과학 상식 모음 (일반인도 알아두면 유익한 중학생 필수) 1

■■■■■■■■■ 차 례 ■■■■■■■■■■ 001. 골프 공은 왜 곰보일까? 002. 수명이 다한 인공위성이나 못쓰게된 인공위성은 어떻게 될까? 003. 물체의 무게는 지표면과, 지각 속에 깊은 구멍 중 어느 곳에서 더 무거울까? 004. 전기의자의 발명자는 누구일까? 005. 연필이 종이에는 잘 써지는데 유리판에는 잘 써지지 않는 이유는? 006. 방사능은 왜 위험할까? 007. 감전은 왜 일어날까? - 전깃줄에 앉은 참새가 감전되지 않는 이유 008. 번개의 생성과 소멸 009. 전자 레인지의 원리 010. 아인슈타인은 학생 시절에 우등생이었을까? 011. 피다만 무궁화 012. 베르누이란? (어떻게 큰 비행기가 하늘을 날 수 있을까요?) 013. 신기루 현상의 원리 014. LPG, LNG 가스가 누출되었을 때 환기를 어떻게 해야 하나요? 015. 비유로 배우는 과학상식 - 원자의 크기 016. 왜 전자레인지 속에는 은박지로 음식을 싸서 넣으면 안 될까요? 017. 잠수함은 어떻게 떠오르고 가라앉을까? 018. 압력솥에 밥을 하면 빨리 되는 이유는 무엇일까? 019. 양초는 무엇으로 탈까? 020. 깎아 놓은 사과는 왜 색깔이 변색될까? 021. 겨울철 염화칼슘을 뿌리는 이유 022. 충전지와 일반 건전지는 어떻게 다른 걸까? 023. 화재 경보기는 어떻게 화재가 난 것을 알까요? 024. 형상 기억 합금이란? 025. 전지는 언제, 어떻게 만들어 졌을까? 206. 알루미늄 깡통은 전기 식충이(?) 027. 산성 음식 먹으면 성인병 걸린다? 028. 비누 성분 뿜어내 곰팡이 침입차단 029. 냄새 먹는 돌 030. 고서적이나 고문서가 요즈음 것보다 더 오래가는 이유는? 031. 지구가 돈다면 높이 뛰었다 내려와도 왜 다른 곳에 떨어지지 않을까? 032. 속담 속의 과학 - 바늘구멍 황소바람 033. 지구는 왜 차가워지지 않을까? 034. 공룡의 멸종을 통해 얻을 수 있는 교훈 035. 연료 전지 036. 오존은 무공해 세제 037. 폼페이의 유적이 거의 원래의 모습 그대로 남아 있었던 까닭은? 038. 대류현상 이용한 냉방용 굴뚝 039. 보온병이나 보온 도시락이 열을 보존할 수 있는 이유는? 040. 일기에 대한 속담 041. 바다를 항해하는 선박들에 알파벳 R과 Y를 뜻하는 깃발이 함께 걸리는 경우가 있는데, 무슨 뜻일까? 042. 유럽에 지중해가 있다. 지중해는 저 옛날에 무엇이었을까? 043. 모세와 유대인들은 어떻게 걸어서 홍해를 건널 수 있었을까? 044. 지구의 위성은 달 하나뿐이다. 그런데 목성형 행성들은 어떻게 많은 위성을 거느리고 있는 것일까? 045. 우주 비행사들은 우주 공간에서 어떻게 화장실을 이용할까? 046. 가이아 이론 047. 구름이 하얗게, 검게 보이는 이유.. 048. 남극과 북극의 빙하가 녹는다면 바다 수면은 얼마나 높아질까? 049. 라디오의 시보는 이것이 기준 050. 목욕물은 왜 위부터 뜨거워지나요? 051. 물은 왜 표면부터 얼까 ? 052. 물의 신비 053. 밤하늘의 별이 깜빡거리는 이유는? 054. 빌딩에 회전문을 설치하는 까닭? 055. 수명이 다한 인공위성이나 못쓰게 된 인공위성은 어떻게 될까? 056. 지구자기장은 무슨 역할을 하나 057. 해변에는 왜 모래사장이 있나요? 058. 얼음골의 신비 059. 쥐라기 공원의 공룡이 부활할 수 있을까? 060. 물은 무색인데 왜 물거품과 눈은 백색일까? 061. 엘니뇨와 라니냐 062. 바닷물은 왜 마실 수 없을까? 063. 블랙홀이란? 064. 소행성이 지구와 충돌할 가능성은 있는가 065. 토성의 고리는 어떻게 생겨났을까 066. 월식을 이용해 원주민을 복종시킨 콜럼버스 067. 사람과 파리는 닮은꼴? 068. 유전적으로 가까울수록 '수정' 서로 회피 069. 기운 없을 땐 링거주사보다 밥이 최고 070. 인위적인 것은 언젠가 자연으로 돌아간다. 071. 유행에 민감한 새들 072. 양파가 매운 이유 073. 도마는 플라스틱보다 나무가 좋다 074. 가짜 꽃 만들어 곤충 부르는 곰팡이 075. 산소 없이 사는 거북이 076. 귀뚜라미의 비극 077. 잠은 왜 자야 할까 078. 꿀벌의 일과 사랑 079. 광합성동물이 살아있다면 080. 암과 음식 그리고 식물 상관관계는? 081. 배 멀미는 왜 일어나는가? 082. 털옷을 입으면 왜 따뜻할까? 083. 지금 냉동 인간이 존재할까? 084. 사람의 뇌 먹으면 머리 좋아질까? 085. 카세트테이프에 녹음된 자신의 목소리가 너무나 어색해 다른 사람처럼 들리는 이유는? 086. 콜라는 원래 무엇에 사용하던 것일까? 087. 전 세계 사람들이 가장 많이 가지고 있는 혈액형은? 088. 비행기 이․착륙 때 귀가 멍해지는 이유는? 089. 개코나 고양이 코는 왜 젖어 있나요? 090. 가을밤에 풀벌레 소리가 잘 들리는 이유는? 091. 샴푸와 린스가 만났을 때 092. 인체 재활용 기관 콩팥 093. 분위기에 민감한 식품가공 공장장 094. 흥분하면 바빠지는 물탱크 방광 095. 베일 속의 소우주 뇌 096.『청정대륙』남극 오존층 왜 파괴되나 097. 낙엽은 왜 질까 ? 098. 현미경 099. 동물 겨울잠 왜 필요한가 100. 귀화식물이란 무엇인가? 101. 질소의 순환 102. 단풍은 왜 빨갛게 물드나 103. 술독 제거에 도전한다 104. 설탕은 왜 몸에 안 좋을까? 105. 세포는 왜 분열할까? 106. 식물과 동물의 차이는 무엇일까? 107. 적혈구는 무슨 일을 할까? 108. Rh 혈액형은 어떠한 것일까? 109. 딸꾹질의 원인과 치료법은 무엇일까? 110. 포자와 씨의 차이점은 무엇일까? 111. 적조현상이란 무엇일까? 112. 게나 새우를 삶으면 왜 색깔이 붉게 변할까? 113. 하늘이 파란 이유는? 114. 음주측정기의 원리는 무엇일까? 115. 술에 취한 사람은 왜 비틀거릴까? 116. 뇌사란 무엇일까? 117. 학은 왜 한 다리로 서서 잘까? 118. 낙타는 왜 사막에 강한가? 119. 일반렌즈와 압축렌즈의 차이점을 아시나요? 120. 무엇이 환경호르몬인가? 121. 아침밥 먹으면 공부 잘한다 122. 매미의 암컷을 울지 않는다. 123. 스트레스를 받으면 코가 차가워진다 124. 뇌파 학습기 - 끼고 자면 우등생? 125. 여성-중성-남성? 126. 살무사 이야기 127. 뱀과 나방의 냄새 맡기 128. 하루동안 몸무게는 어떻게 변할까? 129. 감기에는 치료제가 없을까? 130. 두부는 어떻게 만들까? 131. 조제약은 '식전 30분' '식후 30분' 등으로 복용하는 시간을 정해주는데 그 이유는 무엇입니까? 132. 속담 속의 과학 - 낮말은 새가 듣고 밤말은 쥐가 듣는다. 133. 속담과 과학 - 맑은 물엔 고기가 없다. 134. 정자들의 경쟁 135. 애벌레의 음식을 준비해 주는 곤충 부모들 136. 식물은 뼈가 없어도 어떻게 몸을 지탱할 수 있을까?   001. 골프 공은 왜 곰보일까? 20세기에 들어와 골프공의 표면을 옴푹 옴푹 파이게 함으로써 골프경기에 혁명이 일어났습니다. 표면이 매끈할 때 65m밖에 못 날아가던 것이 275m까지 날게 된 것입니다. 15세기에 골프가 처음 시작될 때에는 속에 깃털을 넣은 매끈한 가죽공이 사용되었습니다. 그런데 공이 클럽에 맞아 옴푹 옴푹 자국이 난 뒤에 훨씬 멀리 간다는 사실이 드러났습니다. 그래서 골프 공 제조업자들은 홈이 파인 공을 만들기 시작했습니다. 홈이 파이면 공이 멀리 날아가는 이유는 무엇일까요? 공이 날아갈 때에는 얇은 공기 층이 앞쪽 표면에 달라붙습니다. 공을 지나가면서 그 공기 층은 표면에서 떨어져나가 위쪽에 소용돌이치는 무늬를 이루게 됩니다. 소용돌이 하는 공기로 인해 공의 속도는 느려지는데 곰보 모양이 있는 경우에는 공기가 공 표면에 찰싹 달라붙고 떨어져 나갈 때도 아주 가느다란 공기 흐름이 생기기 때문에 공의 속도가 많이 느려지지 않습니다. 또 골프 공은 칠 때 반드시 위로 스핀이 걸리기 때문에 공기를 공 위쪽으로 감아 올리고 그 공기는 회전으로 인해 공 아래쪽으로 가는 공기보다 빨리 움직입니다. 그러면 아래쪽보다 위쪽의 압력이 낮아 오랫동안 하늘에 떠 있게 된답니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶양력 : 액체나 기체와 같은 유체 속에서 비행기 등의 물체가 운동할 때, 운동 방향에 대하여 직각으로 작용하는 힘. 예를 들면 비행기 날개의 단면은 윗면이 볼록하기 때문에 비행기가 전진할 때 날개의 아래 면을 흐르는 공기의 속도는 윗면을 흐르는 공기의 속도보다 느리다. 공기의 흐름이 빠른 부분의 압력은 흐름이 느린 부분의 압력보다 작기 때문에 날개윗면의 압력은 작고, 아래 면의 압력은 커지게 된다. 이 압력의 차이로 날개에는 그 진행 방향에 수직으로 날개를 밀어 올리는 힘(양력)이 작용하여 비행기가 공중에 뜨게된다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅳ.힘과 운동 ▶들려주는 시기 : 물체의 운동을 배우면서   002. 수명이 다한 인공위성이나 못쓰게된 인공위성은 어떻게 될까? 1957년 10월 소련은 최초로 인공위성을 쏘아 올렸습니다. 스푸트니크 1호이지요. 스푸트니크 1호는 96.2분만에 지구를 한 바퀴 돌았답니다. 그리고 같은 해 2호도 우주로 날아갔습니다. 이 인공위성에는 최초로 생명체가 타고 있었지요. 바로 라이카라는 개입니다. 이때 이후 소련과 미국, 독일, 일본, 그리고 중국 등 수많은 나라들이 인공위성을 쏘아 올렸습니다. 우리 나라도 이 대열에 가담했지요. 그래서 지금은 수천 개의 인공위성이 지구궤도를 돌고 있답니다. 그렇다면 1957년 이후 해마다 우주 공간으로 올라간 인공위성들은 모두 어떻게 되었을까요? 지금도 변함없이 돌고 있을까요? 수명이 다하거나 고장이 난 인공위성은 자동으로 폭발하게 되어 있지는 않을까요? 여러 가지 궁금증이 생길 수 있습니다. '라이카는 다시 지구로 돌아왔을까?' 라이카는 역사에 이름을 남겼지만 결코 다시 돌아오지 못했습니다. 지금쯤은 우주의 먼지로 변해 어느 행성에 내려앉았거나 아니면 학교 창 밖으로 날아가는 먼지 속에 섞여 있는지도 모르죠. 지금까지 쏘아 올린 인공위성 중 제 역할을 하고 있는 것은 주로 최근에 쏘아 올린 인공위성이라고 말하고 있습니다. 비율로 따지면 약 25% 가량밖에 안 된답니다. 그리고 나머지는 빠른 속도로 지구 궤도를 돌고 있습니다. 돌다가 때로는 조각조각 부서져 파편으로 돌기도 하지요. 인공위성이 도는 궤도를 조사한 과학자에 따르면 몇 천 개의 고장난 위성과 몇 만개의 파편들이 궤도를 돌고 있습니다. 미래의 우주 여행 중에는 그 동안 쏘아 올렸던 인공위성과 우주 탐사선의 잔해들도 우주여행의 방해꾼으로 나타나진 않을까요?   ☞ 보고 또 보고 ▶인공위성 : 과학 연구, 기상 관측, 지구 관측, 전파 중계, 군사 목적 등을 위해 지구나 행성 또는 그 위성의 주위를 도는 궤도에 쏘아 올린 사람이 만든 물체. 지금까지 성공한 것으로는 지구주위를 돌고 있는 인공 위성과 달 착륙을 위해 달 주위를 돌던 인공 위성 등이 있다. 지구 주위로 물체를 매우 빠른 속도로 회전시켜서 그 물체의 원심력이 지구의 인력과 평형을 이루게 하면, 그 물체는 무중량 상태가 되어 외부에서 아무런 작용을 가하지 않아도 지상으로 떨어지지 않는다. 인공위성은 그 원리를 이용한 것이다. 대기권 밖에서는 공기의 저항이 없으므로 위성의 속도가 감소하거나 마찰에 의한 열로 타버리지 않으며, 관성의 법칙에 따라 장기간 지구 주위를 계속 돌게 된다. 지구의 인공 위성의 속도는 매초 8～9km로 이는 지구로부터의 거리에 따라 약간 다르다. 1957년 10월 4일에 소련이 최초의 인공 위성 스푸트니크 1호를 쏘아 올린 이래 현재 세계 각국에서 쏘아 올린 수천 개의 인공 위성이 궤도 위를 비행하고 있다. 인공 위성에는 우주 여행을 목적으로 사람이 탈 수 있는 캡슐을 갖춘 것, 지구의 자전 속도와 같은 속도로 회전하여 항상 그 자리에 있는 것처럼 보이는 정지 위성 등이 있다. 정지 위성에도 대륙간의 텔레비전 전파나 국제 무선 전화를 중계하기 위한 통신 위성, 지구 상공의 구름의 움직임이나 태풍 등을 관측하여 사진을 찍어 지구에 보내는 기상 위성, 다른 나라의 군사시설을 촬영하기 위한 군사 위성 등이 있다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅳ.힘과 운동 ▶들려주는 시기 : 물체의 운동에 대해 배우면서   003. 물체의 무게는 지표면과, 지각 속에 깊은 구멍을 파고 그곳에 물체를 놓았을 때, 어느 곳에서 더 무거울까? 지구에 깊은 구멍을 파고 들어간 곳과 지표면에서 같은 물체의 무게를 측정하면 어떤 결과가 나올까요? 옳은 답은 '지표면에서 측정한 무게가 더 무겁다' 입니다. 왜 그럴까요? 우리는 물체의 무게라는 것을 '물체를 지구가 끌어당기는 힘(중력)의 크기이며 지구에 가까울수록 중력의 크기는 크다' 라고 알고 있습니다. 단순히 이와 같은 지식에 의하면 지구 중심에 조금이라도 더 가까운 곳에서 측정한 무게가 무거워야 되겠지요. 그러나 이와 같은 생각은 중력에 대한 개념을 정확히 알지 못하는데서 비롯된 것이라 할 수 있겠습니다. 만유인력의 법칙에 의하면 중력은 지구만이 가지고 있는 것이 아닙니다. 질량을 가지고 있는 물체라면 아주 자그마한 돌멩이라도 일정한 크기의 중력을 가지고 있지요. 따라서, 지구 내부로 들어가면 물체의 주위에 있는 질량이 그 물체를 같은 힘으로 모든 방향에서 잡아당기기 때문에 무게는 증가하지 않고 오히려 감소합니다. 결국 지구 중심에 도달하면 물체는 완전히 무게를 상실하고 무중력 상태가 되는 것입니다. 이런 이유에서 물체는 지구 표면에서 가장 무거우며 지구 표면으로부터 내부로 그 위치를 옮김에 따라 무게가 감소합니다. 단, 이것은 지구 내부의 밀도가 균일하다고 가정할 때의 추리입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶만유인력의 법칙 : 지구가 물체를 끌어당기는 힘은 그 물체가 지구 표면으로부터 멀어질수록 감소한다. 만약 우리가 1Kg의 물체를 6,400Km로 들어 올렸다면 지구의 중심으로부터의 거리가 두 배로 되며 이 물체가 받는 인력은 1/4로 작아진다. 만유인력의 법칙에 의하면 지구의 전 질량이 지구 중심에 집중되어 있다고 가정할 때, 지구 주위에 있는 물체를 끌어당기는 인력은 물체와 지구 중심간의 거리의 제곱에 반비례하고 물체의 질량과 지구질량의 곱에 비례한다. 즉, 모든 물체와 물체 사이에는 두 물체 사이 거리의 제곱에 반비례하고, 두 물체 질량의 곱에 비례하는 힘이 작용한다. ▶관련단원 : 중 1, Ⅵ.힘과 운동 - 중력   004. 전기의자의 발명자는 누구일까? 사형을 금지하는 나라가 점점 늘어나는 추세입니다. 우리 나라에서도 얼마 전 사형폐지론과 존속론이 맞서 논쟁을 벌인 적이 있었지요. 하지만 아직도 사형제도가 있는 나라가 많습니다. 예로부터 사형방법에는 교수형과 총살형이 일반적이었지요. 그런데 사형방법으로 전기 의자를 사용한 것은 미국이 최초입니다. 그리고 가장 많이 사용한 곳도 미국이었지요. 전기의자가 미국에서 발명되었기 때문입니다. 시간이 흐르면서 미국에서도 많은 주에서 전기의자로 사형시키는 방법을 폐지했습니다. 하지만 여전히 남아 있는 주도 있답니다. 이 전기의자의 발명자가 누군 인 줄 아세요? 놀랍게도 발명왕 에디슨이랍니다. 에디슨이 전기의자를 발명한 것은 아주 우연의 계기였지요. 에디슨은 많은 발명을 하면서 한편으로 사업에도 손을 대었습니다. 1882년 세계 최초의 중앙발전소와 전등회사가 탄생했습니다. 에디슨이 세운 회사이지요. 처음에는 명성도 있어서 사업이 순조로웠습니다. 그런데 어느 날 라이벌이 나타났습니다. 웨스팅하우스라는 사람이었지요. 그도 전력회사를 세웠습니다. 에디슨은 고민이 많았습니다. 자기 회사의 직류발전기로는 기껏 2～3마일 정도의 거리밖에 전기를 보내지 못하기 때문이었습니다. 그 이상도 보낼 수 있지만 그러자면 전력 값을 올려야 하고 그렇지 않으면 전력 손실이 커서 큰 손해를 볼 처지였습니다. 이와 달리 웨스팅하우스의 전력회사는 교류발전기를 사용하기 때문에 변압기를 달면 아무리 먼 곳이라도 송전할 수 있었지요. "만약 직류 전기의 우수성을 알리지 못하면 우리 사업은 파산하고 말아." 에디슨은 생각 끝에 교류 전기의 위험성을 알리기로 마음먹었습니다. 그 중 하나가 교류의 고압 전류로 개나 고양이를 불태워 죽이는 실험이지요. 에디슨은 직접 나서지 않고 다른 사람을 고용해서 여러 차례 공개 실험을 했습니다. 에디슨의 예상대로 웨스팅하우스의 인기는 땅에 떨어졌습니다. 웨스팅하우스는 파산 일보직전까지 갔다가 1893년 시카고 박람회를 계기로 다시 일어선답니다. 한편 교류 고압전류의 위력을 본 뉴욕 주 형무소는 에디슨에게 전기의자를 만들어 달라고 부탁했습니다. 이 때부터 미국에서는 교수형 대신 전기의자로 사형을 시켰답니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶교류 : 일정한 시간마다 흐르는 방향이 바뀌는 전류. 단상 교류와 3상 교류가 있는데, 보통 단상 교류를 가리키는 경우가 많다. 전류가 변화하는 상태는 사인파(정현파) 모양을 이룬다. 곧 맨 처음 순간의 전류는 0인데, 시간이 지남에 따라 전류의 세기가 차차 증가하여 최대가 되었다가 다시 차차 감소하여 0이 된다. 다음에 전류의 방향이 반대로 되어 똑같은 모양인 사인파 모양으로 변화하여 맨 처음의 상태로 되돌아온다. 이러한 변화가 1초 동안에 되풀이되는 횟수를 주파수라고하며, 헤르츠(Hz)로 나타낸다. 우리 나라에서는 60Hz를 쓰고있다. 교류는 변압기를 사용해서 마음대로 전압을 바꿀 수 있으며, 또 큰 전력의 발전이나 송전, 배전에 적당하므로 가정이나 공장의 전등, 전동기 따위에 이용되고 있다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅳ.전기와 자기 ▶들려주는 시기 : 전류에 대해 배우면서   005. 연필이 종이에는 잘 써지는데 유리판에는 잘 써지지 않는 이유는? 오늘은 우리들의 작은 일상 생활 속에도 수많은 과학적 원리가 적용되고 있다는 것을 하나의 예를 들어 이야기하려 합니다. 우리들이 많이 사용하는 생활용품 중에 연필이 있습니다. 그런데 이 연필은 종이 위에는 글씨가 잘 써지는데 유리판과 같은 매끈한 물질 위에는 잘 써지지 않습니다. 그렇다면, 종이 위에 글씨가 써지는 원리는 무엇일까요? 또, 매끈한 물질 위에는 왜 연필이 쓰여지지 않는 것일까요? 그것은 한마디로 마찰력 때문이라 할 수 있습니다. 연필심은 흑연과 점토로 되어 있습니다. 연필이 종이에 써지는 것은 연필심의 흑연이 종이에 묻어나는 것인데, 흑연이 묻어나기 위해서는 마찰력이 필요합니다. 따라서 유리처럼 마찰력이 작아 미끄러지는 곳은 흑연이 묻어나기 어렵습니다. 즉 종이에 연필로 글씨를 쓸 수 있는 것은 흑연과 종이가 일으키는 일정한 마찰력에 의한 것입니다. 이와 같이 우리들이 무의식중에 행하고 있는 여러 가지 사소한 일들 속에도 주의 깊게 살펴보면 많은 과학적 원리가 적용되고 있다는 것을 알 수 있습니다. ▶관련단원 : 중 1, Ⅸ.힘과 운동 - 마찰력   006. 방사능은 왜 위험할까? 사실 지구상의 모든 생명체는 옛날부터 방사능과 우주선에 항상 노출된 채 살아 왔습니다. 그런데 현재 실험실에서 X선을 만들고, 땅속에 미량 포함된 라듐 같은 천연 방사성 물질을 인공적으로 농축시킴으로써 날이 갈수록 그 위험은 커지고 있습니다. 초기에 X선과 라듐을 연구하던 사람들은 방사능에 노출되어 치명적인 해를 입기도 했습니다. 퀴리와 그 딸은 방사선 노출에 의한 백혈병으로 사망했습니다. 오늘날 백혈병의 발병률이 높은 것도 X선을 지나치게 많이 사용하기 때문일 것입니다. 방사능이란 불안정한 원소, 즉 방사성 원소의 원자핵이 스스로 붕괴하면서 방사선을 내뿜은 현상을 말합니다. 방사선에는 알파선, 베타선, 감마선이 있는데 각각 특징이 다릅니다. 알파선은 헬륨의 원자핵으로 양전하를 띠며, 투과력은 약하지만 원자 수준에서는 대포알 같은 위력을 지닙니다. 베타선은 빠른 전자의 흐름인데 음전하를 띠며 투과력은 중간입니다. 마지막으로 감마선은 전자기파의 일종으로 투과력이 가장 세서 콘크리트 벽도 뚫을 정도입니다. 이런 방사선은 쬐는 방법에 따라 몸에 직접 쬐는 체외 피폭과 방사능에 오염된 공기, 물, 음식물이 몸 안으로 들어오는 체내 피폭으로 나눌 수 있습니다. 방사선을 쪼이면 세포핵 속의 유전 물질이나 유전자가 돌연변이를 일으키거나 파괴됩니다. 예를 들어 아기를 가진 여자가 방사능에 노출되면 태아의 유전자가 변하여 기형아가 됩니다. 또한 방사능은 암을 비롯한 갖가지 질병을 일으키는데, 1986년에 일어난 체르노빌 사고에서 그 극명한 예를 찾을 수 있습니다. 구 소련 우크라이나 공화국의 체르노빌 원자력 발전소에서 일어난 사고는 인류가 원자력 발전을 시작한 지 32년만에 발생한 최악의 사고로 기록되었습니다. 원자로를 식히는 냉각수관이 파괴되자 원자로 내부의 온도가 급격히 올라가 통째로 폭발해버렸는데, 이때 발전소 건물이 산산조각 나면서 강력한 방사능을 뿜기 시작했습니다. 이 사고로 많은 사람들이 죽었고, 살아 남은 사람들도 암, 백혈병, 빈혈증, 만성비염, 후두염에 시달리고 있으며, 태어난 아기들도 기형아가 많았습니다. 물론 사람뿐만 아니라 동식물에도 많은 기형이 생겼습니다. 방사능이 위험한 이유는 또 한가지 있습니다. 원자력 발전소에서 연료로 쓰고 난 뒤에 남는 방사성 폐기물에서는 인체에 치명적인 해를 주는 방사선이 나오는데, 이것이 줄어들어 무해하게 될 때까지는 수천 년에서 수십 만년이 걸립니다. 소위 반감기가 길다는 것이며 거의 반영구적인 시한 폭탄인 셈인데, 이것을 완벽하게 해결할 기술은 아직 개발되지 않고 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶원자로 : 핵분열에 의한 연쇄반응을 인위적으로 조절, 제어하면서 유지시키는 장치로 발열이 수반되므로 '로'라고 하나 영어로는 핵반응장치라 합니다. 핵분열을 일으키는 핵연료(농축우라늄, 플루토늄 등)와 방출된 중성자의 에너지를 감소시키는 감속재(물, 중수, 흑연 등)로 노심을 형성하고 중성자가 외부로 새는 것을 막는 반사재(일반적으로는 감속재와 같은 물질, 고속로에서는 철, 납 등)로 싸고 차폐재 (물, 철, 콘크리트 등)로 둘러싸서 방사선이 외부로 새지 않도록 합니다. 노심에는 냉각재(물, 탄산가스, 헬륨 등)를 순환시켜 과열을 막고 끌어낸 열을 동력으로 이용합니다. 1943년 미국에서 엔리코 페르미 등 이 만든 '시카고 파일'이 세계 최초의 원자로입니다. 원자로는 중성자의 에너지 크기에 따라 고속로, 중 속로, 열중성자로로 나뉘며 구성, 사용 목적 등에 따라 많은 종류가 있습니다. ▶ 교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅰ.일과 에너지 ▶ 들려주는 시기 : 원자력 에너지 학습 후   007. 감전은 왜 일어날까? - 전깃줄에 앉은 참새가 감전되지 않는 이유 우리는 가끔 감전 사고에 대한 뉴스를 듣습니다. 이러한 사고는 왜 일어날까요? 그것은 전류가 몸을 통하여 흘렀기 때문입니다. 우리 몸의 저항은 약1,000Ω에서 500,000Ω까지 상황에 따라 달라집니다. 이 값은 몸이 젖어 있을수록 작습니다. 만약 마른 손가락으로 24V 건전지의 두 단자를 만지면 약간 간지러움을 느끼지만, 몸이 젖어 있다면 매우 견디기 힘들 것입니다. 다음 표는 사람 몸에 전류가 흐를 때 인체에 미치는 영향을 나타낸 것입니다.   전류(mA)인체에 미치는 영향 0.001   느낄 수 있다 0.005   고통스럽다 0.010   근육 수축을 일으킨다 0.015   근육이 마비된다 0.070   심장에 영향을 준다(1초 이상 흐르면 치명적임)   만일 땅을 딛고 손으로 120V를 만지면 손과 다리사이에 120V의 전압 차가 있는 것입니다. 보통 땅과 다리 사이에는 저항이 크기 때문에 몸을 다치게 할 정도로 큰 전류가 흐르지 않습니다. 그러나 사람의 발과 땅이 젖어 있다면 다리와 땅 사이의 저항이 작아져서 몸이 견딜 수 없을 정도로 큰 전류가 흐릅니다. 그렇기 때문에 목욕을 하면서 전기 제품을 만지는 것은 절대로 금해야 합니다. 몸의 한 부분과 다른 부분 사이에서 전압 차가 있을 때 감전이 됩니다. 만일 우리가 다리에서 떨어지다가 고압선을 잡고 매달렸다면 이때는 다른 전선을 건드리지 않는다면 전혀 감전되지 않습니다. 비록 전선의 전압이 수 만 볼트일지라도 두 손으로 하나의 전선만 잡고 있으면 몸에는 전류가 흐르지 않습니다. 왜냐하면 손과 손 사이에 아무런 전압 차가 없기 때문입니다. 고압선에 참새가 앉아 있을 수 있는 것도 이와 같은 이유 때문입니다. 그러나 새의 한쪽 발이 이웃한 전선에 닿는다면 전선사이에는 공기와 새가 병렬로 연결된 셈이며, 새의 저항이 공기의 저항보다 작으므로 전류가 새의 몸을 통해 흐르게 됩니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶전류는 도선에만 흐르게 되는 것은 아니다 : 기체 속에서도 (＋)전하와 (－)전하를 띤 부 분 사이에 전하를 가진 전자가 지나가면 전류가 흐르게 됩니다. 또한 액체 속에서도 전류가 흐를 수 있습니다. 염산이나 염화나트륨 수용액에서는 전류가 흐르는 데, 액체 속에 전하를 띤 알갱이들이 존재하여 이것들이 전하를 이동시켜 전류를 흐르게 하기 때문입니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅳ.전기와 자기 ▶들려주는 시기 : 전하와 전류 학습 후   008. 번개의 생성과 소멸 번개란 구름이 많이 낀 날 우리가 볼 수 있는 한줄기의 빛이고 그 소리를 우리는 천둥이라고 부른다. 번개는 근본적으로 구름이 있어야 형성이 된다. 그러므로 고온 다습한 지방에서 구름이 많이 생기고 또 번개가 많이 친다. 세계에서 번개가 제일 많이 치는 곳은 미국의 플로리다주이다. 플로리다주를 기준으로 90 km 구간은 번개의 다발지역이라고 해도 과언이 아닐 만큼 1년 365일 중 100여 일을 번개 치는걸 볼 수 있다고 한다. 번개의 생성조건은 지상이나 바다, 강 등에서 증발한 수증기가 위로 상승해서 상승기류를 형성한다. 공기가 위로 올라가면 단열 팽창하므로 온도가 하강하여 적란운을 만들어 낸다. 위로 올라갈수록 온도가 급격히 하강하여 수증기가 모여 빙정을 만들어 낸다. 그 빙정들은 상승기류에 의해 이리저리 떠다니면서 크게는 사람의 주먹크기 만한 빙정들도 형성된다고 한다. 그 빙정들은 작은 것과 큰 것으로 나뉘어져 작은 것은 '-'극, 큰 것은 '+' 극으로 나누어진다. 그래서 -극이 +극을 끌어당기면서 서로 충돌하는데 이 과정을 번개라고 한다. 번개는 주로 지상의 높은 곳에 떨어지는데 어떤 사람들은 피뢰침만 세우면 번개로부터 절대 안전하다고 하지만 연구에 의하면 피뢰침보다 피뢰침 바로 옆에 있는 나무가 번개에 맞아 쓰러지는 경우가 많다고 한다. 번개가 땅으로 내려오는 과정은 '-' 이온과 '+' 이온이 눈에도 보이지 않고 소리도 들리지 않을 만큼 먼저 한줄기의 '번개가 지나갈 길'을 만드는 것이다. 이 이온들이 한 줄기를 형성하면서 지상으로 내려온다. 또 지상에서도 높은 곳부터 있는 물체들이 희미한 이온들을 번개와 같이 낸다고 한다. 이 두 줄기가 만나면 곧바로 그곳으로 번개가 떨어진다고 한다. 실제로 사진에 이런 게 찍혀 있다. 들판에서 번개를 피하는 요령은 다 아는 거지만 앞에서도 보았듯이 높은 곳은 절대 금물이다. 번개는 일단 가깝고 높은 곳의 물체를 표적으로 삼는다. 들판 어디에도 숨을 곳이 없다면 몸을 공 모양과 같이 웅크리고 앉는다. 들판에서는 이 방법이 최선이라고 한다. 그리고 번개 치는 날에는 전화를 되도록 받지 않는 게 좋다. 왜냐하면 전화선은 외부와 연결이 되어 있기 때문이다. 물론 통신도 금물이다. 전화선으로 외부와 연결이 되어있기 때문. 또 샤워도 금하는 게 좋다. 비교적 안전지대는 차안이다. 차안에 가만히 있으면 차체의 금속성 때문에 번개가 치더라도 바로 방전이 된다고 한다.   ☞ 보고 또 보고 ▶번개 : 과학자들은 아직도 모든 번개에 대해 완전히 알고 있지는 않다. 여기서 설명하는 것은 가장 일반적인 번개현상에 대한 것이라는 점을 알아두자. 우리 눈에 보이는 번개의 모양은 전하들이 번개 구름과 지상의 한 점 사이를 지나가는 도선과 같은 것이다. 예로서 구름에 있는 (-)전하가 땅위에 있는 (+)전하들로부터 강한 전기력을 받아 끌려 내려오면서 중성인 공기 분자를 쳐 방향이 이리저리 꺾이고, 또 공기 분자를 (+)전하와 (-)전하를 가진 입자로 분리해 놓는다. 즉, 이온화시킨다. (-)전하들이 이러한 과정을 거치면서 내려와 지상에 닿는 순간 그들이 내려온 통로는 마치 (+)와 (-)자유전하가 공존하는 도선과 같다. 그들이 내려온 길이 도선이 된 것을 처음 느끼는 (-)전하가 땅에 가장 먼저 닿는 것이다. 따라서, 지상에서 가까운 (-)전하들부터 빠른 속력으로 지상에 떨어지고, 그 다음 위에 있는 (-)전하들이 쏟아부어진다. 이 과정에서 전하들의 속력이 매우 빠르게 부딪혀 내려오므로 방전이 일어나고 강한 열을 방출해 주변이 매우 뜨거워져 공기는 갑자기 팽창하게 된다. 이 때, 우리가 보는 방전이 번개이며, 공기 팽창에 의한 소리가 천둥이다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2 , Ⅳ.전기와 자기 - 전기현상 ▶들려주는 시기 : 전기현상을 배운 후에   009. 전자레인지의 원리 전열기는 주울열을 이용한 것이지만, 조리기구 중에는 그보다도 고도의 열을 내는 것이 있습니다. 전파로 식품을 데우는 마이크로웨이브오븐, 흔히 전자레인지라고 부르는 것이 그것입니다. 전열기나 가스 등은 식품을 외부에서 가열하지만 전자레인지는 식품 전체가 전파의 에너지를 직접 받아 일률적으로 가열됩니다. 여기에서 사용되는 전파는 마이크로웨이브로 레이더나 전화의 중계 등에 사용되는 전파와 같은 것입니다. 전자레인지에서는 주파수가 2,450MHZ, 파장은 약 12Cm의 전파가 사용됩니다. 식품이 마이크로웨이브로 가열되는 이유는 무엇일까요? 식품은 전분이나 단백질 등의 생물체의 구성물질로 되어 있습니다. 이들의 물질은 전기적으로는 유전체 즉 절연체입니다. 따라서 두 장의 전극 사이에 유도체를 삽입하고 여기에 직류전류를 가해 전극 사이에 전계를 만들면 유전체의 분자는 양과 음의 전하를 가진 전기쌍극자가 됩니다. 여기에서 전압의 극성을 바꾸어 전계의 방향을 반대로 하면 전기쌍극자의 방향도 바뀌어집니다. 따라서 전극간에 매우 빠른 속도로 그 방향이 변화하는 전계(고주로 되어 있는 유도체의 파 전계)를 가하면 쌍극자분자도 같은 속도로 반전하게 됩니다. 이 때문에 분자와 분자 사이에 마찰열이 일어나서 가열되는 것이지요. 즉, 전파란 전계와 자계가 주기적으로 변화하는 것입니다. 마이크로웨이브가 식품에 쪼여지면 마이크로웨이브의 진동전계에 의해 식품 속의 분자가 1초간에 24억 5천만 회나 진동하여 마찰열이 발생하게 되는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶주파수(周波數,frequency) : 진동 전류(振動電流) 또는 전파, 음파 따위가 1초 동안에 방향을 바꾸는 회수. 매초 몇 진동수(cycle)로 나타냄 ▶파장(波長,wave length) : 파동에 있어서 같은 위상(位相)을 가진 서로 이웃한 두 점(點) 사이의 거리. 횡파에서는 서로 이웃한 파구(波丘)와 파구, 또는 파곡(波谷)과 파곡의 거리, 종파에서는 서로 이웃한 밀(密)과 밀, 또는 소(疎)와 소의 거리를 말함. ▶유전체(誘電體) : 외부로부터 전장(電場)을 가했을 때 그 양쪽 끝에 정부(正負)의 전하(電荷)가 나타나는 것과 같은 물체. 유리, 운모, 파라핀, 사 따위가 있음. 보통은 절연체라고 불리는 것을 정전(靜電)현상의 매체로 하여 다룰 때의 명칭임 ▶절연체 : 전기나 열이 잘 통하지 않는 물질 ▶유도체(誘導體) : 화합물 분자의 일부가 변화하여된 화합물을 본디의 화합물에 대하여 이르는 말 ▶전기쌍극자(電氣雙極子) : 정부(正負) 등량(等量)의 전하가 아주 가까운 거리에 있는 현상 ▶관련단원 : 중 2, Ⅳ.전기와 자기 - 전기의 이용   010. 아인슈타인은 학생 시절에 우등생이었을까? 우리 나라 사람들에게 과학의 천재를 말해 보라고 하면, 아마도 가장 먼저 떠올리는 사람은 아인슈타인이 아닐까 싶습니다. 이는 우리 나라 사람들이 결코 쉽지 않은 그의 이론을 이해해서라거나, 그가 말년에 가졌던 사상적 측면을 공감해서도 아닐 것입니다. 단지 다른 과학자들 보다 그에 대한 에피소드들이 우리들 귀에 많이 들려왔고, 그의 이론들이 기존의 이론들을 완전히 뒤엎을 만한 위대한 것이라는 막연한 동경심 때문이리라 생각됩니다. 그렇다면 그토록 천재성을 인정받은 대과학자 아인슈타인의 어린 시절은 어떠했을까요? 그에 대한 전기를 읽어보지 않은 사람은 자세히 알 수 없는 몇 가지 어린 시절의 에피소드들에 대해 이야기하고 함께 생각해보려 합니다. 아인슈타인은 1879년 3월 14일 남부 독일 울름에서 태어났습니다. 그는 태어나면서부터 가족들에게 지속적인 걱정꺼리를 안겨 주곤 했는데, 그 첫째가 지나치게 머리가 커서 기형아가 아닐까 하는 점이었습니다. 그의 뒷머리가 들어갈 즈음에는 지나치게 살이 찌기 시작했고, 거의 말을 하지 않고 혼자 놀기만 해서 벙어리가 아닐까 하는 걱정을 하게 하였습니다. 2년 6개월이 지나자 거의 정상은 되었으나, 자신이 말한 내용을 몇 번이고 되풀이하는 습관을 7살까지 지니고 살았다고 합니다. 게다가 그는 다분히 신경질적이어서 여동생을 다치게 하는 등 여러 가지 사고를 치기도 했었습니다. 그러한 그를 가르쳤던 교사들의 평가는 한결같이 나쁘기만 하였습니다. 그가 공립학교에 들어갔을 때도 구구단을 외우지 못했고, 반사 신경이 너무 둔하여 늘 엄한 교사로부터 손바닥을 맞아야만 했습니다. 계산하는 시간이 많이 걸리는 편이었고 그나마 틀린 답을 내놓기 일쑤였습니다. 아무도 그가 수학적 재능이 있다고 생각하지 않았습니다. 9살에 그는 뉴욕의 AYDANS 루이트포르트 김나지움에 진학했는데 그 학교는 인문주의 교육을 주로 하는 학교였기 때문에 언어 기억력이 부족한 그에게는 큰 고통거리였습니다. 라틴어는 "양", 그리스어는 "가"를 받는 일이 비일비재했습니다. 급기야는 그를 담당한 그리어 교사가 "너는 제구실을 해 낼 인물은 못 될 것 같다."는 예언을 하게 만들었습니다. 뒤에 그는 결국 학교를 중퇴하고 마는데 7학년 때 만났던 그리스어 교사의 퇴학 권고 사유는 "너의 존재가 내 학급에 대한 존경심을 잃게 한다."는 것이었습니다. 이러한 교사의 혹평에도 불구하고 아인슈타인은 뒷날 모든 사람들이 존경해 마지않는 천재 과학자가 되었던 것입니다. 우리 모두가 한 번쯤은 생각해 볼만한 이야기지요.   ☞ 보고 또 보고 ▶아인슈타인(Einstein, Albert, 1879-1955) : 미국의 이론 물리학자. 독일태생. 1905년에 특수상대성 이론, 광량자(光量子)의 이론, 브라운(Braun)운동의 이론을 발표, 쮜리히, 프라하, 베를린 대학의 교수를 지냄. 1차 대전 중에 일반 상대성 이론을 발표, 강한 중력장(重力場)에서는 빛의 진로(進路)가 굽는다는 것을 예언했는데, 이것은 1919년의 일식(日蝕) 관측으로 확인되어 더욱 그의 명성이 올랐음. 1933년 나찌의 박해로 미국으로 이주, 프린스톤 연구소 교수로서 통일장 이론(統一場理論)의 발전에 힘썼음. 1921년 노벨 물리학상을 탔음.   011. 피다만 무궁화 1990년 어느 잡지사에서 조사한 노벨상에 가장 근접한 한국인이 누구냐는 질문에 많은 과학자들이 '이휘소처럼 노벨상에 가까이 가 본 사람이 없다.'고 했습니다. 이휘소는 어떤 사람이고 그의 학문적 업적이 어느 정도였길래 많은 사람들이 '노벨상 감'으로 꼽기를 주저하지 않는 것일까요? 이휘소는 1955년 2월 오하이오주에 있는 마이애미 대학 물리학과에 등록함으로써 유학 생활을 시작합니다. 이후 58년 피츠버그 대학에서 석사 과정을 마쳤고 1960년 12월 펜실베니아 대학에서 'K이온 중간자와 핵자 현상의 이중 분산 표시에 의한 분석'이라는 논문으로 박사 학위를 받았습니다. 그는 유학 시절 줄곧 A학점을 받아 수석을 놓치지 않았는데 1959년 8월에 치른 박사 학위 시험에서는 전체 평균 93학점을 받아 차석의 71점을 무려 22점이나 앞질렀다고 합니다. 이 점수는 펜실베니아 대학 역사이래 처음 있는 일이었습니다. 그 후 이휘소 박사는 페르미 연구소의 이론 물리학 부장으로 임명돼 가속기를 이용한 소립자 연구의 실질적인 책임자가 되었습니다. 아울러 가까운 시카고 대학의 정교수로 자리를 옮겼습니다. 이휘소는 생전에 138편의 논문을 발표했는데 물리학계에서는 그의 업적을 크게 두 가지로 꼽고 있습니다. 첫 번 째는 70년대 확립된 전약 이론에 이휘소가 결정적인 기여를 한 점입니다. 전자기력과 약력의 통합으로 알려진 이 이론은 67년 미국인 와인버그에 의해 제창되었는데 두 가지 치명적인 약점을 가지고 있었습니다. 이휘소는 72년 발표한 논문 '재규격화가 가능한 질량이 있는 벡터 중간자 이론-힉스 현상의 섭동 이론'에서 이 문제를 명쾌하게 계산해 증명하였습니다. 와인버그는 전약 이론을 발전시킨 공로로 79년 노벨 물리학상을 받았습니다. 또 하나의 업적은 매혹 입자(charmed particle)에 관한 것입니다. 하버드 대학의 글래쇼 교수는 u(업)쿼크, d(다운)쿼크 그리고 전자라는 기본 입자 외에 c쿼크라는 새로운 쿼크가 있어야 한다고 주장했습니다. 이휘소는 당시 잘 알려져 있던 두 입자(Kl과 Ks)의 질량차로부터 c쿼크의 질량을 계산해 냈습니다. 그 후 얼마 지나지 않아 c쿼크와 그 반입자로 구성된 매혹 입자가 발견됐으며 매혹 입자를 구성하는 c쿼크의 질량은 그가 예언한 것과 같다는 사실이 밝혀졌습니다. 와인버그와 함께 노벨상을 공동 수상한 파키스탄인 살람은 '이 박사의 정확하고도 믿을 수 있는 c쿼크의 질량 추정이 없었다면 매혹 입자에 대한 우리의 이해가 그리 빠르지 않았을 것'이라며 그의 업적을 높이 평가했습니다. 그러나 아깝게도 이휘소 박사는 1977년 6월 16일 콜로라도주의 과학 회의에 가던 중 일리노이주 남부에서 자동차 사고로 사망했다.   ☞ 보고 또 보고 ▶이휘소(李輝昭, 1935～77) : 이론 물리학자, 국제학계에서는 벤저민 W.리로 더 잘 알려져 있다. 서울대학교 공과대학에 재학중 양자역학 등 물리학에 관심을 가지고 미국으로 가 1956년 마이애미 대학교 물리학과를 졸업하고, 58년 피츠버그에서 석사학위를 받았다. 60년 펜실베니아 대학에서 박사학위를 받고 조교수를 거쳐 28세에 정교수가 되었다. 7년 미국 국립 페르미연구소 이론 물리학 연구부장, 72년 재미 한국 과학 기술자협회 부회장을 지냈다. 미국의 주한 미군 철수 움직임과 함께 시작된 박정희 정권의 핵무기 독자개발에 결정적인 도움을 주었다는 소문이 나도는 가운데 77년 의문의 자동차 사고로 죽었다.   012. 베르누이란? (어떻게 큰 비행기가 하늘을 날 수 있을까요?) 덩치가 큰 비행기가 사람과 화물을 가득 실은 채 하늘을 나는 일은 꽤나 신기한 일입니다. 그러나 아무리 신기한 일도 원리를 알면 매우 간단하답니다. 비행기가 날 수 있는 것은 공기의 성질을 잘 이용하기 때문입니다. 이 원리에 따르면 물이나 고기의 속도가 빠르면 압력이 낮아지고 물이나 공기의 속도가 느리면 압력이 높아진다는 것입니다. 비행기의 날개를 옆에서 보면 아래쪽은 평평하고 위쪽을 둥근 모양입니다. 또한 윗부분의 앞쪽은 두텁고 뒤로 갈수록 가는 형태를 하고 있습니다. 비행기가 앞으로 나갈 때 뒤로 흐르는 공기의 속도는 날개 위쪽과 아래쪽이 다릅니다. 아래쪽보다 위쪽이 훨씬 빠릅니다. 결국 공기의 속도가 빠른 위쪽보다 공기의 속도가 느린 아래쪽의 압력이 크다는 이야기입니다. 압력이 큰 아래쪽 공기가 날개를 밀어 올리기 때문에 비행기는 하늘로 날아올라 멀리 비행할 수 있는 것입니다. 고속도로에서는 베르누이의 원리를 잘 알고 있어야 합니다. 만약 큰 버스와 작은 승용차가 나란히 달린다고 합시다. 이 때 두 차 사이의 공기의 압력은 자동차의 다른 면보다 작습니다. 빠른 속도로 달리는 자동차가 주위의 공기를 끌고 가기 때문입니다. 이 때 자동차, 특히 덩치가 작은 승용차는 안쪽으로 쏠리는 현상이 일어날 수 있습니다. 바로 베르누이 원리 때문입니다. 베르누이 원리는 공기만이 아니라 물에서도 일어날 수 있습니다. 음료수의 병목이 몸체보다 작은 이유도 마찬가지입니다. 병목이 작은 곳에서는 액체의 속도가 빨라지고 공기의 압력은 작아집니다. 따라서 병 속에 담긴 물체는 빠른 시간 안에 밖으로 나올 수 있는 것입니다. 예전에는 이런 베르누이 원리 때문에 바다에서는 선박끼리 충돌 사고가 가끔 일어났습니다. 나란히 달리던 두 배가 눈 깜짝할 사이에 부딪쳐 침몰하는 사고였습니다. 두 배가 나란히 달리면 두 배 사이에 물 골짜기가 만들어집니다. 그리고 배 사이의 물의 속도가 배 바깥의 물의 속도보다 훨씬 빠르게 되지요. 물의 속도가 빠르면 배 사이에서 배에 끼치는 압력은 그만큼 적어지고 배 바깥에서 배에 끼치는 압력은 커지게 됩니다. 그러다 보니 어느 새 두 배는 비스듬히 항해하다가 충돌하게 되는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶베르누이의 정리 : 1738년 D. 베르누이 발표. 유체의 유속과 압력의 관계를 수량적으로 나타낸 법 칙(유체역학의 기본법칙 중 한가지이다). ρgh+P+ρV²/2 = 일정 (유체의 유속V, 밀도ρ, 중력가속도g, 임의의 수평면에서의 높이 h, 유체의 정압 P) ρgh+P 는 위치에너지에 해당하고, ρV²/2는 운동에너지에 해당된다. 이 정리는 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합은 항상 일정하다는 내용을 담고 있다. 그리고 이 정리는 점성이 없는 이상유체에만 해당되고 실제로는 적당히 식이 변형된다. 이 정리에 의하면 유체의 흐름 내에서는 유속이 빠를수록 정압이 낮고, 유속이 느릴수록 정압이 높아지므로 정압을 측정하면 유속을 알 수 있다.   013. 신기루 현상의 원리 신기루란 밀도가 서로 다른 공기 층에서 빛이 굴절함으로써 멀리 있는 물체가 거짓으로 보이는 현상. 어떤 조건하에서 포장도로나 사막 위의 공기는 강렬한 햇빛으로 뜨겁게 가열되고, 고도가 높아짐에 따라 급속히 냉각되므로 밀도와 굴절률이 커진다. 신기루라는 명칭은 중국의 상상의 동물인 <이무기>가 숨을 내쉴 때 보이는 누각이라는 뜻이다. Mirage는 프랑스 말의 의미로 "to look at in wonder"로 miracle과 관련이 있다. 신기루는 다음과 같이 3가지 형태로 구분해 볼 수 있다. ․하방굴절 신기루 나폴레옹 1세의 이집트 원정 때 종군하였던 프랑스의수학자 G. 몽즈가 처음으로 이 현상을 기술하여 {몽즈현상}이라고도 한다. 물체의 윗부분, 나무꼭대기에서 아래쪽으로 반사된 햇빛은 보통 차가운 공기를 지나 똑바로 나아갈 것이다. 각도 때문에 그 빛을 정상적으로 볼 수 없지만, 그 빛은 지표 가까이의 밀도가 희박해진 뜨거운 공기층을 지나면서 위쪽으로 구부러지므로 관측자의 눈에는 마치 그 빛이 뜨거운 지표면 아래쪽에서 나온 것처럼 보이게 된다. 반사된 빛 중에 일부는 굴절하지 않고 똑바로 눈에 들어오기 때문에 나무의 직접상도 볼 수 있다. 이 두 상 가운데 하나는 나무의 실상이고 다른 하나는 물에 반사된 것처럼 거꾸로 보이는 상이다. 하늘이 신기루의 대상이 되면 땅이 호수나 물의 표면으로 잘못 인식된다. ․상방굴절 신기루 빈스 현상이라고도 한다. 지표의 공기가 몹시 차갑고 그 위가 따뜻할 경우, 지표부근의 현저한 기온역전으로 인해 광선이 굴절하여 먼 곳에 있는 실물이 거꾸로 매달린 도립상의 형태로 나타나거나, 솟아올라 보인다. 두 경우 모두 신기루의 상이 실물보다 위쪽에 형성된다. 북극해 같은 곳에서 잘 나타나며, 대기의 조건에 따라 해상에 떠있는 작은 유빙이 거대한 빙산으로, 또는 자그마한 어장이 크고 화려한 궁전으로 변모하기도 하여 항해자나 탐험자들이 신비감에 이끌린다. ․측방굴절 신기루 수평방향으로 빛이 이상굴절하는 것으로 수직인 벼랑이나 벽이 햇빛을 받아 뜨거워진 경우나 해안의 얕은 곳과 깊은 곳의 수온이 다른 경우 등이 조건이 된다. 때로는 수면 위에서처럼 차갑고 밀도가 큰 공기층이 뜨거운 공기층의 아래에 놓이는 경우가 있다. 그러면 반대현상이 생겨 마치 물체가 실제 위치보다 위쪽에 있는 것처럼 보인다. 예를 들면 수평선 너머 배가 있을 때처럼 실제로 보이지 않아야 할 물체가 하늘에 떠 있는 것처럼 보이게 되는데, 이 현상을 {공중누각}이라고 한다.   ☞ 보고 또 보고 ▶교과서 관련 단원 : 물리Ⅰ - 파동과 입자 (반사와 굴절, 간섭과 회절) ▶들려주는 시기 : 빛의 반사와 굴절을 배운 후에   014. LPG, LNG 가스가 누출되었을 때 환기를 어떻게 해야 하나요? LPG는 보통 가정에서 가스레인지 연료로 쓰거나 자동차 연료로 쓰는 것입니다. 크고 무거운 가스통 속에 액체 상태로 있다가 가스 호스를 타고나올 때 기체로 되어 타는 것입니다. LPG는 액화 석유 가스라고 하는데, 원유를 끓여서 분리할 때 먼저 나오는 프로판, 부탄 가스 등을 모아 압력을 높여 액체로 만들어 놓은 것입니다. 그에 비하면 LNG는 액화 천연 가스라고 하는데 땅속에 묻혀 있는 가스로 만드는 것입니다. 천연 가스를 정제하여 얻어지는 메탄을 주성분으로 한 가스를 액체로 만들어 놓은 것입니다. LNG는 가스의 온도를 -162℃로 낮춰서 액체로 만들기 때문에 그 저장 탱크가 단열이 잘 되고 아주 튼튼해야 하므로 각 가정마다 간이용으로 탱크를 설치하기 어려워서 중앙 집중형으로 합니다. 그래서 LNG를 연료로 쓰는 아파트에서는 따로 가스통이 필요 없습니다. LNG는 깨끗해서 환경 오염도 줄일 수 있는 데다 열도 많이 나서 점차 LPG를 대신하여 많이 쓰이고 있습니다. 참고로 가스가 새어 나왔을 때 LPG는 프로판이 주성분이라 아래로 깔리지만 LNG는 메탄이라 위로 올라가니까 환기를 시킬 때는 그 가스가 있는 방향 쪽을 중심으로 해 줘야 합니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶LNG : 액화천연가스 (Liquefied Natural Gas)의 약칭. 천연으로 생산되는 비석유계 천연가스(메탄계 탄화수소를 주성분으로 하나, 실제로는 메탄이 90%이상을 차지함)를 액화한 것. 메탄의 끓는점 -162℃( 저장탱크에 초저온유지가 중요함) ▶LPG : 액화석유가스 (Liquefied Petroleum Gas)의 약칭. 일반적으로 프로판가스, 부탄가스로 통칭되고 있다. 프로판의 끓는점 -42℃ , 부탄의 끓는점 -0.6℃ ․ 공기의 평균 분자량 : 약 28.96, ․ 메탄의 평균 분자량 : 약 16.0 ․ 프로판의 평균 분자량 : 약 44.0 ․부탄의 평균 분자량 : 약 58.0 ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅰ.물질의 구성 - 분자의 운동. 중 1, Ⅲ.물질의 특성 - 끓는점 ▶들려주는 시기 : 물질의 특성을 배운 후에   015. 비유로 배우는 과학상식 - 원자의 크기 작은 수의 세계로 들어가 보자. 수소 원자의 반지름은 약 0.3×10-8cm이다. 얼마나 작은지 상상할 수 없다. 비유1) 1억 개의 수소 원자를 한 줄로 배열해야 1cm가 된다. 비유2) 원자의 크기를 1억 배로 늘리면 탁구공만 해지고, 탁구공을 1억 배만큼 확대시키면 지구 만해진다. 원자는 이렇게 작다. 하지만 더 놀라운 것은, 원자는 대부분이 비어있다는 것이다. 원자는 핵과 전자로 이루어지는데, 원자의 평균 반지름은 10-8cm 정도이고, 핵의 평균반지름은 10-12cm 정도이다. 어느 정도 차이가 나는 것일까? 비유1) 원자핵의 지름을 0.1 mm라고 하면 원자의 지름은 10m 정도다. 비유2) 전자가 잠실 종합운동장의 스탠드를 돌고 있다고 하면, 원자핵은 운동장 한가운데에 있는 개미 한 마리 정도다. 길이보다 부피로 하면 한층 더 실감이 난다. 부피 비는 길이의 세제곱이므로, 원자핵은 원자 부피의10-12배(원자의 반지름과 원자핵의 평균 반지름의 차이가 4승이므로)정도가 된다. 만약 원자에서 핵과 전자를 모두 떼어내어 차곡차곡 쌓을 수 있다고 하자. 엠파이어스테이트 빌딩은 작은 사탕 봉지 안에 들어가고, 63빌딩은 밥풀 뻥튀기 한 알 만해진다. 그렇다면 한강 물은? 한강을 깊이10m, 폭 200m, 길이 100km라고 하자(충분히 이만큼 된다). 한강물의 부피=10m×200m×100,000m = 2×108m3 = 2×1014cm3. '한강을 이루고 있는 물분자'에서 산소, 수소 원자를 떼어내고 다시 원자핵과 전자로 분리해 차곡차곡 쌓는다면, 그 부피는 2×1014cm3×10-12 = 200cm3. 우유가 1백 80 mㅣ이므로 우유 한 컵 조금 넘는다. 하지만, 이 물(?)을 마시려고 컵을 들어올릴 수 있는 사람이 세상에 있을까?   ☞ 보고 또 보고 ▶현재의 원자모형 : 전자는 원자핵 주위를 매우 빠른 속도로 돌고 있으므로 그 위치는 정확하게 정할 수는 없으며, 단지 전자가 존재할 수 있는 확률로 표시하며 이것을 전자 구름으로 나타낸 것이 오늘날의 원자모형이다. *양성자의 발견 : 러더퍼드 ․ 중성자의 발견 : 채드윅 *전자의 발견 : 톰 슨 *중간자의 발견 : 유카와 히데키(예언) → 칼 앤더슨 (확인) ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅰ.물질의 구성 - 원자의 크기 ▶들려주는 시기 : 원자에 대해 배운 후에   016. 왜 전자레인지속에는 은박지로 음식을 싸서 넣으면 안 될까요? 미애는 배가 고파서 냉장고를 뒤지고 있습니다. 냉장고 한 귀퉁이에서 은박지에 싼 피자를 발견한 미애는 너무 기뻐 데워 먹기로 했습니다. 전자 레인지에 데우는 것이 빠르다는 것을 아는 미애는 은박지에 싼 피자를 그대로 전자 레인지에 넣고 시작 스위치를 눌렀습니다. 그런데 이게 웬일입니까? 갑자기 전자 레인지 안에서 스파크가 튀면서 퍽퍽 소리가 들리기 시작했습니다. 이 소리를 듣고 뛰어온 철이가 급히 전자 레인지를 끄고는 안에 있던 피자를 꺼내면서 말했습니다. "전자 레인지에는 금속을 넣으면 안 된다는 것도 몰랐어?" 이 말에 기가 죽은 미애는 깜박 잊어버렸다고 이야기하고는 철이를 골려줄 생각에 "그런데 오빠, 왜 금속을 넣으면 안 되는 거야?"하고 물어 보았습니다. 말문이 막힌 철이는 우물쭈물하다가 아버지에게 도움을 청했습니다. "그건 전자 레인지는 극초단파라는 전파를 이용해서 음식물을 데우는 조리 기구란다. 분자 운동을 자극하기 때문에 가스레인지에 비해 빨리 데워진다는 장점이 있지. 그런데 금속 그릇이나 은박지 같은 금속으로 싼 음식을 집어넣을 경우에는 문제가 생긴단다. 극초단파는 금속을 통과하지 못하고 자유전자에 흡수된단다. 극초단파를 흡수한 자유전자는 들뜨게 되고 들뜬 원자가 원래 상태로 되돌아가면서 흡수했던 에너지를 내보내 그것이 스파크나 소리로 나타나는 거란다. 따라서 금속을 쓰면 음식을 데울 수 없고 위험하단다."   ☞ 보고 또 보고 ▶전자레인지의 원리 : 음식물에 매우 높은 주파수의 전자파(2450㎒)가 가해지면 , 그 진동에 의해 음 식물 속의 분자가 매우 빠른 속도로 운동함으로써 마찰열이 발생하여 음식물이 가열된다. ․ 사용할 수 있는 그릇: 도자기 그릇, 유리그릇, 플라스틱그릇, 나무그릇 등의 비금속그릇 ․ 사용할 수 없는 그릇: 황동그릇, 알루미늄 그릇, 스테인리스 그릇 등의 금속그릇 ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅰ.물질의 구성 - 분자 운동 ▶들려주는 시기 : 전자파를 학습한 후   017. 잠수함은 어떻게 떠오르고 가라앉을까? 잠수함은 부표 저장 통이라는 게 달려 있습니다. 이 통에 바닷물을 채웁니다. 통에 물이 가득 차면 잠수함은 물밑으로 가라앉게 됩니다. 물 속에 들어간 잠수함은 꽁무니에 있는 프로펠러를 돌려 앞으로 나갑니다. 만약 방향을 바꾸고 싶으면 잠수함 머리 앞쪽에 붙어 있는 수평날개를 움직이면 됩니다. 수평날개는 물고기 아가미 뒤에 붙어 있는 수평지느러미와 같은 역할을 합니다. 물 속을 항해하던 잠수함이 떠오르려면 저장 통에 담아 두었던 물을 내보내면 서서히 떠오르게 됩니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶잠수함의 원리 : 잠수함의 부력을 조절하는 것은 잠수함 선체 양쪽에 있는 탱크이다. 이것을 밸러스트 탱크라고 하는 데, 잠수함이 물위에 떠 있을 때에는 공기로 가득 차있게 된다. 잠수함이 물 속으로 들어갈 때에는 탱크 안으로 바닷물이 들어오면서 선체가 무거워져 가라앉게 되는데, 어느 정도 깊이에서 떠있게 하려면 바닷물이 들어오는 밸브를 잠그면 된다. 가라앉았던 잠수함이 다시 떠오를 때는 선체내 부에 저장해 두었던 압축공기가 밸러스트 탱크 안에 밀려들어오면서 물을 잠수함 밖으로 밀어내어 가벼워져 뜬다. 이런 잠수함의 운동 역시 물에 대한 상대적인 밀도에 좌우되며 잠수함의 밀도가 물보다 작으면 뜨고, 크면 가라앉는다. 이 밀도는 밸러스트 탱크 안에 바닷물이 드나듦에 따라 조절된다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅲ. 물질의 특성과 분리 - 밀도 ▶들려주는 시기 : 밀도를 학습한 후에   018. 압력솥에 밥을 하면 빨리 되는 이유는 무엇일까? 냄비에 감자를 삶으면 익는데 20-30분이 걸립니다. 그러나 압력솥에 삶을 경우 4-5분이면 익습니다. 그 이유는 무엇일까요? 냄비의 물은 100℃에서 끓습니다. 물에 아무리 열을 가해도 온도는 더 오르지 않습니다. 가하는 열은 물을 수증기로 증발시킬 뿐입니다. 그러나 압력솥은 밀폐된 뚜껑이 있어 물이 끓을 때 생기는 수증기가 밥솥 내부에 모입니다. 압력이 상승함에 따라 물의 비등점도 높아집니다. 따라서 조리하는 온도가 높아져 음식을 익히는 데 필요한 시간이 단축됩니다. 가정용 압력솥은 1679년 프랑스의 물리학자 드니스 파팽이 영국에서 특허를 낸 '증기찜통'을 개량한 것입니다. 일반적인 현대식 압력솥은 내면의 1㎤당 1㎏의 압력을 받는데 이는 보통 기압의 두 배에 가깝습니다. 따라서 물은 122℃에서 끓습니다. 압력밥솥은 냄비와 비슷한 몸체와 돔형의 뚜껑으로 이루어져 있습니다. 몸통과 뚜껑사이에는 고무로 만든 가스킷이 설치되어 압축된 공기가 새지 않도록 밀폐합니다. 뚜껑 중심부에는 무거운 마개가 달린 배기 구멍이 있습니다. 배기 구멍은 마개에 의해 밀폐되지만 내부의 압력이 일정한 수준에 이르면 열리게 됩니다. 배기 구멍의 마개에 링을 부착하거나 제거함으로써 밥솥 내부의 온도를 폭넓게 변화시킬 수 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶높은 산에서 밥을 지을 때 : 높은 산에서 밥을 지으면 밥이 설익게 됩니다. 액체의 끓는점은 주위의 압력이 높으면 높아지고 압력이 낮으면 낮아집니다. 높은 산은 기압이 낮으므로 끓는점이 낮아집니다. 따라서 물이 끓는 온도가 낮으므로 쌀이 덜 익게 되는 것입니다. 그래서 산에서 밥을 지을 때는 끓는점을 압력을 높이기 위해 솥 위에 돌을 올려놓기도 합니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅲ.물질의 특성과 분리 ▶들려주는 시기 : 끓는점 학습 후   019. 양초는 무엇으로 탈까? 자신의 몸을 태워 세상을 환히 밝히는 촛불은 우리의 마음을 언제나 환하게 밝혀 줍니다. 타고 있는 촛불을 가만히 들여다보면, 타고 있는 양초 속에는 모든 상태가 다 있는 것 같습니다. 양초는 고체로 되어 있지만 성냥불을 켜 양초에 대면 고체인 파라핀은 녹아 흐르기만 할 뿐 불은 붙지 않습니다. 이것이 심지를 타고 올라오면서 불을 붙는 것을 보면 기체 상태도 있는 것 같습니다. 그러면 양초에서 타는 것은 어떤 상태일까요? 만약에 고체인 파라핀과 액체인 파라핀에 직접 불을 붙여 보면 파라핀은 녹아 액체가 될 뿐 불이 붙지 않으며, 액체 파라핀은 흰 연기가 올라올 뿐 이것도 잘 타지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 알루미늄 호일을 말아 연통관 모양으로 만들어 촛불의 중심에 넣고 그 끝에서 희끄무레한 연기가 나오도록 한 후에 불을 붙여 봅시다. 그러면 양초의 심지가 연장된 것처럼 불꽃이 또 만들어지는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 양초는 기체상태로 탄다는 것을 알 수 있습니다. 자신의 몸을 태워 세상을 밝게 해주는 양초처럼 우리도 세상에서 꼭 필요로 하는 사람이 되어야겠습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶파라핀 : 석유에서 분리한 결정성 백색 고체. 메탄계 탄화수소(알칸)의 통칭으로도 쓰이며, 파라핀납을 가리키기도 합니다. 보통 노르말 사슬의 포화탄화수소(n-파라핀)로 되지만, iso-파라핀도 함유됩니다. 양초, 방수제, 파라핀지의 제조와 크레용의 원료 등에 쓰입니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅰ 물질의 구성 ▶들려주는 시기 : 연소의 학습 후   020. 깎아 놓은 사과는 왜 색깔이 변색될까? 사과 껍질을 벗겨서 얼마 동안 그대로 두면 곧 표면이 옅은 붉은 갈색으로 변화하는 것을 볼 수 있습니다. 또 믹서로 갈아 주스를 만들어도 얼마 후 역시 색깔이 변합니다. 이것은 사과 속에 색깔을 변화시키는 물질이 들어 있기 때문입니다. 이 물질은 사과 세포 속에 있을 때는 변화를 일으키지 않지만, 세포가 파괴되어 공기 중에 노출되면 산소에 의해 산화되어 색깔을 변화시킵니다. 이 물질이 바로 퀴닌산(quinic acid)으로 사과, 복숭아, 커피의 종자 등에 다량 함유되어 있으며, 관다발 식물에 널리 분포되어 있습니다. 사과의 껍질을 벗기거나 자르면 사과 세포의 일부가 파괴되고 그 결과 퀴닌산이 공기 중에 노출됩니다. 또한 사과 세포 속에는 물질의 산화작용을 돕는 산화 효소가 함유되어 있는데, 이 효소가 색이 없는 퀴닌산을 산화시켜 옅은 붉은 갈색을 띠는 산화 퀴닌산으로 변화시키므로 사과의 표면 색깔이 변하는 것입니다. 그런데 껍질 벗긴 사과에 묽은 소금물을 끼얹으면 소금 성분이 산소의 용해를 방해하여 산화 효소의 작용을 억제시키므로 색깔의 변화가 일어나지 않습니다. 그냥 물로 씻어도 산소의 용해가 서서히 일어나 색깔의 변화가 느리게 나타납니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶산화환원 효소 : 기질의 수소원자나 전자를 다른 물질(수용제)로 이용시키는 반응을 촉매하는 효 소로 보통 탈수소효소 또는 산화효소로 알려져 있습니다. 플라빈 단백질, 헴단백질, 구리단백질에 많으며 중간대사나 호흡에 중요한 것이 많습니다. 종류에는 NAD＋, NADP＋, 시크로톰, 색소류를 수용체로 하는 수소이탈 효소(알코올 수소이탈효소 등)가 있습니다. 이들 효소는 알데히드와 케톤이 카르복시산으로 산화되는 반응과 아미노산의 탈수소반응에 촉매로 작용합니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응 ▶들려주는 시기 : 산화환원의 학습 후   021. 겨울철 염화칼슘을 뿌리는 이유 장마철에는 온 대기가 습기로 가득 차 있고, 기온도 높아 곰팡이들이 활동하기에 좋습니다. 특히 옷장이나 이불장, 신발장 안은 어둡고 공기가 갇혀 있어 곰팡이들이 살기에 안성맞춤입니다. 그래서 제습제를 넣어 두는데 이런 제습제의 원리는 무엇일까요? 시중에서 판매되는 제습제 통을 가만히 관찰해 보면 주성분란에 '편상 염화칼슘'이라고 쓰여 있을 것입니다. 편상 염화칼슘이란 염화칼슘 조각을 뜻합니다. 염화칼슘은 공기를 잘 흡수하는 성질이 있습니다. 염화칼슘은 흰색 고체로 있다가 장마 때 자신의 무게의 14배 이상의 물을 흡수할 수 있습니다. 습도가 60%일 때는 자체 무게만큼의 물을 흡수할 수 있습니다. 염화칼슘은 여름 장마철뿐만 아니라 추운 겨울 눈 내릴 때도 요긴하게 사용합니다. 눈이 내려 빙판이 된 고갯길에 이 염화칼슘 가루를 뿌리면 놀랍게도 눈이 녹기 시작해서 얼마 안 지나 차들은 안심하고 지날 수 있게 됩니다. 염화칼슘은 제습제로써 습기를 흡수하는 성질이 강한데, 일단 눈 위에 떨어진 염화칼슘은 주위의 습기를 흡수해서 스스로 녹기 시작합니다. 눈에 뿌려진 염화칼슘은 눈 속에 들어 있던 수분을 흡수하게 됩니다. 그럼 염화칼슘이 습기를 흡수하면 왜 눈이 녹게 되는 것일까요? 그 이유는 습기를 흡수한 염화칼슘이 수분을 흡수해서 녹으면서 열을 내놓기 때문입니다. 이 열이 주변의 눈을 다시 녹게 할 수 있고 그 과정이 반복되어 눈을 계속 녹게 하는 것입니다. 또한 염화칼슘이 물에 녹으면 그 물은 다시 얼기 어렵습니다. 무려 영하 55℃가 되어야 얼 수 있습니다. 이러한 원리에 의해 염화칼슘은 눈으로 빙판이 되어 버린 길을 녹일 수 있는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶염화칼슘(CaCl2) : 염소와 칼슘의 화합물로 녹는점은 772℃이며 조해성과 흡습성이 매우 큽니다. 암모니아소다법의 부산물 또는 탄산칼슘을 염산에 용해 정제하여 얻습니다. 제습제로 쓰입니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅱ물질의 반응 ▶들려주는 시기 : 조해성의 학습 후   022. 충전지와 일반 건전지는 어떻게 다른 걸까 ? 다 쓴 건전지를 버리려면 아까운 생각이 들 때가 있죠? '요걸 다시 쓸 수 있으면 좋을 텐데.....'라는 생각이 들지만 건전지에는 그럴 수 없다고 되어 있습니다. 분명히 충전해서 다시 쓸 수 있는 건전지가 있는데 일반 건전지는 왜 안 될까요? 전지는 충전이 가능한 것과 그렇지 않은 것 모두 화학적인 산화 환원반응의 원리를 이용합니다. 먼저 일반 알칼리 건전지의 경우, (+) 극은 이산화망간에, (-) 극은 아연에 각각 연결되어 있고, 둘 다 전해액에 섞여 있습니다. 전지의 두 전극을 연결해 회로를 만들면 (-) 극에 있는 아연은 전해액과 반응해 산화아연으로 바뀝니다(산화반응). 이때 아연 원자가 아연 이온으로 되면서 전자를 방출합니다. 방출된 전자는 회로를 통해 흐른 후 전지의 (+) 극으로 가서 이산화망간 속의 망간이온과 결합합니다(환원반응). 이렇게 전자가 움직여 가는 것이 전류의 흐름입니다. 충전이 가능하도록 만들어진 전지 역시 산화 - 환원반응을 이용한다는 점에서는 일반 알칼리 건전지와 원리가 같습니다. 그러나 일반 알칼리 건전지에서 일어나는 산화 - 환원 반응이 비가역적인 반면, 충전지에서는 그 반응이 가역적입니다. 일반 알칼리 건전지에서는 아연이 일단 아연 이온으로 산화되고 나면 그것이 다시 금속아연으로 환원되는 반응은 일어나지 않습니다. 마찬가지로 망간 이온이 망간으로 환원되는 반응의 역반응도 일어나지 않습니다. 반면 충전지에서는 다 쓴 전지에 역 방향의 전류를 걸어주면 전류를 만들어낼 때 일어났던 산화 - 환원 반응의 역반응이 일어나 전지의 내용물을 원래대도 돌려놓습니다. 납 축전지(자동차 축전지에 주로 사용)는 과산화 납과 금속 납을 전극으로 황산을 전해액으로 사용하는 충전지의 좋은 예입니다. 납 축전지에 회로를 연결하면 과산화 납과 금속 납이 모두 황산 납으로 바뀌는 산화 - 환원 반응이 일어나면서 전류가 발생합니다. 반면 자동차가 달릴 때는 엔진이 발전기를 돌려 생긴 전류를 축전지에 보내, 앞서와 반대의 산화 환원반응을 일으킴으로써 황산 납을 원래의 과산화 납과 금속 납으로 바꾸어 놓습니다. 충전지가 재충전되는 것은 이와 같이 방전과정의 반대과정을 거쳐서 이루어집니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶가역반응(reversible reaction) : 생성물질과 반응물질에 관하여 정(正), 역(逆) 두 가지의 화학반응이 동시에 일어나는 반응. 이를테면 암모니아와 염화수소를 섞으면 화합하여 염화암모늄이 생기는데 후자에 열을 가하면, 해리(解離)하여 본디의 암모니아와 염화수소로 나뉘는 따위. ▶비가역반응(irreversible reaction) : 가역반응이 아닌 반응 ▶관련단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응 - 화학전지   023. 화재 경보기는 어떻게 화재가 난 것을 알까요 ? 천장에 달려 있는 자동 화재 경보장치는 대체로 타고 있는 물체에서 나오는 연기의 작은 입자를 감지해 경보를 울리도록 되어 있습니다. 연기를 감지하는 메커니즘은 크게 두 가지로 나뉩니다. 먼저 광학식 탐지기의 경우에는 연기가 빛을 차단하면 이에 반응하는 광 센서(광 다이오드를 사용)가 연기를 탐지합니다. 반면 이온화식 연기탐지기의 경우 약한 방사선이 기체를 이온화시키는 원리를 이용함으로써 작은 연기 입자까지도 탐지할 수 있습니다. 광학식 탐지기는 광원에서 광 센서에 빛을 비추고 있다가 연기가 중간에 끼어 들어 빛이 차단되면 센서가 이를 감지하는 것입니다. 이온화식 탐지기는 좀더 복잡합니다. 우선 전지의 양극에 연결돼 있는 평행한 판 사이에 약한 방사선을 쪼이면 그 사이에 있는 기체가 이온화되면서 양이온과 음이온이 생겨 대전된 전극으로 끌려가기 때문에, 서로 떨어져 있는 판 사이에 전류가 흐르게 됩니다. 그런데 탐지기 속에 연기 입자가 들어오게 되면 그것이 이온들을 끌어당겨 전극으로 끌려가는 이온수가 줄게 되고 따라서 흐르는 전류가 약해집니다. 이런 현상을 집적회로가 감지해 경보를 울리게 됩니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶메커니즘(mechanism) : 기계장치 ▶센서(sensor) : 인간의 육체적인 감각을 확장하는 기술적인 수단. 곧 일정한 장치를 갖추어 표적물이 발사 또는 반사하는 에너지를 말하며 지형, 군사상의 표적과 자연 및 인공 목표물이나 활동을 탐지하고 표시하는 장비임. ▶다이오우드(diode) : 이극진공관(二極眞空管) 및 크리스털다이오우드를 통틀어 일컬음. 정류기(整流器), 검파기(檢波器) 같은 것에 쓰임. ▶집적회로 : 트랜지스터, 저항 따위 다수의 회로 소자(素子)가 한 장의 기판(基板) 위 또는 안에 분 리할 수 있는 상태에서 연결되어 있는 초소형의 전자회로. 반도체․박막(薄膜)․후막(厚膜)․혼성(混成) IC가 있으며, 또 고도의 중규모 IC(CLSI)도 있음. 소형이어서 소비전력이 적기 때문에 여러 가지 전자기기에 이용함. 약칭은 I.C ▶관련단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응 - 이온화   024. 형상 기억 합금이란? 형상 기억 합금이란 다른 모양으로 변형시키더라도 가열하면 다시 변형 전의 모습으로 되돌아오는 성질을 가진 합금을 일컫는 말입니다. 예를 들면 곧게 뻗은 형상 기억 합금 막대를 아무렇게나 구부렸다가 얼마 후 온도를 높여 주면, 원래의 모양으로 되돌아갑니다. 또 형상 기억 합금은 복원력이 강하다는 특징도 가지고 있습니다. 즉 원래의 모양으로 되돌아갈 때, 변형에 소요된 힘의 약 5배 가량의 힘을 내는 경우도 있습니다. 형상 기억 합금에는 원래의 모양으로 한 번 돌아가면 그만인 것과, 온도차에 의해서 몇 번이라도 효과를 나타내는 것의 두 종류가 있습니다. 그러나 현재 실용화되어 있는 것은 앞의 경우뿐입니다. 현재 대표적인 형상 기억 합금으로는 티탄니켈 합금이 있습니다. 티탄니켈 합금은 우수한 특성을 지니고 있지만 가공성성형성용접성 등의 문제를 안고 있습니다. 여러 가지 문제 중에서도 특히 제조 가격이 비싸다는 사실은 최대의 단점으로 꼽히고 있습니다. 따라서 값싼 형상 기억 합금을 실용화하려는 연구가 더욱 활성화되고 있습니다. 그렇다면 형상 기억 합금의 원리는 무엇일까요? 보통의 금속은 탄성 한계를 넘어서 변형을 주면 데우거나 식혀도 원래의 형태로 돌아가지 않습니다. 그러나 형상 기억 합금은 고온에서 적당한 형상으로 성형한 후 실온에서 변형했다가 다시 가열하면 원래 성형한 모양으로 되돌아갑니다. 이러한 효과를 형상 기억 효과라고 부르는데, 이 효과는 합금이, 주어진 형상을 원자 배열로서 기억하고 있기 때문에 생깁니다. 이러한 효과는 고온에서의 원래 원자배열이 저온에서의 변형 때도 기억되고 있다가, 다시 고온이 되면 원래의 원자 배열로 재배열하는 결과로 일어난다고 생각됩니다. 형상 기억 합금은 월면 안테나나 인공 위성 안테나의 재료로 우주 개발에 사용되고 있고, 또 화재 경보기, 방열기 밸브 등의 용도와 온도 제어에도 쓰입니다. 그 밖에도 전자 기기나 의료 용구, 에너지 개발 등에서도 폭넓게 이용되고 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶니켈(nickel) : 주기율표 8족에 속하는 금속 원소. 원소기호 Ni. 원자번호 28. 녹는점 1,453℃. 비중은 8.9이고 원자량은 58.71이다. 철과 비슷한 성질을 가지며, 코발트와 함께 철족(鐵族) 원소라고 불린다. 아름다운 광택이 나며 전․연성(展延性)이 풍부하다. 산․알칼리에 대한 내식성이 크며, 진한 질산에 담그면 표면에 산화피막이 생겨 내부가 잘 침식되지 않게 된다. 순수한 니켈은 화학공업용으로 쓰이며 니켈강․모넬합금․스테인리스강 등이나 니켈크롬내열합금․인바(invar) 양은 등 합금 재료로 중요하며, 도금용으로도 쓰인다. 분말은 화학반응의 촉매로 사용한다. ▶티탄(titanium) : 주기율표 4B족에 속하는 은백색 금속원소. 원소기호 Ti. 원자번호 22. 원자량 57.90. 녹는점 1,67℃. 비중 4.5. 암석․점토․모래와 그 밖의 토양에서 결합된 형태로 발견되고, 동식물․천연수․심해․운석․별에도 존재한다. 상업적으로 중요한 광물은 티탄철석과 금홍석이다. 금속 및 일부 비금속과 유용한 합금을 형성한다. 강도가 크고 밀도가 작으며 내식성이 뛰어나 항공기․우주선․미사일․선박의 부품에 쓰인다. 티탄의 화합물은 3개의 원자가를 갖는다. 1791년 영국의 화학자이자 광물학자인 그레거가 발견하였고, 95년 독일의 화학자 마르틴 하인리히 클라프로트도가 재발견하여 티탄이라고 명명하였다. ▶관련단원 : 중 2, Ⅰ.물질의 구성 - 원자   025. 전지는 언제, 어떻게 만들어 졌을까? 자연현상에 불과했던 전기도 과학자들에 의해 실용화 되게 되었지만, 초기에는 불꽃방전을 즐기는 정도에 지나지 않았습니다. 전기가 실용화된 것은 '전지'가 발명되고서부터입니다. 전지는 발전기보다 먼저 발명되었거든요. 1780년 이탈리아의 동물학자 갈바니는 기묘한 현상을 발견했습니다. 즉 두 종류의 금속을 연결해서 죽은 개구리의 발 근육에 갖다 대자, 발이 경련을 일으켜 움찔거렸던 것입니다. 몇 번이나 실험을 거듭한 끝에 갈바니는 이런 생각을 했습니다. 󰡐전기란, 개구리의 신경 속에 숨겨져 있는 것이구나. 이것을 두 종류의 금속으로 연결하면 축전병의 안쪽 주석박과 바깥쪽 주석박을 도선으로 연결할 때와 같이 방전이 일어난다.󰡑그래서 그는 '동물전기'란 이름을 붙였던 것입니다. 이것은 당시에 대단한 화제거리가 되었습니다. 그래서 여러 사람들이 다투어 실험을 했기 때문에 개구리들은 때아닌 수난을 당하기도 했다고 합니다. 그런데 이상하게도 한 종류의 금속으로는 어떤 방법을 써도 안되었습니다. 여기에 의문을 품은 사람이 있었습니다. 같은 이탈리아 사람인 볼타라는 물리학자였습니다. 이윽고 볼타는 전기의 근원이 생물에 있는 것이 아니라 종류가 다른 두 금속을 접촉하면 일어난다는 사실을 알게 되었던 것입니다. 그래서 그는 갈바니의 동물전기설을 비판했습니다. 그는 1800년에 볼타의 전퇴라는 것을 발표했는데 이것은 두 금속, 이를테면 은판과 아연판 사이에 소금물이나 알칼리 용액으로 적신 천조각을 끼운 것을 여러 쌍 겹쳐 쌓는 것이었습니다. 전퇴의 양끝에 전선을 연결하면 전류를 빼낼 수 있었습니다. 그때까지 기전기를 만든 전기는 순간적으로 흘러 없어져 버리는 것이었기 때문에 이것은 대단한 발견이었던 셈입니다. 따라서 볼타의 전퇴는 오늘날의 동전기 시대의 개막을 연 셈이지요. 이 전퇴의 원리를 이용해서 묽은 황산 속에 구리와 아연을 담근 것을 볼타 전지라고 합니다. 그후, 볼타에게 주어진 최대의 명예는 전압의 단위에 볼트라는 이름이 붙여진 것이었습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶볼타(volta,Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio, 1745～1827) : 이탈리아의 물리학자. 전기쟁반, 검전기, 축전기, 볼타전지 등을 발명하였고 특히 볼타 전지의 발명은 최초로 연속 전류를 얻을 수 있었다. 전류를 유도하는 기본단위인 V(볼트)는 1881년 그를 기념하여 붙인 이름이다. ▶관련단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응-화학전지   026. 알루미늄 깡통은 전기 식충이(?) 알루미늄은 가벼우면서도 견고하며, 열, 공기, 물 등에 안정되기 때문에 점차로 철을 대신해 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 비행기에 이용되는 '듀랄민'이란 합금에는 알루미늄 94%, 구리 4%, 마그네슘, 망간, 철, 규소가 각각 0.5%씩 포함되어 있는데, 듀랄민의 무게는 강철 무게의 1/3밖에 안 된다고 합니다. 오늘날 알루미늄 합금 없이는 날아다니는 물체는 꿈도 꿀 수 없게 되었습니다. 이러한 알루미늄이 금속으로 풍부하게 얻어진 것은 매우 최근입니다. 천연으로는 산화알루미늄(Al2O3)으로 존재하는데, 산화알루미늄의 산소와 알루미늄간의 결합이 강해서 좀처럼 금속으로 환원되지 않기 때문입니다. 이 난관을 1886년 프랑스의 에루와 미국의 호올이 각각 독립적으로 극복했습니다. 보오크사이트(Al2O32H2O)를 원료로 하여 여기에 빙정석(Na3AIF6)과 소량의 형석(CaF2)을 가하여 1000℃ 정도에서 녹이면, 보오크사이트도 빙정석 속에 녹아듭니다. 이러한 용융 상태에서 전기 분해를 하면, (-)극에 순수한 금속 알루미늄이 석출됩니다. 이것이 알루미늄의 공업적 제조법입니다. 그런데 이 방법은 매우 많은 전기를 소비한다고 합니다. 무심코 쓰고 버리는 알루미늄 깡통이 '전기의 깡통'이라 불리는 것은 그 때문입니다. 1g의 알루미늄을 얻기 위해 무려 15～20Wh(20W의 형광등을 15시간이나 켜둘 수 있는 양)의 전력이 듭니다. 알루미늄 생산은 가장 전력 소비가 많은 산업의 하나입니다. 전기는 편리한 에너지이지만 만드는 데 비용이 많이 들고 환경 오염이 따릅니다. 화력 발전에서는 대기 오염이 발생하며, 원자력 발전에서는 더 엄청난 방사능이 찌꺼기로 나옵니다. 어느 경우든지 생산되는 전력보다 많은 폐열이 나와 환경을 열로 오염시킵니다. 알루미늄은 무척 현대적이고 편리한 금속이지만, 실은 그 뒤에 환경 오염과 자원의 낭비라는 문제가 도사리고 있는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶듀랄민(durlumin) : Cu(4.5%) Mg(0.5%) Mn(0.7%)를 함유한 알루미늄 합금의 일종, 1906년 독일의 야금학자 A.빌름이 발명, 뚜렷한 시효경화성을 나타내며, 담금질의 시효처리에 의해 창장력(抗張力)45kgw/㎟, 연신율 20%를 얻을 수 있다. 근래에는 항장력을 60kgw/㎟까지 높일 수 있으며, 경량이고 강인하기 때문에 항공기의 표준재료로 많이 쓰이며, 자동차, 건축 등의 강력 구조제로도 쓰임 ▶관련단원 : 중 2, 물질의 구성 - 원소   027. 산성 음식 먹으면 성인병 걸린다? 산성보다 알칼리성 체질이 좋다? 애초 이런 주장은 주로 일본에서 쏟아져 나온 건강책자들을 통해 우리 나라에 들어왔습니다. 산성 체질은 현대의학으로 치료하지 못하는 난치병 등 각종 질병의 원인이기 때문에 평소 알칼리성 음식을 많이 먹는 게 좋다는 것입니다. 그러나 의학적으로 인체를 산성과 알칼리성 체질로 나누어 질병의 발생과 치료를 이해하는데 사용하는 경우는 없어요. 흔히 체질이 산성이냐 알칼리성이냐는 혈액 속의 수소이온 농도지수(pH)를 기준으로 판별합니다. 사람이 활동하기 위해서는 여러 가지 대사물질을 만드는 효소가 필수적인데, 이 효소의 기능에 가장 중요한 영향을 주는 것이 바로 수소이온농도입니다. 수소이온농도지수가 7보다 낮으면 산성, 높으면 알칼리성이라고 합니다. 건강한 인체 혈액의 pH는 7.35～7.45의 약알칼리성이며 생존 가능한 범위는 7.0～8.0입니다. 따라서 일부 극단적인 병적인 상태를 제외하고는 이 범위를 벗어난 알칼리성 또는 산성체질로는 살아갈 수 없는 것입니다. 그렇다면 알칼리성 음식을 많이 먹으면 혈액의 pH가 상승하고 산성음식을 먹으면 떨어지는 걸까요? 물론 육류, 생선 등 산성 식품보다는 과일, 야채 등 알칼리성 식품을 즐겨 먹는 사람이 성인병의 발생 빈도가 낮은 것은 사실이예요. 그러나 우리 몸은 어떤 이유로든 산을 많이 섭취하게 되면, 콩팥에서 오줌을 많이 만들어 산을 배출하거나 폐에서 이산화탄소를 배출하는 방법으로 체액의 pH를 높이게 됩니다. 항상성을 유지하려는 인체의 자율 기능이 작용해 교묘하고도 정밀하게 체액의 산도를 항상 약알칼리성으로 유지하는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶수소이온 농도 : 용액 1ℓ 속에 들어 있는 수소 이온의 몰(mol) 수를 일컫는 말. [H＋]로 나타낸 다. 일반적으로 물 또는 수용액에서는1기압, 25℃에서 수소 이온 농도와 수산화 이온 농도의 곱은 일정 하여 [H＋]×[OH－]=10-14를 나타낸다. ▶산성 식품 : 체내에서 산성 물질이 생기게 하고, 체액이 산성을 띠게 하는 식품. 식품의 신맛과는 관계가 없다. 식품 속에 들어있는 황은 황산으로, 인은 인산으로, 염소는 염산이 되므로 산성의 원인이 된다. 예를 들면 육류, 달걀, 어류, 곡물 등은 산성 식품이나 아세트산(식초)이나 밀감 등에 들어있는 시트르산 등의 유기산은 산성의 원인이 되지 않는다. ▶알칼리성 식품 : 몸 속에 들어가서 체액(體液)을 알칼리성으로 만드는 식품. 산성 식품에 상대되는 말이다. 사람의 혈액 등 체액은 중성에서 약간 알칼리성을 띠고 있는데, 이것이 산성 또는 강한 알칼리성으로 치우치게 되면 여러 가지 장해가 나타난다. 대부분의 채소 류, 콩 류, 과실 류를 비롯하여 버섯, 해조류, 우유, 달걀 흰자, 차 등은 알칼리성 식품이다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅲ. 물질의 반응 산과 염기 ▶들려주는 시기 :산과 염기를 배울 때   028. 비누 성분 뿜어내 곰팡이 침입차단 후텁지근한 하루를 보낸 뒤 시원한 물에 비누로 땀을 닦아내면 기분이 산뜻해지죠. 비누는 때를 닦아내고 병균을 죽이기 때문에 우리의 건강을 지키는 생활 필수품이예요. 그런데 비누가 없던 옛 조상들은 어떻게 살았을까요? 식물을 끓이거나 갈아서 물에 넣고 흔들면 거품이 나는데, 그 이유는 식물에 들어 있는 사포닌 계통의 물질이 비누 구실을 하기 때문입니다. 옛날에는 식물을 태운 재를 비누로 사용하였으며 단오에는 창포로 머리를 감았어요. 서양에서는 오래 전부터 식물로 비누를 만들었다고 합니다. 식물이 비누 성분을 만드는 이유는 곰팡이의 공격으로부터 자신을 보호하기 위해서입니다. 우리 몸의 때와 병균을 씻어내듯이 사포닌은 곰팡이의 세포막에 붙어서 이를 분해함으로써 곰팡이 침입을 막을 수 있다고 해요. 그런데 비누는 곰팡이뿐 아니라 식물 세포막도 손상시키는데 어떻게 식물이 자신의 세포를 보호하는지는 알려져 있지 않아요. 아마도 특수 장소에 비누 성분을 저장해 두었다가 곰팡이가 공격하면 병균을 죽일 것으로 추측됩니다. 그러나 비누 성분이 많이 들어 있는 식물을 공격하는 곰팡이도 있어요. 이 곰팡이는 세포와 세포 사이에서만 살아감으로써 자신을 죽이는 물질을 피할 수 있습니다. 또 어떤 곰팡이는 사포닌을 분해하는 효소를 만들어 비누의 독성을 없애버립니다. 식물은 그렇게 되면 다른 종류의 사포닌을 새로이 만들어 곰팡이의 침입에 대비하죠. 따라서 식물의 사포닌은 그 종류가 매우 다양합니다. 자연의 관계가 항상 그렇듯이 영원한 승자는 없습니다. 식물은 지저분한 환경에서도 건강히 자라나는 강력한 생명력이 있어요. 이는 사포닌 외에도 다양한 항생물질을 만들어 자신을 보호하기 때문입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶항균 제품의 성분 : 항균 주방세제에는 주로 티시엔(TCN)이라는 항균제를 참가해 세균의 번식을 차단하고 살균한다. 티시엔(TCN)은 곰팡이는 물론이고 콜레라균, 식중독을 일으키는 포도상구균 등에 대해서도 광범위한 항균작용을 보이지만 수인성 전염병을 일으키는 녹농균에 대해서는 별효과가 없다. 티시엔(TCN)은 낮은 농도에서도 항균효과가 뛰어나지만, 드물게 접촉성 피부염을 일으키기도 한다. ?? 식기를 닦는 수세미에는 식중독을 일으키는 황색포도상구균이나 살모넬라균이 존재한다. 이런 균들에 효과가 있는 항균수세미에는 주로 진글리코사민, 키토산 성분의 항균제가 쓰인다. 항균수세미에 있는 성분은 지속적인 효과 있으므로 식기에 붙어 있는 각종 세균을 없앨 수 있다. 그러나 영구적인 효과는 없어 약 60일 정도 사용한 후에는 교체해야 한다. ?? 항균 껌은 직접 입안에서 적용되므로 자연에 존재하는 인체에 무해한 항균제를 사용한다 꿀벌 집에서 채취한 프로폴리스를 껌에 첨가해 충치의 원인균인 뮤탄스와 포도상구균이 자라는 것을 억제시켜 충치와 인후염을 예방하며, 천연방부제인 GFSE(포도 씨에서 추출한 물질)를 사용해 뮤탄스균을 억제하고있다. 그러나 많은 의사들이 조언하듯이 항균 껌을 씹는 것만으로 양치질을 대신할 수는 없다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅲ.물질의 반응 ▶들려주는 시기 : 염기의 종류를 배운 후   029. 냄새 먹는 돌 놓아두기만 해도 냄새가 제거되면서 영구적으로 사용할 수 있는 신비의 돌이 개발되었답니다. 바위처럼 단단하지만 스폰지처럼 잘 흡수하는 새로운 상품이 개발되었습니다. 미국 휴스턴의 난센츠(Nonsecnts)라는 이름의 기업은 화산재의 결정을 가지고 만든 광물인 '클라이놉틸로라이트 제올라이트(clinoptilolite zeolite)'를 대기 중의 냄새 제거용으로 시판하기 시작했습니다. 이 기업의 창업자인 딘 필포트(Dean Philpot)는 제올라이트를 실험하는 가운데 암모니아와의 친화성을 발견하게 되었습니다. 이 돌은 냄새를 흡수하여 제거하는데 그 과정에서 불결한 냄새가 나는 기체 분자들을 벌집모양을 한 표면에 가두게 됩니다. 이때 흡수과정은 서로 상반되는 정전기의 전하가 끄는 힘으로 이어집니다. 제올라이트는 마이너스로 하전되어 있어 분극 된 분자에 접근하면 금방 돌에 흡수됩니다. 난센츠사의 돌들은 병원, 탈의실, 양념공장 등 다양한 장소에서 나오는 60여 가지의 악취를 제거합니다. 지난 3년간 이 돌은 휴스턴의 여러 가축 쇼와 로데오에 모인 6천 6백 마리의 동물이 방출하는 무서운 악취를 제거하는 데 큰 역할을 했습니다. 또 화학적으로 민감한 사람들을 위해 집에 '난센츠'제의 돌들을 두어 새로운 카펫과 가공목재 그리고 살충제에서 발산되는 강력한 냄새를 제거할 수 있다는 것이 드러났습니다. 그런데 이 탈취용 돌이 더 이상 냄새를 흡수할 수 없게 될 때는 재순환 시킬 수 있는데 돌을 밖에 놓아두면 속에 가둬 두었던 냄새를 방출하기 때문에 몇 번이고 다시 사용할 수 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶화산재 : 화산에서 분출한 용암의 부스러기가 가루처럼 된 것. 화산회라고도 한다. 크기는 팥알 보다 작은 것으로 지름이 0.25～4mm의 것을 말한다. 처음에는 엷은 회색을 띄지만 풍화 작용을 받으면 철분이 산화하여 거무스름해진다. 화산재가 굳어서된 암석을 응회암이라 한다. 화산재는 바람에 의해 멀리 까지 운반되어 농작물이나 과수에 해를 입히기도 한다. ▶분극 : 전하(電荷) 또는 자하(磁荷)의 분포가 변동하여 2중 극자 모멘트가 변동하는 현상(보통은 생 성 또는 증대를 가리킨다). 또는 생긴 2중극 모멘트의 단위 부피당의 값을 말하며, 편극이라고도 한다. 전기의 경우는 전기 분극, 자기의 경우는 자기화라고 한다. 유전체나 자성체에 전기장, 자기장 또는 그 밖의 힘이 작용할 때에 생기는 것은 영구 2중 극자의 배향분포(配向分布) 변동에 따른 배향 분극 외에 하전입자의 변위에 따른 전자 분극, 이온 분극 등이 있다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅱ. 물질의 반응 ▶들려주는 시기 : 이온의 반응을 배운 후   030. 고서적이나 고문서가 요즈음 것보다 더 오래가는 이유는? 나무를 이용하여 종이를 만들게 됨으로써 서적과 신문의 대량 유통이 가능해졌습니다. 그러나 양피지, 벨럼 가죽, 넝마로 만든 종이 등과는 달리 펄프로 제조한 종이는 수명이 짧습니다. 이 때문에 현대의 책들은 보관 상태가 급속히 나빠지고 있는 것입니다. 문제는 펄프로 만든 종이에는 표백과정에서 생기는 산(酸)등 각종 화학물질이 함유되어 있다는 데 있습니다. 대부분의 독자들은 종이가 퇴색하기 훨씬 전에 책을 읽으므로 이것이 별문제가 되지 않죠. 그러나 도서관의 사서나 기록 보관자들의 입장에서는 심각한 문제입니다. 그것은 1850년 이후에 출판된 서적들이 모두 서서히 파손되고 있음을 의미하기 때문입니다. 현재 도서관 관리자들은 방대한 장서를 싼 비용으로 처리할 수 있는 방법을 찾으려 애쓰고 있습니다. 현재로서는 유일한 방법이 책의 장정을 뜯어서 책장을 한 장씩 처리하여 산을 제거하는 것뿐입니다. 이 방법은 귀중한 책장을 한 장씩 뜯어낼 수 있는 몇몇 초판본의 처리 방법으로는 타당성이 있겠지만 대다수의 서적에는 적용이 불가능합니다. 그러나 현재 몇몇 제지 공장들은 종이의 수명을 연장시키기 위하여 중성의 약품으로 처리한 종이를 생산하고 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶종이 : 주로 식물의 섬유를 물에 풀어 얇게 엉기도록 하여 말려 굳힌 것. 닥나무 껍질, 뽕나무 껍질, 볏짚, 넝마, 펄프 따위가 그 원료이다. 종이의 시초는 3,000～4,000년 전에 이집트의 나일 강변에 무성했던 파피루스를 원료로 하여 만든 종이 비슷한 기록용 재료에서 찾아 볼 수가 있다. 그 후 기원전 300년경에 소아시아의 페르가몬(지금의 터키 서부)에서 양피지(羊皮紙 : 짐승 가죽을 부드럽게 하여 종이 비슷하게 만든 것)가 발명되었으나, 그것도 종이라고는 할 수 없다. 오늘날과 같은 종이를 만드는 법을 완성한 사람은, 105년경 중국 후한의 채윤(蔡倫)이다. 채윤의 제지법은 넝마를 주원료로 하여 삼, 닥나무 등을 넣어 물에 담가 발효시켜 그것을 절구에 찧어 풀어서 섬유를 뜨는 방법이다. 이 방법은 우리 나라로 전해졌으며, 610년경에는 고구려의 담징이 제지술을 일본으로 전하였다. 종이는 크게 양지, 한지, 판지의 세 종류로 나뉜다. ▶표백제 : 섬유, 종이, 식품 등에 들어 있는 색소를 탈색하는 데 쓰이는 약제. 크게 산화 작용을 이용한 산화 표백제와 환원 작용을 이용한 환원 표백제로 나뉜다. 산화 표백제로는 표백분, 과망간산칼륨, 오존, 과산화수소 등이 쓰이고, 환원 표백제로는 하이드로술파이트, 이산화황 등이 쓰인다. 무명, 모시 등의 식물 섬유나 레이온의 표백에는 표백분이 쓰이고, 양털․명주 등의 동물 섬유에는 과산화수소․하이드로술파이트가 쓰인다. 요즈음에는 형광 표백제가 쓰이기도 한다. 형광표백제는 형광 물질을 섬유에 먹여서 새하얗게 느끼도록 하는 일종의 염료이다. 한편 식품 공업에서도 아황산칼륨, 아황산나트륨, 이산화황 등의 표백제가 쓰이나, 인체에 끼치는 영향을 고려하여 식품 위생법에 따라 사용량이나 약품의 종류가 제한되어 있다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응 ▶들려주는 시기 : 산화와 환원을 배운 후   031. 지구가 돈다면 높이 뛰었다 내려와도 왜 다른 곳에 떨어지지 않을까? 1600년대에 몇몇 천문학자들이 지구가 자전한다고 주장할 때, 그 견해에 동조하지 않는 사람들이 반론을 제기했다고 합니다. '만일 지구가 돈다면, 땅에서 뛰어 오른 사람은 그의 발 아래에서 지구가 돌므로 원래 뛰었던 자리에서 조금 떨어진 곳에 내려서지 않겠는가? 이런 일이 일어나지 않으므로 지구는 돌지 않는 것이 분명하다'라고 말입니다. 그러면 이러한 현상을 어떻게 설명할 수 있을까요? 이제, 한 가지 예를 들어보겠습니다. 달리는 자동차 안에서 공 던지기 놀이를 한다고 생각해 봅시다. 이때 달리는 자동차의 움직임이 공의 진로에 영향을 미쳐 공이 다른 방향으로 날아갈까요? 그렇지 않습니다. 공은 던진 방향으로 정확히 날아갑니다. 그것은 자동차 안의 모든 것들이 자동차의 속도로 함께 움직이기 때문입니다. 마찬가지로 지구는 적도를 기준으로 할 때 시속 약 1,600㎞의 속도로 자전하고 있습니다. 그때 여러분이나 나나 대기나 공중을 날아가는 공이나, 모두 같은 속도로 움직이고 있는 것입니다. 따라서 지구의 운동과 관계없이 지구상 어느 곳에서나 야구를 즐길 수 있는 것입니다. 못 믿겠으면 오늘 귀가 길에 버스에서 공 던지기를 해보시기 바랍니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶ 관련단원 : 중 3, Ⅸ.지구와 우주 - 지구의 자전   032. 속담 속의 과학 - 바늘구멍 황소바람 밖에는 찬바람이 몰아치고 솜이불도 변변찮은 살림살이에 한겨울을 지내기는 험한 일입니다. 이런 때 창호지 한 장으로 막은 창문의 틈새로 바람이 새어들고 문풍지가 떨리면, 자식을 품은 부모의 가슴은 더욱 시름에 떨게 됩니다. 문풍지 사이로 드는 바람에 얼굴을 가져가면 찬 기운이 살을 에이는 것 같습니다. 바늘구멍만 한 틈으로 새어드는 바람 끝은 왜 그리 시린 걸까요? 아마도 가난한 마음으로 맞는 바람이기 때문일 것입니다. 그러나 그것만은 아닙니다. 실제로 문틈으로 새어드는 바람 끝은 활짝 열린 창으로 드는 것보다 훨씬 셉니다. 19세기 초 프랑스의 과학자 베르누이는 통로가 좁은 곳을 통과하는 공기는 통로가 넓은 곳을 지나는 공기보다 속도가 빨라진다는 것을 발견했습니다. 이것은 공기뿐만 아니라 모든 유체에서 마찬가지입니다. 흔히 쓰는 물뿌리개는 이 원리를 이용한 것입니다. 넓은 곳을 통과하던 공기분자들은 갑자기 통로가 좁아지면 서로 먼저 통과하려고 아우성치게 됩니다. 이 때문에 그 속도가 빨라져 통로의 벽면에서는 압력이 줄어듭니다. 이 지점에 물통과 연결한 통로를 내주면 물은 압력이 낮은 곳으로 빨려 올라가게 됩니다. 물뿌리개 입구로 빨려 올라간 물은 통로를 통과하던 공기와 섞여 분무를 이루고 고루 뿌려집니다. 창 밖에서 불던 겨울바람은 문틈을 통과하면서 베르누이 원리에 의해 속도가 빨라집니다. 바늘구멍만한 틈으로 불어온 바람이 좁은 통로를 통과하면서 황소만큼 세고 매워지는 것입니다. 문틈에 난 바늘만한 구멍의 바람이 바깥바람 보다 더욱 시리게 느껴지는 것은 이 때문입니다. 속담이나 금언에는 경험으로 터득한 생활의 지혜가 압축되어 있습니다. 이들을 대개 도덕이나 예절을 언급하고 있지만, 뒷면에 상당한 과학적 관찰과 분석을 토대로 한 것들이 많습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶베르누이(Daniel Brnoulli, 1700～1782) : 스위스의 물리학자․수학자. 확률론의 연구와 응용, 특히 그 해석학적 검토 등의 업적도 있지만, 물리학 분야에서의 공헌이 더욱 현저하다. 오르간의 파이프의 공기진동․탄성현(彈性弦)․탄성곡선의 연구와 강체(剛體)의 운동에 있어서의 병진(竝進)과 회전운동의 분리의 중요성에 대한 지적 등이 있으며, 특히 에너지의 이론을 추진하여, 그 보존의 원리(역학적 에너지 보존의 법칙)를 보편화하였다. 그와 같은 생각은 유체(流體)를 다루는데 있어서도 활용되었으며, 38년에 쓴 유명한 저서 '유체역학'에서는 '베르누이 정리'를 논술하여 유체역학의 정식화를 시도하였다. ▶관련단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환 - 바람   033. 지구는 왜 차가워지지 않을까? 오늘날 지구 내부의 온도는 약 5,000℃, 나이는 약 46억 년으로 알려져 있습니다. 이 사실로부터, 46억 년이라는 긴 세월이 흘렀는데도 지구는 왜 아직까지 차가워지지 않고 있는 것일까? 하는 의문을 가질 수 있습니다. 우리가 수업시간에 학습한 내용에 따르면 열은 반드시 온도가 높은 지역에서 낮은 지역으로 흐른다고 알고 있습니다. 그러므로 열이 뜨거운 지구 중심부에서 차가운 표면으로, 그리고 지구 표면에서 공중으로 흐르는 게 당연할 것입니다. 이 문제는 단순히 이렇게 생각할 수 있습니다. 지구가 태양으로부터 열을 받기 때문이라고 말입니다. 그러나 태양열은 지구 표면에서 손실되는 열을 보충해 주는 정도에 불과해서 태양열이 더해짐에도 지구 표면의 온도는 평균 섭씨 4도를 유지한다고 합니다. 그러니 지구 중심부의 온도와는 큰 차이가 나는 것이지요. 따라서 지구 전체가 표면과 같은 온도가 될 때까지 열은 중심부의 초고온 지역에서 바깥쪽으로 계속 흘러나가야 마땅할 것입니다. 바위로 된 지구 표면부가 좋은 방열판 구실을 한다 해도 그 흐름을 완전히 멎게 할 수는 없을 것입니다. 열의 흐름이 느려져 내부의 냉각 속도가 크게 떨어질 뿐이지요. 그러므로, 46억 년이라는 세월은 지구를 냉각시키기에는 충분한 시간입니다. 그런데도 지구는 여전히 뜨거운 채로 남아 있습니다. 왜일까요? 과학자들은 이 문제를 해결하기 위하여 많은 조사와 연구를 하던 중, 지구에 자신들이 미처 고려하지 못한 다른 에너지원이 있는 게 아닐까 하는 쪽으로 생각을 돌렸습니다. 그리고 그것은 사실로 밝혀졌습니다. 방사능이 발견된 후, 퀴리 부인의 남편인 프랑스 화학자 피에르 퀴리가 방사능 물질의 원자는 붕괴되면서 반드시 에너지를 방출한다는 사실을 알아냈던 것입니다. 1901년에 그는 처음으로 이 에너지를 측정해, 방사능 물질의 원자 하나가 붕괴될 때에는 가솔린 분자 하나가 타거나 TNT 분자 하나가 폭발할 때보다 훨씬 많은 에너지가 방출됨을 알아냈습니다. 즉, 과학자들이 전혀 예상치 못한 새로운 형태의 강력한 에너지인 핵 에너지가 발견된 것입니다. 방사능 물질은 이 에너지를 매우 느린 속도로 방출하므로 그 사실을 알아차리기가 힘들다고 합니다. 그리고 그 과정은 믿기지 않을 만큼 오랜 기간에 걸쳐 서서히 진행됩니다. 과학자들의 연구에 의하면 지구가 생성된 지 46억 년이 흐르는 동안에 원래 있던 우라늄의 절반과 토륨의 1/5만이 붕괴되었을 뿐이라고 합니다. 그 과정에서 지구의 암석층에 있던 우라늄과 토륨이 지구에 지속적으로 열을 공급해 주어 지구의 냉각을 막아 왔습니다. 아니, 오히려 지구의 온도를 조금씩 높여 왔는지도 모릅니다. 물론 속도는 매우 조금씩 줄어들지 모르지만 그 영향은 앞으로도 수십, 수백 억 년 동안 지속될 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶피에르 퀴리(Pierre Curie, 1859～1906) : 프랑스 물리학자. 현대물리학의 주요 창시자. 파리대학을 나와 모교의 교수를 지냄. 형 자크와 함께 암전기 현상을 발견하였고, 자성체에 관한 퀴리의 법칙, 퀴리의 온도를 발견하였음. 1895년 마리 퀴리와 결혼한 뒤 부인과 협력하여 폴로늄․라듐을 발견하였다. 방사능 연구로 부인과 A. H. 베크렐과 함께 1903년 노벨 물리학상을 받았다. ▶토륨(thorium) : 주기율표 3B족에 속하는 악티늄 계열의 방사성 원소. 원소기호 Th. 원자번호 90. 원자량 232.0381. 은백색이며 공기 중에서는 회색이나 흑색으로 변한다. 232Th의 반감기는 139억 년. 232Th로부터 233U를 만들 수 있어 자원으로서 중요하다. ▶관련단원 : 중 1, Ⅰ.지각의 물질변화 - 지질시대   034. 공룡의 멸종을 통해 얻을 수 있는 교훈 약 1억 5천만 년 전의 지구는 공룡들이 지배하는 공룡의 제국이었습니다. 그런데 6천 5백만 년 전 어느 한순간에 공룡의 제국은 사라지고 말았습니다. 막강한 포식자였던 공룡이 자취를 감춘 것입니다. 학자들은 이러한 갑작스러운 멸종의 수수께끼를 풀기 위해 운석 충돌설, 질병설, 기후 변동설, 공룡 노화설, 성 불균형설 등 약 60여 가지에 이르는 가설을 제시하고 있습니다. 공룡 멸종에 대한 최근의 연구에서 21세기를 살아가는 인간은 매우 귀중한 교훈을 발견할 수 있습니다. 지질시대에 등장하는 생물들의 변화에서 식물들은 언제나 동물들보다 한 발 앞서고 있었습니다. 약 4억 년 전 육지에 포자로 번식하는 양치식물이 나타날 무렵 땅 위에는 동물이 하나도 없었습니다. 그러던 어느 날, 씨가 있는 식물이 등장하였으며, 이 겉씨식물은 바람에 꽃가루를 날려보내 번식하였습니다. 공룡이 지배하는 세상에서도 식물은 동물을 한 발 앞섰습니다. 속씨식물들은 협력자인 곤충의 도움을 받아 번식하는 방법을 택하고 곤충을 위해 화려한 꽃과 꿀을 만들었습니다. 이와 같은 공생 관계는 계속 발전하여 중생대 말에 등장한 작고 보잘것없는 포유류가 식물의 새로운 협력자가 되었습니다. 작은 포유류는 식물의 열매를 먹고 난 후 이동하면서 씨를 뱉거나 배설하여 식물을 넓은 지역에 번식하도록 도와주었습니다. 겉씨식물의 바람에 날려 번식하는 방법보다 훨씬 합리적이고 강력한 생존 방법을 택한 속씨식물은 거대한 숲을 이루고 있던 겉씨식물들을 차츰 북쪽으로 밀어낼 수 있었고, 식물에 아무 것도 해주지 않으면서 먹고 빼앗기만 하던 공룡은 자신들의 먹이였던 겉씨식물을 쫓아 추운 북쪽 지방으로 이동할 수밖에 없었습니다. 그리고 운석이 충돌하고 기후가 떨어지자 이미 쇠락하고 있던 공룡은 멸종할 수밖에 없었으나 평소 식물을 도우며 영양가 많은 열매를 먹고 건강을 유지했던 작은 포유류들은 어려운 시기를 극복하고 새시대의 주인공으로 등장하였다는 학설입니다. 우리가 주목할 사실 하나는 21세기 전 지구의 생태계를 지배하는 인간은 공룡의 시대를 능가하는 속도로 지구상의 생물을 멸종시키고 있다는 것입니다. 우리가 공룡의 전철을 따르지 않기 위하여 할 일은 협력자가 되는 것입니다. 서로 돕는 관계 속에서 생태계의 균형을 유지하는 협력자가 되어야 한다는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶운석(隕石) : 땅에 떨어진 별똥, 곧 대기(大氣) 중에 돌입한 유성이 타버리지 않고 땅에 떨어진 것. 겉면은 공기와의 마찰로 거멓게 빛남, 지구의 온 표면에 1년 동안 약 2천 개 가량 떨어지는데, 그 중 발견되는 것은 적으며, 지금까지 세계적으로 알려진 것을 전부 합치면 약 1전 700개쯤이라 함. 운석이 떨어질 때에는 주먹크기라도 벼락치는 듯한 큰 소리를 내며, 밤중이라도 둘레가 대낮같이 밝다고 함. 유성은 고작 2-3초 동안 빛을 내는데 운석은 때로 10초 동안 빛을 내며, 20km높이에서 파열하여 사방으로 퍼지는 일이 많음, 별똥돌, 성석(星石), 천운석(天隕石) ▶관련단원 : 중 1, Ⅰ.지각의 물질 변화 - 지질시대   035. 연료 전지 지구를 떠나 우주 공간을 달려가는 우주선은 온갖 전자 장비로 되어 있기 때문에 많은 양의 전기가 필요합니다. 우주선 안에 사람이 타면, 우주선 실내의 온도 조절, 산소 공급 및 우주복 자체를 움직이는 데도 전기의 힘이 없으면 모든 동작이 불가능해지고 만다고 합니다. 그렇기 때문에 우주선에 설치되는 모든 장비들은 처음 설계에서부터 전력을 적게 소모하게 만들었지만 우주선이 워낙 많은 장비들로 이루어져 있어서 전력 소모는 엄청난 양으로 늘어난다고 합니다. 그렇다면 우주선에 어떻게 전력을 공급할까요? 그 열쇠는 연료 전지가 쥐고 있습니다. 연료전지는 나라마다 특급 비밀 속에 감추어진 채 연구되고 개발되어 왔으나, 더 이상 베일 속에 가려져 있을 수 없게 되었으며, 머지 않아 일반 가정에까지도 전력을 공급하게될 전망입니다. 연료전지는 수산화칼륨 용액이 든 통에 니켈로 된 전극이 2개 들어가 있습니다. 니켈전극은 속이 비어 있어 그 속으로 산소와 수소가 각각 들어가 있으며, 니켈에는 연료인 산소와 수소가 수산화칼륨 용액 속으로 빠져나가도록 작은 구멍이 뚫려 있습니다. 한쪽은 산소가 들어가는데, 이곳이 양극이 되고 수소가 들어가는 다른 곳이 음극입니다. 이렇게 산소와 수소를 공급하기만 하면 전기가 흐르고 물까지 생기는 연료 전지는 그 성능도 뛰어납니다. 전기의 효율은 현대의 기술로 80%까지 활용되고, 대기를 오염시킬 가스나 먼지가 나오지 않기 때문에 매우 우수한 전지라는 것을 알 수 있습니다. 아폴로 우주선이나 스카이랩처럼 짧은 우주 여행이라면 연료 전지를 사용하는 것이 무엇보다도 경제적일 것입니다. 그러나 연료전지에 대한 연구는 아직 초보적인 단계이고 몇 년씩 여행해야 하는 우주 비행에서는 막대한 양의 연료를 싣고 갈 수 없기 때문에 연료 전지에도 결함이 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶연료전지(燃料電池, fuel cell) : 연료의 산화에 의해 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 전환시키는 장치. 산화환원반응을 이용하는 점은 근본적으로 보통의 화학전지와 다른 점이 없다. 그러나 그것은 닫힌 계 안에서 전지 반응을 행하는 보통전지와 달리 계속적인 연료의 공급으로 전기에너지를 계속 내는 일종의 에너지 변환 장치이다. ▶관련단원 : 중 3, Ⅳ.지구와 우주 - 행성(우주탐색선)   036. 오존은 무공해 세제 오존은 매우 복잡한 성격을 갖고 있어요. 지상에서는 건강에 해롭지만 상층의 대기권에서는 해로운 태양광선을 막아 줍니다. 그런데 최근 오존은 세탁을 거들어 준다는 것이 밝혀졌습니다. 세 개의 산소원자를 가진 오존은 건조한 산소나 공기 중에서 전기를 방전하면 인공으로 만들 수 있어요. 강력한 산화제인 오존은 박테리아를 죽이고 더러운 옷뿐만 아니라 온갖 종류의 먼지와 때를 분해하여 제거할 수 있습니다. 오존을 세탁용 물 속에 녹일 때 세탁기의 세제의 양을 줄일 수 있고 물을 데울 필요가 없으며 세탁물을 덜 회전시켜도 되기 때문에 섬유에 피해를 덜 줍니다. 미국 펜실베이니아주 콘쇼호켄 소재 론드리르지사와 캔저스 시티의 퓨어 워터사 등은 오존을 세탁기 속으로 펌프를 주입하는 시스템을 개발하여 시판하기 시작했습니다. 그런데 플로리다주 포트 피어스 소재 트리오클린 론드리 시스템즈사는 찬물을 사용하고 세제는 전혀 사용하지 않는 시스템을 개발하여 판매하고 있고, 이 기업에 따르면 보통 1파운드 (453.59그램)무게의 옷을 세탁하는 데 3갤런(약11리터)의 물이 필요하지만, 이 시스템을 이용하면 그 8분의 1밖에 들지 않는다고 주장하고 있습니다. 또 이 시스템은 더운물 대신 찬물을 사용하기 때문에 물만 아니라 에너지도 절약할 수 있습니다. 불안정한 오존분자는 찬물보다 더운물 속에서 더 빨리 소실되기 때문입니다. 또 이 시스템은 세탁한 물을 걸러서 재사용하고 있고, 이런 시스템은 앞으로 환경규제가 더욱 엄격해지고 물 값도 만만치 않을 것으로 보아 특히 환경보호주의자들에게 환영을 받을 것으로 보입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶오존층 : 성층권 상층 높이 20～25km 사이의 오존이 밀집해 있는 층. 오존이 검출되는 10～15km 사이의 성층권도 오존층이라 하기도 한다. 이 층의 높이는 계절에 따라 변하는데, 겨울에서 봄까지는 낮고, 여름에서 가을까지는 높다. 한편 오존의 양은 봄에 가장 많으며, 가을에 최소가 된다. 오존층은 대기 속의 산소 분자가 파장 2400Å 이하의 파장이 짧은 태양 자외선을 흡수하여 분해함으로써 생긴 것이다. 오존층이 있기 때문에 인체나 생물에 해로운 강력한 자외선은 흡수되어 지상에 도달하지 못한다. 따라서 오존량의 감소는 인체나 생물에 해로울 뿐만 아니라 대기의 운동에 영향을 주어 기후 변동을 일으킬 우려가 있다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅰ.지각의 변화 ▶들려주는 시기 : 오존층에 대해 배운 후   037. 폼페이의 유적이 거의 원래의 모습 그대로 남아 있었던 까닭은? 이탈리아 서해안은 경치가 빼어나기로 이름이 높지요. 폼페이는 풍경이 아름다운 나폴리 해안가에 자리잡고 있었습니다. 이 도시는 기원전 6세기에 만들어져 오랫동안 번영을 누려왔습니다. 인구는 약 3만 명이었답니다. 그런데 700여 년 동안 아무 일도 없던 이 도시에 63년 어느 날 대규모 지진이 일어났습니다. 도시는 크게 파괴되었지요. 그러나 사람들은 꽤 심한 지진이 일어났다고 생각할 뿐 더 이상 걱정을 하지 않았습니다. "지진은 그 동안에도 여러 차례 일어났잖아." "화산이 폭발할 수 있다고 하지만, 베수비오 화산은 죽은 화산 아닌가." 그후 13년이 지난 79년 8월 14일 베수비오 화산은 연기를 조금 토해낼 뿐 여느 때와 다름없었습니다. 그런데 해가 중천에 떴을 무렵 갑자기 화산이 폭발하기 시작했습니다. 연기는 끊임없이 올라가 태양을 가렸고 하늘은 온통 화산재로 뒤덮였으며 크고 작은 돌들이 폼페이로 수도 없이 쏟아졌습니다. 이어서 화산재, 모래, 흙으로 뒤범벅이 된 폭우가 쏟아졌습니다. 도시는 서서히 사라졌습니다. 아름다움을 뽐내던 건물도, 아우성치던 사람들도 모두 흔적 없이 파묻히고 말았습니다. 베수비오 화산은 사람들의 믿음과는 달리 사화산이 아니라 휴화산이었던 것입니다. 1689년 화산재에 묻혔던 폼페이는 드디어 세상에 모습을 드러내기 시작했습니다. 고고학자가 이 곳을 조사하던 중 폼페이라는 도시 이름이 새겨진 돌을 발견했던 것이지요. 그 뒤 1860년부터 본격적인 발굴작업이 시작되었습니다. 5킬로미터의 성벽, 일곱 개의 성문, 우물 정자의 도시, 금속 바퀴 자국, 상점, 주택, 심지어 문에 새긴 사람 이름까지 옛 모습 그대로 보존되어 있었습니다. 또한 원형극장, 사원, 분수대, 비너스 조각상 등 걸출한 조각품들도 폼페이의 옛 명성을 들려주며 땅위로 모습을 드러냈습니다. 결국 화산재가 폼페이라는 역사박물관을 고스란히 우리에게 물려주었던 것이랍니다. 화산은 파괴의 상징이지만 폼페이의 경우만큼은 인류에게 크나큰 선물을 한 셈이지요. 폼페이의 경우 외에도 화산재는 인류에게 옛 모습을 그대로 남겨준 경우가 많습니다. 대표적인 것이 미국 네브라스카 주에서 발견된 화석이랍니다. 약 1천만년 전의 것인데 주로 동물의 화석이지요. 코뿔소, 말, 사슴, 낙타, 기린 등 몇백 마리의 동물들의 골격이 뛰어나게 보존되어 있었습니다. 그곳에서 발견된 것 가운데 사람들의 가슴을 뭉클하게 했던 장면도 있었답니다. 바로 어미코뿔소와 아기코뿔소였는데 아기코뿔소는 어미코뿔소의 엉덩이와 무릎사이에 머리를 들이밀고 있었습니다. 위기상황에서도 자식을 보호하려는 어미의 보호본능을 잘 보여주고 있지요. 화산재 외에도 진흙 속이나 사막 또는 시베리아에서 발견된 매머드의 예에서도 알 수 있듯이 얼어붙은 땅도 먼 과거의 유산을 원형 그대로 보존하는 중요한 역할을 했답니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶화산 : 화산 활동에 의해서 마그마가 분출하여 지표에 생긴 특수한 형태의 지형. 보통은 지표에 돌출된 형태를 이루고, 그 중심에는 마그마의 분출구인 화구가 있는 형태이나, 화산폭발이나 함몰에 따라서 깊게 패인 지형도 있다. 분출하는 마그마의 성질이나 양에 따라서 화산의 활동형태가 달라지고, 또한 만들어지는 화산체의 모양이나 내부구조도 다르게 된다. 각 화산은 가스와 마그마 암석의 조각들이 어떤 비율로 어느 정도의 온도와 압력에 의해 분출하는가에 따라 분출하는 형식이 각각 다르다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅰ.지각의 변화 ▶들려주는 시기 : 화산활동을 배우면서   038. 대류현상 이용한 냉방용 굴뚝 발명가를 꿈꾸시나요? 그런데 과학의 원리를 몰라 너무 어렵다구요? Oh! NO! 그리 어렵지 않아요. 간단한 과학의 원리만 잘 응용해도 훌륭한 발명가가 될 수 있답니다. 실례를 들어볼까요? 간단한 자연의 원리를 이용하여 간편하고 비용이 덜 드는 냉방 방법이 개발되었습니다. 높이 약 7미터의 이 냉방용 '굴뚝'이 보급되면 건조한 지대의 생활양식을 바꿀 것으로 전망됩니다. 미국 애리조나 대학 환경연구소 과학자들이 설계한 이 냉방용 탑은 찬 공기가 더운 공기보다 무겁다는 간단한 원리를 이용한 것입니다. 소형의 펌프를 이용하여 탑의 꼭대기에 설치한 셀롤로스 판에 계속 물을 적셔 주면 수분이 증발하면서 이웃의 공기는 냉각되고 무거워집니다. 차가워진 공기는 탑을 타고 집안의 바닥공간으로 내려와서 집안을 순환한 뒤 작은 창문을 통해 마당으로 빠져나갑니다. 한편 공기가 탑을 타고 내려오면 탑 꼭대기 주변의 기압은 낮아지고 따라서 더 많은 더운 공기를 탑 속으로 끌어들입니다. 그 결과 잔잔한 날에도 집안에서는 바깥공기보다 섭씨 8도에서 16도나 더 시원한 산들바람을 즐길 수 있습니다. 그런데 냉각효과는 주위의 기온과 상대 습도로 좌우됩니다. 그래서 날씨가 더 덥고 건조할수록 셀룰로스 판의 물은 더욱 빠른 속도로 증발하게 되고 따라서 더욱 많은 양의 공기를 냉각하게 됩니다. 애리조나에서 기술이전회사를 운영하고 있는 엘리자베드 하지스(Elisabeth Hoge)에 따르면 이 냉방용 탑은 평균 상대습도가 60퍼센트 또는 그 이하의 건조한 지방에서 가장 효율적으로 가동한다고 말하고 있습니다. 냉방용 탑의 운영비는 건당 월5달러(약4천원)이하이며 증발식 쿨러보다 70퍼센트, 그리고 에어콘디셔너보다 90퍼센트나 비용이 덜 틀니다. 냉방용 탑은 최근 미국 에너지성의 발명 상을 받았습니다   ☞ 보고 또 보고 ▶대류현상 : 전도, 복사와 함께 열의 전달 방법의 한 가지. 액체와 기체 따위가 부분적으로 가열되어 온도가 높아지면, 그 부분은 팽창하여 밀도가 작아지므로 가벼워져서 위로 올라간다. 그러면 그 주위 에 있던, 온도가 낮고 밀도가 큰 부분이 내려온다. 이러한 과정을 되풀이함으로써 열이 이동하는 현상을 대류라 한다. 냉장고에서 냉각 부분이 위쪽에 있는 경우나 난방 기구를 낮은 데 두는 것은 이 대류 효과를 이용하기 위해서이다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ. 대기와 물의 순환 ▶들려주는 시기 : 열의 이동 방법을 배울 때   039. 보온병이나 보온 도시락이 열을 보존할 수 있는 이유는? 보온병은 차가운 것을 담아두면 차가운 채로 뜨거운 것을 담아두면 뜨거운 채로 오랜 시간 보관할 수 있는 용기이지요. 마치 마법의 병 같습니다. 마법의 병은 듀어 병이라고 불리는데 그것은 듀어라는 과학자가 발명했기 때문입니다. 제임스 듀어는 스코틀랜드에서 태어난 영국의 과학자로 마법의 병 외에도 무연탄약을 만든 사람으로도 유명하지요. 처음에 보온병을 만들었던 것은 가정용이 아니라 실험실용이었습니다. 당시 영국의 여러 대학에 있는 연구실들은 액체 공기와 액체 가스를 보존하기 위한 방법을 고민했습니다. 이런 물질들은 매우 낮은 온도에서 보관하지 않으면 순식간에 날아가 버리기 때문이었지요. "낮은 온도를 유지하기 위해서는 바깥의 뜨거운 공기가 안으로 들어가지 못하도록 해야 해. 그렇다면 열을 전달하지 않는 유리로 이중 벽을 만들고 벽 사이의 공기를 뽑아버리면 되겠군." 그래서 공기의 이동을 막을 수 있는 보온병이 탄생한 것이지요. 보온병 안쪽 벽을 보면 반짝거리는 것을 볼 수 있습니다. 이것도 다 이유가 있답니다. 안쪽 벽을 도금한 것인데 은도금은 밖의 뜨거운 공기나 차가운 공기를 반사시켜버리고 안의 뜨거운 공기나 차가운 공기도 밖으로 마음대로 나가지 못하도록 한답니다. 그 뒤 독일의 한 기술자가 니켈로 보온병을 감쌀 수 있는 통을 만들어 보온병을 판매하기 시작했습니다. 그러나 당시에는 사람들로부터 인기를 끌지 못했습니다. 손으로 직접 만들기 때문에 값이 워낙 비쌌기 때문이고, 또한 사람들이 많은 필요성을 느끼지 못했기 때문이지요. 보온 통이 널리 쓰이게 된 것은 탐험가들이 보온병의 장점을 이해하면서부터 입니다. 그리고 좀더 널리 쓰인 것은 니켈 통 대신에 플라스틱 통이 만들어지고부터 랍니다. 가정이나 택시에서 사용하는 LPG도 비슷한 원리를 이용해서 만든 것이랍니다. LPG는 가스를 액체로 만든 것인데, 만약 LPG통 같은 특수한 용기가 아니라면 액화 가스는 순식간에 날아가 다시 가스로 변해버리고 말겠지요.   ☞ 보고 또 보고 ▶도금 : 녹이 스는 것을 방지하거나 아름답게 하기 위하여 금속의 표면에 다른 금속을 얇게 입히는 일. 전기 분해를 이용하여 도금하는 방법을 전기 도금이라고 하는데, 보통 도금이라고 하면 전기 도금을 가리키는 경우가 많다. 도금을 할 때는 도금하고 싶은 물체의 표면에 묻은 기름 등 더러운 물질을 미리 묽은 산이나 묽은 알칼리 용액으로 씻어낸 후 도금한다. 도금시키는 물체를 (-)극으로 하고 도금하려는 금속을 (＋)극으로 하여, 도금하려는 금속의 이온을 포함한 수용액(도금액) 속에 담그고 직류 전류를 통해 도금하는 방법이다. 금, 은, 구리, 니켈, 크롬, 아연 따위의 도금이 널리 이용되고 있다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 해수의 순환 ▶들려주는 시기 : 열의 이동 방법을 배울 때   040. 일기에 대한 속담 옛부터 우리 조상들은 일기를 예상하려고 많은 노력을 하였습니다. 그래서 여러 가지 속담을 남겼는데, 그 중에 어떤 것은 과학적인 근거가 없는 것도 아니나, 불확실하기 때문에 이것만으로 일기를 예상할 수는 없습니다. 자 일기속담 몇 가지에 대한 과학적인 근거를 알아볼까요? ◈ 아침에 무지개가 생기면 비가 오고, 저녁에 무지개가 생기면 갠다. ⇒ 무지개는 태양과 반대쪽에서 비가 오고 있을 경우, 빗방울 입자가 프리즘과 같은 작용을 하기 때문에 볼 수 있는 현상입니다. 아침에 생기는 무지개는 서쪽에서 비가 내리고 있을 때 볼 수 있고, 저녁에 생기는 무지개는 동쪽에서 비가 내리고 있을 때 볼 수 있는 것입니다. 날씨는 서쪽에서 동쪽으로 이동해 가므로, 서쪽 비는 앞으로 다가오고, 동쪽 비는 뒤로 멀어져 가게 됩니다. ◈ 햇무리나 달무리가 나타나면 비가 온다. ⇒ 무리는 권층운이 하늘을 덮었을 때 나타나는 현상인데, 권층운은 날씨가 나쁜 저기압의 전선면에 나타나는 것이 보통입니다. ◈ 청개구리가 울면 비가 온다. ⇒ 통계상으로 보아 청개구리의 울음소리를 들은 30시간 안에 비가 오는 확률이 60～70%라 합니다. 정확한 이유는 판명되지 않았으나, 기압이 낮아지고 습기가 많아져서 호흡에 장애를 받기 때문이라 생각됩니다. ◈ 제비가 지표면 가까이에서 날면 비가 온다. ⇒ 모기와 같은 곤충들이 습기가 많아지면 비가 올 것을 예상하여 지표면 가까이로 숨을 장소를 찾아내려 가므로, 제비가 먹이를 구하기 위하여 지표면 가까이로 내려오기 때문이라 생각이라 생각됩니다. ◈ 저녁 노을이 붉을 때는 개일 징조이고, 아침 노을이 보라색일 때는 비가 올 징조이다. ⇒ 저녁 노을은 서쪽 하늘에 구름이 없다는 것을 표시하므로, 서쪽에서 고기압이 접근하게 되어 날씨가 좋아집니다. 아침 노을은 동쪽 하늘에 구름이 없다는 것을 표시하므로, 고기압이 사라져 버렸다는 것을 나타낸답니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환의 날씨 변화 ▶들려주는 시기 : 일기예보의 다른 방법을 알아보고자 할 때   041. 바다를 항해하는 선박들에 알파벳 R과 Y를 뜻하는 깃발이 함께 걸리는 경우가 있는데, 무슨 뜻일까? 선박들은 대개 무전기를 갖추고 있습니다. 어떤 내용을 상대에게 알리고 싶을 때는 무선기나 무전기로 내용을 전하지요. 그러나 상황이 좋지 않을 때가 있습니다. 무선기나 무전기가 고장났거나 무선이나 무전을 치기에는 번거로운 경우가 있지요. 이때는 깃발을 돛대 위에 내걸어서 배에 지금 무슨 일이 있는지, 배가 어떤 행동을 하려는 지를 주위의 선박과 사람들에게 알리게 됩니다. 깃발들은 색깔과 도형으로 알파벳을 표시합니다. 아무 의미가 없어 보이지만 어떤 깃발이 펄럭이느냐에 따라서 전혀 다른 뜻이 된답니다. 가장 많이 쓰이는 깃발은 배가 떠나는 중이라는 것을 알리는 깃발과 배가 정박중이라는 것을 알리는 깃발이지요. 출범기(P)는 푸른 바탕에 흰색의 정사각형 도형이 중앙에 그려진 깃발로 '지금 항구를 떠나고 있다.' 는 뜻을 담고 있습니다. 또한 노란색 바탕에 전혀 무늬가 없는 깃발은 '선박이 정박중이다'(Q)라는 것을 뜻하는 깃발입니다. 깃발들이 무엇을 뜻하는지 중요한 것만을 알아봅시다. 만약 깃발의 의미를 알고 선박을 본다면 여러분도 명 항해사의 자격이 있지 않겠어요. A- 속도를 내기가 어렵다 B- 배에 폭발물이 실려 있다. C- 그렇다. 좋다 D- 어려움에 빠져 있다 E- 오른쪽으로 방향을 바꾸고 있다. F- 배가 고장났다. K- 잠깐 멈춰달라 L- 멈춰라. 당신과 얘기하고 싶다. N- 싫다. 아니다 P- 지금 항구를 떠나고 잇다. Q- 정박중이다 R- 계속 멈춰 있다 S- 후진중이다 U- 당신은 위험하다 V- 도와달라 W- 의사를 보내달라 Y- 우편물을 나르고 있다 그런데 R과 Y깃발이 돛대 위에 함께 펄럭이는 경우가 가끔 있는데, 이것은 배 위에 폭동이 일어났다는 것을 뜻한답니다. R 깃발은 붉은 색 바탕에 노란색 줄이 십자가처럼 쳐져 있으며 Y깃발은 붉은 색과 노란색 줄이 오른쪽 위에서 왼쪽으로 번갈아 가며 그려져 있답니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환 ▶들려주는 시기 : 일기도의 기호를 배우면서   042. 유럽에 지중해가 있다. 지중해는 저 옛날에 무엇이었을까? 지중해는 아름다운 바다로 여름 피서철에는 세계 각국에서 몰려든 사람들도 매우 북적거리는 곳이지요. 그런데 이 지중해가 저 옛날에는 바다가 아니었답니다. 이런 사실은 지금으로부터 26년 전에 밝혀졌습니다. 1970년 미국의 탐사선이 지중해를 조사하고 있었습니다. 조사대원들은 바다 속 2천 미터 되는 곳까지 내려가 필요한 자료들을 수집했지요. 그런데 깜짝 놀랄 사실들이 밝혀졌습니다. 바다의 바닥을 어느 정도 파내려가자 지상에만 존재하는 지층이 나왔던 것이지요. "그렇다면 지중해는 먼 옛날에는 사막이었다?" 좀 더 조사한 결과 과학자들은 지중해가 지금으로부터 약 600만 년 전에는 불모의 사막이었다고 결론을 내렸답니다. 그렇다면 어떻게 지중해가 바다로 변한 것일까요? 그것은 원래 하나로 붙어 있었던 유럽 대륙과 아프리카 대륙이 서로 떨어지면서 지금의 스페인과 모로코 사이에 지브롤터 해협이 생겨났기 때문입니다. 두 대륙이 떨어지면서 멀어지자 대서양 수면보다 약 300미터 가량 낮았던 옛 지중해 땅으로 대서양의 물이 밀려들었던 것이지요. 지중해와 달리 원래는 푸른 숲이었다가 사막으로 변한 곳도 있습니다. 세계에서 가장 큰 사하라 사막과 리비아 사막이랍니다. 아프리카의 사하라 사막은 크기가 엄청나지요. 동서 5천6백 킬로미터, 남북으로 1천7백 킬로미터입니다. 이 사하라 사막은 먼 옛날에 울창한 숲이었습니다. 그런데 오랜 세월이 흐르면서 지구의 기류의 영향을 받아 서서히 사막으로 변했지요. 사람이 환경을 파괴한 결과 만들어진 사막도 있습니다. 바로 리비아 사막이지요. 리비아 사막은 이집트와 리비아에 걸쳐 있는데 저 옛날에는 사하라 사막과 마찬가지로 푸른 숲이 울창한 곳이었습니다. 그런데 화근은 피라미드와 배였습니다. 피라미드에는 엄청난 돌이 필요했고 대개 너무 컸습니다. 이집트인들은 나무를 베어다 바위 위에 쌓아 놓고 불을 피웠습니다. 그리고 뜨겁게 달궈진 커다란 바위에 차가운 물을 부어 바위에 틈을 만들고 바위를 원하는 대로 다듬었습니다. 이때 나무가 수없이 베어졌지요. 또한 인류의 역사는 전쟁의 역사라고 할만큼 수없이 많은 전쟁이 치러졌는데 옛날 전쟁 때는 배가 중요한 역할을 했습니다. 커다란 배를 한 척 만들려면 아름드리 나무 1천 그루가 필요했다고 하니 몇천 년의 전쟁통에 얼마나 많은 나무가 베어졌을지 알 수 있지요. 나무가 없는 숲은 눈 깜짝 할 사이에 사막으로 변해갔습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶사막화 현상 : 산림 파괴, 지구 온난화 현상, 산성비 등의 요인에 의해 토지가 황폐화되는 현상. UN이 1995년 6월 17일 '세계 사막화 방지의 날'을 맞아 펴낸 보고서 <Down To Earth>에 의하면, 현재 세계 10억 인구가 사막화의 영향권 내에 살고 있고, 1,350여만 명이 사막 지역의 확대로 거주지를 옮겨야 할 처지에 있다고 한다. UN은 매년 240여 톤의 표토가 상실되고 있다고 밝히면서 이처럼 황폐화된 토양을 비옥하게 하려면 20년 동안 매년 1백억～2백억 달러를 투자해야 할 것으로 분석하고 있다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환 ▶들려주는 시기 : 날씨 변화에 대해 배우면서   043. 모세와 유대인들은 어떻게 걸어서 홍해를 건널 수 있었을까? 홍해 바다는 낮은 곳도 10미터가 넘습니다. 그런데 성경의 출애굽기에는 이집트 땅에서 박해를 당하던 유대인들이 모세를 따라 애굽을 탈출하는 이야기가 나옵니다. 백만 명이 넘는 유대인들은 모세의 지도하에서 무사히 홍해를 건너지만 추격해 오던 이집트 병사들은 그만 물에 갇혀 떼죽음을 당하고 말았다는 것입니다. 나폴레옹도 모세의 기적과 비슷한 이야기를 하고 있습니다. 나폴레옹은 이집트를 공격하기 위한 것이었기 때문에 방향은 반대였겠지요. 모세와 나폴레옹이 홍해를 건넜다는 게 사실일까요? 과학적으로 증명할 수 있을까요? 종교인들은 달리 생각할 수 있겠지만 과학자들은 성경 속의 이야기를 단지 기적으로 생각하는데 그치지 않고 과학적으로 증명하기 위해 노력해왔습니다. 그 중 하나가 바로 모세의 기적입니다. 과학자들의 조사에 따르면 홍해 가운데 수에즈운하 부근은 상대적으로 얇다고 합니다. 운하를 만들면서 깊게 팠기 때문에 지금은 대부분 10미터 이상이지만 모세 시절에는 훨씬 수심이 낮았다는 것이지요. 또한 운하 부근에는 양안의 거리가 겨우 2킬로미터에 지나지 않는 곳이 있답니다. 유대인의 지도자인 모세는 오랫동안 물이 빠져나가는 썰물시기, 그리고 양안의 거리가 가장 짧은 곳 등등을 조사한 끝에 가장 적합한 곳을 선택했던 것이랍니다. 추격해 오던 이집트 병사들이 물에 갇혀 죽음을 당한 것은 바로 밀물 때 홍해에 들어섰기 때문이지요.   ☞ 보고 또 보고 ▶홍해 : 아프리카 대륙과 아라비아 반도 사이에 깊숙하게 파고든 내해. 남북 길이는 약 2,300㎞이고, 동서 너비 약 200～350㎞로 면적이 44만㎢에 이르며, 가장 깊은 곳이 2,213m이다. 열대건조 지대에 있어 바닷물의 염도와 온도가 높고 물은 매우 맑다. 북쪽으로 지중해에 이어지는 수에즈운하가 개통되면서 세계적인 항로가 된 해역으로, 남으로는 바브엘만데브 해협을 통해 인도양 연안과 동남 아시아 각지로 이어진다. 연안에는 수에즈, 아카바, 지다, 포트수단, 마사와 등의 항구가 있다. ▶밀물과 썰물(조석현상) : 해수면의 높이가 하루에 두 차례씩 높아졌다 낮아졌다 하는 현상. 해수면이 가장 높을 때와 낮을 때의 차이를 조차라 한다. 또 해수면이 가장 높을 때를 만조라 하고, 가장 낮을 때를 간조라 한다. 그리고 조차가 가장 클 때를 사리, 가장 작을 때를 조금이라 한다. 조석이 일어나는 것은 주로 달의 인력에 의하여 바닷물이 끌려 이동하기 때문이지만, 태양의 인력도 영향이 크다. 삭과 망에서는 태양, 달, 지구가 일직선에 있어서 달과 태양의 인력이 합쳐지기 때문에 사리가 되고, 상현과 하현에서는 태양과 달이 직각 위치에 와서 인력이 상쇄되기 때문에 조금이 된다. 이와 같은 조석의 주기는 약 12시간 25분이다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅳ.지구와 우주 ▶들려주는 시기 : 조석현상을 배울 때   044. 지구의 위성은 달 하나뿐이다. 그런데 목성형 행성들은 어떻게 많은 위성을 거느리고 있을까? 태양계는 지구를 비롯해 9개의 행성이 있지요. 행성을 조사하던 과학자들은 두 개의 그룹으로 행성을 나누었답니다. 지구와 비슷하다 하여 지구형 행성과 목성과 비슷하다 하여 목성형 행성이지요. 무엇을 기준으로 두 그룹을 나누었냐구요? 바로 크기와 밀도입니다. 밀도란 쉬운 예로 같은 양동이에 얼마나 많은 알갱이가 담겨 있는가 하는 것입니다. 많은 알갱이가 담겨 있을수록 밀도가 높은 것이지요. 지구형 행성은 크기는 작지만 밀도가 높은 행성입니다. 지구와 수성, 금성, 화성 등이 지구형 행성입니다. 목성형 행성은 크기는 크지만 밀도가 낮은 행성을 말합니다. 목성을 비롯한 토성, 천왕성, 해왕성이 이에 속합니다. 명왕성은 크기가 작기 때문에 목성형 행성이 아니랍니다. 과학자들은 행성들을 조사하다가 목성형 행성에 유난히 위성이 많은 점을 이상하게 여겼습니다. 그리고 이런 결론을 내렸지요. "태양계가 탄생할 무렵, 행성들도 탄생했습니다. 여러분도 알다시피 우주의 별, 그리고 태양이나 행성들은 가스와 돌덩어리들이 뭉쳐서 만들어진 것이지요. 그런데 목성이나 토성 부근에는 가스와 돌이 많았지요. 목성이나 토성이 탄생하고도 남는 것들이 많았습니다. 그들은 스스로 뭉치기 시작했지요. 그리고 목성의 인력에 끌려 목성 주위를 빙글빙글 도는 위성이 되었답니다." 바로 목성이나 토성이 탄생할 때 큰 덩어리로 뭉치지 못한 가스와 돌이 많았기 때문에 목성형 행성들은 위성을 많이 거느리게 되었답니다. 토성, 목성, 천왕성, 해왕성이 각각 18, 16, 15, 8 개의 위성을 거느린 이유를 알겠지요? 한가지 덧붙인다면 목성형 행성들은 토성과 마찬가지로 모두 아름다운 띠를 가지고 있답니다. 행성이 탄생할 때 행성에 붙지 못한 가스와 돌덩어리들이지요. 이 띠들은 목성 등의 행성 주위를 빠른 속도로 돌고 있는데 만약 위성들이 없었다면 이 띠들은 모두 행성 쪽으로 끌려 들어가 버렸을 것이라고 과학자들은 보고 있답니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶목성 : 태양으로부터 다섯째 번의 행성. 태양으로부터의 평균 거리는 7억 7,833만 km이고, 공전 주기는 11.86년, 자전주기는 목성 면의 위도에 따라 다르며, 적도 지대에서는 9시간 55분이다. 지금까지 16개의 위성이 발견되었다. 목성은 태양계 내에서 가장 큰 행성이며, 반지름이 약 7만 1,400 km로 지구의 약 11배, 질량은 지구의 약 317배이다. 밝기는 -2.6등급으로 금성 다음으로 밝다. 1979년에 미국의 탐사선 보이저 1호와 2호가 목성의 표면에 접근하여 사진 등 상세한 자료를 보내 왔는데, 그에 따라 그 때까지 발견되지 않았던 새로운 사실들이 밝혀졌다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅳ.지구와 우주 ▶들려주는 시기 : 태양계에 대해 배우면서   045. 우주 비행사들은 우주 공간에서 어떻게 화장실을 이용할까? 아무리 우주비행사라도 볼일은 제때 봐야 하는 것입니다. 그런데 우주에는 중력이 없어요. 물체는 단지 떠 있을 뿐입니다. 그래서 고안해 낸 방식이 첨단 기술의 진공 청소기를 이용하는 것입니다. 그러니까 이런 식이예요. 우주 비행사는 특수 제작한 변기 위에 확실한 자세로 앉습니다. 변기의 자석은 비행사의 피부에 빈틈없이 밀착하여 이물질이 선실 안으로 흘러나가지 않게 합니다. 그런 뒤에 비행사는 변기 내부에 장치된 송풍기의 스위치를 넣습니다. 그러면 부드러운 흡인력이 생겨 배설물을 변기 속으로 빨아들이게 됩니다. 단단한 물건은 특수한 주머니 속에 모이고, 젖은 물건은 주머니를 통과하여 파이프를 지나 결국에는 저장 탱크로 모입니다. 볼일을 마치면 비행사는 변기 뚜껑을 단단하게 꽉 닫고, 밸브를 열어 변기 내부의 공기가 우주의 진공 속으로 빠져나가게 합니다. 그렇게 하면 고형물에 들어 있는 습기는 순식간에 증발하게 되지요. 간단한 특수 장치가 남은 것들을 한데 모아, 우주선이 지상에 돌아 왔을 때 처리할 수 있게 따로 저장해 둡니다. 그러나 만약 우주 비행 계획에서 종종 그렇듯이, 그 방식이 제대로 작동하지 않는 일이 벌어지면 어떻게 할까요? 그럴 때에는 몇 가지 저장 방식이 있답니다. 다른 방식이 다 실패하면 언제든 '아폴로 봉지'를 이용할 수 있습니다. 그렇게 부르는 것은 아폴로 우주선의 비행사들이 그것을 처음 사용했기 때문입니다. 그것은 실상 단순한 플라스틱 봉지에 불과합니다. 그것을 이용하는 방식은 여러분이 상상하는 것과 거의 흡사해요. 말하자면 우주 비행사가 된다는 것은 겉보기처럼 그렇게 영예로운 일만은 아닌 것 같습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶우주 비행사 : 우주 비행을 하는 사람. 우주 비행사는 여러 가지 어려운 우주 환경을 이겨내야 하고, 냉정하고 정확한 판단력을 가져야 하며, 과학 관측이나 실험을 할 수 있는 전문 지식을 가져야 한다. 따라서 우주 비행사는 건강, 학식, 비행 경험 등이 뛰어나고, 엄정한 적성 검사에 합격한 사람으로서 전문적인 훈련을 받은 사람이라야 한다. ▶우주복의 과학 : 우주복은 마치 샌드위치처럼 12-14개의 층으로 이뤄졌으며 층마다 특별한 목적을 띠고 있다. 안쪽 2개 층은 스판덱스(신축성이 있는 합성 섬유)로 만들었으며, 옷감 사이로 냉각수가 흐른다. 다음은 공기를 품고 있는 우레탄 층과 공기가 부풀어오르지 않도록 막는 데이크론 층으로 이루어져있다. 다음 7개의 층은 단열기능과 우주 먼지들이 투과하지 못하도록 방어벽 역할을 한다. 이를 위해 알루미늄을 입힌 마일라(폴리에스테르필름)층, 네오프렌(합성고무)층, 데이크론 층으로 겹겹이 쌌다. 이 위에 타이어나 방탄복을 만드는 케블라 층이 있다. 우주복 안의 압력은 29.6 킬로 파스칼. 이것은 해수면 대기압의 약 3분의 1에 해당한다. 또 우주복 안에는 100％의 산소가 채워져 있다. 입는데 걸리는 시간은 우주선 밖으로 나가기 위해 완전 무장하는데 대략 45분이 걸린다. 이런 우주복을 입고 우주 밖으로 나오면 8-10 시간을 버틸 수 있다. 우주복 속에는 산소공급장치, 배터리, 냉각수 등이 있는데 이것이 우주복의 사용시간을 결정한다. 우주복을 입고 나왔는데 갑자기 오줌이 마려우면 어떻게 할까? 걱정 없다. 우주 비행사들은 우주복 속에 최대흡수 내의(MAG)라는 남녀 공용 성인용 기저귀를 착용한다. ▶ 들려주는 시기 : 지구와 우주를 배우는 시기 뿐 아니라 우주에 대한 궁금증을 물어 올 때   046. 가이아 이론 가이아 이론은 "지구는 살아 있다"는 가설이다. 가이아(Gaia)란 그리스 신화에 나오는 "대지의 여신"을 가리키며, 지구는 살아있다는 주장이 전개되면서 지구를 상징적으로 나타내기 위해 사용된 말이다. 가이아로 표현되는 지구란 현재의 지구 그 자체만은 아니다. 가이아는 공간적으로 대기권과 암석권, 생물권을 시간적으로 지구상에 생명이 태어난 시간부터 지금까지를 포함한다. 즉, 가이아란 공간적, 시간적 경계를 가지는 하나의 실체이며 바로 이 실체가 생명을 가지고 있다는 것이다. 지금 이 시점에서 살아 숨쉬고 있을 뿐만 아니라 옛부터, 즉 지구상에 생명이 존재하기 시작한 때부터 이미 숨쉬며 살아 왔다는 것이다. 가이아 이론은 러브록(Lovelock) 이라는 영국 대기과학자가 체계적으로 정리하여 1978년에 "지구상의 생명을 보는 새로운 관점"이라는 제목의 책으로 발표하였다. 이후 그 자신에 의해 보완된 책만도 두 권이 더 출판되었고 미국의 여성 미생물학자인 마굴리스가 이 가설을 뒷받침하는 글들을 발표했다. 뿐만 아니라 세계적 권위를 가진 미국 지구과학회에서도 특별 심포지움을 개최하여 이 문제를 가지고 토의했을 정도로 과학자들 사이에서 이미 많은 논란을 불러일으키고 있다. "지구가 살아 있다"는 주장은 크게 다섯 가지 내용으로 전개된다.   1)지구에서 생물계는 무생물계에 큰 영향을 미친다. 2)물론 이때 무생물계 역시 반대로 생물계에 영향을 미친다. 3)생물계가 무생물계에 미치는 영향은 무생물계가 안정되는 방향으로 진행된다. 4)지구의 환경은 이렇게 안정되게 또 오랫동안 거의 일정하게 유지되어 왔는 바, 이는 생물계에 의해서 이루어졌을 뿐 아니라 "생물계를 위해서" 이루어졌다. 5)따라서 생물계는 지구환경을 생물이 살기에 가장 좋은 조건이 되도록 조절해 왔다고 말할 수 있다.   생물이 지구 환경에 지대한 영향을 미치고 있음은 우리가 잘 알고있는 사실이다. 그러나 위 내용들은 생물과 지구환경이 상호관련성을 갖는 다는 사실만을 주장하는 것이 아니다. 생물이 지구환경에 미치는 영향은 생물계에 유리한, 좀더 강하게 표현한다면 "생물계를 위하는" 방향으로 이루어진다는 것이다. 러브록은 이를 바탕으로 하여 생물이 지구의 환경을 생물이 살기에 적합한 환경으로 바꾸어 가고 있다고까지 주장했다. 지구가 살아 있다는 주장은 이들 내용과 연결돼 다음과 같이 이어진다. 우선 생물계가 무생물계에 미친 영향이 무생물계, 즉 지구환경이 안정되는 방향으로 진행된 결과 지구는 오랫동안 어느 정도 일정하게 유지 되어왔다. 이를 항상성(恒常性) 이라고 한다. 항상성은 생물계에 유리한 방향으로 작용하므로 이는 지구 스스로가 자기조절의 기능, 즉 능동적인 기능이 있음을 나타낸 것이라고 보았다. 생물에 유리하게, 생물이 존재하기 위해서 능동적으로 지구환경을 변화시켜 왔다는 것은 곧 "지구는 생명을 가진 존재" 라는 것이다. 가이아 이론에서 제시하는 증거들은 대부분 지구가 일정한 환경을 유지한 사실들과 관련된 것들이다. 대표적인 것이 생물이 사는데 절대적으로 필요한 대기중 산소가 일정한 양으로 오랫동안 지속되어 왔다는 것과 대기온도 역시 생물이 얼어죽지 않고 지금까지 살수 있도록 유지되어 왔다는 것, 그밖에 바닷물 온도가 일정하게 유지되어 왔다는 것 등이다. 이렇게 일정한 환경이 유지된 것이 생물의 작용에 의한 것임이 강조된다. 생물이 지구가 탄생한 이래 멸망하지 않고 지금까지 존재해 왔음을 주장하는 것이 내용의 핵심이다. 가이아 이론에서 가장 강조하는 부분은 지구의 기후조건이 일정해 생물에게 안락하다는 사실이다. 태양으로부터 오는 방사에너지는 생물이 태어난 초기시대에 지금보다 약30% 적었으므로 지구가 얼어 있어야만 했고 생물은 살지 못했어야만 했다. 반대로 이 시기의 온도가 생물이 살기에 최적이었다면 오늘날의 온도는 지구온도가 태양광의 증가와 함께 올라가야만 했기 때문에 생물이 살기에 적합치 않아야만 한다. 태양광이 약 30% 증가했음에도 불구하고 기온은 생물이 살기에 적당한 온도로 머무는 사실(현재 지구의 평균정도는 13°C 이다)을 생물의 작용으로 해석하는 것이 가이아론자들의 주장이다. 지구온도는 온실효과와 알베도 효과에 의해 조절된다. 온실효과에 관여하는 기체는 수증기와 이산화탄소다, 최초의 지구는 이산화탄소로 둘러싸였다고 한다. 만일 이산화탄소로 둘러싸이지 않았다면 태양에너지가 지금보다 적었던 시대에는 약-19°C였을 것이다. 이산화탄소로 둘러싸여 따뜻한 기온을 유지했던 지구는 이산화탄소가 감소하면서 찬 지구로 변해야만 하는데 온화한 기후가 유지되었던 것은 알베도 효과로 설명한다. 알베도란 지구에 입사되는 에너지량과 지구로부터 반사되는 에너지야만 했고 생물은 살지 못했어야만 했다. 열대지방에서는 활엽수가 증산작용 활발히 하므로 이때 증발된 수증기가 구름이 되어 하늘을 덮고 있어 강한 열을 차단하고 있다. 바다에서도 미세한 조류들이 합성하는 황산, 혹은 황화디메털(DMS)이라는 물질이 대기로 방출되어 구름의 응결핵으로 작용, 구름의 형성을 돕는다. 이 구름이 바다를 적당히 덮고 있어 바닷물이 더워지는 것을 막는다는 것이다. 온도가 높아지면 조류의 활동이 활발해지고 이 결과 더 많은 DMS가 방출되고 더 많은 구름이 형성되어 바다를 식게 하므로 기온이 조절된다고 보았다. 바닷물은 1kg 당35g 의 소금을 함유한다. 약 3.5%에 해당하는 소금을 가지고 있는 셈이다. 이 소금의 양이 오랫동안 일정 정도로 유지된 것도 생물에 의한 작용이라는 주장이다. 소금을 형성하는 이온들은 육지에서 암석이 풍화작용을 일으켜 바다로 유입된 것들이므로 이들 이온은 바다에서 계속 증가해야만 한다. 그럼에도 불구하고 일정한 정도에 머무는 것은 바다에서 소금이 다시 계속 제거되었음을 뜻한다. 이는 열대지방의 바닷가에서 이루어진다. 즉 자그마한 호수가 바닷가에 형성되어 바닷물이 갇히면 증발되어 소금이 되고 이것이 지각변동 때 지하에 묻히게 되는 것이다. 이때 호수를 생기게 하는 물질이 바로 생물이다. 열대지방에는 지금도 산호나 스트로마톨라이트라는 구조에 의해서 생기는 호수가 많이 있다. 즉, 호수의 벽은 생물이 만든 것이다. 대기로 둘러싸인 푸른색 지구를 가이아론자들은 생물에 의해서 조절되는 하나의 유기체와 같은 것이라고 묘사했다. 대기, 해양, 지표면 등은 이 살아있는 실체의 머리카락, 손톱, 깃털 등에 해당하며 지표면의 물 흐름은 피가 흐르는 순환계에 해당한다고 하였다. 지구 암석은 골격에 해당되는 등 살아있는 생명체의 모습을 갖춘 것으로 묘사하고 있다. 1991년에 러브록은 다시 "가이아의 지구생리학" 이라는 책을 출간하였다. 지구에서 일어나는 모든 물질순환을 마치 살아있는 생명체가 움직이는, 생리작용을 가진 실체로서 간주한 것이다. 즉 지구는 지구생리학이라는 관점에서 보아 외부와 교환하면서 외부의 조건이 변화하더라도 스스로 내부조건을 일정하게 유지하면서 살아가는 생명체라는 것이다. 가이아 이론을 어느 정도 인정할 것인가를 지금의 과학적 지식을 동원하여 판단하려면 그 내용을 크게 두 부분으로 나누어야만 한다. 지구가 일정한 환경을 가지고 생물이 살 수 있도록 유지되어 왔다는 것은 대부분이 인정할 수 있는 대목이다. 즉, 가이아 이론의 내용을 소개하는 과정에서 생물계와 무생물계가 상호작용하여 안정된 계를 이루고 있다는 내용이다. 그러나 이러한 상호작용이 "생물계를 위하여" 존재한다는 것은 과학적으로 인정하기 어려운 부분이라 할 것이다. 즉 지구가 능동적으로 생물이 살기 적합하도록 환경을 조절해 왔다는 것은 과학적 성격을 벗어나는 해석이라고 하겠다. 그런 점에서 "지구는 살아있다"는 주장 역시 무리한 점이 적지 않다. 그럼에도 불구하고 가이아 이론에 대해 많은 논란이 이루어지는 것은 다음 몇가지 이유 때문이다. 우선 지구가 살아 있음을 주장하기 위해 러브록이 펼치는 논리는 지금까지 이와 유사한 논리들보다 훨씬 잘 무장되어 있다. 많은 과학적 증거들을 제시하였으며 또 이를 일관성 있게 정리하여, 반박의 여지를 없앴다. 그러나 무엇보다도 중요한 것은 그가 주장한 가설이 우리 인간생활에 시사하는 바가 크다는 점이다. 지구 환경문제가 심각하게 논의되는 현 시점에서 지구가 살아있음에 대한 애착을 가지도록 한 것은 가이아 이론이 크게 공헌한 부분이다. 러브록 스스로는 지구가 조절작용에 의해 환경을 극복해가고 있으므로 인간에 의한 노폐물이 지구환경에 미치는 영향을 심각하게 생각하지는 않았다. 그럼에도 불구하고 많은 환경론자들이 지구가 살아있다는 주장을 받아들인 이유는 이 이론이 우리가 사는 지구에 대한 애착심을 가지게 하기 때문이다. 그러나 오늘날의 환경문제는 인간에 의해 주로 유발되므로 인간이 지구 생태계에 미치는 영향을 좀더 고려하고 인간이 지구와의 관계에서 어떤 윤리적 사고를 가져야 할 것인가 하는 부분이 추가되었으면 좋을 것이다.   ☞ 보고 또 보고 ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅴ. 자연환경과 우리생활 - 환경과 생물의 상호작용 ▶들려주는 시기 :기권, 수권, 암권, 생물권, 각 권의 상호작용을 배운 후에   047. 구름이 하얗게, 검게 보이는 이유 빛은 산란(not dispersion but scattering)하며 입자의 크기에 따라 산란되는 빛의 파장이 달라집니다. 대기중의 질소나 산소는 자외선을 많이 산란시키고 그 다음으로 파장이 길어질수록 산란되는 양이 적어집니다. 붉은 색은 자외선의 10% 정도만 산란시킵니다. 하늘이 파랗게 보이는 것은 어두운 우주를 배경으로 보라, 파랑, 노랑, 등의 강도 순서로 빛이 산란되기 때문인데, 이것은 빛을 산란시키는 입자의 크기가 산란되는 빛의 파장과 비례하기 때문입니다. 구름을 이루는 물방울은 공기분자보다 크며 다양한 크기를 가졌기 때문에 파란색 뿐 아니라 녹색, 노란 색, 붉은 색 모두를 고루 산란시키게 됩니다. 따라서 구름이 하얗게 보이는 것입니다. 다양한 크기의 물방울이 다양한 색깔의 빛을 산란시키면 모든 빛의 합성으로 백색이 되는 멋진 모습도 관찰할 수가 있습니다. 인접한 물방울을 구성하는 물분자의 전자들이 함께 진동하므로 공진현상을 일으켜 구름이 밝게 보이는 것입니다. 먹구름의 경우는 물방울이 충분히 커질 경우 빛을 산란하기보다는 흡수를 하므로 마치 깊은 바닷속이 어두운 것처럼 검게 보이는 것입니다. 물방울의 크기가 크고 두꺼우면 어두운 먹구름이 되는데 자동차 배기가스의 색이 때로는 흰색, 때로는 검은 색이 되는 이유도 마찬가지로 볼 수 있습니다. 바로 입자의 크기 분포와 관련이 있다고 할 수 있는 것입니다. 도심의 수평선 근처 하늘을 볼 때 스모그 현상으로 보라색, 또는 검붉게 보이는 이유도 대기성분중의 오염된 성분 (NOx, SOx 등) 이 분자량이 크기 때문입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶대기 현상 : ․물 현상 : 물 또는 얼음 입자들이 낙하하거나 떠다니는 현상(예: 비, 눈, 안개, 우박, 이슬, 서리 등) ․먼지 현상 : 연무, 연기, 회오리바람, 강회, 황사 등 ․빛 현상 : 달무리, 해무리(빛의 굴절), 광환(빛의 간섭), 채운, 비숍고리, 신기루, 아지랑이, 무지개 등 ․전기 현상 : 천둥, 번개, 뇌전, 세인트 엘모의 불, 오로라 등 ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환 - 날씨의 변화 ▶들려주는 시기 : 일기(기상)현상을 배울 때   048. 남극과 북극의 빙하가 녹는다면 바다 수면은 얼마나 높아질까? 빙하가 녹는다는 사실에 가장 촉각을 곤두세우는 나라는 어디일까요? 어느 나라나 다 관심을 갖겠지만 아마 전세계에서 풍차, 튤립으로 유명한 네덜란드만큼 관심을 갖는 나라는 드물 것입니다. 육지가 바다보다 낮은 네덜란드는 빙하가 녹는다면 전 국토가 물 속에 잠길 위험이 있기 때문입니다. 빙하가 녹는다는 이야기가 허무맹랑하게 들릴지 모르지만 최근 몇 십 년 동안 지구의 공기는 매우 따뜻해졌습니다. 겨울도 겨울 같지 않고 한여름에 눈이 내리는가 하면 한 겨울에 폭우가 쏟아져 홍수가 나고, 비나 눈이 내렸다하면 폭설과 폭우가 쏟아지는 것은 공기가 너무 따뜻해졌기 때문입니다. 공기가 따뜻하다 보니 과학자들은 언젠가 극지방의 빙하가 몽땅 녹을지도 모른다고 걱정하고 있습니다. 그리고 빙하가 녹으면 바다의 수위는 매우 높아진다고 내다보고 있습니다. 과학자들 사이에는 여러 가지 의견이 있습니다. 어떤 과학자는 남극의 빙하만 녹아도 70㎝ 이상 수위가 높아지리라 예상하고 있습니다. 만약 북극과 남극의 빙하가 모두 녹는다면 1m이상 높아진다는 이야기도 있습니다. 여러분 가운데 바닷물이 얼마나 많은데 그렇게 쉽게 수위가 높아지겠냐고 생각할 지도 모르나 지금으로부터 1만 8천 년 전, 빙하기 때에는 지금보다 바다 수위가 100m가량 낮았다고 합니다. 과학자들은 대략 100㎝ 정도 수위가 높아질 것으로 예상하고 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶이론적 계산 : 지구상의 물의 총량은 1389×106㎞³라고 추정되고 있는데, 그중 약97.2%인 1350× 106㎞³가 바다에 있다. 이외의 물 중에는 대륙빙하로 존재하는 양이 가장 많아 29×106㎞³나 되고, 대기 속에는 전체 물의 양의 0.001%인 13×10³㎞³만 포함되어 있다. 지구의 표면적을 계산하면50,990,4364㎢이다. 이 중에 바다가 차지하는 면적은 지구 전체의 약 70%이므로, 356,933,055㎢이다. 빙하가 전부 녹는 다고 가정했을 때 29×106×(1000m)³/(3.5×108×(1000m)²) = 82.857m이다. 즉 대략 계산하면 83m 정도의 해수면 상승이 예상된다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ. 대기와 물의 순환 - 물의 순환 ▶들려주는 시기 : 지구상의 물의 분포를 배우기 전에 동기 유발로 사용   049. 라디오의 시보는 이것이 기준 해시계, 물시계는 별도로 하고 시간을 재는 도구, 즉 시계라는 것은 뭔가 정확한 주기를 가진 진동을 표준으로 한다. 벽시계는 진자가 갖는 일정한 진동주기를 이용하여 바늘을 돌아가게 하고, 손목시계는 태엽의 진동주기를 이용한다. 그러나 이러한 기계적인 진동으로는 약간의 오차를 피할 수 없다. 그래서 전기진동의 전기시계, 원자진동의 원자시계와 같은 것이 만들어졌는데, 수정판이 진동하는 주기를 사용하는 것이 수정시계이다. 광물결정 중에는 압력을 가하면 전기가 일어나는 것이 있다. 이 현상을 <피에조 전기>라 하며, 퀴리부인의 남편 피에르 퀴리가 발견한 것이다. 이것은 크리스털 마이크로폰 또는 축음기의 픽업에 이용되고 있다. 이러한 결정에 전압을 가하면 결정이 팽창하거나 수축한다. 수정을 잘라 만든 판에 고주파의 전기를 주면 수정판이 진동을 시작한다. 그 진동의 주기와 일치된 고주파를 이용하면 수정판은 언제까지나 진동을 계속하고, 그 고주파도 수정판의 고유진동과 같은 진동을 계속한다. 이것을 전기시계에 이용하면 하루 오차, 즉 일차(日差) 1백분의 1초 정도의 정확한 시계를 만들 수 있다.   ☞ 보고 또 보고 ▶표준시계 : 시의 표준이 되는 시계. 표준시계는 정확한 시각을 가리킨다는 것과, 일정한 시간 간격으로 가동한다는 것이 바람직하다. 시의 기준을 정해주는 것은 천체의 관측에 있지만, 시각을 알기 위해서 항상 천체만을 관측하고 있을 수는 없기 때문에 표준시계가 필요하게 된다. □종 류 - 수정시계 : 수정 결정의 전기적 주기 진동을 이용. 오차 - 1년간의 최대오차 0.02초 - 원자시계 : 세슘원자시계. 세슘 원자시계는 주파수가 매초 9,192,631,770 인데, 그 오차는 3,000년에 1초 정도이다. 제 13회 국제 도량형 총회에서 국제 표준시계로 세슘원자시계가 채택됨 - 우리나라 : 대덕 연구단지의 표준연구소에 세슘원자시계를 설치하고, 80년 8월 15일 광복절을 기 하여, 이 날부터 표준시보제를 실시함. ▶교과서 관련 단원 : 지구과학Ⅱ.- 시와 역 ▶들려주는 시기 : 시와 역을 배운 후에   050. 목욕물은 왜 위부터 뜨거워지나요? "영민아, 목욕탕에 가서 물이 뜨거운지 좀 보고 올래?" 어머니가 말하자, 영민이는 목욕탕으로 가서 욕조에 살짝 손을 넣어보았습니다. 물은 아주 적당히 뜨거워져 있었습니다. "엄마, 뜨거워요" "그래, 고맙다. 자, 여보, 어서 목욕하세요. 영민이도 함께 들어가거라." 아빠와 영민이는 서로 경쟁하듯 옷을 벗어 던졌습니다. 그리고 간발의 차이로 먼저 끝낸 아빠가 욕조로 첨벙 뛰어 들었습니다. "으흐, 차가워.…뭐야 이게. 영민아, 물이 아직 차잖아." 부들 부들 부들 끓었다 싶어 들어간 욕조의 물이 아직 찬물 같았던 경험을 해본 사람도 있으리라 생각합니다. 이런 일이 일어나는 것은 물 속에서 열이 어떻게 전달되는지 영민이가 잘 몰랐기 때문입니다. 열이 전달되는 방법에는 전도, 대류, 복사의 세 가지가 있습니다. 이 가운데 물에서 열이 전달되는 것을 대류라고 합니다. 그 때문에 목욕물은 위에서부터 뜨거워지는 것입니다. 목욕물은 대개 밑에서 데우는데, 왜 위부터 뜨거워지는 것일까? 이것이 대류라는 현상의 특징입니다. 우선 물이 뜨거워지면 체적이 팽창합니다. 그러면 아직 뜨거워지지 않은 같은 체적의 물보다 가벼워지므로 위로 올라가게 되지요. 그리고 그 곳으로 차가운 물이 대신 들어오고, 그 물이 뜨거워지면 다시 위로 올라갑니다. 이러한 반복을 통해 빙빙 돌면서 물은 점점 뜨거워집니다. 그러므로 목욕물 표면에 살짝 손을 넣어 보고 '뜨겁다'라고 해서는 안되겠죠?   ☞ 보고 또 보고 ▶증발과 끓음 : 증발은 액체 표면에서 기화가 일어나는 것. 끓음은 액체 내부에서 기화가 일어나는 것 ▶전도 : 가열된 부분의 열이 물체를 통하여 다른 부분으로 전달되는 현상으로, 주로 고체에서 일어나는 열의 이동 방법 ▶대류 : 데워진 기체나 액체의 순환에 의하여 열이 이동하는 현상 ▶복사 : 물체가 방출하는 전자기파 및 입자선의 총칭, 또는 이들을 방출하는 현상. 전자기파인 경우에는 파장에 따라 열선, 가시광선, 자외선, ｘ선, γ선 등으로 분류한다. 고전 전자기학에서는, 전자기파의 복사가 일어나는 것은, 체렌코프 복사를 제외하면, 전하 또는 자기모멘트를 가지는 입자 또는 물체의 운동상태가 가속도로 변할 때에 한정되며, 전기진동에 의해 전파가 방출되고, 또 자유하전입자가 원자핵 등의 강한 전기장에 의하여 그 진행방향이 억제되는 경우이다. 이때 제동복사(制動輻射)가 발생한다. 열 복사, 사이클로트론복사, 싱크로트론복사 등은 복사원 쪽의 조건에 따른 구별이다. 양자역학에 따르면, 예컨대 원자내의 전자는 에너지가 일정하게 유지되는 준위에 있으며, 이것이 다른 준위로 전이할 경우에 전자기파, 즉 광자의 방출 또는 흡수가 일어난다. 이 전이는 전하 또는 자기모멘트를 가지는 입자의 고전적인 진동에 따른 복사 등에 대응하여 생기는 것이다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ. 대기와 물의 순환 - 복사에너지 ▶들려주는 시기 : 복사에너지를 배운 후에 , 전자기파를 배운 후에   051. 물은 왜 표면부터 얼까 ? 물이 얼 때는 항상 표면부터 어는 것을 볼 수 있다. 왜 그럴까. 만약 물이 밑바닥부터 얼어 올라왔다면 어떻게 됐을까. 물고기들이 모두 멸종하지는 않았을까. 물의 독특한 성질의 하나는 4도에서 가장 밀도가 높다는 것이다. 즉 0도인 물이나 얼음의 밀도가 4도인 물의 밀도보다 작다. 바로 이러한 성질 때문에 호수나 강물이 얼 때 표면부터 언다. 호수나 강물이 얼어도 밑바닥은 4도를 유지할 수 있으므로 물고기나 기타 수중 생물이 혹독한 겨울을 날 수 있게 된다. 물의 밀도는 1백도에서 ㎤당 0.958g이며 온도가 내려가면 밀도는 커져서 4도가 될 때 밀도가 ㎤당 1g이 된다. 즉 높은 온도에서 4도까지는 물도 여느 일반물질과 같이 온도가 떨어지면 부피가 줄어들고 밀도가 커진다. 그러나 4도 이하에서는 그렇지 않다. 온도가 4도보다 낮아지면 물의 밀도는 커지기는 커녕 오히려 작아진다. 그리고 물이 액체에서 고체(얼음)로 바뀌는 0도에서는 밀도가 8%정도 급격히 줄어 부피가 늘어난다. 따라서 얼음이 물보다 가벼워져서 물위에 뜨는 것이다. 오늘날 생명체들의 조상이 혹독한 빙하기를 견뎌냈던 것은 물이 4도에서 밀도가 가장 크다는 사실과 밀접한 관련이 있다. 호수의 예를 들어보자. 겨울이 되어 호수표면의 온도가 내려가면 차가워진 물의 밀도가 커지기 때문에 즉 무거워지기 때문에 호수 아래로 가라앉는다. 이러한 현상은 물의 온도가 4도로 내려갈 때까지 계속된다. 그러나 호수 표면의 물 온도가 4도 보다 더 내려가면 밀도는 내려가기 때문에 즉 가벼워져서 밑으로 가라앉지 않고 표면에 그대로 남아있게 된다. 그 밑의 물은 표면의 물이 담요처럼 덮어주므로 천천히 열을 상실한다. 따라서 기온이 0도 이하로 떨어져 호수가 얼어붙으면 우선 표면이 얼게 되고 그 얼음 밑은 액체 상태인 물로 남아 있게 된다. 얼음이 두꺼워질수록 단열효과가 커지므로 호수 밑바닥까지 어는 경우는 거의 없다. 따라서 호수 바닥에서는 물고기들이 얼지 않고 겨울을 날 수 있는 것이다.   ☞ 보고 또 보고 ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅲ. 물질의 특성과 분리 - 밀도, 어는점 ▶들려주는 시기 : 호수의 물이 위부터 어는 이유와 이것이 수중 생물에 미치는 영향 토의하기   052. 물의 신비 지구상에는 물만큼 흔한 것도 없다. 물은 지구 지표에 약 ¾을 덮고 있고 전부를 합치면 13억 5000만 ㎦가 된다. 또한 물은 생명의 원천이다. 극히 단순한 생물은 공기가 없어도 생존이 가능하나 어떤 생물도 물이 없이는 생명을 지탱할 수 없다. 물은 무미, 무취, 무색의 물질로서 아무런 색다른 것이 없는 성질이라 생각 될 따름인데도 물이 하고있는 유별난 역할에 놀라게 되는 일이 있다. 물은 화학적으로 아주 독특한 물질이다. 매우 안정된 화합물이며 훌륭한 용매이며, 화학적 에너지의 강력한 원천이다. 대부분의 유기물과는 서로 멀리하나 물끼리는 물론 대부분의 무기물과는 서로 끌어당긴다. 대부분의 물질은 얼어 고체가 되면 수축하는데, 물은 얼어 고체가 되면 팽창하여 열을 많이 흡수하기도 하고 방출하기도 한다. 물의 색다른 현상은 분자구조에서 잘 알 수 있다. 수소 원자 2개와 산소 원자 1개로 놀랄 만큼 강한 분자구조를 이룬다. 이 물의 분자를 분해하는 데는 강대한 에너지가 필요하다. 180년 전 물의 분자는 분해할 수 없는 것으로 믿어져 왔었다. 그러나 재미있는 것은 그렇게 떨어지기 어려운 원자도 서로 결합하는데는 아주 쉽게 결합한다. 순수한 수소 약 0.5㎏과 순수한 산소 약 4㎏으로 물 약 4.5㎏을 만들 때 60W의 전구를 325시간 켜기에 충분한 에너지를 만들어 낸다. 물의 분자는 2개의 수소 원자와 1개의 산소 원자가 전자를 공유함으로써 전자 궤도를 채우고 있다. 수소 원자는 각각 핵의 둘레를 빙빙 돌고 있는 전자를 1개씩 가지고 있는데 안정된 상태가 되기 위해서는 전자가 또 1개 필요하다. 보다 대형인 산소 원자는 외각에 6개의 전자를 갖고 있는데 안정되려면 전자가 2개 더 필요하다. 이 3개의 불안정 상태의 원자가 전자를 받아 들여 안정된 1 물분자가 된다. 이러한 결합을 공유결합이라 한다. 얼음이 뜬다는 사실은 생명체에게는 아주 좋은 현상이다. 이것은 기본적 물리 법칙에는 어긋나는 일이다. 대부분의 물질은 온도의 저하와 함께 용적이 축소하는 것이 보통이나, 물은 기체와 액체일 때는 어떤 온도의 범위 내에서는 96%까지는 정확히 축소를 계속한다. 그러나 4℃가 되면 온도가 저하해감에 따라 물은 팽창하고 가벼워진다. 그래서 0℃가 되면 얼음이 되어 고체가 되고 한층 더 가벼워지고 최후에는 약 9％정도 체적이 증대한다. 만약 다른 액체와 똑 같다면 지구상의 바다는 전부 얼음으로 되어 있을 것이고, 생물체는 전부 멸망 할 것이다. 물의 빙점과 비등점을 살펴보면 다음 페이지와 같다. ․물의 빙점과 비등점 물의 빙점과 비등점의 격차는 기묘하게도 화학상의 이론과 모순된다. 구조상 물( )과 유사한 물질, 즉 수소화테르르(), 수소화세렌(), 유화수소()에 있어서는 규칙 바르게 그 온도 범위가 내려간다. 즉 분자량이 적어짐에 따라 그 존재 범위 온도가 저하하고, 그 폭도 좁아진다. 4개의 분자 중에서 가장 가벼운 물의 존재 범위는 가장 아래쪽에 있어야 옳으나 가장 위에 있다. ․얼음이 물보다 가벼운 이유 각각의 분자는 두 개의 수소 플러스의 "터미널"(연결점)을 갖고 있는데 산소의 마이너스의 연결점은 하나밖에 없다. 그 때문에 이들 결합은 눈 조각에 있는 6각형의 구조와 같은 특징 있는 꼴이 된다. 6각형 (눈)별은 얼음의 결정 중에서 극히 보통 꼴의 변형이다. 이 꼴은 각각의 물의 분자가 4개의 다른 분자와 결합하고 그것들이 다시금 다른 분자와 결합할 때에 만들어진다. 이와 같은 결합의 계가 만들어지면 피라미드를 잡아늘인 것과 같은 꼴의 결정이 된다. 피라미드의 내부에는 원자는 없고 공간뿐이다. 따라서 그것은 공기와 같은 가벼운 구조가 된다. ․예측할 수 없는 물의 분자 지구상에 가장 흔한 물질인 물이 돌연 그 분자구조가 보여주고 있는 대로 작용하기 시작한다고 한다면 생명은 전대 미문의 재액을 당하리라. 체내에서 혈액이 비등하기도 하고 물과 수목이 말라죽어 버리기도 하여, 세계는 일변하여 불모의 땅으로 화해 버리리라. 그러나 물의 분자는 다른 화합물과는 다른 방법으로 결합되어 있다. 물이 독특하고 역설적이라고도 말할 수 있는 성질을 갖고 있는 것은 이러한 이유에 기초하고 있는 것이다. 예컨대 물은 고체일 때보다 액체일 때가 무거운 극히 진기한 물질인 사실도 그 이유의 하나이다. 액체일 때에는 중력을 거슬러 관을 기어오를 수도 있다. 또 물 속에서는 실로 갖가지 생명이 살아갈 수가 있다. 그리고 또 물은 매우 침식성이 높기 때문에 충분한 시간만 있으면 아무리 단단한 금속이라도 용해해 버리는 것이다. 물은 같은 강이나 호수 속에서 동시에 고체, 액체, 기체의 상태로 존재할 수가 있고, 언뜻 보아선 놀랄 만큼 자유로이 변형되는 듯이 여겨진다. 그러나 실제로 그 변화를 생기게 하기 위해서는 막대한 양의 에너지를 방출 또는 흡수하지 않으면 안된다. 사실 작은 빙산 하나를 녹일 만한 에너지가 있으면 상당한 크기의 배가 대서양을 100회나 횡단할 수 있을 정도이다.   ☞ 보고 또 보고 ▶물의 물리적 특성 ․밀도( g/㎤ ) : 1.0 ․끓는점( ℃ ) : 100 ․녹는점( ℃ ) : 0 ․비열(㎈/g℃) : 1 ․증발열( ㎈/g ) : 540 ․융해열( ㎈/g ) : 79 ․표면장력 20℃(dyne/㎠) : 73 ․점성20℃(poise) : 0.01 ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅲ. 물질의 특성과 분리 ▶들려주는 시기 : 끓는점, 녹는점, 물의 특성을 배운 후에, 또는 물질의 특성을 배운 후에   053. 밤하늘의 별이 깜빡거리는 이유는? 밤하늘의 별은 몇 개나 될까요? 딱 잘라 840개라고 하는 사람이 있어요. 왜냐하면 동쪽 하늘에 빽빽(백백)하게 있으니 2백 개, 마찬가지로 서쪽, 남쪽, 북쪽에서 각각 빽빽하니 합쳐 8백 개, 가운데 하늘에는 별들이 스멀스멀(스물스물)있으니 합쳐 40개, 이것들을 모두 합치면 840개라는 것입니다. 이는 물론 우스갯소리로 하는 말입니다. 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 별들은 모두 다 합쳐 약 3천 여 개라고 합니다. 그러나 망원경으로 우주 전체에 흩어져 있는 별들을 헤아려 보면 수천 억 개의 수천 억 배나 됩니다. 그런데 이렇게 많은 별이 빛나는 밤하늘은 왜 그렇게 어두울까요? 그것은 소수의 별들을 제외한 대부분의 별들이 맨눈으로는 거의 볼 수 없을 정도로 아주 어둡기 때문입니다. 별이 떠있는 우주 공간은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 크고 넓습니다. 그래서 태양과 비슷한 밝기를 가졌음에도 불구하고 별과 별 사이의 거리가 워낙 멀리 떨어져 있기 때문에 별들이 어두운 우주 공간을 밝히기에는 부족한 것입니다. 한 가지 맑은 별빛을 흐려 보이게 하는 중요한 원인이 되는 것이 있습니다. 그것은 바로 지구를 둘러싼 대기입니다. 대기는 가만히 있지 않고 시시각각으로 움직이기 때문에 그곳을 통해 들어오는 별빛을 흔들어 놓습니다. 그리고 별빛이 굴절되면서 우리 눈에 보였다가 보이지 않았다가 하는 변화가 생깁니다. 이 때문에 별이 마치 우리에게 윙크하듯이 깜빡거리는 것처럼 보이는 것입니다. 그런데 우리는 별이 깜빡거리는 횟수에 따라 그 다음날 날씨를 미리 예상할 수 있습니다. 별이 깜빡거리는 횟수가 많은 것은 상층 대기가 불안정하다는 것을 의미하므로 내일 날씨는 흐릴 가능성이 높아집니다. 하지만 별빛이 약해지는 가장 근본적인 원인은 별이 지구로부터 너무 멀리 떨어진 거리에 있다는 것입니다. 지구에서 가장 가까운 별인 알파 케타우르스조차도 무려 42조㎞나 떨어져 있습니다. 이것을 1초에 30만㎞를 달리는 빛의 속도로 환산한다면 약 4.4년이 걸립니다. 다시 말해서 우리가 지금 보고 있는 알파 케타우르스의 별빛은 이미 4.4년 전에 그곳을 출발해서 그곳까지 달려온 것입니다. 그래서 별빛이 약할 수밖에 없습니다.   ☞보고 또 보고 ▶별의 탄생 : 성간물질로부터 별이 탄생된다면 당연히 성간물질이 밀집되어 있는 곳, 거대 분자운과 같은 곳에서 생성될 것이 틀림없다. 우리 은하의 규모에서 보면 나선팔 부분에는 암흑대가 관촉되며, 이 곳에 성간물질이 집중하여 있을 것으로 보인다. 이렇게 성간물질이 집중되어 있는 곳에서 별이 탄생한다. 어떤 영역이 주변보다 밀도가 높아지면 중력적으로 불안정해져서 수축하게 된다. 별이 만들어지는 것도 이와 같은 중력 불안정에 의한 것이다. 성간 물질이 어떠한 원인에 의해 압축을 받으면 내부의 밀도가 높아지고, 어떤 임계밀도를 넘으면 중력적으로 불안정해진다. 중력적으로 불안정해지는 성간운은 수축하기 시작한다. 이 때 자기장이 존재하거나 성간운이 회전하고 있으면 중력 수축은 영향을 받는다. 회전이 있을 경우 회전축 방향의 수축과 회전축에 수직한 방향의 수축정도가 다르기 때문에 성간운은 원반형태를 이룬다. 원반 형태를 이룬 성간운은 내부 밀도의 불균일에 의하여 결국은 별의 질량정도의 작은 성간운으로 분열된다. 이러한 각각의 작은 성간운을 원시별이라고 한다. 원시별 역시 회전의 영향을 받아 원반형으로 수축하는데, 수축과 회전이 평형을 이룬 상태에서 얇은 원반 모양을 유지하게 된다. 여기서 더욱 수축하기 위해서는 회전에너지를 줄여야 하는데, 그것은 밖으로 물질을 방출하여 각운동량 을 줄임으로써 해결된다. 수축이 계속됨에 따라 내부온도가 높아진다. 원시별의 내부온도가 핵융합반응 을 일으킬 정도로 높아지면 가시광선을 방출하여 빛나게 되는데, 이러한 상태가 되면 드디어 주계열 별 이 되는 것이다. ▶별의 진화 : 원시성이 주계열에 도달할 때까지는 에너지가 대체로 중력수축에 의해서 발생된다. 별 이 주계열에 도달하면, 별은 핵융합 반응을 일으켜서 에너지를 낸다. 주계열에서 별들은 일생의 대부분을 지내지만, 시간이 흐르면 별의 표면과 내부에서 변화가 일어난다. 그렇게 되면 별은 주계열을 떠나서 거성단계에 이르게 되는 데, 이 때 별은 질량을 잃게 되고, 변광성의 단계를 거쳐 최후를 맞이하게 된다. 별들은 그 질량의 크기에 따라 다른 진화 경로와 변화를 겪는다. ( M : 별의 질량 m : 태양의 질량 ) 질량 M < 0.08m → 갈색왜성 0.08m≤M ≤ 0.26m → 백색왜성 026m≤M≤1.5m→행성상 성운 (중심부는 백색왜성) 3m≤ M ≤ 15m→ 초신성 폭발 15m≤M→ 중성자별 . 불랙홀(검은 구멍) ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅳ. 지구와 우주 ▶들려주는 시기 : 별의 밝기와 등급을 배우기 전에   054. 빌딩에 회전문을 설치하는 까닭 ? 3, 4층의 단층 건물인 경우에는 우리가 흔히 볼 수 있는 문을 사용합니다. 그런데 몇 십 층 짜리 건물들의 출입문은 여닫이문과 회전문을 함께 사용하는 경우가 많습니다. 혹시 왜 회전문을 사용하는지 생각해 본 적이 있습니까? 만약 이런 생각을 한 적이 있다면 그 사람은 매우 호기심이 많은 사람입니다. 여러분도 회전문을 지나가 봤으니 알겠지만 사람들이 줄지어 다닐 때야 쉽지만 혼자서 회전문을 밀고 들어가려면 여간 힘이 드는 게 아닙니다. 더구나 자칫 한눈을 팔면 문 사이에 옷자락이나 손가락이 끼일 수도 있습니다. 그렇다면 여닫이문보다 회전문이 튼튼하기 때문일까? 온도에 따른 공기의 움직임을 생각하면 간단합니다. 더운 공기는 위로 올라가고 차가운 공기는 더운 공기의 빈자리를 파고듭니다. 빌딩을 예로 들어 생각해 봅시다. 한 여름철 빌딩 안은 냉방장치가 가동되기 때문에 매우 시원합니다. 그런데 바깥은 푹푹 찝니다. 만약 일반 여닫이문일 경우 건물 안의 차가운 공기는 바깥으로 쏜살같이 빠져나가게 되지요. 겨울에도 마찬가지입니다. 밖은 영하 10도를 오르락내리락 해도 빌딩 안은 난방장치가 내뿜는 열기로 추운 줄 모릅니다. 그런데 여닫이문을 설치한 경우 바깥의 차가운 공기는 안으로 쉽게 밀려들어오게 됩니다. 백화점 같은 데서 밖으로 나오려고 할 때 엄청난 찬바람이 부는 것도 같은 이유입니다. 공기는 사람이 출입할 때마다 이런 과정을 반복합니다. 그래서 아무리 냉방장치와 난방장치를 가동해도 빌딩 안은 더위나 추위에서 벗어나지 못할 겁니다. 그래서 생각해 낸 것이 바로 회전문입니다. 구조를 눈여겨본 사람은 알겠지만 회전문은 안과 밖의 공기가 자유로이 이동하는 것을 최대한 막아 줍니다. 결국 회전문은 빌딩 안의 공기가 밖으로 나가지도 못하고 빌딩 밖의 공기가 안으로 들어오지도 못하도록 막는 역할을 합니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶원리 : 기압은 단위 면적에 작용하는 공기의 무게에 해당한다. 즉 기압 P는 P=mg/A(질량×중력가속도/면적)이다, 그런데 공기의 질량은, m=ρV(밀도×부피)이므로 P=ρgh이다. 따라서 같은 고도에서 기온이 높을수록 공기의 밀도(ρ)가 작아지므로 기압은 낮아진다. 빌딩의 안과 밖의 온도차이는 결국 기압의 차이로 나타난다. 항상 바람은 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 분다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환 - 대기의 순환 ▶들려주는 시기 : 기압을 학습한 후, 해륙풍을 학습한 후   055. 수명이 다한 인공위성이나 못쓰게 된 인공위성은 어떻게 될까? 1957년 10월, 소련이 인공위성을 최초로 쏘아 올린 이후 해마다 우주 공간으로 인공위성들이 올라갔습니다. 그렇다면 올라간 인공위성들은 모두 어떻게 되었을까요? 지금까지 쏘아 올린 인공위성 중 제 역할을 하고 있는 것은 주로 최근에 쏘아 올린 인공위성이라 말할 수 있습니다. 비율을 약 25%가량밖에 안됩니다. 그리고 나머지는 빠른 속도로 지구 궤도를 돌고 있습니다. 돌다가 때로는 조각조각 부서져 파편으로 돌고 있기도 합니다. 인공위성이 도는 궤도를 조사한 과학자에 따르면 몇 천 개의 고장난 위성과 몇 만 개의 파편들이 궤도를 돌고 있다고 합니다. ☞ 보고 또 보고 ▶인공위성의 운동 : 인공위성의 운동은 J.Kepler의 행성 운동에 관한 법칙을 따른다. 케플러 제1법칙에 의하면 행성의 궤도는 타원이다. 따라서 인공위성의 궤도는 지구를 초점으로 하는 타원궤도이다. 제 2법칙에 의하면 행성의 동경백터는 같은 시간 동안 같은 면적을 지난다(면적 속도 일정의 법칙). 따라서 위성의 속도는 근지점에서 가장 빠르고, 원지점에서 가장 느리다. 위성이 궤도를 일주하는 데 걸리는 시간(주기)은 지구 중심으로부터 위성까지의 평균거리의 2 분의 3제곱에 비례한다.(케플러 제3법칙. P²= A³ P: 주기 .A: 장반경) ▶인공위성의 궤도 : 1. 정지형 궤도 : 정지형 궤도는 지구가 자전하는 각속도와 같은 각속도로 적도 상공에 원에 가까운 타 원궤도를 주회하게 되므로, 이 궤도를 동쪽으로 주회하는 인공위성은 그 상공에 정지하고 있는 것 같이 보이기 때문에 이렇게 부른다. (궤도 속도: 약 3.08 km/s. 고도: 적도 상공의 3만 5,810km) 2. 준정지형 궤도 : 정지형 궤도의 인공위성인 경우, 지구의 광역을 내려다 볼 수 있는 반면에, 극지에 가까운 고위도 지대는 포괄할 수 없으므로, 약간 경사각을 가지게 하여 적도 상공을 축으로 하여 마치 8자형으로 남북을 이동할 수 있게 한 것이다. 그 밖에 준정지형 궤도는 정지형 궤도의 고도보다 약 간 낮은 위치에 발사하면 적도 상공에 위치하고 있지만 준정지형 위성이 된다. 3. 극궤도 위성 : 1993년 9월 26일 쏘아 올린 우리별 2호는 고도 800km에서 101분을 주기로 남극에서 북극으로 돌고 있다. (우리 나라는 세계 25번째 인공위성을 쏘아 올린 나라) ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅳ.지구와 우주 - 행성의 공전궤도 56. 지구자기장은 무슨 역할을 하나 지구가 하나의 거대한 자석이라는 사실은 누구나 알고 있는 사실이다. 그 자기의 세기는 지역과 고도에 따라 차이가 있지만 우리 나라에서는 약 0.5 가우스(G)다. 또 지구자기장은 대체로 남북방향으로 향하고 있다. 정확히 말하면 지구 자기장의 북극은 지리적인 북극에서 약 1천8백km 떨어진 캐나다 북부 허드슨만 근처다. 이 자기장은 우주로부터 끊임없이 날아오는 강력한 파괴력을 갖는 에너지의 입자선인 우주선으로부터 지구상의 생명체를 보호하는 역할을 한다. 어떻게 해서 그런 작용을 할까? 태양은 우리에게 꼭 필요한 빛과 열을 제공한다. 하지만 그 외에도 전기를 띤 알갱이(양성자와 전자)를 높은 에너지로 무수히 쏟아낸다. 이 알갱이들은 에너지가 높아서 지구상의 생물에 닿으면 생체를 파괴할 만큼 센 것이다. 그런데 이 알갱이들은 전기를 띠고 있어서 지구의 자기장 영역에 들어오면 곧바로 지구로 직진해 들어오지 못하고 둘레를 맴돌게 된다. 이 결과 지구 둘레에는 전기를 띤 알갱이들로 이루어진 거대한 띠모양이 생기게 된다. 반알렌대라고 부르는 띠다. 여기에 붙잡힌 알갱이들은 지구 자기장의 남북극 사이를 나선운동하면서 왔다갔다한다. 그러다가 태양에서 활발한 폭발활동이 있을 때에 일부는 극지방의 대기층으로 들어와 공기분자 및 원자와 충돌하여 아름다운 빛을 낸다. 이를 오로라 현상이라 한다. 주로 위도 60～75도에서, 지상 1백～1천 km 높이에서 발견된다. 지구 자기장이 생기는 원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 지구 내부에서 전기를 유체가 흐르기 때문인 것으로 추측하고있다. 이 지구 자기장의 방향은 항상 일정하지 않고 조금씩 변한다. 여러 지층의 자기적 성질을 분석한 결과 지구 자기장이 약해지기도 하고 방향이 바뀌기도 한다는 것을 알아냈다. 지난 5백만 년 동안 지구 자기장의 방향은 약 20번 이상 바뀌었다는 것이다. 지구 자기장의 남극이나 북극이 지금과 같지 않고 태양이 있는 방향으로 놓인다면 어떤 일이 벌어질까. 태양으로부터 방출된 강력한 우주선이 지구 자기장에 의해 차단되지 않고 지상으로 바로 도달하게 된다. 즉 생명체에 큰 타격을 줄 수 있는 것이다. 혹시 지구상에서 특정 생명체들이 사라진 것이 이와 관련이 있지는 않은지 연구하는 사람들도 있다. 우주선으로부터 우리를 보호해 주고 있는 지구 자기장에 새삼스레 감사할 따름이다.   ☞ 보고 또 보고 ▶지구 자기장 생성 원인 : 지구 자기의 근원에 관해서 오랫동안 여러 사람들이 생각해 왔다. 과거 한때는 지구 자기장이 지구 중심부의 막대자석이나 맨틀 혹은 지각 내의 자성물질에 의해 생기는 것이라는 가설이 제기되기도 하였으나 곧 부정되었다. 그 이유는, 맨틀과 핵의 온도는 수천 ℃로서, 자성물질의 퀴리 온도(자철석 580℃, 철 780℃)보다 높으며, 평균 30㎞ 두께의 지각이 모두 현무암으로 되어있다고 가정하여도 이로부터 생기는 자기장은 현재의 지구자기 세기의 2～3 %밖에 되지 않기 때문이다. 지구 자기장의 근원을 설명하려면 지구 자기의 영년변화와 지질시대 동안 여러 번 일어난 지구 자기장의 역전을 설명할 수 있어야 한다. 지각이나 맨틀은 고체이므로 짧은 시간 동안에 일어나는 영년변화나 지구 자기의 역전을 일으킬 수는 없다. 반면에, 금속성 유체로 된 외핵은 유동할 수 있으므로 영년변화나 지구 자기의 역전을 일으킬 수 있을 것이다. 물론, 외핵은 온도가 높으므로 그 자체는 자성을 가지지 않는다. 그러나, 유체상태의 금속성 외핵에서는 대류가 일어나고 있을 것이며, 대류에 의한 외핵물질의 흐름은 지구자전의 영향으로 대략 적도에 평행한 흐름으로 변할 것이다. 금속성 외핵에는 수많은 자유전자들이 있으므로, 적도에 평행한 외핵물질의 흐름으로 이에 수직방향으로 자기장이 형성될 수 있을 것이다. ▶다이나모 이론(dynamo theory : 지구발전기설) : 다이나모 모델은 금속 원판이 축 주위를 회전하고 있다. 축 방향으로 약한 자기력선이 흐를 때, 금속 원판이 회전하면 유도 전류가 발생하여 전류의 회로가 형성되고, 이 전류에 의하여 다시 자기장이 형성되게 된다. 지구의 경우 최초의 약한 자기장은 외계의 천체에 의한 자기장을 생각할 수 있으며, 금속 원판의 회전은 외핵의 열대류에 의한 운동으로 생각할 수 있다. 원판 다이나모를 실험실에서 실현하기 위해서는 원판이 100만회/s 이상의 속도를 회전해야 하므로 불가능하나, 원판이 지구만큼 크면 회전 속도가 느려도 가능할 것으로 알려져 있다. 이 이론을 적용하면 영년변화나 지구 자기의 역전 등의 설명이 가능하다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅰ. 지각의 물질과 변화 - 대륙이동설 ▶들려주는 시기 : 지구의 자기장을 배울 때   057. 해변에는 왜 모래사장이 있나요? 해안에 모래사장이 생기는 것은 바다의 침식 작용에 따른 것입니다. 바닷물은 바람에 의해 파도가 일어나 끊임없이 해안에 부딪치고 있습니다. 또 바다는 달의 인력으로 조수간만의 차가 있습니다. 게다가 해류에 의한 큰 흐름도 있습니다. 이러한 에너지가 하나가 되어 쉴 새 없이 해안에 가해져, 암석이 부서지고 깎이어 자갈이 되고, 그것이 다시 부서져서 작은 모래알이 되는 것입니다. 그 모래알이 파도에 실려와 일정한 곳에 모인 것이 모래사장입니다. 해수욕장은 어디나 대개 비슷한 지형을 이루고 있습니다. 모래사장이 있는 것은 후미져 있는 파도가 조용한 곳으로, 좌우에 곶이 있는 그 부근은 대개 바위 밭을 이루고 있습니다. 이것은 부서진 바위 알갱이가 파도나 해류를 타고 조용한 곳에 퇴적하고, 외해를 낀 거친 파도의 해안은 모래알이나 자갈이 파도에 실려가 버렸기 때문에, 울퉁불퉁하게 큰 바위만 남겨졌기 때문입니다. 바닷물은 파도가 되어 끊임없이 바위를 때리고 있습니다. 더구나 바닷물에는 갖가지 성분이 포함되어 있어, 그것이 바위를 녹이는 일도 있습니다. 또, 갈라진 바위 틈새로 들어간 바닷물이 얼어붙으면 체적이 팽창하기 때문에, 그 힘으로 바위를 부술 수도 있습니다. 그밖에 태풍과 같이 매우 강한 힘이 가해지는 일도 있습니다. 모래는 바람을 타고 내륙으로 실려오기도 합니다. 바람에 의해 실려온 대량의 모래가 퇴적되기도 합니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶해파 : 해면의 주기적인 승강운동을 해파라 한다. 해파는 각 파봉이 실제로 이동하는 것처럼 보이지만, 해수 입자는 상하운동을 할뿐이며 이동하지는 않는다. 해파의 종류에는 풍랑, 너울, 연안쇄파 등이 있다. ▶연안쇄파 : 해안 가까이에 와서 부서지고 있는 파도를 연안쇄파라 한다. 해파가 해안에 접근하면 수심이 얕아짐에 따라 해저의 마찰이 증가하므로, 파의 전파 속도가 느려지고 파장이 짧아지며, 해파의 에너지가 집중되므로 파고는 높아져서 파봉이 앞으로 기울어져 마침내 부서진다. ▶해파와 해안지형 : 깊은 바다에서 일정한 속도로 진행해 오던 표면파는 해안에 가까이 접근하면 천해파로 바뀌면서 진행속도가 변하게 된다. 즉 천해파의 속도는 수심에 비례하므로 수심이 깊은 곳은 속도가 빨라지고 반대로 얕은 곳은 속도가 느려지므로 해파의 진행방향이 바뀌게 된다. 따라서 해파가 해안의 굴곡과 비슷하게 밀려오므로 돌출부인 곶에서 에너지가 집중되어 해파에 의한 침식이 우세하고, 만에서는 에너지가 분산되어 퇴적작용이 우세하다. 해파의 침식이 우세한 곳은 큰 돌이나 자갈이 많은 절벽을 이루는 해안이며, 해파의 퇴적이 우세한 곳은 고운 모래가 많아 해수욕장으로 적합한 곳이다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅰ.지각의 물질과 변화 - 해수의 작용 . ▶들려주는 시기 : 해수의 작용을 배운 후에   058. 얼음골의 신비 밀양 천황산의 얼음골은 아주 신비로운 것 같지만 조금만 더 생각해보면 아주 간단한 과학적 원리가 숨어 있습니다. 얼음골의 지형을 살펴보면 얼음골이 있는 천황산은 화산지대로 20-30cm 크기로 부서진 화산암이 산기슭에 쌓여 있습니다. 마그마가 지표나 그 부근에서 급히 식으면서 그 속에 포함되어 있던 수증기들이 빠져나가게 되는데, 그 구멍이 미쳐 메워지지 못하고 그대로 남아 있는 경우가 많습니다. 실제 조사한 결과에 의하면 얼음골은 안산암이 얼키설키 쌓여 있어 공기가 쉽게 지나다닐 수 있는 구조를 지니고 있습니다. 이러한 화산암 조각들 사이를 공기가 지나면서 그 내부를 데우기도 하고 식히기도 합니다. 겨울철이 되면 차가운 바람이 얼음골의 아래에서부터 화산암 사이로 불어 올라가면서 암석과 지표면 사이의 공간을 얼리게 되고 그 결과 암석은 완전히 차가운 돌이 됩니다. 그러다가 여름이 되면 다시 더운 공기가 얼음골의 위에서부터 암석사이를 뚫고 불어 내려오지만 얼음골의 아래쪽은 여전히 차갑습니다. 따라서 얼음골의 아래쪽은 얼음이 녹지 않고 얼어 있는 것입니다. 반대로 여름이 끝나고 가을이 시작되는 9월이 되어서야 암석 전체가 데워져서 겨울철인 12월에도 그 따뜻함을 간직하게 됩니다. 이것으로 보면 얼음골의 신비로운 현상은 화산암 사이에 나타나는 자연 대류 현상에 의해 생기는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶화산암 : 마그마가 지표(수중을 포함)에 분출하여 고결된 화성암. 분출암이라고도 합니다. 급랭되기 때문에 세립 또는 유리질이 되며, 종종 반정이라고 하는 조립의 결정을 함유합니다. 유색광물이 많은 차례로 유문암, 석영안산암, 안산암, 현무암으로 분류됩니다. 현무암이 가장 다량으로 널리 분포합니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅰ지각의 구성 물질 ▶들려주는 시기 : 화산암의 학습 후   059. 쥐라기 공원의 공룡이 부활할 수 있을까? 1993년 개봉된 스필버그 감독의 '쥐라기공원'을 보면 1억 6천만년 동안 지구를 지배하고 6천 5백만 년 전에 사라진 공룡을 부활시켜 일어나는 일들을 소재로 하고 있습니다. 나무에서 흘러나오는 진이 굳으면 호박이 됩니다. 그 속에서는 수많은 곤충이 발견되고 있습니다. 그런데 공룡의 피를 빨아먹은 후 나무 밑에서 휴식을 취하다가 나무에서 떨어지는 진을 피하지 못하고 갇힌 모기가 있었습니다. 모기는 나무진과 함께 호박이 되었습니다. 과학자들은 이 모기의 뱃속에서 공룡의 피를 꺼냈고, 그 피를 이용해 공룡의 DNA를 찾아내고 중생대의 공룡의 부활시켰습니다. 실제로 이런 일이 가능할까요? 우선 이 영화 속의 호박은 도미니카에서 발견된 호박이라고 하는데 도미니카에서는 실제로 많은 곤충들이 호박 속에서 발견됩니다. 하지만 도미니카의 호박은 2천만년 전에서 4천만년 전의 것으로 공룡이 살았던 시대(2억3천만년 전-6천5백만 년 전)와 큰 차이가 있습니다. 그러나 공룡시대에 형성된 호박은 수없이 많으므로 과학자들은 공룡의 피를 간직한 곤충을 발견하기에 돌입했습니다. 하지만 공룡의 피를 빨아먹은 후 호박 속에 갇힌 곤충만 찾아내면 실제로 쥐라기 공원을 탄생시킬 수 있을까요? 동물이 죽게 되면 그 세포조직은 물, 효소, 산화물질 등에 의해 파괴됩니다. DNA도 마찬가지입니다. 따라서 수천만 년이 지난 화석에서 원래의 DNA를 복원해내는 일은 거의 불가능합니다. 실제로 호박 속 곤충 DNA의 연구는 1990년대 중반에 들어서 먹구름이 끼기 시작했습니다. 그 먹구름 중의 하나는 DNA가 1백만 년 이상 존재하기 어렵다는 것입니다. DNA를 전문으로 연구한 과학자는 "1백만 년 이상 지나면 DNA를 찾을 확률이 10만 분의 1로 떨어진다"는 연구 발표를 하였습니다. 하지만 아직 과학자들 사이의 논쟁이 끝나지 않고 있으며 쥐라기의 주인이었던 공룡을 되살리기 위한 연구는 계속되고 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶DNA 복원의 논쟁 : 영국 자연사박물관의 토머스 팀은 3년 동안 호박으로부터 고대동물의 DNA를 재생시키려고 노력해 왔습니다. 그리고 두 가지 결론을 얻었습니다. 고대 DNA를 추출하는 과정에서 다른 DNA에 의해 오염된 것을 추출할 가능성이 높다는 것과 어느 시대의 DNA인지를 구별할 수 없다는 것입니다. 그래서 지금까지 발견된 호박 속의 고대동물 DNA는 믿을 수 없다는 것입니다. 그러나 모든 과학자들이 영국 자연사박물관의 연구 결과에 동의하는 것은 아닙니다. 과학자들 중에는 여전히 자신들의 주장을 굽히지 않고 있는 사람들도 있습니다. 이들은 "영국 자연사박물관이 실패했다는 것 때문에 우리의 연구결과를 부정할 수는 없으며, 그들은 자신의 연구 결과만 믿는 다분히 독선적인 구석이 있다"고 반박했습니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 1, Ⅰ 지각의 구성 물질 ▶들려주는 시기 : 중생대 공룡의 학습 후   060. 물은 무색인데 왜 물거품과 눈은 백색일까? 산에 오르면서 맑은 샘물이 흘러내리는 것을 보면 시원한 느낌이 듭니다. 무색 투명한 물 속을 들여다보아 가재나 송사리를 찾을 수 있을 정도가 되면 물이 맑다고 탄성을 지릅니다. 그런데 높은 곳에서 흘러내리는 물줄기를 보노라면 물보라가 밝은 백색으로 빛나는 것을 볼 수 있습니다. 같은 물인데 왜 이런 현상이 생길까요? 무색 투병한 유리컵도 이와 비슷합니다. 유리컵이 깨져서 부서진 조각을 모아 놓으면 흰색을 띠는데 유리 조각을 더 잘게 쪼개서 그것을 모아 놓으면 더욱 희게 반짝거리는 것을 볼 수 있습니다. 만일 유리를 가루가 되도록 부수면 눈송이처럼 새하얗게 될 것입니다. 이유가 무엇일까요? 원래 유리는 빛을 투과시키기도 하고 반사시키기도 합니다. 유리를 잘게 쪼갤수록 유리 조각에 의해 많은 불규칙한 반사각이 생길 뿐만 아니라 유리 조각들을 한데 모아 놓으니까 빛이 들어가서 여러 번 굴절하게 됩니다. 여러 번 굴절된 후 나오는 빛이 온갖 방향으로 난반사되어 눈에 들어오므로 밝고 희게 보이는 것입니다. 물거품과 물방울도 유리조각처럼 빛을 난반사시켜서 희게 보이는 것입니다. 눈송이가 희게 보이는 것도 같은 이치입니다. 눈송이의 얼음 결정은 구조가 복잡하여 금강석처럼 빛을 충분하게 반사 굴절시키므로 희게 보이는 것입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶반사 : 파동이 다른 두 매질의 경계면에 입사하여 그 일부 또는 전부가 진행방향을 바꾸어 입사측의 매질로 되돌아오는 현상으로 경계면의 요철이 파동의 파장보다 충분히 작은 경우 정반사를 하고, 충분히 큰 경우 난반사를 합니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ. 대기와 물의 순환 ▶들려주는 시기 : 물의 순환 학습 후   061. 엘니뇨와 라니냐 지금 전세계 기상학자들은 적도 부근 동태평양에 촉각을 곤두세우고 있습니다. 이 지역의 바닷물 온도가 올라가는 엘니뇨현상이 세계 곳곳에서 다양한 기상이변을 속출시키고 있기 때문입니다. 엘니뇨는 원래 매년 크리스마스 즈음 남미 페루 연안의 바닷물 온도가 올라가는 계절적 현상을 일컫습니다. 바닷물의 온도가 올라가면, 연안바다에서 물고기 떼가 다른 지역으로 이동하고 비가 많이 내립니다. 그래서 어부들은 고기를 잡으러 가지 않고 가족들과 크리스마스를 즐길 수 있게 됩니다. '남자아이'라는 뜻의 스페인어 엘니뇨가 '아기예수'라고 불리는 이유입니다. 이 현상은 한 달 가량 지속됩니다. 그러나 최근에는 개념이 바뀌었습니다. 즉 겨울마다 나타나는 계절적인 현상이 아니라 언제라도 바닷물의 온도가 수개월 이상 평년보다 높아지는 이상 현상을 엘니뇨라고 부릅니다. 기상학자들은 열대 태평양지역의 해수면 온도가 5개월 이상 평년 수온보다 0.5℃이상 높은 경우 엘니뇨라고 정의합니다. 이와 반대로 0.5℃이상 낮은 경우는 라니냐라고 부릅니다. 라니냐는 '여자아이'란 뜻의 스페인어입니다. 현재는 엘니뇨현상이 나타나는 지역도 페루연안 뿐 아니라 페루연안에서 날짜 변경선까지 약 1만 km에 걸쳐 발생하는 매우 큰 규모의 현상입니다. 엘니뇨와 라니냐는 왜 발생할까요? 비밀의 열쇠는 바람입니다. 평소 열대 태평양에서는 바람(무역풍)이 동쪽에서 서쪽으로 붑니다. 그 결과 서태평양의 인도네시아 연안은 동태평양 지역 남미의 에콰도르연안보다 바닷물의 높이가 1/2m정도, 온도가 8℃정도 높아집니다. 그래서 서태평양은 전세계적으로 바닷물의 온도가 가장 높은 지역입니다. 남미 연안에서는 서쪽으로 쓸려간 바닷물을 보충하기 위해 바다 밑의 찬물이 솟아올라(용승) 온도는 더욱 내려갑니다. 이것이 라니냐 현상입니다. 바람이 약해지면 반대현상이 벌어집니다. 서태평양으로 이동하는 바닷물의 흐름은 약해지고, 이에 따라 동태평양 바닷물의 용승이 약해집니다. 그 결과 적도부근에서 가열된 따뜻한 바닷물이 정체하고 물의 온도가 올라갑니다. 이것이 엘니뇨가 일어나는 원리입니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶엘니뇨의 영향 : 한국에서 8-9월에 엘니뇨가 발생하면 기온은 낮고, 강수량이 많아집니다. 가을철에는 강수량이 적고, 겨울에는 기온이 높아집니다. 또한 봄과 여름철에 엘니뇨가 발생하면 태풍의 발생 수가 적어지고, 발생하는 위도가 낮아집니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환 ▶들려주는 시기 : 해류의 학습 후   062. 바닷물은 왜 마실 수 없을까? 뜨거운 한여름의 바다에 표류하는 사람은 아무리 심한 갈증에 시달린다 하더라도 주변의 무진장한 바닷물을 마실 수가 없습니다. 우리 몸의 세포에는 적당량의 무기 염류가 있어 세포의 삼투압과 pH를 유지시키고 있는데 그 농도는 약 0.9%가 됩니다. 그러나 바닷물의 무기 염류 농도는 약 3%이며 우리 몸의 세포액 농도보다 진한 고장액입니다. 그러므로 바닷물을 마시면 혈액 중의 무기 염류 농도가 세포액의 농도보다 진해져 세포로부터 혈액이나 림프로 물이 빠져 나오게 됩니다. 그 결과 혈액의 양이 많아지게 되고, 신장은 혈액의 농도를 일정하게 유지하기 위해 염류나 물을 배출시키지만 겨우 2% 정도의 염류만을 배출할 수 있을 뿐입니다. 무기 염류가 3% 섞인 바닷물을 1L 마셨다고 하면 2%의 염류를 품고 있는 오줌을 1.5L 이상 배출하지 않으면 체액의 농도가 유지될 수 없습니다. 바닷물에 들어 있는 염류를 체내에서 제거하기 위해서는 마신 바닷물보다 더 많은 오줌을 배출해야만 합니다. 그러므로 마신 바닷물보다 더 많은 양의 물이 조직 세포로부터 빠져 나오게 되어 결국 탈수 현상을 일으켜 죽게 됩니다. 실제로 표류자가 바닷물 1L를 마실 때마다 0.5L의 체액이 감소된다고 합니다.   ☞보고 또 보고 ▶바닷물 속의 염류 : 해수 중에 녹아 있는 고체 물질을 통틀어 염류라고 합니다. 염류의 대부분은 지각에 있는 암석의 성분들이 물에 녹아 바다로 운반된 것입니다. 염류는 염화나트륨이 가장 많은 양을 차지하며 이외에도 인산염, 질산염, 규산염, 탄산염과 같이 플랑크톤의 먹이가 되는 영양 염류들이 적은 양으로 녹아 있습니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 2, Ⅲ.대기와 물의 순환 ▶들려주는 시기 : 해수의 성분 학습 후   063. 블랙홀이란? 블랙홀(black hole)은 글자 그대로 검은 구멍이란 뜻입니다. 크기는 수 km 정도이지만 엄청난 질량을 갖고 있는데 1㎤ 안에 약 100억 톤의 질량을 갖고 있다고 봅니다. 엄청난 질량으로 인한 중력이 너무 커서 빛이 밖으로 나오지 못하며 주위에 있는 다른 물질도 끌어들입니다. 우리가 별이나 은하를 볼 수 있는 것은 그 별(은하)에서 빛이 나오기 때문인데 블랙홀은 빛이 나오지 못하므로 결코 볼 수 없습니다. 볼 수가 없기 때문에 검다는 뜻의 블랙, 모든 물질이 끌려 들어가므로 구멍이란 뜻의 홀이란 이름이 붙었습니다. 전혀 볼 수 없는데 어떻게 블랙홀이 있다는 것을 알 수 있을까요? 블랙홀 근처에 어떤 별이 있다면 이 별에서 방출되는 기체가 블랙홀로 끌려 들어가면서 X선이 방출됩니다. 별이 보이지 않는 우주공간에서 X선이 방출되고 있는 것이 전파망원경으로 확인되면 블랙홀이 있는 위치를 알 수 있습니다. 또 블랙홀 반대편에 있는 별빛이 블랙홀 근처를 지날 때는 그 빛이 휘어져서 우리 눈에 도달하므로 블랙홀의 위치를 알 수 있습니다. 은하 내에는 몇 개의 블랙홀이 존재하는데, 블랙홀은 별이 폭발할 때 별의 중심쪽 물질이 매우 압축되어 밀도가 엄청나게 커져서 생깁니다. 블랙홀의 엄청난 중력 때문에 주위 공간은 극도로 굽어져 있고, 시간도 매우 느리게 경과합니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶블랙홀 : 중력이 매우 크고 빛조차 빠져나갈 수 없는 가설적인 천체로 항성은 진화의 최종단계에서 원자핵 에너지를 모두 소비하므로 외층의 무게를 지탱하지 못하고 급격히 수축하여 백색왜성이나 중성자별로 됩니다. 이때 태양질량의 3배가 넘을 만큼 무거운 별은 중력 때문에 더 수축을 계속하게 되고 엄청난 초중력 상태가 되면 빛조차 복사하지 않게 됩니다. 이 상대성 이론상의 천체는 모든 전자기파를 복사하지 않으므로 관측할 수 없어서 블랙홀이라 합니다. 백조자리에서 보이는 시그너스 X-1이라고 하는 X선별은 강한 X선을 내는 주성과 보이지 않는 동반성의 쌍성계를 이루고 있습니다. 이 주성의 궤도 연구로부터 동반성이 태양 질량의 10배라는 것이 알려져 블랙홀이라고 생각되고 있습니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅳ.지구와 우주 ▶들려주는 시기 : 우주의 학습 후   064. 소행성이 지구와 충돌할 가능성은 있는가? "2000년에 지름 수km의 소행성 토타티스가 지구에 충돌한다"라는 프랑스 과학자의 보고가 매스컴을 떠들썩하게 하였습니다. 그러나 다른 연구자에 의한 정밀한 궤도 계산에 의하여, 적어도 수십 년 이내에는 토타티스가 지구에 충돌하는 일은 없다는 것이 밝혀졌습니다. 그러나 이 궤도 계산에서 토타티스는 2004년에 지구에서 150만km 떨어진 곳을 통과한다고 합니다. 소행성은 작은 것일수록 다수 있으므로, 어느 연구에서는 지름 10km의 소행성이 지구와 충돌할 확률은 1억 년에 1회, 100m인 것은 1만 년에 1회, 1m인 것은 1년에 1회라고 합니다. 지름 100m의 소행성이 지구에 돌입할 때의 운동에너지는 제 2차 세계대전 때 일본 히로시마에 투하된 원자 폭탄의 약 1000개 분에 상당합니다. 이보다 작은 소행성은 대기를 통과할 때에 그 에너지의 대부분을 소비해 버리기 때문에 피해는 국소적입니다. 그 이상이라면 피해는 지구규모가 될 것으로 예상됩니다. 6500만년 전에 지구에 충돌하여 공룡을 멸종시킨 소행성의 지름은 10km였다고 합니다. 현재 세계에서는 지구에 충돌할 수 있는 소행성의 조기발견을 위하여 관측체제를 충실하게 하려는 운동이 일어나고 있습니다.   ☞ 보고 또 보고 ▶소행성 : 주로 화성의 궤도와 목성의 궤도 사이를 공전하는 작은 바위 덩어리 천체로, 수성보다 태양에 가까운 것, 천왕성 궤도에 이르는 것이 있습니다. 가장 먼저 발견한 소행성은 1801년 이탈리아의 피아치가 발견한 세레스입니다. 현재 궤도가 확정된 것이 약 2,000개 있는데, 가장 큰 것은 세레스로 지름은 약 940km입니다. 100km보다 큰 것이 200개, 1km이하인 것도 있습니다. 성분에 따라서 탄소형, 규소형, 금속형 등으로 분류합니다. ▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅳ.지구와 우주 ▶들려주는 시기 : 태양계의 학습 후   2편에 계속 ==>