재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학 : 하편

재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학 : 하편 - 교과서보다 쉽고 흥미진진한 물리학 교실 ㅣ 재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학
천아이펑 지음, 정주은 옮김, 송미란 감수 / 미디어숲 / 2022년 4월

얼마 전에 읽었던 색다른 물리학 (하)권이다.

상권이 운동, 에너지, 일, 열 등을 다뤘다면 하권은 전자기, 빛, 소리, 양자역학 등을 다루고 있다.

요즘의 물리학 교과서가 어떻게 변모했는지는 모르겠지만 아마 내가 학창 시절의 그것과 별반 차이가 없을 것이다. 문제 풀이, 공식 등의 딱딱한 면이 첫인상이었다면 이 책은 사진, 그림, 지식 카드 등을 활용하여 일상에서 늘 접할 수 있는 게 바로 물리 현상이라는 설명을 부각시켜 교과서에 비해 한층 더 편안함을 느끼게 해 주고 있다.

요즘 기름값이 천정부지로 치솟고 있어 도로에 지나가는 유조차가 예사롭지 않게 보인다.

많은 사람들이 보았겠지만 사진처럼 유조차 뒤쪽에는 쇠사슬이 있는데 이것이 도로 바닥에 닿은 상태로 운행하고 있음을 알 수 있다.

소음이나 도로의 내구성에도 영향을 줄 수 있는 이 쇠사슬이 도대체 무슨 역할을 하는 것일까?

바로 운송 중에 흔들리는 기름과 오일 탱크의 마찰로 인해 생길 수 있는 정전기를 땅으로 흘려보내는 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 정전기는 쉽게 발생하고 높은 전압을 띄고 있기 때문에 일정 수준 이상 누적되면 유증기와 스파크를 일으켜 자칫하면 큰 사고를 유발할 수 있다.

정전기는 우리에게 피해를 주기도 하지만 다른 한편으로는 정전기의 힘으로 먼지를 흡착하거나 레이저 복사기에서 토너와 종이를 흡착하여 인쇄를 하는 등 생활에 큰 도움을 주고 있기도 하다.

시대가 흐를수록 사람들이 소리에 점점 더 민감해져 가는 것은 소음으로 인한 공해가 더욱 크게 느껴지기 때문일 것이다.

특히나 코로나로 집안에서 보내는 시간이 더욱 많아지면서 유발되는 층간 소음은 이웃 간의 주요한 갈등의 요소가 되어 버렸다. 이러한 기사들을 보면 소음을 표현하면서 dB라는 용어를 사용하고 있음을 알 수 있다.

dB는 '데시벨'로 읽으며 소리의 세기, 즉 음량을 표현하는 수치로 사용한다. 쉽게 생각할 수 있는 소리의 압력, 즉 음압으로 표현하게 되면 변화 범위가 너무 크므로, 상용로그 값으로 표현한다. 로그 같은 복잡한 것은 잊어버리고 쉽게 결론을 얘기하자면 음량이 10 데시벨 증가했다는 것은 소리가 가지고 있는 에너지가 10배가 되었다는 것을 의미한다.

사람이 들을 수 있는 가장 낮은 소리의 세기를 0 데시벨로 정의하며, 일반적인 대화의 소리는 40~60 데시벨의 세기를 가지고 있다. 사람의 귀가 편안함을 느끼는 소리의 상한선인 75 데시벨을 넘어서게 되면 청력을 상실하거나 고막을 찢을 수도 있다.

소리의 에너지도 참으로 대단함을 알 수 있다.

러시아와 우크라이나의 전쟁이 생각보다 길어지면서 고전을 하고 있는 러시아가 핵무기를 사용할 수도 있다는 위협을 가하고 있다. 인류의 종말을 야기할 수도 있는 어리석은 선택을 결코 하지는 않을 거라는 생각을 하지만 첨단 과학 기술의 결집체인 이것이 인류의 멸종을 야기할 수 있는 첫 번째 무기라는 사실이 씁쓸해진다.

핵무기의 에너지인 핵분열은 무거운 원자핵이 중성자와 충돌해 2개의 핵으로 갈라지는 현상을 말하는 것으로 이 과정에서 발생하는 질량의 감소가 막대한 에너지로 변환되는 원리이다.

우라늄 1g이 핵분열하면서 발생시키는 에너지는 석탄 2.5톤을 연소시키는 에너지와 같고, 우라늄 1kg이 방출하는 열에너지는 물 2억 톤을 끓일 수 있다고 하니 얼마나 가공할 만한 에너지인 가히 짐작조차 되지 않는다.

2차 대전 이후로 끝날 것만 같았던 강대국의 냉전이 '신냉전'으로 이어지는 형국이다. 이번 전쟁이 조속히 마무리되길 바라며 이를 계기로 핵을 무기가 아닌 평화적인 사용 시에만 연구할 수 있도록 하는 전 세계적인 공감대와 합의를 꼭 이루었으면 좋겠다.