[Review] 로켓의 과학적 원리와 구조 ( 데이비드 베이커 著, 하이픈)

로켓의 과학적 원리와 구조 - 1942년 이후 우주 로켓과 인공위성 발사체의 기술과 발전
데이비드 베이커 지음, 엄성수 옮김 / 하이픈 / 2021년 10월

 “로켓의 과학적 원리와 구조 (데이비드 베이커 著, 엄성수 譯, 하이픈, 원제 : Rocket owners' workshop manual)”를 읽었습니다. 이 책은 로켓의 원리에 관한 로켓 과학과 함께 V-2부터 시작하는 세계사에 이름을 남긴 각종 로켓들의 역사를 담은 책입니다.

저자인 데이비드 베이커 (David Baker, 1944~)는 영국의 과학자이자 작가입니다. 1960년대부터 NASA에 근무하면서 제미니호, 아폴로호, 우주왕복선 프로젝트에 참여한 경력이 있으며 이후에는 우주 비행 기술과 관련한 저술 활동을 이어 나가고 있다고 합니다.

2021년 10월 21일, 누리호 (Nuri, KSLV-II, Korea Space Launch Vehicle-II)가 하늘을 향해 날아갔습니다. 마지막 단계, 위성모사체를 700km 궤도에 안착시키는 것을 제외하고 대부분의 미션을 성공시켜 사실상 세계 7번째로 1톤 이상의 인공위성을 자력으로 발사할 수 있는 국가가 되었습니다. 우주 개발에 있어 필요한 여러 기술들이 중요하지 않은 것은 없지만 그 중 가장 중요한 것은 지구라는 거대한 중력우물을 탈출할 수 있는 로켓 기술이 그중 가장 중요할 것입니다. 

하지만 로켓의 기본 기술은 이미 수백년 전부터 인류가 활용하고 있던 기술입니다. 조선 세종 시대에 개발한 무기체계인 신기전 (神機箭) 같은 경우도 넓은 의미에서 보면 고체 연료를 활용한 로켓 무기로 볼 수도 있을 것입니다. 하지만 현대적 의미에서 로켓 기술은 콘스탄틴 치올콥스키 (Константин Эдуардович Циолковский, 1857~1935), 로버트 고다드 (Robert Hutchings Goddard, 1882~1945) 그리고 폰 브라운 (Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun, 1912~1977)에 의해 시작되었다고 봐야 할 것 같습니다.

특히 폰 브라운이 나치 독일 시절에 개발한 V2는 1942년 6월 13일 첫 비행을 시작한 이래 영국 등 연합국에 엄청난 공포를 안겨주었고, 전후 미국과 소련으로 넘어가 이후에 개발할 로켓 기술에 큰 영향을 주었습니다. 

실제 V2는 전후에도 미국과 소련이 로켓 기술을 개발하는 중요한 역할을 하였으며 1946년 미국이, 1947년 소련이 V2 로켓 비행을 성공시키기도 하였습니다.  

그후 미국과 소련의 우주 경쟁에 힘입어 로켓 기술은 엄청난 발전을 거듭하게 되는데, 그중 가장 특기할 만한 기체는 바로 새턴 5호 (Saturn V)입니다. 바로 아폴로 11호를 달에 보낸 그 로켓입니다. 첫 비행을 한 게 1967년이고 마지막 비행이 1973년임에도 불구하고 무려 3500톤에 가까운 추력을 낼 수 있었던 이 새턴 5호는 은퇴한지 50년 가까이 지난 지금까지도 인류가 개발한 가장 강력한 로켓의 자리에서 내려오지 않고 있는 엄청난 기종입니다. 

이 책은 그 외에도 많은 로켓들이 등장하며 그 로켓이 어떻게 작동하고 우주를 향해 날아가는지 원리에 대해 다양한 사진과 설명을 통해 자세히 알려주고 있습니다. 

2015년 출판본을 기준으로 번역을 해서인지 최근 각광 받는 New Space의 선두주자인 헤비 팰컨, 뉴 셰퍼드 등의 로켓이라던가 미국이나 소련, 유럽을 제외한 중국, 일본 등의 기체 등은 전혀 언급이 되고 있지 않아 아쉬웠습니다. 로켓에 관심이 많은 독자라면 2018년 출간된 “프로젝트 로켓 (심창섭 著, 그래비티북스)”와 함께 “로켓의 과학적 원리와 구조”를 읽으면 훨씬 더 풍부한 독서가 될 것이라 생각합니다.

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※ 출판사로부터 도서를 제공받아 직접 읽고 주관에 따라 서평을 작성하였습니다.

[Review] 공식의 아름다움 (양자학파 編, 미디어숲)

공식의 아름다움 - 원자폭탄에서 비트코인까지 세상을 바꾼 절대 공식
양자학파 지음, 김지혜 옮김, 강미경 감수 / 미디어숲 / 2021년 11월

“공식의 아름다움 (양자학파 編, 김지혜 譯, 강미경 監, 미디어숲, 원제 : 公式之美)”를 읽었습니다. 

편저자인 ‘양자학파 (量子學派)’는 자연과학 분야에 중점을 둔 중국 교육 플랫폼입니다. 수준 높은프로그램을 선 보이며 중국 내에서 높은 인기를 구가하고 있다고도 알려져 있는데 특히 이 책, “공식의 아름다움”은 인류 문명에 큰 영향을 준 23개 공식을 통해 수학적, 과학적 업적 뿐 아니라 인류 역사에 어떤 영향을 주었는지 잘 보여주는 책입니다.

이 책에는 유명한 삼체 문제부터 비트코인을 만드는데 기초가 된 타원곡선 방정식, 베이즈 정리, 탄도학, 카오스 이론 등 많은 공식들이 등장합니다. 그 중 첫머리는 바로 누구나 알고 있는 ‘1+1 =2 ‘입니다. 사실 숫자를 셀 수 있는 생명체는 인간 뿐이 아니라고 합니다. 많은 동물들이 간단한 숫자는 셀 수 있으며 심지어 몇몇 식물들 역시 숫자를 셀 수 있습니다. 하지만 인간은 숫자를 셀 수 있을 뿐만 아니라 계산까지 가능합니다. 1+1은 아주 간단한 계산식이지만 이것을 만들어내고 활용할 수 있는 것은 인간 만의 능력이지요. 두 수를 합쳐 다른 수를 만들어낸다는 사실을 인식한 인간은 다른 생명체를 초월한 수학적 사고를 가지게 된 계기가 되었다고 책에서는 이야기합니다. 바로 ‘덧셈’이라는 공식이 등장한 것이지요. 여기에서 중요한 수학적 성질이 등장합니다. 다로 ‘더할’ 수 있다. 아주 단순하고 기초적이라 잊기 쉽지만 이는 수학이 자연을 그리고 우주를 기술할 수 있는 언어인 이유이기도 합니다. 그리고 수학적 사고방식의 가장 원초적인 씨앗이 되기도 합니다. 

가장 아름다운 공식은 무엇일까요? 어떤 사람은 아인슈타인의 질량-에너지 등가식을 이야기하는 사람도 있을 것이고, 어떤 사람은 뉴턴의 운동법칙을 이야기하는 사람도 있을 것입니다. 하지만 많은 사람들이 동의하는 가장 아름다운 공식은 바로 오일러 공식 혹은 오일러 항등식이라 부르는 공식입니다. 오일러 (Leonhard Euler, 1707~1783)는 스위스의 수학자, 물리학자로 가장 위대한 물리학자이자 가장 아름다운 공식을 만든 사람으로 잘 알려져 있습니다. 심지어 그를 가리켜 수가 있는 곳에는 언제나 오일러가 있다고도 이야기하는 사람이 있을 정도였다고 하니 수학계에서 그의 위상을 잘 알 수 있습니다.

그가 만든 오일러 공식은 간단한 수 0, 1, e(자연로그의 밑), i (허수단위), π (원주율)로만 이루어진 공식입니다. 가장 간단한 상수로 이루어져 있지만 그 의미는 단순하지 않아 푸리에 변환에 활용되기도 하고 전자파 및 확률파 등과도 연관되어 있어 전자기학이나 양자역학에 큰 영향을 끼친 바 있습니다. 그 영향의 거대함과 단순한 아름다움으로 오일러 공식을 가리켜 ‘신이 창조한 공식’이라고 일컫는 사람도 있을 정도입니다. 

‘공식이 아름답다니?’ 많은 사람들은 동의하지 못할 개념입니다. 사실 수포자라는 말이 있을 정도니까요. 하지만 이는 개인의 차원에서 수학에 대한 관심이나 흥미가 적거나 없는 경우입니다. 인류 전체적으로 보면 수학은 지금 우리가 누리고 있는 문명과 문화에 직접적으로 혹은 간접적으로 기여하였습니다. 이런 점을 감안하면 수학이나 과학에서 활용하고 있는 많은 공식들이 당연히 아름다워 보여야 합니다. 이 책의 내용은 책의 제목에서 풍기는 느낌과는 달리 비교적 소프트합니다. 물론 아주 쉬운 개념들만 있는 것은 아니라 쉽게 페이지를 넘기지 못하는 부분도 있지만 공식의 개념, 그리고 그 공식들이 실제에 어떻게 활용되었고 우리 역사에 어떤 자취를 남겼는지에 대한 풍부한 이야기들은 정말 흥미롭고도 재미있습니다. 수학이 아닌 수학에 대한 이야기, 과학이 아닌 과학에 대한 이야기를 읽어보는 것도 현대를 살아가는 교양인이라면 추천드릴 만한 독서경험일 것 같습니다. 

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※ 출판사로부터 도서를 제공받아 직접 읽고 주관에 따라 서평을 작성하였습니다. 

[Review] 뇌 과학의 모든 역사 (매튜 코브 著, 심심)

뇌 과학의 모든 역사 - 인간의 가장 깊은 비밀, 뇌를 이해하기 위한 눈부신 시도들
매튜 코브 지음, 이한나 옮김 / 심심 / 2021년 9월

“뇌 과학의 모든 역사 (매튜 코브 著, 이한나 譯, 심심, 원제 : The Idea of the Brain: The Past and Future of Neuroscience ) ”를 읽었습니다. 

저자인 매튜 코브 (Matthew Cobb, 1957~)는 영국의 동물학자로 대학교수이면서 대중과학서적로도 유명합니다. 특히 그의 대표작은 “The Egg & Sperm Race”로 알려져 있는데 우리나라에는 “뇌 과학의 모든 역사”가 처음 소개된 저작입니다. 

“뇌 과학의 모든 역사”는 인간의 의식, 인식, 지성 등의 근원이 되는 뇌에 대한 인간의 이해의 역사와 과정을 다룬 보기 드문 책입니다. 인간은 수 천 년 전부터 이성과 감정의 근원에 대한 탐구를 해왔지만 별다른 성과는 없었습니다. 물론 각 시대마다 당대에 통용되는 해답은 있었지만 진정한 의미에서의 해답은 아니었지요. 인간은 조금씩 조금씩 이성과 감정, 의식의 비밀을 파헤쳐 왔습니다. 그리고 이제 그 비밀의 베일을 아주 조금 벗겨 냈습니다. 인간이 가진 의식은 뇌에서 비롯되며 수많은 뉴런과 시냅스의 결과라는 사실을 오랜 시간이 흐른 후에야 알아냈습니다. 흔히들 착각하지만 우리를 정의하거나 모든 일을 지켜보는 영혼은 없습니다.  뇌를 구성하고 있는 많은 뉴런들, 그리고 뉴런이 서로 연결되면서 발생하는 화학적, 전기적 신호 체계를 통해 인간의 의식은 구성됩니다. 

하지만 우리는 여전히 뇌에 대해 제대로 알지 못합니다. 가끔은 기계에 비유하기도 하고, 전신망에 비유하기도, 컴퓨터에 비유하기도 하지만 이는 비유일 뿐입니다. 뇌는 ‘뇌’입니다. 아주 복잡하기 그지 없는 생체 기관입니다. 이제 우리는 쥐에게 없던 기억을 심어줄 수도 있고, 좋았던 기억을 나쁜 기억으로 바꿔 줄 수도 있지만 여전히 우리는 뇌에 대해 아는 것이 적습니다. 그것도 거의 아는 것이 없다 할 정도로 말입니다. 영국의 천문학자 마틴 리즈 (Martin Rees, 1942~)는 곤충 한마리가 별보다 더 난해하다고 이야기할 정도입니다. 비유적인 표현이 아닙니다. 별의 구성요소, 생애주기는 이제 거의 밝혀졌습니다. 하지만 구더기 한 마리의 뇌에 존재하는 불과 1만 개의 세포가 이루는 기능적 커넥톰을 구현하고 이해하는데 앞으로 50년의 기간도 짧을 지 모릅니다. 불과 1만개인데 말이지요. 그렇다면 인간의 뇌는 어떨까요? 인간의 뇌를 구성하는 세포는 당연하게도 구더기보다 많습니다. 그것도 수백만배가 많습니다. 그렇다면 인간의 뇌세포가 이루는 기능적 커넥텀을 구현하고 이해할 수는 있을까요? 

우리는 어떤 새로운 지식을 접했을 때 가끔 그 지식을 배척하거나 맹신하는 경우가 있습니다. 최근 폭발적으로 그 이해의 폭을 넓히고 있는 뇌과학이나 신경 과학에 대해서는 후자의 입장을 취하는 경우가 많죠. 하지만 뇌과학이 지금 어느 정도로 발전했는지를 알려면 그 발전의 경과를 통사적으로 살펴볼 필요가 있습니다. 지금까지 밝혀진 뇌와 신경계에 대한 과학적 지식만 해도 사실 엄청난 것이고 그 대부분은 최근 10~20년 내에 밝혀진 것으로 압도될 만 합니다. 하지만 ‘뇌’라는 것은 엄청난 뉴런과 시냅스로 이루어져 있고 이의 기작을 완전히 알아낸다는 것은 정말 지난한 일일 것입니다. 그리고 우리가 이제 알아낸 사실들은 뇌의 비밀의 극히 일부분입니다. 

하지만 많은 사람들은 이제 뇌에 대해서는 모두 혹은 대부분 알아냈으며 이를 활용해 나의 삶을 개선할 수 있을 것이라 ‘착각’합니다.  현재의 성과는 

성과대로 인정하되 아직까지 뇌과학이 밝혀내지 못한 미진한 부분이 무엇인지, 그리고 앞으로 나아가야할 방향은 무엇인지 명확하게 아는 것은 매우 중요할 것입니다. 

“에덴의 용 (칼세이건 著, 임지원 譯, 사이언스북스, 원제 : The Dragons of Eden: Speculations on the Evolution of Human Intelligence)”을 통해 인간 지성의 기원을 탐구하는 뇌과학을 접한 이래로 상당수의 뇌과학이나 신경과학 관련 책들을 읽어 왔지만  뇌의 연구라는 주제를 통사적으로 살펴본 책은 그동안 없었습니다. 그런 의미에서 우리의 ‘뇌’를 이해하기 위한 학자들이 시도한 많은 노력들, 그리고 그 한계와 미래를 통사적으로 살펴볼 수 있는 “뇌 과학의 모든 역사”를 읽은 것은 매우 의미있고 값진 독서경험이 되었다 생각합니다.

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※ 출판사로부터 도서를 제공받아 직접 읽고 주관에 따라 서평을 작성하였습니다.

[100자평] 마지막 황제

마지막 황제 ㅣ 상호의존성단 시리즈 3
존 스칼지 지음, 유소영 옮김 / 구픽 / 2021년 10월

상호의존성단 시리즈 완결편. 드디어 !

[Review] 개와 고양이의 물 마시는 법 (송현수 著, MID)

개와 고양이의 물 마시는 법 - 유체역학으로 바라본 경이롭고 매혹적인 동식물의 세계
송현수 지음 / Mid(엠아이디) / 2021년 10월

“개와 고양이의 물 마시는 법 (송현수 著, MID)”을 읽었습니다.

제목만 보면 소설이나 시집 같은 느낌이 들지만 은유적인 표현이 아니라 진짜로 개와 고양이가 어떻게 물을 마시는지에 대한 이야기를 하는 엄연한 대중과학책입니다. 

그러고 보니 저자의 이름이 낯익습니다. 바로 “커피 얼룩의 비밀”, “이렇게 흘러가는 세상” 등을 통해 유체역학을 우리에게 알려준 바로 그 작가입니다. 저자인 송현수 박사는 “커피 얼룩의 비밀”을 통해 음료의 이야기를 통해 미시적 관점에서 벌어지는 유체 역학이라는 세계에 대한 이야기를 들려주었습니다. 또한 “이렇게 흘러가는 세상”에서는 우리의 삶에서 어떻게 유체역학을 다루고 활용하고 있는지에 대한 이야기를 들려주었습니다. 

전작들을 읽으면서 유체역학이라는 분야를 대중에게 이렇게 쉽고 재미있게 설명한 책은 이 책이 아마도 처음이지 않을까 하는 생각이 들었습니다.

이번에 송현수 박사가 새로운 이야기를 들고 찾아왔습니다. 바로 이번에 읽은 “개와 고양이의 물 마시는 법” 역시 유체 역학에 대한 이야기입니다. 하지만 개와 고양이가 물을 마시는 방법과 유체 역학이 어떤 관계가 있을까요? 놀랍게도 관계가 있습니다. 아니 인간을 비롯한 모든 동물은 유체에 둘러 쌓여 살고 있고 유체를 활용해서 생명을 이어나갑니다. 그러므로 유체 역학을 이해하지는 못하더라도 유체 역학을 활용하여 생존하도록 진화를 이어왔습니다. 

물 마시는 것 뿐 아닙니다. 우리가 흔히 보는 민들레 씨앗이나 단풍 씨앗처럼 유체 역학을 적극적으로 이용하여 살아가는 범위를 적극적으로 넓혀가는 식물 역시 유체 역학을 이용합니다. 그 뿐 아닙니다. 식충 식물은 유체 역학을 이용해 곤충을 잡아먹습니다. 그리고 물 속에서 집을 짓는 버들붕어나 거대한 댐을 짓는 비버 역시 유체 역학을 이용하지요.

이러한 유체 역학을 가장 극적으로 이용하는 동물은 바로 새나 곤충일 것입니다. 바로 하늘을 자유롭게 날아 다니는 데 유체 역학을 적극적으로 이용합니다. 인류는 오랜 세월, 기구와 비행기라는 도구를 발명하기 전까지는 새를 부러워했습니다. 새나 곤충은 날개짓을 통해 양력을 만들어내고 그 양력을 통해 중력을 이겨내고 하늘을 날아다닙니다.

그중 책에 소개된 모기의 비행 능력은 정말 놀랍습니다.  날개를 내리치는 동작에서 와류가 발생하거고 이 와류가 날개 위의 압력을 감소시켜 양력을 발생시키는데 모기는 이 와류를 활용해 추가적인 양력을 얻어 비행 능력을 극대화시킨다고 합니다. 

어렵다고만  생각했던 유체역학이지만 사실 우리는 알게 모르게 이 유체역학을 이용해오고 있었습니다. 사소하게는 음료를 마시는 행위부터 비행기를 탈 때, 그리고 운전할 때 등등. 우리 인간 뿐 아닙니다. 동물이나 식물 등 생명체들은 자기 나름대로의 방법으로 유체역학을 이용하여 진화해왔고, 그랬기에 지금 생존해 있습니다. 우리는 유체에 둘러 쌓여 있고, 유체를 활용해 생명활동을 이어가고 있는 만큼 어렵지만 그래도 유체 역학이 어떤 것인가인지는 교양 수준에서 이해하고 있어야 할 것 같습니다. 그런 의미에서 송현수 박사의 유체역학 3부작을 적극 추천드립니다. 

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※ 출판사로부터 도서를 제공받아 직접 읽고 주관에 따라 서평을 작성하였습니다.