어떻게 작동할까? 도구와 기계의 원리

어떻게 작동할까? 도구와 기계의 원리 - 재미있는 과학책
스티브 파커 지음, 공민희 옮김 / 키즈프렌즈 / 2021년 5월

요즘 아이들에게 스마트폰이 없던 시절을 이야기하면 말도 안 된다는 표정을 짓곤 해요.

태어나면서부터 컴퓨터와 스마트폰 등 온갖 전자제품들로 둘러싸인 세상을 살고 있으니 그럴 만도 하죠.

매일 익숙하게 사용하다 보니 원래 존재했던 것처럼 느껴지는 건 당연한 것 같아요.

지금도 하루가 다르게 발전하는 과학 기술을 보면서 깜짝 놀랄 때가 있어요.

신기한 건 눈부신 과학의 발전도 처음엔 조약돌 몇 개부터 출발했다는 거예요. 바로 도구와 기계의 발명!

<어떻게 작동할까? : 도구와 기계의 원리>는 백과사전 같아요.

다들 한 번쯤 궁금했을 질문이죠. "이 기계는 어떻게 작동하는 거지?"

호기심 많은 어린이들 중에는 직접 확인해보려고 전자제품을 분해하거나 조립하는 발명가 타입의 친구들도 있지만 막연히 궁금증을 가진 경우도 있을 거예요.

일상에서 편리하게 사용하는 전자제품부터 우주 탐험까지 작동 원리와 기능이 궁금하다면 이 책속에 그 해답이 들어 있어요.

일단 책의 구성이 백과사전처럼 분야별로 깔끔하게 나뉘어 있어서 찾아보기가 좋은 것 같아요. 아날로그부터 디지털까지 각각 전자제품, 자동차, 트럭, 자전거, 긴급구호차량, 스피드 머신, 군사용 장비, 중장비 기계, 에너지와 전력장치, 배와 잠수함, 항공기, 우주탐험에 속한 기계들을 한눈에 살펴볼 수 있어요.

사진과 그림을 통해 각 기계의 내부 구조와 부품이 작동하는 원리가 알기 쉽게 정리되어 있어서 신기하고 재미있어요. 

평면 스크린은 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 폐쇄회로 TV, 디지털 카메라와 캠코더 모니터 및 GPS와 휴대전화 등 다양한 장치에 사용되고 있어요. 평면 스크린 기술은 크게 LCD와 플라즈마 두 종류로 나눌 수 있는데, LCD는 액정에 들어오는 전력량에 따라 빛을 굴절시켜 동일한 각도에서 파장을 만드는 것이고, 플라즈마 스크린은 수백만 개의 작은 구획들로 이루어진 전극을 따라 전파를 보내어 기체를 발열시켜 플라즈마라고 부르는 형태로 만들어 색상 물질인 인광체가 매우 빠르게 발광하여 전체 화면을 구성하는 거예요.

디지털 시대의 아이콘인 휴대전화, 스마트폰은 어떻게 작동할까요.

지역마다 무선 송수신망이 구축되어 있어서 정기적으로 식별 코드를 전송하면 휴대전화는 그중 가장 강한 코드를 감지하고 통화나 문자 메시지를 보내는 거예요. 송수신망은 무선, 전파 혹은 유선으로 메인 허브로 연결된 뒤 위성을 포함한 전체 텔레콤 조직망으로 교신하는 거예요. 그래서 위성 내비게이션 시스템이 중요해요.

현재 우리가 주로 사용하는 위성 내비게이션의 GPS는 미국이 개발한 것이지만 자체적인 시스템을 구축하는 중이라고 하네요.

GPS 수신기는 위성 신호를 감지해 현재의 위치나 장소를 화면에 표시하는데, 이는 우주에 있는 세 가지 이상의 위성 시스템 주파를 파악하여 신호를 받아 작동하는 거예요. 각각의 위성은 지속적으로 자신의 위치를 전송하고 시간을 알려주는데 약간의 시간차가 생기기 때문에 지연시간을 고려하고 비교한 다음 거리를 파악하고 지표면을 기준으로 현재 위치를 전송한다고 하네요. 인공위성은 우주 과학 기술과 관련이 있기 때문에 우주 탐험에 나오는 내용들을 이어서 보니 더욱 흥미롭네요.

익숙한 전자제품뿐만이 아니라 살면서 한 번도 본 적 없는 군사용 장비와 전력 장치까지 새롭게 알게 된 내용들이 많아요. 

'아하, 그렇구나!'와 '어머나, 정말?'라는 짧은 코너로 구성된 설명이 눈에 쏙쏙 들어와서 좋았던 것 같아요. 기본적인 구성과 원리를 이해하기에 적절한 것 같아요. 더 많은 정보를 알고 싶은 사람들을 위해 관련 사이트, 웹 링크를 알려주고 있어요.

끝없는 호기심이 있는 한 어떤 종류의 기기든 다 발명될 수 있다고 생각해요. 그런 의미에서 이 책은 호기심을 충족시키는 동시에 자극하는 멋진 가이드북인 것 같아요. 모든 기계의 작동 원리와 기능을 알려주는 이 책을 통해 과학의 세계로 한걸음 더 다가간 느낌이에요.

나는 매일 생각해

나는 매일 생각해 - 사고력 ㅣ 마음의 힘 3
소피아 힐 지음, 메르세 갈리 그림, 윤승진 옮김 / 상수리 / 2021년 5월

<나는 매일 생각해>는 마음의 힘을 길러주는 어린이 그림책이에요.

생각이란 뭘까요. 사실 보이지 않는 생각과 마음을 설명한다는 게 쉬운 일은 아니에요.

그 어려운 걸, 이 책에서는 알기 쉽게 이야기로 풀어내고 있어요.

"우리에게 일어난 일을 어떻게 받아들이는지, 

평소 어떤 감정을 느끼는지는 모두

마음이 무엇을, 어떻게 하느냐에 달려 있어요.

그리고 이 마음을 움직이는 영역이 우리 머릿속에 있지요.

바로 생각이에요."  (6p)

우리는 매일 생각을 하며 살지만, 그 생각 자체가 무엇인지를 고민한 적은 별로 없을 거예요.

이 책에서는 우리 내면에서 일어나는 생각과 마음을 여러 가지 방식으로 설명하고 있어요.

그림책인데도 제법 글밥이 많은 편이에요. 아이 혼자 읽는 것도 좋지만 부모가 소리내어 읽어주는 것이 훨씬 더 좋은 것 같아요. 아이에게 읽어주면서 저 역시 새롭게 배우는 느낌이 들더라고요. 이를테면 '머릿속에 자꾸만 나쁜 생각이 떠다니면 어떡하죠?'라는 질문을 아이가 한다면 어떻게 답해줘야 할지, 무척 고민했을 거예요.

여기서는 "자신이 좋아하는 일을 해보세요." (16p)라고 답해주네요. 좋아하는 활동을 하다보면 기분이 좋아질 테니까요. 그러면 좋은 것들을 떠올릴 수 있고, 점점 아름다운 이미지들로 머릿속을 채우다보면 나쁜 생각들이 마법처럼 사라질 거라고요. 좋은 기억에 집중할수록 나쁜 생각이 사라진다는 걸 경험했다면 성공이에요.

자, 그래도 우리를 괴롭히는 나쁜 생각들을 떨쳐내기가 힘들죠?

우선 나쁜 생각들의 정체를 알아야 해요. 와우, 잡았다, 요놈!!!

여기에 여덟 가지 나쁜 생각을 찾아내 하나씩 그 정체를 밝혀내고 있어요. 

허풍쟁이 얼룩말, 의심쟁이 여우, 점쟁이 고양이, 망상쟁이 복어, 겸손쟁이 당나귀, 고집쟁이 두더지, 비관쟁이 모기, 내탓쟁이 강아지.

이럴 수가, 그동안 요녀석들 때문에 고생하면서도 정체를 모르고 있었네요.

이제 우리가 할 일은 탐정이 되어 머릿속에 나쁜 생각을 만들어내는 범인들을 잡아내야 해요.

마지막으로 진짜 임무는 따로 있어요. 그건 바로 '행복한 나'가 되는 거예요.

<나는 매일 생각해>는 어린이 그림책인 동시에 어린이였던 모든 사람들을 위한 책인 것 같아요.

생각의 힘이 중요하다는 걸 알면서도 나쁜 생각들로 채우고 있었던 자신을 돌아보게 만드네요.

행복하고 싶다면 좋은 생각을 더 많이 하면 돼요. 잊고 있었다면 이 책을 통해 다시 깨닫게 될 거예요.

New 바이러스 쇼크

New 바이러스 쇼크 - 인류 재앙의 실체, 알아야 살아남는다
최강석 지음 / (주)에듀넷 / 2021년 4월

2020년 코로나19 팬데믹으로 전 세계인들은 충격과 공포를 겪었어요. 

그로부터 일 년이 지난 지금, 바이러스에 대항하는 새로운 방역 기술들이 발전했고, 전 세계가 이례적인 속도로 백신을 개발하여 접종하는 단계에 이르렀어요.

그러나 변이 바이러스의 확산으로 다시 비상이 걸렸어요. 끝나지 않은 바이러스의 위협에서 우리는 어떻게 대처해야 할까요.

<NEW 바이러스 쇼크>는 신종 바이러스에 대한 모든 것들을 알려주는 책이에요.

포스트 코로나 시대를 살아가야 할 우리들에게 신종 바이러스에 관한 지식은 반드시 필요한 상식이 되었어요. 

이 책에서는 코로나바이러스의 발생원인부터 인류의 역사와 함께 진화하고 있는 바이러스 감염병을 설명하고 있어요. 

여기서 가장 근본적인 질문을 던지고 있어요. 바이러스란 무엇인가.

수없이 언급되고 있는 바이러스지만 정작 알고 있는 건 바이러스로 인한 질환 혹은 증상뿐이더라고요. 익숙해서 안다고 착각했던 거죠. 저자는 바이러스를 지구의 지배자라고 표현하고 있어요. 미국 일리노이 대학교 정보생물학자 카에타노 아놀레스 교수는 바이러스의 진화를 설명하면서 다음과 같이 말했어요.

"그동안 생명의 영역을 세포의 관점에서만 바라보려고 했다. 이는 존재하는 모든 것의 관점으로 바라본 것이 아니다.

생명의 역사에서 바이러스 영역은 그동안 통째로 생략되어 있었다."  (96p)

바이러스가 최소한 세포의 형태를 갖추고 있지 못했기 때문에 그 존재를 놓치고 있었던 것이지, 이미 지구는 바이러스의 세계라고 볼 수 있어요. 놀랍게도 바닷물 1리터당 약 10억 개의 바이러스가 득실거리고, 육상 세계에도 상상하는 것 이상으로 엄청난 바이러스가 존재하고 있어요. 세균뿐만 아니라 곰팡이, 효모, 다양한 식물과 동물 어느 하나라도 바이러스에서 자유롭지 못한다는 것. 즉 모든 생물체는 바이러스의 서식처가 된다는 거예요. 현재까지 동물(사람 포함)에서 바이러스 1만여 종을 찾아냈는데, 아직 발견되지 않은 미지의 바이러스에 비하면 빙산의 일각이라는 거죠. 그러니 지구의 모든 생명체를 자신의 숙주로 여기는 바이러스를 박멸하기란 불가능한 일이에요.

인류와 바이러스의 전쟁은 숙명인 것 같아요. 신종 바이러스는 언제 어디서든 나타날 수 있기 때문에 미리 대비하는 수밖에 없어요.

팬데믹 종말을 위해 우리가 할 일은 무엇일까요.

마스크 착용, 손씻기, 사회적 거리 두기 등 물리적 방역을 철저히 지키는 건 기본일 거예요. 다만 팬데믹을 저지하려는 우리들의 노력을 방해하는 커다란 걸림돌이 있어요. 그건 다가오는 위험에 대한 대중의 어설픈 판단이라고 하네요. 대중들이 수많은 음모론에 현혹되지 않고 적절하게 대처할 수 있으려면 정확한 정보와 지식을 제공받아야 해요. 그러기 위해서 저자는 감염병에 대한 기본 지식을 올바르게 공유할 수 있는 공공 교육의 중요성을 강조하고 있어요. 

여기에 하나 더, 언론의 역할을 추가하고 싶어요. 전문가들은 집단면역을 위해 코로나19 백신 접종은 필수라고 말하는데, 언론은 백신 접종 후 사망이라는 자극적인 오보를 내보냈어요. 현재 백신접종으로 코로나19 치명률이 급격히 떨어졌고, 고령자 사망사례는 한 건도 없다는 것이 팩트예요. 전 국민이 단기간에 동시에 코로나19 백신을 접종받아 한꺼번에 면역이 형성되는 것이 최선의 시나리오지만 전 국민 100퍼센트 동시 면역은 현실적으로 불가능하기 때문에, 최소한의 면역 형성률을 따져보면 국민 67퍼센트 이상이 면역을 형성해야 코로나 유행 억제를 할 수 있다고 해요. 정부가 집단면역에 도달하기 위해 국민 70퍼센트 면역 형성을 목표로 정한 것도 이런 연유라고 하네요.

결국 바이러스 쇼크를 극복하는 길은 우리 인류의 의지와 역량에 달려있음을 다시금 확인하고 배웠네요.

[100자평] 슈퍼매스

슈퍼매스 - 수학, 인류를 구할 영웅인가? 파멸로 이끌 악당인가?
애나 웰트만 지음, 장영재 옮김 / 비아북 / 2021년 5월

슈퍼파워, 슈퍼매스~ 미처 몰랐던 수학의 힘을 보여주네요.

슈퍼매스

슈퍼매스 - 수학, 인류를 구할 영웅인가? 파멸로 이끌 악당인가?
애나 웰트만 지음, 장영재 옮김 / 비아북 / 2021년 5월

<슈퍼매스>는 슈퍼 히어로에 관한 책이에요.

누가 슈퍼 히어로냐고요? 당연히 그 주인공은 수학이죠.

이 책은 세상에 하나뿐인 수학 슈퍼히어로, 슈퍼매스의 활약을 보여주고 있어요.

우선 목차를 바꾸고 싶어요. 서문에서 슈퍼매스 사령부의 하루를 소개했던 재치 넘치는 저자는 어디로 간 거죠?

슈퍼매스에 의뢰한 사건들은 다음과 같아요.

◆ 수학은 보편적인 언어일까요?

◆ 수학은 다음 수를 예측할 수 있을까요?

◆ 수학은 편견을 없앨 수 있을까요?

◆ 수학은 기회의 문을 열어줄 수 있을까요?

◆ 수학은 아름다울 수 있을까요?

보통 사람들에겐 수학의 세계가 안드로메다처럼 느껴질 때가 있어요. 중요한 건 안드로메다를 어떻게 바라보느냐, 그 마음인 것 같아요.

알 수 없는 미지의 세계를 못 본 척 외면할 것이냐, 아니면 그 신비를 풀기 위한 여정을 시작할 것이냐.

다행히 선택은 정해졌어요. 이 책을 읽는 순간, 슈퍼매스는 우리를 찾아온 E.T 라는 것.

마음을 열고 다가가면 충분히 소통할 수 있어요. 더 나아가 친해질 수 있는 기회가 될 거예요. 

우리가 할 일은 슈퍼매스가 들려주는 이야기에 집중하면 돼요. 작은 관심과 호기심만 있으면 곧 수학의 재미를 발견할 수 있어요. 

스테판 뒤마와 이반 듀틸은 5개 별에 암호로 된 메시지를 보냈어요. 이 암호를 보자마자 '뭐지?'라는 반응이 튀어나왔는데, 저만 그랬던 게 아닌가봐요. 대부분의 사람들이 이해하지 못하는 이 암호의 정체는 수학이었어요. 픽셀처럼 보이는 그림들은 우리의 셈법 체계를 나타내도록 배열된 것인데, 이 암호는 외계인이 대답해야 할 질문 목록으로 끝난다고 해요. 왜 뒤마와 듀틸은 셈법이 외계인과 소통할 수 있는 도구라고 여긴 걸까요? 수학자들에겐 수학이 보편적인 언어였던 거죠.

이렇듯 기초 수학으로 채운 메시지를 외계인에게 보낸 사람이 뒤마와 듀틸만 있었던 건 아니에요. 20세기 초 네덜란드의 수학자 한스 프로이덴탈의 아이디어에서 시작된 외계인과의 소통을 위한 노력은 계속되고 있지만, 그 결과는 아직까지 무응답이에요. 응답하라, 외계인!  

수학이 보편적인 언어라고 생각한 사람은 19세기 말과 20세기 초의 수학자들인데, 이들이 놓친 게 있어요.

지구상에는 수학의 언어와는 단절된 사람들, 음... 수포자 아니에요. 파푸아뉴기니의 섬에 사는 원주민 집단 중 오크사프민 부족은 독특한 셈법을 쓴대요. 오크사프민 셈법은 1에 해당하는 엄지손가락에서 시작하여 각 신체 부위를 사용해 사물의 수를 센다고 해요. 버클리 캘리포니아대학교의 수학교육학자 제프리 삭스가 오크사프민 사람에게 셀 수 있는 물건이 없는 상태에서 덧셈을 하는 방법을 가르치려 노력했지만 실패했는데 놀랍게도 20세기 후반 극적인 변화와 함께 오크사프민의 수학도 바뀌었대요. 바로 서구의 화폐와 접촉하면서 물물교환이 아닌 화폐를 사용하는 경제 활동으로 인해 덧셈과 뺄셈이 필요해진 거예요. 수학이 문제 해결을 위한 도구로써 활용되었다는 증거인 거죠.

1914년 겨울, 제1차 세계대전이 여섯 달째 이어지는 유럽에서 성탄절 전야에 사격이 멈췄어요. 이 크리스마스 휴전은 전쟁의 역사에서 가장 당혹스러운 사건 중 하나이며, 수학적으로 불가능한 평화를 보여주는 사례예요. 또한 COMPAS와 PAS 같은 재범예측 알고리즘은 단지 데이터를 재구성하는 것만으로 정확한 예측이 어렵다는 걸 보여주고 있어요. 수학은 알고리즘을 설계하고, 그 공정성을 평가하는 데에 도움을 줄 수는 있지만 완벽하게 공정한 알고리즘이란 현실적으로 불가능한 것 같아요.

중요한 건 수학의 힘을 직시하는 거예요. 과신해서도 안 되지만, 무시해서도 안 된다는 것. 

수학적 문제에서 편견을 발견했다면 그 편견을 제거한 수학적 해답을 찾기 위해 최선을 다해야 한다는 뜻이에요. 그 적절한 사례로는 새로운 블록오각형을 찾아낸 마저리 라이스라는 인물을 들 수 있어요. 그녀는 평범한 주부로서 잡지에 실린 수학 작가의 칼럼을 즐겨봤고, 오각형 타일의 8가지 유형에 관심이 생겼으며, 결과적으로 평면을 타일링할 수 있는 오각형의 유형을 4가지 더 찾아낸 주인공이 되었어요. 그녀를 움직인 건 아름다운 수학의 힘이었어요.

작은 관심과 호기심만 있다면 누구나 슈퍼매스의 위력을 느낄 수 있어요.

          [출판사로부터 도서를 제공받아 작성한 리뷰입니다.]