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우사인 볼트라면 물 위를 달릴 수 있을까?

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우사인 볼트라면 물 위를 달릴 수 있을까?

2015.03.19 18:00
pixabay 제공
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3월 22일은 세계 '물의 날'입니다.

 

물의 날은 점차 심각해지는 물 부족과 수질 오염을 막고 물의 소중함을 알리기 위해 UN이 제정한 기념일인데요. 우리나라는 1990년부터 1994년까지 7월 1일을 물의 날로 지정해 행사를 개최하다 1995년부터 UN이 정한 날짜에 맞춰 3월 22일로 변경해 기념하고 있습니다.


여러분은 물에 대해 얼마나 알고 있나요? 항상 주변에 있기 때문일까요. 우리는 물에 대해 잘 알고 있다고 생각하지만 우리가 모르는 비밀도 여전히 많습니다. 그래서 준비했는데요. 우리가 몰랐던 ‘물의 비밀‘을 6가지로 간추려 독자 여러분께 소개합니다.

 

 

1. 뜨거운 물이 찬물보다 빨리 언다?

 

pixabay 제공
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뜨거운 물과 차가운 물이 있습니다. 어떤 물이 먼저 얼까요? 1963년 탄자니아의 중학생 ‘음펨바’는 학교 조리수업 중에 이상한 현상을 발견합니다. 식히지 않고 얼린 혼합물이, 식히고 난 후 얼린 혼합물보다 빨리 어는 걸 보게 되는데요. 음펨바는 물리학자 오스본 박사에게 그 이유를 물었습니다. 정확한 답을 말하기 힘들었던 오스본 박사는 음펨바와 함께 연구에 들어갔고 1969년 그 결과를 정리해 발표했습니다. 하지만 최근까지도 그 원인이 명확히 밝혀지지는 않았습니다.

 

이 현상은 발견자의 이름을 따서 ‘음펨바 효과’로 불리고 있는데요. 2013년 싱가폴 남양이공대학 쑨장칭, 시장 교수 연구팀이 결국 그 원인을 알아냈습니다. 요약하면 많은 에너지를 축척한 뜨거운 물은 냉각이 될 때 더 빠르게 에너지를 방출하기 때문에 어는 속도가 빠르다는 겁니다.

 

 

2. 물은 외계에서 왔다

 

de.wikipedia.org 제공
de.wikipedia.org 제공

물은 어디에서 왔을까요? 과거 과학자들은 46억년 전 뜨거웠던 초기 지구가 식으면서 엄청난 양의 비가 내려 바다를 이뤘다고 생각했습니다. 하지만 지금은 초기 지구가 매우 더웠기 때문에 물이 거의 남아나지 않았거나 아예 존재하지 않았을 가능성이 높다고 보고 있습니다.

 

현재 다수 과학자들이 믿는 학설은 지구의 물이 외계에서 왔다는 주장입니다. 예를 들어 수분을 다량 함유한 혜성이 지구에 충돌하면서 물이 축척됐을 가능성입니다. 하지만 유럽우주국(ESA)이 2004년 발사한 로제타가 마침내 새로운 사실을 지난해 알려왔는데요. 혜성을 탐사한 결과 혜성이 갖고 있는 물은 현재 지구의 물과는 다르다는 사실입니다.


이 때문에 물의 기원을 연구하는 학자들은 혜성보다는 소행성에 주목하고 있습니다. 일부 소행성 조각에서 발견된 물의 화학적 구성이 지구의 물과 같다는 사실이 알려지기도 했는데요. 앞으로 더 많은 연구가 필요하다고 합니다.

 

 

3. 2025년 우리나라는 물 기근국가

 

클립아트코리아 제공
클립아트코리아 제공

국제인구행동연구소(PAI)는 빗물이 유출되는 양을 인구수로 나눠 1인당 물 사용 가능량을 국가별로 발표하고 있습니다. 1000㎥ 미만은 물 기근국가, 1000~1700㎥는 물 부족국가, 1700㎥ 이상은 물 풍요국가로 분류하는데요.

 

우리나라는 현재 1인당 물 사용 가능량이 1471㎥인 물 부족국가에 해당합니다. 연간 강수량은 세계 평균보다 높지만 대부분 여름철에 집중돼 있고, 인구밀도도 높아 1인당 강수량이 세계 평균의 12% 수준에 머물고 있습니다.

 

문제는 2025년 ‘물 기근국가’로 전락할 것이라는 전망이 나오고 있다는 겁니다. 경제협력개발기구(OECD)가 2012년 발표한 ‘OECD 환경 전망 2050’ 보고서에서도 우리나라는 2050년 OECD 국가 중 가장 심한 ‘물 스트레스’를 받게 될 것으로 예상하고 있습니다.

 

현재 물 기근국가인 싱가포르는 말레이시아와 100년 간의 계약을 맺어 물을 관리하고 있는데요. 싱가포르에서 쓰는 물의 약 40%를 말레이시아가 공급하고 있는 실정입니다. 

 

 

4. 계면활성제 없이도 물과 기름이 섞인다?

 

클립아트코리아 제공
클립아트코리아 제공

물과 기름이 섞이지 않는다는 건 누구나 아는 상식입니다. 다만 화장품이나 샴푸 등을 만들 때 계면활성제를 넣으면 물과 기름을 섞을 수 있는데요. 이는 가려움이나 염증 등을 일으키는 원인으로 지목돼 문제가 되고 있습니다.

 

그런데 표준과학연구원이 지난해 계면활성제가 없어도 물과 기름을 섞을 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했습니다. 연구진은 새로 개발한 초음파 집속 장치에 물과 기름 혼합 용액을 넣고 고주파(500kHz)의 초음파를 쬐었더니 기름이 잘게 쪼개지는 현상을 발견했다고 합니다.

 

이 장치를 이용해 물과 기름을 섞은 결과 6개월이 지나도 혼합된 상태가 유지됐다고 하는데요. 연구진은 “실온에서 계면활성제 없이 물과 기름을 섞을 수 있는 유일한 방법”이라며 “앞으로 화장품과 의료, 식품 분야에 다양하게 쓰일 것”이라고 설명했습니다.

 

 

5. 사람도 물 위를 걸을 수 있을까

 

www.svsu.edu 제공
www.svsu.edu 제공

바실리스크 도마뱀은 물위를 달리는 동물로 유명합니다. 뒷발을 강하게 내딛은 후 물의 표면장력을 이용해 1초에 20번 이상 발자국을 옮깁니다. 만약 사람도 바실리스크 도마뱀과 같이 달린다면 물위를 걸을 수 있을까요?


성인 남성이 물 위를 걷기 위해서는 시속 112km로 달려야 합니다. 체중에 따라 값이 달라지겠지만 적어도 시속 100km 수준은 돼야 합니다. 육상선수 우사인 볼트라면 가능할까요? 볼트의 100m 세계신기록은 9초 58입니다. 이를 환산하면 시속 36km 수준인데요. 결론은 볼트보다 3배 정도 빨리 달려야 한다는 것입니다.

 

다리 힘도 중요합니다. 물위를 달리려면 바실리스크 도마뱀이 강하게 뒷발을 내딛는 것처럼 사람도 강력한 다리 힘을 가져야 하는데요. 대략 현재 인간이 평균적으로 낼 수 있는 다리 힘의 15배 정도가 필요하다고 합니다.

 

 

6. 욕조의 물은 언제나 반시계 방향으로 돌면서 빠진다?

 

클립아트코리아 제공
클립아트코리아 제공

목욕을 하고 난 후 욕조에서 물을 뺄 때 자세히 한번 관찰해보기 바랍니다. 관찰력이 예민한 독자라면 욕조의 물은 항상 한쪽 방향으로만 회전하면서 빠진다는 사실을 눈치챘을텐데요.

 

욕조의 물은 언제나 반시계 방향으로 돌면서 빠집니다. 원인은 지구가 자전하면서 생기는 전향력 때문인데요. 전향력은 실제로 작용하는 힘이 아니라 회전에 의해 생기는 가상의 힘으로 1828년 프랑스의 코리울리가 발견해 ‘코리울리 힘’이라고도 불립니다.

 

태풍이 북반구에서는 반시계 방향으로 돌고 남반구에서는 시계 방향으로 도는 것도 이 전향력 때문인데요. 욕조의 물도 이것과 마찬가지입니다. 여러분이 남반구에 있는 어느 나라에서 이 글을 읽고 있다면 욕조의 물이 시계 방향으로 빠지는 걸 보게 될 것입니다.

 

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