 제작 당시 이것을 ‘불순물’로 봐서 제거했다면 인이 검출되지 않을 수도 있다. ▲ 국보 29호 성덕대왕신종(神鍾·일명 에밀레종) 역사학계는 지증왕이 죽었을 때(502년) 순장을 폐지시켰던 신라가 거의 300년이 지난 시점에서 종을 잘 만들려고 산 사람을 끓는 구리물에 넣었을 가능성은 희박하다고 보고 있다. 문헌 상으로도 의문의 여지가 있다. 이지영 이화여대 한국문화연구원 연구교수와 불교미술사학자로 활동 중인 성낙주 서울 중계중 교사 등이 조사한 바에 따르면 에밀레종에 대한 가장 오래된 우리 기록은 1935년 간행된 ‘조광(朝光)’ 1호에 민속학자 송석하 선생이 쓴 것이다. 함경도나 평안도 지방의 무당 노래(무가·巫歌)에 에밀레종 전설과 비슷한 구절이 있으며, 한말(韓末) 외국 선교사들이 채집한 설화 채록본에도 에밀레종 전설이 기록돼 있다고 한다. 만약 에밀레종 전설이 사실이라면, 8세기 후반 에밀레종을 만들면서 정말 사람을 넣었다면, 왜 1100여 년 동안 관련 기록이 전혀 보이지 않다가 20세기 초반에 들어서야 이와 관련한 설화나 전설의 형태로 기록을 찾게 됐는지 의문인 것이다. 삼국사기는 물론, 불교 이야기를 많이 기록한 삼국유사에도 ‘에밀레종에 여자 아이를 바쳤다’는 기록은 없다. 다만 이 교수는 “통일신라나 고려 때의 에밀레종 전설 기록을 찾지 못했다고 이 전설을 후대의 창작품으로 단정할 수는 없다”고 말했다. 과학 이야기 셋! 함께 해 봐요. 재미있는 과학 실험 컵 속에서 떠오르는 신기한 태양! “와~ 바다다!” “이 녀석들. 차에서 아주 푸욱~자더니 힘이 넘치는구나.” 8시간의 교통 대란 속에서 막 빠져나온 짠돌 씨는 휴가지에 도착 하자마자 녹초가 됐다. “얘들아~ 오늘은 날이 저물었으니 어서 저녁 먹고 숙소로 가서 쉬자.” 숙소 근처 횟집에 간 짠돌 씨는 싱싱한 회를 입에 넣으며 생각해 뒀던 휴가 계획을 이야기 했다. “내일은 아침 일찍 일어나서 일출을 보면서 소원을 빌고, 그 다음 바닷가에서 바나나 보트를 타면서 신나게 놀고, 저녁에는 불꽃놀이를 할거다. 어때?” “와, 와~! 완전 신나요오~.” 다음 날 아침. “아빠! 아빠~아! 좀 일어나보세요. 해가 떠오르려 하고 있잖아요!” “드르렁~휴~. 드르렁~휴~.” “여보! 이러다 늦겠어요. 아이들과 한 약속인데 지켜야죠. 일어나요, 어서!” “당신이 애들 데리고 일출 보고와요. 난 좀더 자야겠어. 드르렁~ 드르렁~.” “아빠 미워!” 아이들은 실망한 눈빛으로 숙소 바닥에 앉아 TV를 보고, 초보주부 김 씨도 입이 퉁퉁 부어 아침 식사 준비를 하기 시작했다. “달그락! 덜그럭!. 지글지글~ 보글보글~ 탁! 탁! 탁!” “아 정말. 시끄러워서 잠을 못자겠네!” 투덜대며 일어난 짠돌 씨. 그러나 아이들과 김 씨의 매서운 눈초리를 받으며 이내 분위기를 파악했다. “아이쿠 어느새 해가 이렇게…." “아니 다들 왜 이렇게 기분이 안 좋아 보이지? 자~ 우리 계획대로 일출을 볼까? 소원들은 미리 준비해 왔겠지?” 짠돌 씨는 태연하게 큰 소리로 내면서 숙소에 비치돼 있는 유리컵과 식용유, 알코올 등을 잽싸게 챙겨 밥상으로 가져왔다. [실험 방법] 1. 준비물 : 투명한 유리컵(음료수 병), 식용유, 빨간색 유성물감(유성매직), 알코올(약국에서 파는 소독용 에탄올), 물 2. 식용유에 빨간색 유성물감을 섞어 빨간색 기름을 만든다. 3. 투명한 유리컵에 알코올을 반쯤 붓는다. 4. 2에서 만든 빨간색 기름 한 숟가락을 3의 알코올이 들어있는 유리컵에 넣는다. (빨간색 기름이 알코올 아래로 가라앉으며 넓게 퍼진다. 마치 태양이 떠오르기 전 붉은 기운이 동해의 수평선에 걸려 있는 것과 비슷하다.) 5. 4에 천천히 물을 부어 알코올과 섞이게 한다. (넓게 퍼져있던 빨간색 기름이 동그란 공 모양으로 뭉친다. 물을 빨리 부으면 빨간색 기름이 흩어지기 때문에 젓가락을 이용해 천천히 붓는다.) 6. 물을 계속 부으면 빨간색 기름이 동해의 일출처럼 떠오르기 시작한다. 빨간색 기름이 떠오르기 시작하면 물 붓는 것을 멈춘다. “어, 어라~” TV 앞에서 곁눈질만 하던 아이들이 어느새 초롱초롱한 눈빛으로 옆에 와서 지켜보고 있다. “우와, 올라온다, 올라와! 아빠! 여기에 뭘 넣은 거에요?“ “알코올과 물 그리고 빨간색 잉크를 섞은 기름을 넣었지.” “물은 기름하고 안 섞이잖아요? 기름이 물위에 뜨는 거 같은데?” “그렇지. 기름이 물보다 가볍기 때문에 물위에 뜨는 거지.” “그럼 알코올은요?” “알코올은 기름보다 더 가볍단다. 자, 모든 물질은 밀도를 가지고 있어. 밀도란 쉽게 말하면 ‘같은 크기가 얼마나 무거운가’를 나타내는 말이란다. 똑같은 크기의 쇠가 솜보다 무거운 이유지. 물, 기름, 알코올을 비교하면 ‘물 > 기름 > 알코올’ 순서로 밀도가 크지.” “그런데 왜 퍼져있던 빨간색 기름이 동그란 해 모양이 된거에요?” “아하~ 그건 말이지. 기름에 작용하는 두 가지 힘 때문이야. 하나는 위로 뜨려고 하는 부력, 다른 하나는 아래로 떨어지려고 하는 중력이지. 이 두 힘이 똑 같아지면 어떻게 될까?” “올라가는 힘과 내려가는 힘이 똑같으면 아무 힘도 없는 거겠네요.” “그렇지. 우리 아들 대단한걸. 이런 상태를 무중력 상태라고 해. 액체는 무중력 상태에서 동그란 공 모양이 되려는 성질이 있어. 가만있자…. 전에 TV에서 우주정거장에 있는 사람들이 양치질하는 거 본 적 있지?” “아, 맞다. 그때 물이 동그랗게 동동 떠다녔어요.” “액체를 구성하는 분자들끼리는 서로 잡아당기는 힘이 있어서 표면적을 최소한으로 줄이려고 하기 때문에 공 모양이 되는 거란다. 이 실험에서는 물을 조금 넣어 기름에 아무런 힘도 가해지지 않는 무중력 상태를 만들었기 때문에 빨간색 기름이 동그란 해 모양이 됐지. 그 다음 물을 계속 넣어서 기름보다 밀도를 높여 위로 떠오르게 한 거야.” “아빠! 내도 한번 만들어서 소원을 빌래요!” “나두~. 엄마! 엄마도 얼른 와서 함께 소원 빌어요!” 실험 덕분에 짠돌 씨는 아침에 늦게 일어난 위기를 넘길 수 있었다. 무사히 휴가를 즐길 수 있었다. (글 : 과학향기 편집부)