정전기

어린이 과학동아 2011.2.15 - 4호
과학동아 편집부 엮음 / 동아사이언스(잡지) / 2011년 2월

정전기에 대해 알아보려고 한다. 이번에 뉴스의 기자처럼 소식을 전하는 형식으로 정전기에 대해서 말해보겠다.  

앵카 : 안녕하십니까? 8시 어린이 동아 뉴스의 OOO입니다. 

30분 뒤.. 

앵카 : 어린이 동아 뉴스를 위해 특종을 찾아 밤낮없이 달리고 있었는데 갑자기 천둥이 마구 치면서 눈앞에서 화려한 번개가 펼쳐지기 시작했습니다. 비가 쏟아질까 봐 급하게 우산을 펴들엇는데 비는 커녕 먼지 같은 화산재만 우산을 부러뜨릴 듯 떨어집니다. 이것이야 말로 마른 하는렝 날벼락일까요? 칠레 차이텐 화산에서 정전기 기자가 전해 드립니다. 

정전기 기자 : 이럴 수가! 화산이 폭발할 때 번개가 칠 수도 있다니, 놀라운 일입니다. 화산 폭발을 피해 도시로 달려왔느다... 앗 여기도 변개가 치고 있습니다. 번개를 몰고 다니는 이 정전기 기자가 지금부터 번개의 비밀을 파헤쳐 보겟습니다. 번개를 만드는 구름은 수직으로 두껍게 쌓인 적란운이빈다. 물방을 잔뜩 모인 적란운에서 그름 입자가 서로 부딪치면 전자가 이동하게 됩니다. 이 대 전자를 잃은 물방울은 (+) 전하로 얻은 물방울은 (-)전하로 전기를 뙤게 되면서 점점 전압이 높아지지요. 그러다 결국 공기 중으로 전기를 흘려보내는 방전 현상이 일어나게 됩니다. 번개는 바로 방전 현상이 일어날때 보이는 빛입니다, 차이텐 화산에서도 화산을 폭발할 때 나오는 수많은 수증가가 두꺼운 전란운을 만들면서 번개가친 것이라고 합니다. 

앵카 : 네 이상으로 어린이 동아 뉴스를 마칩니다. 

좀 더 알아봅시다.
으로 떨어지는 운석이 번개를 맞아 탈 때 이렇게 UFO처럼 보일 수 있다고 합니다. 
공기에도 전류가 흐른다는 것을 이용해 전선사이의 전압을 높여 인공 번개를 만들 수도 있다. 
그렇다면 번개가 어떻게 칠까?
1. 물방울이 부딪쳐 구름의 아래쪽이(-) 전하로 대전된다.
2. 구름이 대전됨에 따라 구름과 비교적 가까운 나무 끝 부분이 (+) 전하로 대전된다.
3. 구름과 나무 끝에 전하가 많이 쌓이면 구름이 있던 전자가 (+) 전하와 결합하기 위해 나무 끝으로 흘러 번개가 치게 된다. 

이렇게 해서 정전기에 대해서 잘 알게 되었다.

화산

화산이 왈칵왈칵 ㅣ 앗, 이렇게 재미있는 과학이 11
애니타 개너리 지음, 김은지 옮김 / 주니어김영사 / 1999년 8월

가끔 이웃나라 일본이나 동남아시아의 여러 나라들이 화산(火山)때문에 큰 피해를 입는 일이 있는데 우리 나라는 다행히도 화산의 피해로부터 많이 벗어나 있어 썩 운이 좋은 편이다. 그래서인지 우리 학생들은 화산에 대해서는 어렴풋하게 그저 무서운 것 정도로만 알고 있다. 그렇지만 사실상 화산이 아니었더러면 바다도, 대기도 없었을 것이고 더 나아가 생명동 탄생할 수 없었을 것이다. 또한 화산을 연구하면 지구의 내면을 파악하는데 큰 도움을 얻을 수 있으므로 아주 중요하다. 이 화산이 왈칵왈칵에 화산에 대한 꼭 필요한 것들이 있다. 그럼 무서움과 재미로 함께 하는 화산 속으로 가볼까?   

물론 화산은 나쁜 점이 있기도 하지만 착한 점이 있기도 하다. 나쁜 점은 논과 밭들에 용암이 덥고 또 집과 차가 모두 탄다. 그리고 착한 점은 지구의 내부를 잘 알 수 있다는 것이다.  그럼 내부의 구조는 어떻게 될까?

첫번째 층인 자각은 우리가 늘 뛰고 구르는 곳으로 빵 껍질처럼 지구의 가장 바깥층이다. 아주 딱딱한 암석으로 이루어져 있다 육지는 흙, 풀, 소 기타 등등으로 덮여있다. 두번째 층인 맨틀은 지각 바로 아래에 있는 층으로 맨틀의 온도은 아주 뜨거워서 일부는 액체 상태로 존재하는데 그 것이 마그마이다. 마그마는 끈적끈적하고 걸쭉하며 온도는 약 1980도로 부글부글 끓고 이다. 그리고 세번째인 외핵이다. 두께는 약 2200km이며 주요 구성 물질은 과 니켈 부글부글 끊은 액치 금속의 바다와 같다. 마지막으로 네 번째 층인 내핵! 지구의 한가운데에 잇는 중심 부분으로 지름은 약 2500km로 주요 성분은 철과 느켈이며 엄청나게 뜨겁다, 그런데 신기하게도 내핵은 액체가 아니라 고체 상태로 존재한다, 내핵이 고체인 이유는 위에 있는 모든 층들이 엄청난 무세로 무르고 있기 때문이다. 온도는 무려 4500도이다. 와 정말 대단하다.

그런데 화산은 어떻게 생겨났을까? 화산은 원래 밭에서 생겨 났다고 했다. 디오니시도 풀리도라는 사람의 옥수수 밭에서 갈라진 틈으로 뭉게뭉게 구름이 피어올랐다. 그 것이 만들어진 것이 화산이다. 이 화산은 9년이 넘어서야 멈추었다. 정말 신기하다 어떻게 밭에서 화산이 생기다니...

그런데 전설에 따르면 불의 신인 불카누스가 불카노라는 섬의 이글이글 불타는 산 속에 살고 있었다. 그 모든 연기와 불꽃과 땅이 울리는 소리는 바로 불카누스의 활동 때문이다었다, 불카누스는신들의 대장장이엇다, 그는 전쟁의 신 마르스에게는 무기르 헤라클레스야게는 갑옷을 주피터에게는 천둥과 번개를 만들어 주었고 자신의 기술을 재미삼아 다른 곳에도 써 먹었다. 이런 전설이 있는지도 몰랐다. 

나는 화산에 대해서 잘 알게 되었다.

김대건

김대건 - 개정판 ㅣ 역사학자 33인이 추천한 인물로 보는 한국사 35
박경선 지음 / 주니어파랑새(파랑새어린이) / 2007년 6월

순교자는 자신이 믿는 종교를 위해 목숨을 바친 사람을 말한다. 우리 나라 최초의 신부 김대건은 가톨릭에 대한 신념을 지키기 우해 순교하신 분이다. 죽음 앞에서도 당당할 수 있었던 것은 그의 믿음이 얼만큼이나 강한지를 보여 준다. 

1822년 충청도 솔뫼(지금의 충남 당진군 우강면 송산리)에서 출생했다. 김대건은 프랑스의 모방 신부에게 세례를 받고 신학생이 된다.  부디 신부가 될 수 있을까?

그러던 어느 날 큰 시련을 겪게 되었다. 바로 맏형 노릇을 하던 최방제가 심한 열병에 걸려 죽은 것이다. (최방제의 세례명은 프란치스코이다.) 최방제가 죽다니 정말 안됬다.

그런던 중 마카오에 큰 폭동이 일어났다. 김대건과 최양업은 마닐라로 몸을 피했다. 마닐아에서 김대건은 아버지의 편지를 받았다. 아버지는 천주교 신자를 박해하는 온갖 고문을 견디다가 죽은 것이다.  아 불쌍한 김대건~!

김대건은 조선으로 와서 천연두 증상을 리부다 신부에게 편지를 써서 급히 천연두 약을 구했고 많은 아이들이 목습을 건졌다. 그리고 조선의 지도도 만들었으며 외국인 선교사 들이 조선을 쉽게 찾아올 수 있다고 생각하였다. 김대건은 모방 신부처럼 신학생을 뽑아 가르치기도 했다. 정말 잘 하고 있군~!

그리고 김대건은 페레올 주교와 한 약속을 지키기위해 배를 타고 상하이로 향했다. 그리고 며칠 후 페레올 주교가 김대건을 찾아왔다, 페레올 주교는 김대건에게 사제 서품을 주았다. 김대건 안드레아 신부 조선의 첫번째 신부가 된 것이다. 김대건 파이팅~!

그리고 조선으로 했다. 그리고 어미니를 찾아서 부활절을 지내고 다시 한서응로 발걸음을 돌렸다. 김대건이 이것이 어머니와 마지막 만남이 되리라고 꿈에도 몰랐다. 어떻게 죽었나면 김대건이 중국 사람으로 꾸미고 순위도라는 섬에서 최양업과 매스트로 신부를 기다리다가 잡혀서 처형장에 죽었다.  

아 정말 가톨릭에 대한 신념이 대단하다.

자전거 속의 과학 원리

내일은 실험왕 2 - 힘의 대결 ㅣ 내일은 실험왕 2
곰돌이 co. 지음, 홍종현 그림, 박완규.(주)사이언피아 감수 / 미래엔아이세움 / 2007년 1월

내일은 실험왕이라는 책을 읽으는데 갑자기 자전거는 인간이 발명한 교통수단 중 하나라는 생각이 들어서 이 자전거 속의 과학 원리에 대해서 제대로 알아보기로 했다. 그럼 5가지의 자전거의 부분을 설명하겠다. 

1. 자전거 뼈대와 바퀴살 
자전거의 뼈대는 가급적 충격과 무게를 견디기 위해 삼각형 두개를 겹쳐놓은 트러스 구조로 되어 있는데 이 것은 앞바퀴가 직선이 아닌 앞쪽으로 비스듬한 곡선을 하고있다. 이 것은 바로 안정성을 높여준다. 바퀴의 얇은 곳은 자전거와 사람의 무게를 분산시키기 위한 역할을 한다.(참고로 자전거 빼대는 금속으로 되어 있고 바퀴살은 고무로 되어 있다.) 자전거 뼈대와 바퀴살이 그렇게 좋은 역할을 하는지 몰랐다. 자전거와 사람의 무게를 분산시키기 위하는 역할을 하는 것이라는 큰 역할을 하는 줄 몰랐다.

2. 안장
자전거를 탈 때 우리가 앉는 안장 밑에는 스프링이 있다. 이 것은 무언가에 붙히쳐도 우리 몸으로 전달되는 충격을 줄이는 역할을 한다.(참고로 안장은 가죽으로 되어 있다.) 안장은 어떤 힘이 사용되는지 알게 되었다.

3. 브레이크 손잡이
자전거 헨들에 있는 브레이크 손잡이는 적은 힘으로도 브래이크가 작도하도록 지랫대의 원릴 이용한 장치이다. 적은 힘만 가해보 브레이크 케이블을 통해 브레이크 패드에 큰 힘으로 전달되어 멈추는 것이다. 최근에 브레이크 손잡이가 망가졌었다. 그 이유는 브레이크 패드에 있었다. 브레이크와 브레이크 손잡이는 짝꿍같다. 

4. 브레이크
브레이크 손잡이를 잡아당기면 브레이크 패트가 바뀌어 림에 직접 닿아 마찰으 일으켜 바퀴가 회적을 못하도록 꽉 잡이 준다. 브레이트는 마찰력을 최대한 높여주는 고무 재질을 사용한다. 브레이크가 멈추기 위한 그 것을 알게 되었다. 

5. 타이어
공기가 넣은 타이어 고무의 탄성력을 사람과 저전거 자체가 무게를 견디고 충걱을 흡수하는 역할을 한다. 또한 타이어 겁면의 깁게 파인홈들은 더 강한 마찰력을 위한 것이라고 한다. 타이어가 탄성력이 있는 줄 꿈에 몰랐다. 미끄러지는 마찰력이 있는 줄은 알았지만 말이다. 

이렇게 해서 나는 자전거 속의 과학 원리에 대해서 잘 알게 되었다.

모두가 한 가지씩

생활 속 사회 탐구로 이번에는 분업에 관한 것이데 어떤 학원을 마법교실로 바꾸어서 써보겠다.  

선생님: 안녕하세요. 내일은 변신 마법을 배울 거예요. 변신 마법하는 것은 이 종이에 적여 있어요.   

마법 동물원에 사는 아기 사자 꼬리털
마법의 화원에 핀 장미꽃 꽃잎
풀잎에 맺힌 이슬
마법산 옹달샘의 마법의 물
황금 연못에 사는 두꺼비 침
한 번도 목욕을 안 한 까마귀 깃털

5명의 학생들: 이 걸 언제 구해요?  
선생님 할 수 있어요. 방법을 찾아보세요

다음날.. 

선생님 : 약을 잘 가지고 왔나요?  
5명의 학생들 : (힘 없이) 네...... 
선생님 : 아... 약을 먹어볼까요? 

5명의 학생들 : 수리수리 하파타차 가나다라! 펑! 펑! 펑! 
그런데 제대로 되지 않았다. 선생님은 꼬마 마법사들을 본래대로 돌려 놓았고 마법약을 제대로 만들어 오지 않은 것을 밝혀냈다.   

선생님 : 벌이 하는 일을 보세요. 
학생들 : 그렇구나 우리도 나누어서 하면 되겠구나!  
선생님 : 바로 그 것이예요. 이렇게 할 일을 여러사람들과 나누어서 하는 것을 분업이라고 한답니다. 

학생들은 마법 동물원에 사는 아기 사자 꼬리털, 마법의 화원에 핀 장미꽃 꽃잎, 풀잎에 맺힌 이슬, 마법산 옹달샘의 마법의 물, 황금 연못에 사는 두꺼비 침, 한 번도 목욕을 안 한 까마귀 깃털를 가지고 왔다. 그래서 제대로 변신했다.  

분업에 대해서 제대로 알게 되었다. 설명할 때 예를 들면서 말이다.