안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 반중력 장치는 언제쯤 개발될거라고 예상하시나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.반중력은 다른 자연계의 반대되는 힘에 의해 중력이 무효화 되는 것을 말한다. 반중력은 기술적인 방법을 통하여 장소 또는 물체에 중력이 존재하지 않거나 적용되지 않도록 하는 방법을 뜻한다.학자들은 반중력 장치가 있으면 시간여행이 가능하다고 한다.뉴턴의 만유인력 법칙에서 수학적으로 처음으로 정확하게 설명된 중력은 알 수 없는 방식에 의해 외부 힘을 전달하는 것이었다. 그러나 20세기 초 뉴턴의 중력이론 모델은 더 일반적이고 완벽하다고 알려진 일반상대성이론에 의해 대체되었다.일반상대성이론에서의 중력은 전통적인 의미에서의 "힘"이 아니라, 우주 자체의 기하학의 결과이다. 이런 기하학상의 풀이방법은 항상 "끌어당기는 힘"을 낳는다. 따라서 일반상대성이론하에서는 애초에 존재하지 않거나 불가능하다고 여겨지는 인공적인 상황을 가정하지 않는 한에는 반중력은 실존하기 어려워 보인다.한편 "반중력"이라는 용어는, 비록 실제로 중력에 반하는 힘은 아니지만, 일반상대성이론에 대한 특정한 풀이방법을 기반으로 반작용이 없도록 가정한 추진력을 일컫는 데에 사용되기도 한다.현재 일반상대성이론을 보강하거나 대신하려는 매우 많은 이론이 있고, 이 과정에서 반중력과 연관된 주장들이 나타났다. 그러나 현재 일반적으로 인정된 물리적 이론들과의 일치 여부, 실험을 통한 입증 여부 등을 고려하면 학술적 의미의 반중력은 실제로 존재하지 않을 확률이 높은 것으로 알려져 있다.다만, 우주가 팽창하는 힘을 반중력으로 규정하는 경우가 있다. 암흑에너지는 우주를 팽창 시키는 일종의 반중력이고, 암흑물질은 서로 중력으로 끌어당겨 이 팽창을 억제하는 브레이크와 같은 역할을 하며, 현재 암흑에너지가 더 많은 상태이기 때문에 우주가 팽창 상태에 있음이 밝혀졌다.반중력은 과학 소설에서 자주 나오는 개념이며, 특히 우주선의 추진력에 사용되는 것으로 나온다. 그 개념은 H.G의 First Men in the Moon에서 "Cavorite"로 처음 확실하게 등장하였다. 그리고 그 이후로도 상상속의 기술로써 자주 나타나게 되었다. 아직 애니메이션에서나 등장하는 반중력 제어장치 라는 것이 있는데 이를 사용하게 되면 지구에서도 엄청난 크기의 추진체가 필요없이 최소한의 추진력만으로 지구 대기권밖으로 우주선을 보낼 수 있다는 설정이 나온다.
Q. 바다달팽이가 바다에서 살수 있는 원리가 뭐에요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.복족류이지만 단단한 껍질은 없어 민달팽이나 갯민숭달팽이와 비슷하게 생겼다. 지방에 따라 '군수'라고도 한다. 빛깔은 지역과 환경에 따라 다른데, 우리나라의 군소는 대부분 진한 갈색에 흰 점이 따닥따닥 있다. 덩치는 제법 있는 편으로, 길이는 20cm 전후에 성인이 두 손으로 들어올려도 제법 묵직한 감이 있어보일 정도로 제법 통통하다.영어로는 Sea hare, '바다의 산토끼'이다.[1] 이는 군소의 머리에 있는 더듬이가 토끼의 귀와 닮아서 붙은 이름이다. 이 더듬이는 촉각과 후각을 느낄 수 있다고 한다. 또한 보는 각도에 따라서는 정말 토끼처럼 보인다. 이 때문인지 어촌에서 구전되는 별주부전 중에는 토끼가 바다에 눌러 앉아 군소가 되었다는 이야기가 들어가기도 한다.대한민국을 포함한 일본 등의 해역에서는 Aplysia kurodai(Baba, 1937) 종이 서식한다.바위나 암초지역을 천천히 기어 다니며 주로 해초류를 뜯어먹으면서 산다. 수심이 얕은 해안에 사니 지상에도 나타난다. 일부종은 등에 있는 돌기가 지느러미처럼 크고 넓게 발달되어서 헤엄치는 것이 가능하다.자웅동체로, 암수가 한 몸에 있다. 물속에서 짝짓기를 하고 여러 마리가 함께 연쇄교미도 한다. 1년 내내 번식활동을 하지만, 6~7월이 가장 활발하다. 1마리가 한 달 사이 약 1억 개의 알을 낳는다. 알은 막이 있는 주황색 구형으로 해초류에서 자주 볼 수 있다.위협을 받으면 보라색 독을 내뿜는다. 서양에서는 군소의 색소로 옷을 보라색으로 염색하기 위해 염료로 썼다고 한다. 우리나라처럼 먹지는 않는 듯 하다.
Q. 음악이 식물성장에 어떤 영향을 주나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.‘그린음악’을 들려주고부터 오이 하우스나 장미, 양란 하우스에서 살충제 농약을 거의 치지 않고 있다.음악과 농약? 어째서 음악이 농약을 줄이게 하는 것일까? 4월 어느날, 해가 뉘엿뉘엿 지는 석양에 양란(洋蘭) 하우스에서 주인(모광덕, 자원 농장> 대표)의 이야기를 듣고 있었다. 이 농가는 지난 5년 동안 자신의 난 하우스에 줄곳 ‘음악’을 들려준 사람이다. 그 때문에 한달에 한번씩 뿌려 주던 살충제 농약을 한해에 한번 정도 뿌려 주었을 뿐이라고 말했다.생경스런 이런 주장을 의문 없이 받아 들일 사람이 세상에 어디 있겠는가? 그때 하우스 어디선가 청개구리 한마리가 ‘개골’ 하고 울었다. 그러자 하우스 안은 마치 소나기가 내리기나 한 것처럼 수십마리의 청개구리가 ‘개골 개골 개골…’ 울어댔다.대화가 중단되었다. 주인은 말했다. “농약을 안뿌린다니 믿지 않으셨지요. 농약을 뿌렸으면 어떻게 청개구리가 이 하우스 안에서 살 수 있겠습니까?”농초 박문기씨의 당부94년 초겨울이었다. 나는 풍장굿으로 농약을 대신한다는 이야기를 직접 듣고 싶어서 전북 정읍에 사는 박문기씨를 찾았다. 그분은 할아버지들이 지으시던 다마금이란 옛 품종으로 농약과 비료를 쓰지 않고 벼농사를 지어 한가마에 40만원 이상을 받는 농가로 소문이 나 있다. 그날 초면인 나에게 상다리가 부러질 만큼 호남 전통 밥상으로 대접해 주었다. 밥은 말 그대로 기름이 잘잘 흘렀고 그렇게 구수할 수가 없었다. 오랫만에 농촌의 인심을 느끼며 나오는 나에게 그 분은 어두운 골목길을 한참이나 배웅해 주면서 “음악으로 농약을 뿌리지 않게 연구해 주십시오. 수많은 농민이 해마다 농약으로 죽어 갑니다” 라고 당부를 했다. 그분의 폐부 깊숙이에서 흘러 나오는 당부가 지금도 귓가에 맴돈다.음악으로 쑥쑥 자라는 미나리92년 여름부터 음악의 식물에 대한 효과를 확인하기 시작한 우리 소>팀은 93년에도 두번째 그린음악의 효과를 실험했다. 첫번째 그린음악은 식물에게 효과가 있긴 했지만 24곡 중에 6곡이 다른 사람의 곡이라 특허를 받을 수가 없었다. 그래서 두번째 곡을 만들어 실험하지 않을 수가 없었다.뽕나무에 매일 아침 음악을 들려 주며 키우고 있었는데 두달쯤 지나자 어쩐 일인지 음악을 들려 주지 않은 뽕나무들에서는 잎말이나방이 많이 발생했는데 그린음악을 들려 준 곳은 어쩌다 한마리씩 보였다. 지나가던 나방이 우연히 음악을 안들려 준 방에 알을 많이 낳았겠지 하고 범상하게 보아 넘겼다. 그러다가, 95년 봄, 서울대학교 농업생명과학대학 온실에서 실험을 할 기회가 생겼다. 이병일 교수는 호주의 국제학회에 참석한 자리에서 미국에서 개발한 ‘Sonic bloom’이라는 식물음악을 소개받고 귀국해 보니 우리 연구팀도 이미 식물음악을 개발했다는 소식을 듣게 됐다며 공동연구를 제의했다. 대학 온실에 실험할 수 있는 공간을 만들어 주었다. 미나리를 분(盆)에 심어 연구에 착수했다. 3주일이 지나자 그린음악을 들려 준 것은 키가 1cm나 더 자랐고 가는줄기가 더 많이 뻗었다. 음악을 안 들려 준 것은 한 그루에 5개가 뻗은데 비해 그린음악을 들은 것은 25개나 되어서 한눈에 음악의 효과를 알 수 있었다. 뒤에 안 사실이지만 미나리는 특히 음악에 민감해서 음악을 들려 주면 몸속의 전류가 예민하게 움직인다. 잎도 훨씬 실하고 색깔도 진했다.음악으로 잡히는 진딧물온실에는 해충이 많았다. 어느날 아침에 우연히 미나리 잎을 뒤집어 보았더니 진딧물이 많이 붙어 있었다. 농민들이 가장 싫어하는 진딧물. 어찌나 번식력이 강한지 한두마리가 보였다 하면 삽시간에 전체에 번져 버리고 마니 그럴 수밖에. 농약으로도 만만치 않은 해충이다.놀라 손가락으로 마구 비비다 ‘아차’하는 생각에서 행동을 멈췄다. 다른 방에는? 이 방은 음악을 들려 주지 않은 방이다. 서둘러 다른 방으로 가 보았다. 거기에는 놀라운 사실이 나를 기다리고 있었다. 진딧물이 거의 없지 않은가. 잘 세어 보니 음악없이 자란 미나리는 진딧물이 그루당 1백10마리나 되었지만 그린음악 미나리에는 겨우 3마리 뿐이었다.나란이 서 있는 세개의 온실에서 양쪽을 잡아 한끝은 음악을, 다른 한끝은 음악이 없는 무음악구를 두었다. 온실이 같은 모양과 크기로 지어졌어도 환경이 다를 수 있다. 그래서 주일마다 온실을 맞바꾸어 준다. 그렇게 하여 얻은 결과이므로 우리 연구팀은 음악이 해충의 발생을 억제한다는 사실을 확신할 수 있게 되었다.자신을 사깃꾼이라고 소개하며식물음악 연구를 시작한 92년 여름이래 나는 ‘구름 잡는 이야기만 골라 하는 사람’이라는 별명이 붙어 있다. ‘사기꾼’이라고 하는 사람도 있는 모양이다.그도 그럴 것이 ‘식물한테 음악을 들려 주면 식물이 잘 큰다’,‘식물도 음악을 감상한다’, ‘식물도 손으로 건드리는 것과 바람을 구별할 줄 안다’고 한참 동안 떠들더니 이제는 한수 더 떠서 ‘음악을 들려 주면 해충이 덜 생긴다’고 주장하고 있으니 정신이 나가도 한참 나간 사람이거나 사기꾼이 아니고서야 어떻게 그런 말을 할 수 있겠는가 싶었을 터이다.그래서 모르는 사람에게 자신을 소개할 때면 자칭 ‘사기꾼’이라고 한다. 그게 마음이 편하다.소녀같은 미나리의 음악감상음악을 들려 주면 식물이 더 자란다. 귀가 없는 식물이 어떻게 들으랴마는 음악의 음파가 몸을 이루는 세포를 진동시켜 주어 원형질 운동을 도와준다. 말하자면 음파가 식물에게 안마를 해주는 것이다.숨구멍이 많이 열려 가스교환이 잘 되고, 잎에 뿌려 준 비료를 더 많이 들어 가게 한다. 그렇다고 아무 음악이나 다 이로운 것은 아니다. 청소년들이 즐겨 듣는 헤비메탈을 들려 주면 싹도 잘 안나오고 자람도 나쁘다. 콩나물을 기르면서 헤비메탈을 들려 주면 머리가 95% 이상 금이 가버린다. 안마를 해 준다고 마구 두두리면 역효과가 나는 것과 같은 이치라고 할까.식물 몸속에도 약한 전류가 흐르고 있다. 손으로 잎을 건드리면 전류는 신경질이 난 것처럼 마구 튄다. 선풍기를 틀어 잎을 흔들어 주면 전류는 손의 경우처럼 튀지만 2분쯤 지나면 아무일도 없었던 것처럼 평온하게 흐른다. 식물도 판단력이 있다는 증거가 아니겠는가?사람마다 음악에 대한 반응이 다른 것처럼 식물도 반응이 다르다. 음악을 들려 주면서 전류의 변화를 재보면 미나리나 오이는 소녀같이 아주 다감한 반응을 보인다. 그러나 양파나 쪽파는 듣는지 안듣는지 알 수가 없다. 오이와 미나리에게 음악을 들려 주면서 키우면 잘 크고 열매도 많이 맺힌다. 무심한 쪽파도 음악의 효과는 상당하다. 그래서 아직도 전류변화로 음악의 효과가 있다거나 없다거나 결론을 내리지 못하고 있다.농약통 내려놓은 장미농가한달에 적어도 한번은 농약을 치던 농가가 그린음악을 들려 준 후는 하나같이 살충제를 거의 안치고 농사를 짓는다. 김해의 한 장미농가는 일주일, 열흘 간격으로 치던 농약을 그린음악을 들려 준 지난 5개월 동안 한번도 치지 않았다고 한다.농약을 뿌리는 사람이나 농산물을 먹는 사람에게 다 해로운데 하물며 하우스안에 치는 농약은 말해 무엇하랴. 농약 친 것을 알면 일꾼들도 오지 않는다. ‘재수가 없으면’ 농약잔류검사에 걸려 가락동 농산물 경매장에 통행금지를 당한다. 그래서 요즘은 병이 나고 해충이 덤벼도 보고만 있는 농민이 많아지고 있다. 올 봄처럼 비가 많고 흐린 날이 많으면 오이에는 잿빛곰팡이병이 번진다. 농약으로 잡을 수도 있지만 잔류검사가 무서워 농약을 못친다. 농약은 병해충만 죽이는 것이 아니라 식물에게도 스트레스를 주어 성장을 잠시 멈추게도 한다.비료나 농약은 ‘공해’라는 뒤끝이 남아 있다. 쓰이고 남은 성분이 공해를 불러온다. 그렇지만 음악은 공해가 남지 않는다. 들려 주고 나면 그림자처럼 아무런 흔적도 없다. 하루종일 들려 주는 것도 아니다. 아침 6시부터 9시 사이에 2-3시간만 들려 주면 된다.우리 연구팀은 음악의 해충억제 현상을 거듭 경험하고 두가지 가설을 세웠다. 음악의 음파가 해충의 접근을 막는다는 가설과 음악을 들은 식물의 몸속에 해충을 억제하는 물질이 생긴다는 가설이 그것이다.첫번째 가설은 모니터를 통해 해충의 행동양식을 24시간 감시해야 하므로 돈이 많이 든다. 우리에게는 그런 연구비가 없었다. 그래서 우선 두번째 가설을 검증하기 위해 분석에 들어갔다. 분석 결과 음악을 들은 식물의 몸속에는 4가지 성분이 많이 생긴다는 사실을 알게 되었다. 음악, 해충에 해롭고 인체에는 이로운 성분을 많게 해많아진 4성분 중 2성분은 분석이 되었고 나머지 2성분은 분석중에 있다. 밝혀낸 2성분 중 한 성분은 루틴(Rutin), 아이소퀘레시트린(Isoquercitrin), 구아제베린(Guaijaverin) 등 색소 계통이고, 다른 한 성분은 비단백태 아미노산인 가바(GABA, γ`-`aminobutyric acid)이다.음악을 들려 주면 미나리와 쪽파에서 루틴은 최고 2.5배, 가바는 2.4배나 많았다. 미나리는 음악에 대한 체내 전류의 반응도 민감하고 생육촉진 효과도 클 뿐만 아니라 체내의 성분변화도 현저하여 음악에 매우 민감한 대표적인 식물이라 할 수 있다.식물체내의 루틴 등 색소류 함량이 높을 경우 해충은 이것을 먹고 대사작용에 악영향을 받아 발육이 비정상적으로 이뤄진다고 보고되었다. 또한 가바는 곤충의 휴면 호르몬 분비를 억제하는 작용을 하고, 곤충의 신경전달 억제물질로서 알려져 있다. 지난 해 캐나다 불록대학교(Brock Univ.)의 람프스(Ram-puth)교수 팀은 가바가 많으면 잎말이나방이 죽는 것이 많이 생기고 무게가 현저히 가벼워진다고 국제학회지에 보고했다.음악을 들려 주면 진딧물의 생명은 17일에서 12.5일로 줄어 들고, 새끼(진딧물은 곤충이면서 새끼를 낳는다)도 42마리에서 30마리로 적게 낳는다.그러나 이 성분들이 인체에 해롭다면 문제이다. 다행히 이 성분들은 오히려 우리에게 이로운 생리활성물질이라고 잘 알려져 있다. 루틴 류는 모세혈관의 강화작용과 수축작용을 하여 순환계 질환 치료제와 고혈압 치료 보조제 등의 주성분으로 사용한다.가바성분은 혈압을 낮춰주며 통증의 완화 등에 효과가 있는 성분이다. 쌀을 물에 담궈 두었다 지으면 밥맛이 좋아지는 것은 가바가 많아지는데 원인이 있다.음악농법은 환경친화형 농법우리 선조들은 벼를 내고 들판에서 질펀하게 풍장을 울렸다. 풍년을 기원하는 뜻도 있었지만 벼의 생육을 촉진하고 병충해를 덜어 준다는 사실을 선조들은 알고 있었다.우리는 그동안 오로지 다수확만을 목표로 하여 금비와 농약을 써온 결과 알게 모르게 많은 피해를 받고 있다. 그래서 최근 선진국들은 ‘지속적 농업’이라 하여 우리 후손들이 지속적으로 농사를 지을 수 있게 비료와 농약을 적게 쓰자는 농법으로 가고 있다.그런 면에서 음악을 농업에 접목하는 농법은 지속적 농업기술의 하나라고 생각된다.음악은 식물체내 성분을 변화시키고 이 성분들은 해충의 발생을 억제해 주기 때문에 농약을 덜 뿌리도록 한다. 그러므로 그린음악 농법은 환경친화형 농법이라 할 수 있다. 동시에 인체에는 이로운 생리활성 성분을 높이고 당도도 높이기 때문에 농산물의 질을 향상시키는 수단이기도 하다. 음악은 듣기에 즐겁고 흥이 나므로 음악에 의한 증수방법은 많은 장점을 가지고 있다.농약을 쓰지 않아 청개구리가 살기 시작한 하우스, 이번에는 청개구리가 농약으로 잡히지 않는 해충을 잡아 먹는다. 자연생태계가 거기에 존재하기 시작하는 것이다. 음악이 생태계를 회복시키고 있는 것이다.
Q. 자이로스코프의 회전축은 회전하지 않나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.바퀴의 축을 삼중의 고리에 연결해 어느 방향이든 회전할 수 있도록 만든 장치. 방향을 알아내고 유지하는 데 쓰인다.자이로스코프는 각운동량 원리를 이용한 기계이다. 어느 방향으로든 자유롭게 회전할 수 있는 바퀴가 회전할 때 기계의 방향이 바뀌더라도 회전축이 일정하게 유지된다는 사실을 이용한다. 우주 공간 등 나침반을 쓸 수 없는 상황에서 방향을 알아내는 데 쓴다. 최근에는 MEMS(미세전자기계시스템, Microelectromechanical systems) 기술을 적용해 초소형 전자부품으로도 생산되며 태블릿, 스마트폰 등 전자기기에 널리 사용된다.간단한 자이로스코프의 구조는 그림1과 같다. 회전할 수 있는 원판을 회전자라고 하고, 회전자가 연결되어 있으며 회전할 수 있게 연결된 고리를 짐벌이라고 한다. 바깥쪽 고리와 연결되는 지점은 안쪽 고리와 연결되는 지점 또는 바퀴의 회전축과 수직이다. 마찰을 최소화하도록 베어링으로 연결해서 회전자가 계속 돌 수 있도록 한다.그림 1. 자이로스코프의 구조. 바퀴의 회전축을 베어링을 이용해 세 개의 고리에 차례로 연결해서 어떤 방향이든 자유롭게 향할 수 있다.자이로스코프는 기본적으로 회전축이 어느 방향이든 향할 수 있는 팽이라고 할 수 있다. 회전축이 중력 방향과 다른 경우 돌림힘이 작용해 그림2와 같이 세차운동을 하게 된다. 이때 축이 회전하는 방향은 원래 회전 방향의 반대가 된다. 자전축이 정확히 연직 방향이면 세차운동이 생기지 않으므로 수평을 확인하는 데 쓸 수도 있다.
Q. 지폐의 위조방지 위해 어떤 과학기술이 담겨있나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.화폐의 위조는 화폐의 등장과 그 기원을 같이한다고 볼 수 있다. 오늘날에는 인쇄 및 복사기술 등이 눈부시게 발전했고, 대량 보급까지 되면서 발행당국을 바짝 긴장시키고 있다. 특히 국제통화로서 대량 유통되고 있는 미국 달러화의 위조는 상당한 규모에 달하고 있다. 이와 같은 은행권의 위조 방지를 위해 각 나라에서는 다양한 위조 방지 기술을 개발하여 발행되는 화폐에 반영하고 있다. 숨겨진 선 또는 도안을 삽입하거나 육안으로는 보이지 않는 미세한 문자를 삽입하기도 하고, 화폐의 앞뒤판을 맞춤 인쇄하고, 특수 잉크를 사용하는 등 첨단기술을 동원하고 있다. 또한 한두 가지의 기술만 사용하는 것이 아니라 한 장의 지폐에 다양한 위조 방지 기법을 함께 사용하는 경우가 대부분이다.세계 여러 나라의 위조 방지 기술 가운데 가장 발달된 것으로 호주, 오스트리아 등에서 사용하고 있는 OVD(Optically Variable Device) 기법이 손꼽힌다. OVD 기법은 은행권 용지의 특정 부위에 특수 물체를 부착하여 보는 각도에 따라 색상이 변하는 일종의 홀로그램 기법이다. 현재 가장 보편적인 위조 방지 기술은 숨은 선이나 숨은 그림을 삽입하는 것이다. 이것은 용지의 두께에 따라 명암이 생기는 원리를 이용해 밝은 빛에 비춰보았을 때 숨은 그림이 나타나도록 하는 기술이다.