[과학상식]Sci-Omnibus-곤춘, 온도

◈불빛을 좋아하는 곤충의 공통점
불빛을 향해 돌진하는 곤충들은 사실 빛을 좋아하는 것이 아니다. 곤충의 ‘항법기능’은 보통 낮을 기준으로 맞춰져 있기 때문에 전등빛을 태양으로 착각하고 오작동한 것이다. 예를 들어 나방 같은 동물은 시야와 태양이 일정한 각도를 이루면서 비행하는 본능이 있다. 햇빛은 지구상 모든 위치에 평행하게 도달하기에 낮에 나방은 이런 자신의 본능을 이용해 방향을 잡고 날아다닌다. 반면 전등빛은 태양처럼 평행하지 않고 광원을 중심으로 방사형으로 퍼져나간다. 이를 태양으로 착각한 나방은 평소처럼 광원과 시야 사이에 일정한 각도를 유지하면서 날게 되지만 실제로는 나선형을 그리며 광원으로 다가간다.

◈인간이 만들 수 있는 최저, 최고 온도는?
지금까지 인간이 만들어낸 가장 높은 온도는 수소폭탄이 핵반응을 일으킬 때의 온도로 순간적으로 1억℃까지 올라간다. 보통 수소보다 중성자 2개가 더 있는 3중수소와 1개 더 있는 중수소를 고온에서 반응시키면 헬륨이 되면서 중성자 1개가 빠져나오는데 이때 엄청난 에너지가 만들어져 이 같은 온도가 나온다. 저온의 경우 기본적으로 분자나 원자의 운동을 감소시켜 만든다. 기체를 단열팽창시켜 운동에너지를 감소시키는 줄-톰슨효과를 쓰면 4K(-2백69℃)까지, 액체핼륨을 증발시킨 뒤 강한 자기장을 거는 자기냉각법으로는 10^-6K까지, 기체시료에 X, Y, Z축의 레이저를 쪼여 분자의 운동범위를 레이저의 교차점에 고정시키는 레이저냉각법으로는 10^-9K 까지 냉각시킬 수 있다.

[과학향기]감자와 표백제가 만나니 산소가 퐁퐁!

감자와 표백제가 만나니 산소가 퐁퐁! [제 675 호/2007-11-02]

“아, 또 이래.”
주부 김 씨는 깊은 한숨을 내쉬었다. 보글거리며 끓고 있는 카레 냄비 옆에는 당장 주사위로 써도 될 만큼 반듯한 정육면체로 잘린 감자와 당근이 산처럼 쌓여있었다. 요리 실력은 꽤 뛰어나지만 재료 준비량을 제대로 가늠하지 못하는 그녀는 늘 재료를 남겨 남편에게 한소리 듣곤 했다. 아무리 그래도 감자 3개에 당근 2개를 더 잘라버리다니…. 내 손은 왜 이렇게 큰 거야!

“엄마, 저거 아빠한테 들키면 안 되는 거 아냐? 아빠가 저거 보면 경기 일으킬 지도 몰라. 카레 두 번 더 끓일 수 있는 양을 그냥 갖다버렸다고.”
“진심으로 걱정해주는 건 알지만, 아들아. 그 말은 너무 신랄하구나….”

“우와 정말 많다~”고 감탄하는 막신이를 보며 김 씨는 도합 스물 네 번째 한숨을 쉬었다. 정말 이대로 다 남기면 남편 짠돌 씨가 기절할 지도 모른다. ‘남겨 무엇하리, 그냥 요리나 하자.’ 김 씨의 머릿속은 빠르게 움직이기 시작했다. 남은 거 다 카레에 집어넣어버려? 아냐 그럼 카레가 너무 걸쭉해질 거야. 당근을 다져넣고 감자 샐러드를 만들까? 하지만 그러려면 마요네즈를 사와야 하는데 할인마트 가는 날은 아직 멀었잖아. 잘 삶아서 크로켓이나 만들어야지. 돼지고기가 남았던가?

“막희야!!!”
사고치기 전문 나 씨 집안 둘째 막희가 또 한 건 하셨다. 냉동고를 살피느라 김 씨가 잠시 한 눈을 판 사이, 막희의 손아귀에 잡힌 불쌍한 채소들은 블록 대용으로 차곡차곡 쌓여가는 중이었다. 가을 느낌의 짙은 옷으로 갈아입은 그들은 ‘우릴 요리하면 짠맛을 보게 될 거다’는 무언의 시위를 하는 것 같았다. ‘저건 먹을 수 없어.’ 김 씨는 아찔한 기분을 느끼며 싱크대에 엎어졌다. 사달라고 조를 때 진작 유아용 레고 블록을 하나 사줬어야 했는데…. 그런 그녀의 눈에 띤 건 싱크대 구석에 숨겨둔 표백제 ‘옥시구린’. “아자~!”

“엄마가 재미있는 실험 알려줄게. 꼬질꼬질한 감자랑 당근이 만들어내는 마술, 어때?”
“오늘은 엄마가 활약이야? 나야 언제든 환영!”
“나도 좋아~!”
“시간이 많이 걸리는 실험이니까 일단 준비만 해두고 결과가 나올 때까지 밥부터 먹자. 실험하는 대신 재료 남은 거 아빠한텐 비밀이다. 약속!”

[실험방법]
1. 준비물 : 산소계표백제, 감자, 강판, 비닐봉지, 고무밴드
2. 비닐봉지에 일반 세제 뚜껑 2개 분량의 산소계 표백제를 넣는다.
3. 감자는 강판에 갈아둔다.
4. 비닐봉지에 갈아 놓은 감자를 표백제 분량만큼 넣고 비닐봉지의 공기를 뺀 후 봉지 주둥이 부분을 고무줄로 묶는다. 흔들어서 잘 섞는다.
5. 봉지가 부풀어 오를 때까지 2~3시간 기다린다.

“우와! 엄마, 봉지가 부풀어 올라있어~.”
“그렇지. 산소가 발생돼서 그런 거야.”
“옥시구린이랑 감자를 넣었는데 왜 산소가 나오는 거야?”
“옥시구린이 산소계 표백제라서 그래. 산소계 표백제는 옥시구린처럼 대부분 ‘옥시’라는 이름의 제품이야. 옥시는 산소라는 뜻이지. 옥시구린 안에는 ‘과탄산나트륨’이라는 성분이 들어 있어. 이 성분이 물과 만나면 분해가 돼서 과산화수소로 바뀐단다.”
“그렇구나. 그런데 과산화수소랑 산소가 무슨 관계가 있어?”
“일반적인 물은 수소 2개랑 산소 1개로 돼 있는데 과산화수소는 여기에 산소 하나가 더 들어있는 거야. 과산화수소는 다시 물이랑 산소로 나눠져. 즉 과산화수소 안에 산소가 들어있는 셈이지.”

“그럼 감자는 왜 넣어준거야?”
“응. 감자는 옥시구린이 잘 분해돼서 산소를 많이 만들어내도록 도와주는 역할을 하는 거야~.”
“감자에 무슨 힘이 있어서?”
“감자에 들어있는 ‘카탈라아제’라는 효소 덕분이야. 효소는 여러 반응이 빨리 일어나도록 돕는 물질이란다. 카탈라아제는 과산화수소가 빨리 물과 산소로 나눠지도록 돕지.”

“와~ 그럼 감자만 이런 일을 할 수 있는 거야? 다른 채소엔 그런 효소 안 들었어?”
“아니~. 감자 말고도 당근도 가능해. 엄마가 처음부터 말했지? 감자와 당근의 마술이라고.”
“그럼 당근으로도 해 봐~. 헉, 그런데 또 2시간 기다려야 해?”
“차가운 부엌에 던져놔서 그래. 조금 더 따뜻하게 해주면 반응이 빨리 일어난단다. 너무 덥게 하면 잘 안 되니까 주의하고.”
“와~! 엄마 우리 당근으로도 빨리 해봐. 빨간 산소 만들자!”
“산소는 색이 없어, 막희야…. 어쨌든! 거기 당근 무더기 좀 가져와, 막신아.”

며칠 뒤 막희의 방에는 커다란 레고 블록 한 세트가 들어섰다. 실험 내용을 모 어린이 잡지에 투고한 막신이 1등 상품으로 받아 왔대나 어쨌대나. 며칠 동안 집안을 점령한 야릇한 표백제 냄새에 영문 모르는 짠돌 씨만 괴로워했지만, 끝이 좋으면 다 좋은 법이다. 참, 이후 한동안 짠돌 씨 집안 식탁에 카레는 등장하지 않았다는 전설이 전해져 내려온다. (글 : 과학향기 편집부)


※산소계표백제가 때를 빼는 원리
과산화수소수는 산화제로 자유기(HO· + O·)를 만드는 능력이 있다. 이 자유기들은 단백질을 분해해 펩타이드나 아미노산 같은 수용성 물질로 만든다. 때의 주성분은 지방과 단백질인데 이 과산화수소의 자유기 덕분에 때가 빠지는 것이다. 치아 미백 효과가 있는 치약도 같은 원리로 이에 낀 색소를 제거한다.

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상상력의 귀재, 데이비드 위스너

자유 낙하 ㅣ 미래그림책 52
데이비드 위스너 지음, 이지유 해설 / 미래아이(미래M&B,미래엠앤비) / 2007년 3월

 

데이비드 위스너는 글 없이도 너무 많은 이야기를 올곧이 그림으로 표현해 내는 작가다.
또 무한한 상상력으로 읽는 사람에게 상상의 공간을 넓혀주는 데에도 전혀 인색함이 없다.
몇 차례에 걸쳐 칼데콧 상을 타는 이유도 충분히 납득이 간다.
이제 그의 이름은 보증수표가 되어 보지 않고도 책을 고르는 데에 주저함도 없다.
이런 작가를 알게 되었다는 것이 독자의 복이라고 할 완소 작가!

그림책 속 소년은 책을 보다가 깊이 잠들어 있다. 소년이 덮고 있는 체크 무늬 이불이 예사롭지 않다.
또 소년이 보고 있던 책 속 지도의 풍경도 남달라 보인다.
꿈 속의 정경이 산 아래에서 내려다 보이는 모습으로 펼쳐져 있는데,
이불속 체크가, 지도속 위도 경도 표시 체크가, 다시 땅 위 논밭의 체크무늬가 모두 의미 있게 겹친다.
소년은 어느덧 이상한 나라에 도착해 있다.
체크무늬 땅은 체스 판으로 돌변해 있고, 체스판에 등장하는 여왕과 사제와 기사들도 자연스럽게 그림 안으로 들어와 있다.

다음 장으로 넘어가 보자. 소년은 어느새 체스판 위의 성을 커다란 배경으로 둔 소인(小人)으로 변해 있다.
강물이 흐르는 다리를 건너, 이번엔 모험이 숨어 있을 것 같은 숲을 지나간다.
어쩌면 마법사가 숨어 있을 지도 모르르 기괴한 분위기도 연출된다.
나무 뒤에는 커다란 발톱을 가진 용(아마도)이 앉아 있지만 그 전체 모습은 그저 짐작만 할 뿐이다.
울창한 숲을 지나지만 그 숲이라는 것은 사실 지도책의 '책장' 결이다.
빼꼼히 몸을 내밀면 책에서 책으로 이동하는 소년의 모습이 보인다. 동화속 요정과 괴물과 용도 모두 그렇게 공간을 이동한다.

이제 소년은 거인이 되어 있다.
한쪽에는 성의 찬연한 벽들이 보이지만 다른 한쪽엔 새로운 모험을 준비하고 있는 사막으로의 길이 보인다.
벼랑 끝 절벽을 통과해서 도착한 곳은 달빛 아래 불빛 너울거리는 도심 속 옥상이다.
다시 지상으로 낙하하는 소년과 동화속 인물들.

유리컵이 엎어져 있고, 콘플레이크가 춤을 추고, 스픈과 후추병도 요란스럽게 달그락 거린다.
나뭇잎으로 만든 배를 타고 바다를 건너는 소년. 그 바다 끝에 도착한 것은 꿈속을 노닐고 있는 소년의 방안 처음 그 자리.

깨어난 소년은 자신이 꿈속에서 보았던 모든 것들이 방안에 있는 친구들이라는 것을 알아차린다.
신나는 모험은 그날 밤에 다시 이어질 지도 모르겠다.

데이비드 위스너의 재치에 혀를 내두르게 하는 건,
이 모든 그림들을 하나로 이으면 병풍처럼, 파노라마처럼 그림이 이어진다는 것이다.
그래서 각 장의 테두리는 시작과 끝만 양 옆이 막혀 있고, 가운데의 그림들은 모두 트인 채로 연결된다.

글 없는 이 그림책을, 아이들은 어떤 눈으로 바라볼지 사뭇 궁금하다. 아이들의 상상력에 맡긴 채 그 감상을 듣고 싶다.