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[도전! 섭섭박사 실험실] 우리 눈을 감쪽같이 속이는 선물상자의 비밀을 찾아라!

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2018년 05월 22일 14:00 프린트하기

분명 안으로 오목하게 들어가 있는 상자인데, 앞에서 바라보고 있으면 어느 순간 상자가 볼록 튀어나온 것처럼 느껴질 때가 있나요? 바로 착시효과 때문이죠. 착시효과 등 과학원리를 이용해 우리 눈을 감쪽같이 속이는 선물상자를 만드는 방법을 알려드릴게요! 

 

그림이 조금씩 움직이는 것처럼 느껴진다. 이 운동 착시는 우리 눈이 초점을 맞추려고 하면서 조금씩 움직이는 ‘미세 안구 운동’으로 인해 생긴다고 알려졌지만, 아직도 완전히 밝혀지지는 않았다. - 어린이과학동아 2018년 10호(=Fiestoforo(W)) 제공
그림이 조금씩 움직이는 것처럼 느껴진다. 이 운동 착시는 우리 눈이 초점을 맞추려고 하면서 조금씩 움직이는 ‘미세 안구 운동’으로 인해 생긴다고 알려졌지만, 아직도 완전히 밝혀지지는 않았다. - 어린이과학동아 2018년 10호(=Fiestoforo(W)) 제공

 

● 도전! 실험

 

착시 선물상자를 만들어라!

 

① 두꺼운 종이에 착시 선물상자의 전개도를 그린다.

② 선물상자를 마음에 드는 색깔로 색칠한 후 가위로 전개도를 오린다.

③ 전개도를 접고 풀로 붙여 상자를 만든다.
④ 두꺼운 종이를 동그랗게 만 뒤 풀로 붙여서 원기둥을 만든다. 원기둥의 양쪽 끝을 가위로 자른 후 바깥으로 접는다.
⑤ 원기둥을 착시 선물상자와 우드락에 붙이면 완성! 선물상자를 움직이면서 어떻게 보이는지 확인해 보자.

 

착시 선물상자 만들기 - 어린이과학동아 2018년 10호 제공
착시 선물상자 만들기 - 어린이과학동아 2018년 10호 제공

 

 

어떻게 된 걸까?

 

☞ 결과 : 선물상자가 마치 볼록 튀어나온 것처럼 보인다!

 

상자가 튀어나온 것처럼 보이는 이유는 우리의 뇌가 착시를 일으키기 때문이에요. 사람은 어떤 물건의 생김새를 판단할 때, 이전에 비슷한 물체를 보았던 기억을 활용해요. 우리가 상자를 볼 때도 뇌는 이전에 봤던 상자의 모습을 떠올리죠. 그런데 평소에 본 상자는 다 볼록하게 튀어나와 있었기 때문에, 우리의 뇌는 실제 상자가 오목한데도 볼록하게 튀어나와 있다고 판단하는 거예요.

 

 

착시는 왜 일어날까? 

 

차를 타고 가면서 저 멀리 떠 있는 보름달이 자꾸 나를 쫓아온다고 느껴 본 적이 있나요? 같은 모양이 반복적으로 그려진 그림 속 도형들이 꾸물꾸물 움직이는 것처럼 보인 적이 있나요? 이처럼 우리는 사물을 실제의 생김새와 다르게 볼 때가 있어요. 이것을 ‘착시현상’이라고 해요.

 

체스판의 A 부분이 B보다 더 어둡게 보이지만, 실제로는 같은 색깔이다. 우리 뇌는 주변과 비교하여 상대적으로 색깔을 느끼기 때문에, 더 밝은색으로 둘러싸인 A가 더 어둡게 보인다. 왼쪽 그림을 통해 A와 B가 같은 색임을 확인할 수 있다. - 어린이과학동아 2018년 10호(=Edward H. Adelson) 제공
체스판의 A 부분이 B보다 더 어둡게 보이지만, 실제로는 같은 색깔이다. 우리 뇌는 주변과 비교하여 상대적으로 색깔을 느끼기 때문에, 더 밝은색으로 둘러싸인 A가 더 어둡게 보인다. 왼쪽 그림을 통해 A와 B가 같은 색임을 확인할 수 있다. - 어린이과학동아 2018년 10호(=Edward H. Adelson) 제공

착시현상에는 다양한 종류가 있어요. 색깔이나 밝기를 다르게 느낄 때도 있고, 움직이지 않는 물체를 움직인다고 느낄 때도 있지요. 직선이 곡선처럼 보이기도 하고, 평면인 사물을 입체라고 생각하기도 해요. 그렇다면 이런 착시현상은 어떻게 생기는 것일까요?

 

우리는 눈을 통해서 세상을 봐요. 눈이 보내 준 시각 정보를 처리하는 곳은 뇌예요. 눈의 망막에 맺힌 시각 정보는 시신경을 통해서 머리의 뒤통수에 있는 뇌의 부분인 후두엽으로 전달돼요. 여기서 뇌는 이전의 기억을 활용하거나 주변의 상대적인 색깔이나 크기를 비교하면 =서 물체의 생김새를 파악하지요. 즉, 뇌가 해석한 물체의 생김새와 실제 물체의 생김새가 다를 때 착시가 일어난답니다.

 

● 실험 하나 더!

 

이상한 삼각형, 펜로즈 삼각형 만들기!

 

이번에는 신기한 삼각형의 비밀을 찾아볼까요? 바로 ‘펜로즈 삼각형’을 만드는 것.

(준비물 : 펜로즈 삼각형의 전개도, 칼, 풀)

 

① 이상한 삼각형의 전개도를 인쇄한 후 실선을 따라 칼로 전개도를 자른다.
② 자른 전개도를 점선을 따라 접은 후 풀로 붙인다.
③ 손으로 모양을 다듬어 주면 이상한 삼각형 완성! 특정한 방향에서 바라보면 펜로즈 삼각형을 볼 수 있다.

 

 

이상한 삼각형, 펜로즈 삼각형 만들기 - 어린이과학동아 2018년 10호 제공
이상한 삼각형, 펜로즈 삼각형 만들기 - 어린이과학동아 2018년 10호 제공

 

●  어떻게 된 걸까?

 

‘펜로즈 삼각형’은 1958년, 영국의 심리학자 라이오넬 펜로즈와 그의 아들인 수학자 로저 펜로즈가 발표한 도형이에요. 이 삼각형은 3개의 사각기둥이 서로 직각으로 만나서 만들어졌어요. 이 이상한 삼각형을 실제로 만들 수 있을까요?

 

정답은 ‘만들 수 없다’예요. 3차원 공간에서 서로 직각을 이루는 세 직선으로는 삼각형을 만들 수 없기 때문이죠. 그러나 펜로즈 삼각형을 그릴 수는 있어요. 화가들은 원근법이나 명암법을 이용하여 종이 위에 입체적인 느낌이 드는 그림을 그려요. 펜로즈 삼각형은 원근법을 사용해 우리 눈을 속인 경우에요. 우리가 만든 모형은 특별한 각도에서만 펜로즈 삼각형처럼 보여요. 이 각도에서 우리의 뇌는 현실에서 있을 수 없는 2차원 장면을 3차원 도형이라고 상상하면서 혼란에 빠지게 된답니다.

 

*출처 : 어린이과학동아 10호(2018.05.01 발행)

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