시크릿 스페이스 - 일상공간을 지배하는 비밀스런 과학원리 / 서울과학교사모임 지음 / 출판사 어바웃어북

[운영자]

일상 공간 속 물건들이 쏟아내는 과학적 수다

『시크릿 스페이스』는 나사, 전구, 거울 등의 오래된 생활 용품에서부터 MP3, 에어컨, 하이패스, 레이저 등의 최신 생활기기까지 생활 속에서 접할 수 있는 물건들을 통해 과학 이야기를 들려준다. 과학 원리를 기반으로 한 물건들이 발명된 계기와 배경, 역사 등을 들려주고, 물건들이 어떤 과학 원리를 기본으로 하고 있으며 이를 현대 과학에서 어떤 방식으로 응용하고 있는지 살펴본다. 복잡한 과학 용어와 수식에서 탈피하여 일반인들이 쉽게 이해할 수 있도록 흐름에 따라 흥미롭게 설명하였으며, 사진 자료와 설명 내용을 그림으로 보여주어 과학 원리에 대한 전체적인 그림을 그릴 수 있도록 한다. 안경을 끼는 것만으로도 생생한 영상을 즐길 수 있는 3D 영화, 검은 줄무늬에 정보를 담는 바코드 등 일상을 살아가면서 한 번쯤 의문을 품었을만한 생활 속 소재를 착안하여 그 해답을 시원하게 풀어주고 있다.

☞ 북소믈리에 한마디!
이 책은 어린이와 청소년들을 위해 많은 과학 책을 출간한 ‘서울과학교사모임’의 책이다. 네티즌들이 포털사이트에서 과학 원리에 관해 많이 질문한 소재를 선정했다. 일상 속에서 쉽게 접할 수 있지만, 사실은 첨단 과학의 결정체인 생활 속 기기들을 초중고 과학 교과서의 개념과 원리를 통합적으로 활용하여 설명하면서 과학적 사고 능력을 기를 수 있도록 한다.

첫 번째 시크릿 스페이스 _ Livingroom
시크릿 01. 덥고 습한 공기를 찬공기로 바꿔주는 _ 에어컨의 비밀
시크릿 02. 오염된 실내 공기를 깨끗하게 정화하는 _ 공기청정기의 비밀
시크릿 03. 영화 속 장면이 실제로 눈앞에서 펼쳐지는 것 같은 착각 _ 3D영화의 비밀
시크릿 04. 먼지와 오물을 ‘쏙’ 빨아들여 청소하는 _ 진공청소기의 비밀
시크릿 05. 태엽을 감으면 아름다운 생음악을 들려주는 _ 오르골의 비밀
시크릿 06. 가슴을 울리는 진동이 만들어내는 소리 _ 스피커의 비밀
시크릿 07. 축축한 공기를 보송보송하게 만드는 _ 제습기의 비밀
시크릿 08. 도둑의 침입과 물건의 분실을 막는 잠금장치 _ 자물쇠의 비밀

두 번째 시크릿 스페이스 _ Kitchen
시크릿 09. 인스턴트 음식과 환상의 짝꿍 _ 전자레인지의 비밀
시크릿 10. 식품을 시원하고 신선하게 보관하기 위한 주방 필수품 _ 냉장고의 비밀
시크릿 11. 따끈하고 맛있는 밥을 빠르게 지어주는 _ 압력밥솥의 비밀
시크릿 12. 힘겨운 노동이던 빨래를 손쉽게 _ 세탁기의 비밀
시크릿 13. 무게에 대한 주관적인 표현이 주는 모호함을 극복 _ 저울의 비밀
시크릿 14. 시간의 흐름을 시각적으로 보여주는 _ 모래시계의 비밀
시크릿 15. 덥고 추운 정도의 주관적인 감정을 수치화시키다 _ 온도계의 비밀

세 번째 시크릿 스페이스 _ Bathroom
시크릿 16. 창 없이 막힌 욕실을 환하게 비추는 _ 전구의 비밀
시크릿 17. 병원에 가지 않아도 임신인지 알 수 있는 간단한 방법 _ 임신테스트기의 비밀
시크릿 18. 액체를 안개처럼 뿜어내는 _ 분무기의 비밀
시크릿 19. 여성들에게 임신을 조절할 수 있는 권리를 준 _ 피임약의 비밀
시크릿 20. 하루의 시작과 끝을 함께하는 _ 거울의 비밀
시크릿 21. 막힌 곳을 시원하게 ‘뻥’ 뚫어 주는 _ 뚫어뻥의 비밀

네 번째 시크릿 스페이스 _ Room
시크릿 22. 날개 없이도 바람이 솔솔 _ 날개 없는 선풍기의 비밀
시크릿 23. 건조한 방안에 촉촉한 수분을 공급하는 _ 가습기의 비밀
시크릿 24. 물을 쓰지 않고도 옷을 깨끗이 빠는 _ 드라이클리닝의 비밀
시크릿 25. 방에서 뒹굴 때 꼭 입어줘야 하는 트레이닝복의 친구 _ 지퍼의 비밀
시크릿 26. 경제적이면서 친환경적인 _ 지역난방의 비밀
시크릿 27. ‘째깍째깍’ 시간의 흐름을 알려주는 _ 시계의 비밀
시크릿 28. 가전제품을 전선으로부터 해방시킨 _ 건전지의 비밀
시크릿 29. ‘드르륵’ 소리와 함께 완성된 예쁜 바느질 _ 재봉기의 비밀

다섯 번째 시크릿 스페이스 _ Road
시크릿 30. 물 위에 떠있기도 하고 바닷속으로 들어가기도 하는 _ 잠수함의 비밀
시크릿 31. 차량 충돌 시 탑승자를 보호하는 _ 에어백의 비밀
시크릿 32. 육중한 몸으로 하늘을 빠르게 나는 _ 비행기의 비밀
시크릿 33. 달리는 차 안에서 무선으로 통행료를 지불하는 _ 하이패스의 비밀
시크릿 34. 인간에게 이동의 자유를 보장한 최대 공헌자 _ 자동차의 비밀
시크릿 35. 작은 힘으로도 물체를 결합하는 _ 나사의 비밀
시크릿 36. 무거운 물체를 쉽게 들어 올리는 방법 _ 도르래의 비밀

여섯 번째 시크릿 스페이스 _ Office
시크릿 37. 몸속에서 나는 소리를 증폭시켜 몸의 이상을 진단하는 _ 청진기의 비밀
시크릿 38. 느리게 켜지지만 더 환하게 더 오래 세상을 비추는 _ 형광등의 비밀
시크릿 39. 사무실, 가정 어디에서나 인쇄를 손쉽게 _ 프린터의 비밀
시크릿 40. 미생물의 시대를 연 _ 현미경의 비밀
시크릿 41. 의료에서 산업 분야까지 없어서는 안 될 빛 _ 레이저의 비밀
시크릿 42. 하늘에 닿을 듯 치솟은 마천루의 필수품 _ 엘리베이터의 비밀
시크릿 43. 얼룩말 줄무늬에 정보를 담는 _ 바코드의 비밀
시크릿 44. 눈의 피로회복, 시력향상에 좋은 신기한 그림 _ 매직아이의 비밀

일곱 번째 시크릿 스페이스 _ Outdoor
시크릿 45. 추운 겨울 찬 손을 녹여주는 주머니 속 작은 난로 _ 손난로의 비밀
시크릿 46. 순식간에 모든 것을 휩쓸어버리는 파도 _ 쓰나미의 비밀
시크릿 47. 지구에 존재하는 모든 생명체들의 에너지 근원 _ 태양에너지의 비밀
시크릿 48. 시간을 박제하는 소리 ‘찰칵’_ 카메라의 비밀
시크릿 49. 우주로 향한 거대한 눈 _ 천체망원경의 비밀
시크릿 51. 지구의 내부구조를 밝히는 열쇠 _ 지진의 비밀
시크릿 51. 음악을 다양한 기기에서 손쉽게 듣게 해준 _ MP3의 비밀

거실, 부엌, 화장실, 사무실 등
일상공간 속 물건들이 쏟아내는 과학적 수다
과학은 어렵다, 시험을 위한 공부일 뿐이다, 교문을 나서면 마주할 일이 없다 등등. 과학에 대해 많은 사람들은 한두 가지씩 부정적인 편견을 갖고 있다. 아마도 흥미를 느낄 기회도 없이, 충분히 이해하지 못한 내용을 암기하기에 급급했던 과학수업 탓일 수도 있다. 이 책은 과학교육의 최일선에서 고민하고 연구하는 8명의 교사들이 ‘쉽게, 재미있게, 친근하게’를 모토로 시작한 집필의 결실이다. 지퍼, 전자레인지, 프린터, 바코드, 3D영화 등 늘 사용하는 물건과 그 물건을 통해 우리가 경험하는 것들에 관해 이야기함으로써 어려운 과학원리를 쉽게 풀어내고 있다. 그 결과 과학이 교과서 속에 박제되어 있는 지식이 아니라 우리의 일상공간 속에 생생하게 살아 있는 지식임을 느낄 수 있다.
이 책이 다루는 물건은 네티즌들이 포털 사이트에 원리에 관해 질문한 횟수를 토대로 선정했다. 대중의 ‘궁금증’을 해결하고자 교사들은 주말마다 도서관을 뒤지며 자료를 수집하고, 자료가 부족한 물건은 원리를 밝혀내고자 머리를 맞대고 토론했다. 또한 집필을 마친 글은 돌려 읽어가며 누구나 쉽게 이해할 수 있는 설명이 되도록 보완하고 다듬었다.
과학원리와 함께 어둠을 밝혀주는 전구가 ‘잠도둑’이라는 오명을 쓴 이유, 1970년대 34%였던 미국 여성의 고교중퇴율이 2008년에 7%까지 감소한 이유, 시계를 대중화시킨 쿼츠시계 기술이 특허신청에서 고배를 마신 사연 등 물건의 탄생비화부터 인류에게 끼친 영향까지 살펴보는 일은 흥미로울 뿐만 아니라 인문적 교양을 살찌우는 계기가 된다.
“나는 이렇게 태어났고 이런 원리로 움직이고 있어요. 그리고 나로 인해 인류의 역사는 이렇게 바뀌었지요.” ‘과학’이라는 청진기를 물건에 가까이 대면, 과묵해보이던 물건들의 재잘거리는 수다를 들을 수 있다. 일상공간 속 물건들이 쏟아내는 수다를 듣고 있노라면 이것이 날 그토록 힘들게 했던 과학 이야기인가 감탄하게 된다.

과학이라는 망원경으로 일상을 엿보면,
작은 나사에서 바지 지퍼까지 모든 것이 신비롭다!
매일같이 머무르는 일상공간에는 ‘비밀’이라는 단어가 자리할 틈이 없어 보인다. 하지만 일상공간도 조금만 다른 시각에서 보면 신비롭고 비밀 가득한 공간으로 탈바꿈한다. 바로 ‘과학’이라는 망원경을 통해 보는 순간이다. 아침에 눈 뜨면 제일 먼저 찾게 되는 화장실. 한 평이 채 안 되는 이 좁은 공간에는 과학을 통해서만 보이는 비밀이 빼곡히 채워져 있다. 부은 눈, 헝클어진 머리, 목이 늘어난 트레이닝복을 입은 당신을 비추는 거울에는 반사의 법칙이 숨어 있다. 또 어느 장소에서 보다 뽀샤시하게 비춰주는 화장실 조명에는 열복사의 원리가, 막힌 변기를 시원하게 뚫어주는 뚫어뻥에는 고기압에서 저기압으로 공기가 이동하는 원리가, 탈취제를 뿌린 후 용기에서 느껴지는 차가움에는 기화열에 의한 냉각의 원리가 숨어있다. 일상공간에서 느끼는 편안함은 수많은 과학원리가 작용한 즉, ‘과학’이 우렁각시처럼 열심히 일한 결과물이다.
과학 공부는 이 공간들이 평화롭게 유지되는 ‘원리’를 깨닫는 것에서부터 출발한다. 이 공간은 때로는 손난로가 언 손을 녹이는 주머니 속일 수도 있고, 건물을 파괴하고 용암을 분출시키는 지구 내부일 수도 있다. 이 책은 이런 작은 공간에서 거대한 공간까지, 그 공간을 지배하는 물건의 비밀스런 속사정을 파헤친다.

학습의 무대는 일상공간, 교재는 그 속에 놓인 물건
과학은 어렵다, 시험을 위한 공부일 뿐이다, 교문을 나서면 마주할 일이 없다 등등. 과학에 대해 많은 사람들은 한두 가지씩 부정적인 편견을 갖고 있다. 아마도 흥미를 느낄 기회도 없이, 충분히 이해하지 못한 내용을 암기하기에 급급했던 과학수업 탓일 수도 있다. 이 책은 과학교육의 최일선에서 고민하고 연구하는 8명의 교사들이 ‘쉽게, 재미있게, 친근하게’를 모토로 시작한 집필의 결실이다. 학습의 무대는 일상공간이며, 교재는 그 속에 놓여있는 수많은 물건들이다.
이 책이 다루는 물건은 네티즌들이 포털 사이트에 원리에 관해 질문한 횟수를 토대로 선정했다. 대중의 ‘궁금증’을 해결하고자 교사들은 주말마다 도서관을 뒤지며 자료를 수집하고, 자료가 부족한 물건은 원리를 밝혀내고자 머리를 맞대고 토론했다. 또한 집필을 마친 글은 돌려 읽어가며 누구나 쉽게 이해할 수 있는 설명이 되도록 보완하고 다듬었다.

교과서를 뛰쳐나온 과학이야기, 낱낱의 개념을 통합적으로 연결
물건을 주제로 풀어낸 과학이야기는 교과서 각 단원에 흩어져 있던 낱낱의 개념과 원리를 통합적으로 이해할 수 있게 돕는다. 작건 크건 하나의 물건에는 여러 가지 과학원리가 융합되어 있다. 시원한 바람을 쏟아내는 에어컨은 기화열에 의한 냉각, 베르누이의 정리, 열역학 제2법칙으로 설명할 수 있으며, 임신테스트기는 임신에서 출산까지의 호르몬 변화와 항원-항체 반응으로 설명할 수 있다. 또한 에어컨과 냉장고, 비행기와 날개 없는 선풍기처럼 쓰임이 전혀 다르지만 같은 원리로 작동하는 물건을 통해, 과학원리의 다양한 응용 사례를 만나게 된다.

과학일러스트로 쉽게 볼 수 없는 물건의 내부를 생생하게 재현
과학을 글로만으로 온전히 이해할 수 있을까? 가뜩이나 어렵다고 느껴지는 개념들을 머릿속으로 그려 이해하는 것은 어려운 일이다. 그만큼 과학책에 필요한 일러스트는 상상이 아닌 정확한 사실을 바탕으로 그려야하기 때문에 몹시 까다로운 그림이다. 과학일러스트는 책을 좀 더 아름답게 꾸미기 위한 디자인 요소가 아닌 글과 동격인 내용의 일부이다. 그래서 저자와 일러스트 작가 간에 수많은 피드백이 있어야만 하나의 그림이 완성된다. 이런 복잡한 과정 때문에 많은 과학책이 글로 설명을 대신하거나 단순화시킨 일러스트를 넣고 있다. 하지만 이 책은 과학일러스트 전문 작가들이 자동차 내부, 시계, 건전지 등 궁금하지만 분해해볼 엄두가 안 나던 물건의 내부를 일러스트로 눈앞에 생생하게 재구성함으로써, 읽는 재미뿐만 아니라 보는 재미도 놓치지 않고 있다.

물건의 명(明)에서 암(暗)까지 밝히는 인문적 탐사
이 책은 나사, 지퍼, 전자레인지, 프린터, 엘리베이터 등 늘 사용하는 물건과 그 물건을 통해 우리가 경험하는 것들에 관해 이야기함으로써 어려운 과학원리를 쉽게 풀어내고 있다. 하지만 과학원리에 대한 이야기가 이 책의 전부는 아니다. 저드슨이라는 남자가 뚱뚱하지 않았다면, 그리고 매일같이 지각하는 그를 구박하는 사장이 없었다면 지퍼라는 물건이 세상에 나올 수 없었다는 사실을 아는가?(169p) 어둠을 환히 밝혀주는 전구는 왜 ‘잠도둑’이라는 오명을 쓰게 되었을까?(118p) 2차 세계대전 당신 최고의 기술과 장비를 자랑하던 영국이 미 폭격기 수리에 실패한 까닭은?(241p) 거대한 다이아몬드로 변한 태양을 보고도 입맛만 다셔야 하는 이유는?(324p) 1970년대 34%였던 미국 여성의 고교중퇴율이 2008년 7%까지 감소한 이유는?(139p) 이 책에 이 모든 질문의 답이 있다. 하나의 물건을 작동원리부터 탄생 비화, 인류에 끼친 영향까지 살펴보는 일은 흥미로울 뿐만 아니라 인문적 교양을 살찌우는 계기가 된다.
요즘 같아서는 강산이 변하는데 10년은 너무 긴 시간 같다. 자고 일어나면 세상은 한 발짝 진일보해 있다. 이 책은 그런 시대적 흐름에서 빼놓을 수 없는 2차원 바코드, 하이패스, 3D영화 등의 최신 기술도 빼놓지 않고 설명하고 있다.

책속으로

에어로졸 스프레이를 분사하다 보면 용기가 차가워지는 것을 느낄 수 있다. 액체 상태로 압축된 물질이 좁은 노즐을 통해 분사되면 기체 상태로 변화하는데, 액체가 기체로 변화하려면 열(기화열)을 얻어야 한다. 에어로졸 스프레이를 분사하면 상태 변화에 필요한 열을 주변에서 얻어가기 때문에 용기가 차가워지는 것이다.

우리생활을 편리하게 해주는 전구. 하지만 전구는 경쟁과 효율을 내세우면서 ‘더 일하라고’ 몰아세우는 사회를 있게 한 물건으로 지탄을 받기도 한다. 전구는 산업사회가 본격적으로 도래하는 데 지대한 공을 세웠다. 전구 덕분에 공장은 24시간 제품을 생산하고, 밤이 되어도 거리나 실내 모두 낮과 다름없게 되었다. 24시간 가동되는 사회는 잠들고 싶어도 잠잘 수 없는 사람을 대량으로 만들어내기 시작했다. 캐나다의 심리학자 스탠리 코렌(Stanley Coren)은 《잠도둑들(The sleep thieves)》이라는 책에서 에디슨이 전구를 발명한 후 현대인들은 점점 더 잠을 뺏기고 있다고 말했다. 예전에는 사람들이 하루 평균 9시간을 잤으나 전구가 발명된 후 수면시간이 7시간 반으로 줄어들었다고 한다. -전구의 비밀(118p)

또 다른 형태의 형광등은 미국드라마인 애청자라면 보았을 어두운 곳에서 비추면 혈흔이 보라색으로 빛나는 자외선등이다(영어로는 ‘black light’라 불린다). 꺼진 상태에서는 검은색을 띠는 블랙라이트는 내부에 자외선 외에 다른 빛들은 흡수하는 물질이 발라져 있어 자외선만 나오는 형광등이다. 형광물질은 가시광선 자체를 흡수하지 않기 때문에 평상시에는 보이지 않는다. 형광물질은 자외선을 흡수한 후 가시광선을 내어놓기 때문에 자외선이 나오는 블랙라이트를 형광물질이 있는 곳에 비추면 비로소 발광현상이 일어나게 된다. 적혈구에는 형광성질이 있기 때문에 혈흔이 있는 곳에 블랙라이트를 비추면 발광하게 된다. -형광등의 비밀(262p)

기존의 바코드는 정보가 나란히 나열된 선 모양으로 배열되기 때문에 흔히 1차원 바코드라 부른다. 이에 반해 2차원 바코드는 점자식 또는 모자이크식 코드로 조그만 사각형 안에 정보를 표현한다. 1차원 바코드가 막대선의 굵기에 따라 가로 방향으로만 정보를 표현할 수 있는데 반해, 2차원 바코드는 가로와 세로 모두에 정보를 담을 수 있다. 따라서 기존 바코드보다 100배나 많은 정보를 담을 수 있다. 특히 바코드 자체가 파일 역할을 할 정도로 많은 정보를 가지고 있기 때문에 1차원 바코드와 같이 데이터베이스와 연동되지 않아도 정보를 파악할 수 있다. 또한 코드가 상당부분 훼손되어도 해당 정보를 파악할 수 있다. -바코드의 비밀(299p)

철은 공기 중에서 산소와 결합하여 산화철이 되어 녹이 슨다. 반응물보다 생성물의 에너지가 낮을 경우 생성물이 반응물보다 안정한 상태가 되므로, 외부에서 에너지를 가하지 않아도 반응이 자발적으로 일어난다. 철이 산화될 때도 반응물보다 산화된 생성물의 전체 에너지가 낮아 반응이 자발적으로 일어나며 낮아지는 에너지 차이만큼 열이 방출된다(철 1g 당 1.69kcal의 열을 방출). 즉, 철은 가만히 놓아두면 자연히 녹이 슨다는 말이다. 이 반응은 보통 매우 천천히 일어나서 철이 녹슬 때 열이 생기는 것을 느끼기는 어렵다.
그러나 손난로 안에는 적당한 크기의 고운 철가루가 들어 있어서 철이 매우 빨리 산화되고 몇 분 내에 온도가 30~60℃까지 올라간다. 덩어리보다 가루가 물에 빨리 녹듯이 물질의 표면적이 클수록 화학반응의 속도가 빠르기 때문에 철가루를 사용하는 것이다. -손난로의 비밀(310p)

시계의 숫자판을 자세히 보면 ‘QUARTZ’라는 글자를 발견할 수 있다. 쿼츠는 ‘석영(수정)’을 의미하는데, 쿼츠라고 쓰여 있는 시계는 시간을 일정하게 제어하는 장치로 탈진기 대신 석영을 사용한다. (중략)
쿼츠시계는 1969년, 우리에게도 익숙한 일본의 세이코(Seiko)라는 회사가 만들었다. 피에르 퀴리가 1883년 발견한 결정에 압력을 가하면 전기가 일어나는 이른바 ‘피에조 현상’을 이용한 것이다. 세이코 사가 만든 최초의 쿼츠 손목시계인 아스트론의 가격은 출시되었을 때는 당시 공무원 월급의 15배 일 정도로 고가였으나, 현재는 대량생산이 되면서 많이 저렴해졌다.
그렇다면 쿼츠시계를 발명한 세이코 사는 그 명성만큼이나 많은 로열티를 받아서 큰돈을 벌었을까? 쿼츠기술이 자연현상을 이용한 것이라는 이유로 특허신청이 받아들여지지 않아, 세이코 사는 로열티를 한 푼도 받을 수 없었다.