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[한인식의 슬기로운 과학생활] 자전거 예찬/기초과학연구원 희귀핵연구단장

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입력 :ㅣ 수정 : 2021-10-26 01:35 한인식의 슬기로운 과학생활 섹션 목록 확대 축소 인쇄
한인식 기초과학연구원 희귀핵연구단장
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▲ 한인식 기초과학연구원 희귀핵연구단장

필자는 고등학교 시절에 자전거를 타고 통학했다. 마포대교의 시작 지점인 마포동부터 학교가 있는 연남동까지 30분 남짓 걸리는 거리를 눈이나 비가 오는 날이 아니면 매일 자전거를 타고 달렸다. 지금처럼 자전거 길이 따로 없었고 도로에서는 차들의 우선권이 용인되던 시절이었기에 서울에서 자전거를 타는 것은 무척 위험한 일이었다. 몇 달 동안 어머니를 설득한 끝에 가능하면 찻길이 아닌 골목길로만 다니겠다는 다짐을 받고 어렵게 자전거를 탈 수 있었다. 덕분에 나는 그 당시 자전거로 통학하는 몇 안 되는 학생 중 한 명이었다.

그 이후 자전거를 탈 기회가 없다가 2년 전 대전에 있는 기초과학연구원으로 직장을 옮기면서 다시 자전거를 타기 시작했다. 이제는 1970년대와는 비교도 할 수 없을 정도로 안전하고 정겨운 자전거 전용도로가 많다. 요즘 같은 가을, 공기 저항을 느끼며 코스모스 길을 달리면 짧은 여행을 하는 것처럼 기분 전환이 되곤 한다. 천고마비의 계절이라는 가을에 빈약한 다리가 근육으로 조금씩 채워질 거라는 기분 좋은 착각을 하며 자전거를 타고 있다.

자전거를 타면 걷는 것에 비해 에너지를 덜 쓰면서도 더 빨리 갈 수 있는 이유는 무엇일까? 그것은 마찰력 차이 때문이다. 마찰력이 없으면 앞으로 전진할 수 없지만, 마찰력이 너무 커도 움직임이 둔화돼 비효율적이 된다. 걸을 때는 걸음마다 신발과 땅 사이의 마찰력과 몸이 받는 중력을 이겨 내기 위해 많은 에너지가 필요하지만, 자전거로 달리면 바퀴의 아주 일부분만 지표와 닿게 돼 마찰력이 훨씬 작아지면서 에너지가 적게 소요된다. 그만큼 마찰력은 움직임과 이동에 있어서 중요한 요소이다.
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이동수단에서 또 다른 중요한 요소는 공기 저항이다. 물체는 보통 속력의 제곱에 비례해 공기 저항을 받게 돼 빨리 움직일수록 더 많은 공기저항을 받는다. 그 때문에 높은 곳에서 물건을 떨어뜨리면 초기에는 낙하 속력이 빨라지지만 점점 공기의 저항을 더 받게 돼 일정 속도 이상 증가하지 않는 것이다. 빗방울은 매우 높은 곳에서 떨어짐에도 불구하고 공기 저항으로 지표면에서는 그리 위협적이지 않은 속력이 되는 것이다.

자전거는 인간이 만든 이동 수단 중에서 가장 환경친화적이고 효율적인 도구이다. 내연 기관을 사용하는 자동차는 자체 무게 때문에 에너지 효율이 매우 낮을 수밖에 없다. 실제로 자동차는 자전거에 비해서 최소 50배 이상의 에너지를 더 사용한다고 한다. 인간이 만든 이동 수단 중에서 가장 효율적인 것이 자전거라면, 우주발사체는 가장 복잡하고 고도의 과학기술을 요하는 거대한 운송 기기일 것이다. 중력과 공기의 저항을 이기면서 무거운 인공위성을 탑재해 대기권 밖으로 쏘아 올리는 기술은 매우 어려울 수밖에 없다.

지난주 목요일, 국민들의 기대 속에 누리호가 힘차게 발사됐다. 누리호 발사를 보면서 많은 사람들이 감동을 하는 것은 우리나라가 과학기술 강국임을 보여 주었고, 어떻게 보면 어려움 극복에 필요한 힘을 얻었기 때문일 것이다. 인간의 삶에도 앞으로 나가야 할 때 항상 마찰력 같은 저항의 요소들이 있기 마련이지만 그것을 이겨 내야 원하는 목표 지점까지 도달할 수 있다. 우리나라 우주발사체 기술이 최종 목표에 거의 다가갔다는 증거가 되는 이번 누리호 발사 소식에 과학기술계의 한 사람, 아니 국민의 한 사람으로서 그간의 노력에 경의를 표하고 진심 어린 축하를 보낸다.
2021-10-26 29면
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