흥미돋 운동을 하는 사람이 젊게 산다는 말에 대한 증거. (100% 이해 가능한 상대성이론 시리즈 -3편 )

[이게뭔소리여]

2011.6.20이후 적용 자세한사항은 공지확인하시라예

출처:피키캐스트 Curious_Park

http://www.pikicast.com/share/99702

피키 캐스트 글을 올렸더니
에디터 추천해달라는 댓이 있어서 생각해봤는데,
내 기준 그 어떤 역사, 과학 선생님들 보다

나를 잘 이해시켜준 사람이 생각나서 갖고 와 봄.

피키하는 사람들 내에서도 뇌섹남으로 통하고

문과라고 했는데 그 어려운 상대성이론이랑 그런것들

졸라 쉽게 설명해줌.

(존나 물리 1도 모르는 내가 이해했을 정도.)

※ 이미지 50장 제한이 있어서 사진을 다 가져오진 못했어.

내용은 다 가져오긴 했지만, 이미지와 함꼐 좀 더 완벽한 이해를 원한다면

원출처 링크로 가서 읽어보는걸 추천할게.

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 < 누구나 이해하는 상대성이론 시리즈 1편 >

http://cafe.daum.net/subdued20club/ReHf/1046718

 < 누구나 이해하는 상대성이론 시리즈 2편 >

http://cafe.daum.net/subdued20club/ReHf/1047415

이번 편 보면 인터스텔라 봤던 여시들이라면

한 번쯤 가졌을 의문점도 해결할 수 있을걸?!

< 누구나 이해하는 상대성이론 시리즈 3편 >

'특수 상대성이론 : 시간은 상대적이다'

안녕하세요.

Curious Park입니다.

여러분들은 우리가 사는 세상에 대해 얼마나 많은 호기심을 갖고 계신가요?

그리고 그 호기심의 끝은 어디일까요? 

비행기와 배가 발명되기 전인 18세기만 하더라도, 인류는 자신이 살고 있는 지구 반대편에 어떤 생명체가 있는지도 몰랐어요.

전 어렸을 적에 이런 상상을 하곤 했습니다.

우리 지구의 깊숙한 곳 어딘가에는 우리가 모르는 무언가가 살고 있을지도 모른다는 상상 말이죠.

아마 제가 노인이 된 후에도 이런 의문들은 풀리지 않은 채 남아있을지도 모릅니다.

그러나 약 100년 전에,

절대 풀리지 않을 것처럼 보였던 '시공간의 비밀'을 밝혀준 한 사람이 있습니다.

바로 아인슈타인입니다.

오늘은 <아인슈타인의 상대성이론 3편 시리즈>를 포스팅 할 예정인데요.

아인슈타인은 물리학계 뿐만 아니라, 인류 역사를 통틀어서도 가장 뛰어난 천재로 군림하고 있습니다.

그 이유는, 

그가 두 가지 위대한 발견을 했기 때문이죠. 오늘 이야기할 주제인 '특수 상대성이론'이 이에 해당합니다.

오늘 여러분들께서는 다소 기묘한 상상을 하게 되실 겁니다. 

그리고 그것은 여러분이 기존에 알고 있던 시공간에 대한 인식을 아예 바꿔놓을 수 있을만큼 대단히 충격적입니다.

시작하기에 앞서, 해당 시리즈의 이전 포스팅을 먼저 보고 오시는 것을 추천합니다 :)

그럼 시작해 볼게요.

Let's Go!

지난 2편의 마지막 부분에서 '광속도 불변의 법칙'을 다뤘습니다.

말 그대로, 빛의 속도는 관측자의 운동상태에 상관없이 늘 초속 30만 km를 유지한다는 법칙이죠.

그리고 이 사실은 아인슈타인 이전 세대 물리학자들의 작품이었던

'고전 역학'과 정면으로 충돌하죠. (지난 편 참고)

어린 시절 아인슈타인은 이런 상상을 했다고 합니다.

우리가 빛의 속도와 비슷하게 달릴 수 있다면,

빛을 추격해 손바닥에 빛을 잡을 수도 있을 거라는 상상 말이죠.

그러나 우주는 그것을 허용하지 않았습니다.

만약, 우리가 빛 속도의 99%에 해당하는 속도로 가속한다 해도

언제나 빛은 초속 30만 km로 멀어지죠.

아인슈타인은 대체 왜 이런 기묘한 현상이 일어나는지 알고자 했어요.

그리고 그에 대한 답을 찾아내고자 오랜 세월에 걸쳐 연구합니다.

그러나 이론을 세우는 작업은 아인슈타인에게도 엄청난 노력이 필요했죠.

그래서 그는 우선 '특수한 상황'을 임의로 설정하여 이론을 만듭니다.

그것이 바로 '특수 상대성이론'입니다.

여기서 특수 상황이란 '중력이 작용하지 않는 상태'를 말하죠.

왜 아인슈타인은 이런 상황을 설정한 걸까요?

나중에 자세히 언급하겠지만, 중력은 공간을 왜곡하고 찌그러뜨립니다.

그래서 빛은 찌그러진 공간에서 직진할 수 없어요.

그렇게 되면 계산식이 너무 복잡해집니다.

그래서 우선은 무중력을 가정한 것이죠.

그리고 이 특수상황을 설정한 아인슈타인은

상대성이론을 소개하기 전에 '2가지 기본 원리'를 세웁니다.

< 특수 상대성이론의 2가지 기본 원리 >

1. 광속도 불변의 원리 

: 빛은 관측자나 광원의 운동상태에 상관없이 항상 30만 km/s를 유지한다.

2. 역학 법칙은 모든 관성계에서 같은 형태로 성립한다.

아인슈타인은 이러한 2가지 바탕이 되는 원리를 먼저 세우고,

새로운 이론인 특수 상대성이론을 만든 것입니다.

첫 번째 원리는 지난 편을 통해 언급했었는데,

두 번째 원리는 언뜻 보면 무슨 말인지 모르시겠죠.

두 번째 원리도 알고 보면 매우 쉽습니다.

예컨대, '속도 = 거리 / 시간'으로 구하죠.

그런데, 이 법칙이 지구에서는 맞지만 달에서는 적용이 안 된다면 어떻게 될까요?

만약 그랬다면, 아폴로호는 절대로 달에 갈 수 없었을 겁니다.

왜냐하면, 지구에서 도출한 물리 법칙을 바탕으로 계산하여 달에 갔기 때문이죠.

즉, 두 번째 원리는 우주 어디에서도 지구와 똑같은 법칙이 적용된다는 전제입니다.

그리고 아인슈타인은 이 두 가지 원리를 바탕으로 특수 상대성이론을 만든 것이죠.

이제부터 본격적으로 특수 상대성이론의 세계로 들어가 보겠습니다.

이 기묘한 여행을 하기에 앞서, 여러분들께서는 한 가지만 꼭 기억하시길 바랄게요.

상대성 이론은 '누가 보느냐?' 즉, 관측자가 누구인지가 매우 중요합니다.

앞으로의 여행에서 꼭 이 점을 유념해 두시기 바랍니다.

이제 아인슈타인이 특수 상대성이론을 만들 당시에,

그가 떠올렸던 생각 속을 여행해보겠습니다.

아인슈타인은

어떤 사건이 동시에 일어난 것처럼 보여도,

사실은 그렇지 않을 수도 있다는 생각을 합니다.

예컨대, 린지는 앤드류와 불꽃 축제를 보러 갔습니다.

불꽃 발사대는 총 2개였고, 주최측은 아주 정밀한 시계를 이용하여

10초에 한 번씩 불꽃이 발사되도록 기계를 설정해 놓았죠.

린지와 앤드류는 2개의 발사대에서 '동시에' 불꽃이 발사되는 것을 보고 있습니다.

그런데 아인슈타인은 동시에 불꽃이 발사되는 사건의 저 너머에는 무언가가 숨겨져 있다고 생각했어요.

우리 눈은 공간만을 볼 수가 있습니다.

불꽃이 터지는 장면은 공간에서 이루어지므로 우리가 볼 수 있죠.

아인슈타인은 특정 사건이 발생하는 공간 너머에 '시간'이 숨겨져 있다고 가정합니다.

즉, 시간적으로 동시에 발생되었다고 하더라도

관측자에 따라 다르게 보인다는 가정을 한 것입니다.

이 말을 쉽게 풀이해 보면 다음과 같습니다.

불꽃을 보고 있던 린지는 갑자기 외계인에 의해 납치를 당합니다.

UFO는 린지를 싣고, 10km 상공까지 올라갔죠.

린지의 눈에는 발 아래서 불꽃이 터지는 것을 희미하게나마 보였어요.

그런데 희한한 일이 발생합니다.

지상에 있는 앤드류가 보기에는 불꽃은 동시에 터지지만,

10km까지 올라간 린지의 눈에는 동시가 아니라 2개의 불꽃이 따로따로 터진 것입니다.

이 말은, 똑같은 사건을 두고 관측자마다 '다른 시간'이 존재한다는 것을 의미합니다.

여기서는 린지의 시간 흐름과 앤드류의 시간 흐름이 서로 다르다는 것을 의미하겠죠.

이처럼 동시에 일어난 사건이라 할지라도,

관측하는 입장에 따라 동시에 일어나지 않을 수 있다는 것이

특수 상대성이론의 출발점입니다.

지금쯤 머리가 상당히 복잡해지실 겁니다.

그래도 절대 포기하지 마세요. 앞으로 등장할 신기한 예제를 통해 충분히 이해하실 수 있습니다.

이러한 '동시성의 불일치'를 통해,

우리는 한 가지 결론을 내릴 수 있습니다.

우리는 보통 물체의 이동을 떠올릴 때 '공간'을 이동하는 경우만 생각하곤 하죠.

그러나 아인슈타인은, 물체는 공간 속에서 이동할 수 있지만

 '시간'을 따라서도 이동할 수 있다고 생각했어요.

지금 시계를 한번 봐보세요. 초침은 끊임없이 움직이고 있죠.

여러분들이 아무리 노력해도, 우리 모두는 시간을 따라 여지없이 '이동 당하고' 있습니다.

사람들은 이러한 '시간을 따라 이동 당하는' 사건을 '늙어 간다'라고 표현하고 있죠.

즉, 아인슈타인은 시간과 공간이 독립적인 개념이 아니라,

사실 너무도 밀접한 관계가 있음을 발견한 겁니다.

예컨대, 우리가 '100'에 해당되는 에너지 게이지를 갖고 있다고 가정해볼게요.

우리는 100에 해당되는 에너지를 사용하여 어떤 행동이든 자유롭게 할 수 있습니다.

그런데, 이 100이란 에너지는 '시간과 공간'으로 구성됩니다.

가령 여러분은 시간으로 40의 에너지를 쓰고, 나머지 60을 공간으로 쓸 수도 있고,

100의 에너지 중에 90을 시간으로 쓰고 10만 공간으로 쓸 수도 있어요.

이 예제 속에는 특수 상대성이론의 핵심이 모두 들어있습니다.

저기 신호등 앞에서 사람이 신호가 바뀌기를 기다리고 있네요.

그녀는 움직이지 않고 가만히 정지해 있습니다.

그렇다면, 그녀는 공간으로 0의 에너지를 쓰고, 시간으로 100의 에너지를 쓰는 셈입니다.

그래서 그녀는 공간이동이 전혀 없는 대신,

오로지 시간을 따라 미래로 이동하고 있습니다.

즉, 나이가 들어가는 것이죠.

하지만, 이번엔 린지가 우주선을 타고 토성으로 향하고 있습니다.

우주선이니까 속도라 무지하게 빠르겠죠?

이 경우, 린지는 공간으로 70, 시간으로 30의 에너지를 쓰고 있다고 가정합시다.

신호등 앞의 여자는 시간으로 100, 공간으로 0의 에너지를 썼기 때문에 정지해 있었죠.

근데, 린지는 시간 30, 공간 70의 에너지를 쓰고 있습니다. 

그렇다면, 결론적으로 린지는 시간으로 쓸 수 있는

100의 에너지 가운데 70을 공간으로 할당했다고 볼 수 있겠죠? 

그래서 시간의 속도는 줄어들게 되겠죠.

그래서 린지(이동하는 사람)의 시계는 신호등 앞의 여자(정지해 있는 사람)보다 더 느리게 흘러 갑니다.

그렇다면, 만약 어떤 물체가 공간으로 100의 에너지를 올인하고,

시간으로 0을 사용했습니다. 그것이 뭘까요?

네. 바로 '빛'입니다. 그래서 빛이 만약 시계를 차고 있다면,

그 시계의 초침은 영원히 움직이지 않을 겁니다. 즉, 시간이 정지되는 것이죠.

빛은 이 세상 여자들의 '늙고 싶지 않은 욕망'을 아주 완벽하게 실현시킨 유일한 존재예요.

빛은 150억년 전이나 지금이나 나이가 똑같습니다.

(화장품 회사의 CF 모델로 빛을 섭외하면 아마 대박이 날 겁니다)

그리고 지금까지의 언급이 바로 특수 상대성이론의 핵심인 '시간 지연' 현상입니다.

영화 <인터스텔라>에서 쿠퍼의 시간이 머피보다 느리게 흘러가는 이유가 바로 여기에 있죠!

그렇다면, 이러한 '시간 지연' 현상은 실제로 우리 세상에서 벌어지고 있을까요? 

과학자들은 실제로 실험을 해봤어요.

세계에서 가장 정확하다는 '원자 시계' 두 개를 준비해,

하나는 땅에 두고 다른 하나는 비행기에 실은 후 지구 한 바퀴를 돌았죠.

결과는 놀라웠습니다. 비행기의 속도가 빛보다 훨씬 느리지만,

실험 후 두 개의 시계를 확인해 보니 비행기에 실어졌던 시계의 시간이 아주 조금 더 느렸습니다.

그리고 이런 시간 지연을 확인할 수 있는 실험이 또 있습니다.

유럽입자물리연구소(CERN)에는 세계 최대 규모의 입자 가속기가 있습니다.(총 길이 27km)

이 가속기를 이용하면, 입자를 거의 빛과 비슷한 수준의 속도로 가속시킬 수가 있죠.

시간 지연이 사실이라면, 가속된 입자의 시간은 정지한 입자보다 더 느리게 흘러가야겠죠?

기본적으로 입자는 하루살이보다 짧고 굵은 인생을 삽니다.

그리고 수명을 다하면 입자가 파괴되죠.

연구소에서는 정지해 있을 때 수명이 1초인 입자를 이용했습니다.

그리고 그 입자를 빛의 90%에 가까운 속도로 가속시켰어요.

그랬더니, 입자가 붕괴되기까지 2초의 시간이 걸렸습니다. 즉, 이 입자는 수명이 2배가 된 것이죠.

그리고 빛의 99.9999%로 가속했더니, 정지 상태의 입자보다 수명이 30배나 늘어났습니다. 

이를 통해, 우리는 이 세상 만물은 빛의 속도에 다가갈수록 시간이 느리게 흘러간다는 결론을 내릴 수 있었어요.

따라서, 젊음을 오래 유지하려면 남들보다 더 많이 움직이면 된다는 거!! :)

< 4편 예고 >

지금까지,

특수 상대성이론의 내용을 소개하여 드렸는데요.

사실, 오늘 말씀드린 내용에는 거의 수학이 없었습니다. 모두 쉬운 예시를 활용하여 설명 드렸기 때문에 특수 상대성이론의 개요 정도로 생각하시면 됩니다.

그래서 다음 4편에서는,

더 알고 싶은 분들을 위해 '중학교 수준 정도'의 수학을 활용하여 특수 상대성이론의 진짜 비밀을 살펴볼 예정입니다.

미리 스포를 드리자면,

시간이 느려지는 정도를 측정할 수 있는 수식이 있어요. '로렌츠 변환'이라고 하는 것인데 알고 보면 별 거 아니니 걱정하지 않으셔도 됩니다.

또한 시간 지연과 더불어, 속도가 증가하면 질량이 늘어나는 현상과 공간이 줄어드는 현상도 같이 살펴볼게요.

즉, 다음 편은 오로지 특수 상대성이론의 핵심만을 다룰 것이므로 기대해주셔도 좋아요!

그럼 좋은 밤 되시고

다음에 봐요~ 

감사합니다.

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이번 편은 진짜 재밌고 흥미돋임.

인터스텔라 보고 이해 안됐던 부분 완벽 해결됨

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

+공간에 대한 ㄱㅆ여시의 사족 추가

'운동'이라는 거는 공간으로 에너지를 쓰는거에 대한 대표적인 예로

내가 그냥 타이틀을 뽑은겁니다.

그러니까 같은 운동이라도 제자리에 서서 공간의 이동이 없는 운동을 하는 경우

공간에너지는 0이라고 봐야겠죠?

사실 한낱 인간이 운동하며 움직이는 정도가

시간 에너지를 뛰어넘을 만큼 크지 않아서

"젊어진다!!!!!!!!" 이렇게 말할 수는 없어요.

하지만 이론상으론 어쨋든,

운동장을 돌며 뛰는 사람과 그냥 가만히 누워있는 사람이 있을 경우

운동장을 도는 사람의 공간 이동이 크니까 그만큼 그 사람의 시간은 느리게 흐른다고 볼 수 있죠.

그리고 상대적으로 그냥 누워있는 사람은

시간에너지를 100으로 쓰고 있기 때문에 시간이 더 빨리 가는거구요,

언더스탠?

그니까!!!!!!!!!!!

그냥 제자리에서, 집에서 운동해도 된다구요!!!!!!!!!!!!!!!!!

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

나도 내가 이해한대로 말한거니

틀린게 있다면 바로! 둥글게 말해주세용!!!!

어렵지만,  중고등교육 과정을 지나온 여시들이잖아?

제대로 정독하면 이해가 갈거야.

포기하지 말자!!!!!!!!!!!!!

(+추가)

혹시 상대성 이론 내용 미리 보고 싶은 여시들은 미리 보는거 강추.

피키 앱 있는 여시들은 '상대성이론' 검색하면 되고 없는 여시들은

http://www.pikicast.com/#!/menu=series&series_id=110415

여기 가서 보세여.

어려운 말 하나도 없이 설명 잘해줘서 꼭 한번씩 보길 추천함.

문제시 통곡하며 수정함..

안문제시 시리즈 또 갖고옴.

[이게뭔소리여]

응응 공간이니까 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 나랑 같은 생각해 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

[박유천(이등병)]

우와 신기하다ㅜㅜㅜㅜ

[Stanley Kubrick]

슈발 여기저기 뛰어다녀야되겠구만

[국립극단]

그건아닐듯 내가이동하는게아니라공간을쓰고있는거아닐까

[이게뭔소리여]

내가 움직이지 않아도 공간의 이동이 있으면 공간에너지를 쓰는게 맞아!

[이게뭔소리여]

응응!

[WOOFWOOF]

오 존나 이해 잘 된다!!!!! 개흥미돋아.......

[이게뭔소리여]

운동이라는 거는 공간으로 에너지를 쓰는거에 대한 대표적인 예로 내가 그냥 타이틀을 뽑은거야. 사실 그렇게 운동을 한다고 해서 실제로 젊어진다는 소린 아냐. 음.. 그니까 이론적으론 맞지만 그 에너지가 미미해서 우리가 막 느낄 만큼 큰 영향은 없다는거지. 그리고 유산소랑 무산소는 여기서 말하는 에너지랑은 좀 다른 개념이지. 여기선 지간이 지남에 따라 자연스럽게 노화되는 그런걸 말한거고, 여시가 말하는 유산소 무산소는 근육이랑 관련이 있으니까 아예 다른 개념으로 봐야할 것 같아.

[국립극단]

와진짜대박

[그만쳐머거]

워.... 짱이다 나도 피키다운받아야지 ㅠㅠㅠ

[행복하자 그러자]

와...이겅 내가 여시하면서 본 역대급 흥미돋이다....

[유 타]

와 되게 테드강연말투같아ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

[그래주겟니?]

우엉...

[Nikki]

어머나 이건 꼭 바야해

[Resin]

반대야반대!

[Edinburgh Jess]

이게 느껴진게
몇달 팽팽 의미없이 누워서 보내다 하루에 4시간자면서 생활하게 됐는데 진짜 시간이 느리게 가는 느낌 젊어지는 느낌이였어ㅋㅋㅋㅋ

[이게뭔소리여]

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ맞앜ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

[졸링이]

나 여시글보고 지금 피키캐스트 다운받는중!! 요즘 과학에 관심생기려고하는데 완전 흥미돋이야!!! 고마워♥

[정제원여자친구]

대박 진짜 흥미돋이야

[좀하자다이어트]

어어 ㅠㅠ 나 이거 집가서 볼래 누가 댓천좀 부타캐요 ㅠㅠㅠㅠ 잉잉

[좀하자다이어트]

댓천 상부상조 ㅎ.ㅎ

[꽃 .]

내가 돌대가리라서 겁나어려운소리로들려서뭔말인지는잘모르겠지만 존나 운동좀해야겠단 생각이든당8ㅅ8 게으른나년아

[양꼬치에는칭따오]

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ계절학기 현대물리배웠는데교양ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ배우고보니더존잼

[고추장아찌]

그럼비행기에서 일하는사람들은 좀 덜늙나?ㅋㅋㅋ

[너에게 닿는다]

대박 ㅎ0ㅎ...!! 진짜 훙미돋이야

[귀여움이뱃살이라면밍소기는참치뱃살]

처음으로 통학거리가 먼 것이 기쁘다 !

[잔망스런발걸음]

너무재밋다여시~ㅋㅋㅋ 진짜 이해가 쏙쏙~!!! 열심히 운동해야겠어ㅋㅋ 조금이라도 시간보다 공간의 할당을 높이기 위해서!! 고마워욧!!!

[꾸키]

그래서 내 시간이...ㄸㄹㄹ

[임시닉네임데쑤]

정말 흥미돋이다......운동하면 오래사는거지?그럼?ㅎㅎ..오늘도 열운동해야지 ㅎㅎㅎ

[890428]

와 진짜 존잼... 맞춤식 설명이야..

[백만마일리지]

물리화학 강의시간 때 잠만 자서 지금도 운동안하고 잠만 자는 듯...ㅋ 공부하고 운동하자 나년아...8ㅅ8

[여대시빵]

차 타고 이동해도 시간느리게가는건똑같지않나??

[이게뭔소리여]

우리가 느끼지 못할 뿐이지 공간의 이동이 있으면 가만히 있느 ㄴ사람보다 시간이 느리게 간대. 근데 진짜 조온~~~~~~~~~~~~~~나 미미한거지 진짜 인생에 영향 1도 없을 만큼.

[앤 셜리]

[쉬운상대성이론]꼭 읽어봐야지..왠지 쉽게잘설명해줬을것같아

[WITH BIGBANG]

존나개흥미돋 진짜재밌다ㅠㅠㅠㅠㅠ쨌든 이론상으로는 바쁘게쪼개살면 시간이더긴게맞는거네 ㅋㅋㅋㅋㅋ신기해재밋당

[길들일래]

우왕 여시대박

[안철수]

좋은글고마웅
운동열씨미해야겠당

[이든]

끌올했습니다 여시💕💐

[날개가없이도나는날아]

와 진짜 신기해 인터스텔라 이제야 이해됐어 다시 봐야겠다

[둘리야안뇽]

ㅠㅠㅠ너무 재미써.....

[R=VD2017년취뽀]

오...대박 재밌다..

[봄소식]

좀이해가암가는게 100중에 공간을 70에쓰고 시간에30을 쓴사람의 시간이, 왜때문에 시간에 100을 올인함 사람보다 시간이느리게간다는거지? 이부분만이해가안돼ㅠㅠ핵심인거같은데

[츠르츠츠]

흥미돋...

[솜털복숭이]

재밌다 나중에 정독해봐야지.. 운동은 사실 빛에 가까운 속도로 움직이지 않는한 거의 변화가 없다고 봐도 무방할거 같긴한데 하는게 안하는것보단 나으니까 ㅎㅎㅎ