마찰력의 두 얼굴

EBS '다큐프라임-원더풀사이언스' 마찰, 그 불편한 진실

방송 : 12월 18일(목) 밤 9시 50분 ~ 10시 40분

연출 : 진제현 PD (010-8579-4115)

세상 속 모든 마찰은 부정적?!

하지만 과학 속 마찰은 그렇지 않다!

마찰의 두 얼굴은 언제나 과학자들의 관심사였다. 물체를 움직이게 하거나 멈추게 하는 마찰의 양면. 이 양면(兩面)의 세계를 조절할 줄 아는 힘이야말로 현대 산업사회에서 가장 중요한 문제이기 때문이다. EBS '다큐프라임-원더풀사이언스‘는 우리의 일상에서 쉽게 관찰할 수 있는 ‘마찰력’이 실제로 얼마나 큰 힘을 가지고 있으며, 과학의 세계에서 마찰력을 극대화, 최소화하는 노력이 얼마나 놀라운 삶의 발전으로 이어지고 있는지 알아보고자 한다.

1. 스키는 목숨 걸고 타야 한다?

스키를 탈 때 속도를 만끽하기 위해서는 마찰을 줄여야 한다. 하지만 아예 마찰이 없다면 스키를 타기 위해 목숨을 걸어야 할지도 모른다. 스키를 타게 될 때 마찰을 줄여 속도를 내지만 다 내려와서는 멈춰야 한다. 이때, 스키와 눈 사이의 마찰을 최대로 만들어야 한다. 마찰이 없다면 스릴 넘치는 속도감을 즐길 수는 있겠지만 다 내려와서는 사람들이나 바위, 건물들과 충돌해 몸이 부서지는 것을 각오해야 할 것이다.

2. 인류는 바퀴를 만드는 순간 행복해졌다!

이집트의 피라미드는 통나무를 이용해 큰 돌덩이를 옮겨서 만들어졌다고 전해진다. 바퀴를 만드는 순간, 미끄럼 마찰력이 구름 마찰력으로 바뀐 것이다. 오늘 날은 우리의 안전과 밀접한 관련이 있는 타이어의 무늬가 있고 없는 것이 마찰과 큰 상관관계가 있다. 노면과 바퀴의 마찰에너지 발생과 빗길, 눈길에서의 안전성을 보강하기 위한 사람들의 노력은 계속되고 있다.

3. 전화번호부 두 권으로 1톤의 승용차를 들어 올려라!

전화번호부를 엇갈려서 페이지를 넣어서 묶어놓을 경우에는 그 맞닿는 부분이 매우 많아진다. 부분 부분이 하나의 마찰이기 때문에 겹쳐진 페이지 숫자만큼이나 많은, 마찰력으로 불어나게 되는 것이다. 개개의 페이지는 마찰력이 그다지 크지 않더라도 둘 사이의 맞닿는 부분이 많기 때문에 상당한 마찰력이 작용하게 된다. 이 마찰력이 성인 남자는 물론 무려 1톤의 승용차까지 들어 올리는 괴력을 발휘한다.

        

4. 마찰 저항을 줄여 선박의 연료비를 절약하라!

컨테이너선의 경우, 1년에 약 300일 이상 운행을 하는데, 하루 연료비가 약 2억 원 정도가 든다고 한다. 여기서 하루에 10%만 저항을 줄인다고 하면 하루에 2,000만원 절약이 되고 1년으로 하면 약 60억 원이 절약이 되는 엄청난 경제적인 효과를 얻을 수 있다. 이를 위해 결국 표면 마찰 저항력을 적게 만드는 도료를 개발해냈다. 우리나라의 이 자랑스러운 기술력을 소개한다.

5. 거대지진은 마찰력이 작아지면서 발생한다?

우리나라의 한 대학에서 거대지진의 발생 원인이 ‘마찰력’ 때문이라는 흥미로운 사실을 밝혀내서 화제가 됐다. 단층이 처음에 일어나면서, 움직이게 되면 광물들이 열에 의해서 분해되고 분해된 물질들이 나노 사이즈가 된다. 그런데 나노 사이즈 입자들이 만들어지면 거의 마찰이 없는 상태가 되며 마찰력이 극도로 감소하게 되면서 거대지진이 발생한다는 것이다.

이 연구가 앞으로 지진 예측 기술을 개발하는데도 크게 이바지 할 것으로 기대된다.