과학으로 만드는 배

  * 도서명 : 과학으로 만드는 배

  * 저자 : 유병용

  * 출판사 : 지성사

  * 선정부문 : 중고등 창작 (2006년)

 

 

 

 

 

 

 

 

물과 배의 과학 원리, 조선공학을 흥미롭게 설명하는 새로운 개념의 교양공학서. 이 책은 물, 배, 꿈이라는 세 가지 키워드로 이야기를 풀어나간다. 물을 통해 배를 이해하고, 배를 통해 미래를 꿈꾸면서 상상을 현실화시키는 과정을 책에서 만날 수 있다.

최대한 우리 삶과 밀착된 실례들로 그 원리와 수식을 재미있게 풀어나가고 있기 때문에 배가 어떻게 뜨고, 앞으로 나아가며, 방향과 균형을 잡아가는지를 자연스럽게 체득하게 된다. 그 과정에서 물과 공기에 대한 역학(유체역학)을 연구한 과학자들의 뒷이야기를 만나는 재미도 놓칠 수 없으며, ‘가오리연의 비밀’ ‘세일러복의 기원’ 등 배를 둘러싼 재미난 팁들 또한 읽는 재미를 선사한다.

또 어렵고 낯선 용어들은 그때그때 본문에 작은 글상자로 밝혀주고 있어, 즐거운 책읽기와 알찬 지식 습득의 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡을 수 있다. 제1장에서는 유체역학의 ABC를, 제2장에서는 앞서의 원리들을 바탕으로 배의 성능과 원리를, 제3장에서는 미래의 배들을 만난다. 수중익선, 위그선, 스텔스선, 호버크라프트처럼 일반인들이 커다란 흥미를 느낄 만한 특이한 배들과 아울러, ‘인력선 대회’ 같은 배를 둘러싼 인간들의 다채로운 활동들도 소개한다.

 

 

 

 

 

 

1975년 뜨거운 여름, 서울에서 태어났다. 코흘리개 시절부터 낙서장에 전함, 해저 기지, 상어 따위를 끼적거리며 상상하기를 즐겼다. 1994년 서울대학교 조선해양공학과에서 본격적으로 조선공학을 공부하기 시작해 줄곧 석사와 박사 과정까지 한길을 걸었고, 3년 동안 해군 조함장교로 있으면서도 해군사관학교에서 기계조선공학과 교수요원으로 근무했다.

 

다양한 분야에 흥미가 있어, 대학 때에는 클래식기타 합주단에서 여러 친구들과 같은 소리를 내는 데서 감동을 받았고, 천체관측 동아리에서 별 헤는 일에 열심이기도 했다. 지금까지 인생에서 화양연화(花樣年華, 인생에서 가장 아름다웠던 순간)를 꼽으라면, 해군사관학교 조선공학과에서 생도들을 가르치던 시절이라고 주저 없이 말한다. 그곳 해안선을 따라 달리며 노을에 비친 군함의 아름다운 곡선을 보고 가슴 벅차 하던 기억을 지울 수 없다고, 그 멋진 배를 만드는 조선공학이 딱딱하게만 여겨지는 것이 안타깝다고, 그래서 이 책을 쓰기 시작했다고 말한다.

 

지금은 학교 울타리를 벗어나 직접 몸으로 부딪치며 더 많은 것을 배우기 위해 대우조선해양이라는 조선소 현장에 뛰어들었다. 아직은 가르칠 것보다 배울 것이 더 많다고 스스로 생각하기에 끝없는 충고를 기다리며 귀와 마음을 열어놓고 있다.

 

 

 

 

 

 

책머리에_교양공학을 위한 변명
추천의 글_과학에 대한 소신, 꿈을 키우는 배

1장 세 명의 과학자, 물을 파헤치다
물을 아는가
1. 파스칼 : 압력의 정체를 규명하다
2. 아르키메데스 : 옷 벗고 뛸 만큼 대단한 발견
3. 베르누이: 날개의 비밀

2장 물살을 가르는 과학
배를 아는가
1. 개념을 알면 성능이 보인다
2. 부력으로 배를 띄우고
3. 미는 힘, 막는 힘
4. 앞으로 갈까 돌아 갈까
5. 흔들리는 배, 흔들리지 않는 배

3장 상상은 곧 현실이다!
꿈을 아는가
1. 꿈을 실은 배
2. 군함, 또 하나의 영토

[나도 마술사 | 물은 왜 좁은 곳에서 더 빨리 흐를까 | 배? 선박? 함정? | 가오리연의 비밀
쇄빙선 한 척만 있었더라도… | 배는 여자다 | 인력선 축제 | 해군의 아버지, 손원일 제독
미국 해군 항공대 | 해군 복장엔 이유가 있다]

<부록> 모멘트 알아보기(1. 모멘트란? 2. 생활에서 발견하는 모멘트 3. 줄타기의 비밀)

 

 

 

 

 

 

 

 

좀 더 끔찍한 예를 들어볼까? 우주여행을 하다가 실수로 아무 보호 장비 없이 우주선 밖으로 나가면 어떻게 될까. 물론 우주에는 공기가 없으니까 숨이 막혀 죽겠지만, 그 전에 우리 몸은 폭발해버릴 것이다. 앞에서 성인 한 명이 대략 고릴라 일곱 마리 정도를 짊어지고 사는 셈이라고 했는데, 이것은 뒤집어 말하면 사람의 신체 구조는 고릴라 일곱 마리 정도의 힘을 견딜 수 있는 내압을 지니고 있다는 뜻과 같다. 그런데 이 정도의 내압이 있는 사람이 진공 상태인 우주에 떨어진다면, 거꾸로 고릴라 일곱 마리가 사람의 핏줄을 뚫고 나오는 경험을 하게 될 것이다. 이 정도면 압력이라는 존재가 너무 무서운가? – 본문 43쪽 ‘압력 이해하기 2 : 행운의 동전 던지기’ 중에서

사람이 땅을 딛고 앞으로 나아갈 수 있는 이유는 뉴턴의 제3법칙인 ‘작용 반작용의 법칙’에서 찾을 수 있다. 사람의 발이 땅을 F로 밀어주면(작용) 땅은 뉴턴의 제3법칙에 따라서 사람을 F로 밀어주기(반작용) 때문에 이 반작용에 의해서 사람은 가속도를 받고 앞으로 나아갈 수 있는 것이다.
배도 마찬가지다. 다리 역할을 해주는 무언가가 물을 힘 F로 밀었을 때(작용) 물이 배를 F로 다시 밀어줌으로써(반작용) 배는 가속도 a가 생기고(F=ma, 뉴턴의 제2법칙인 ‘가속도의 법칙’) 앞으로 나아가게 된다. 배에서는 사람의 다리 역할을 하는 것이 프로펠러이고, 이 프로펠러가 내는 힘인 추력이 물을 밀어주면(작용) 다시 물이 배를 밀어주어(반작용) 배를 앞으로 나아가게 해준다. ― 본문 113쪽 ‘미는 힘, 막는 힘’ 중에서

그러나 굳이 날개를 달지 않고도 양력을 이용해서 배를 위로 띄울 수도 있다. 활주정은 날개를 배 바닥에 추가로 다는 대신 배 바닥을 유체동역학적으로 설계해서 고속 항주시에 바닥이 날개 역할을 하도록 만든 배이다. 조그맣고 빠른 경주정 등을 살펴보면, 배가 속도를 낼 때 앞부분부터 선체가 점점 뜨는 것을 볼 수 있다. 이러한 활주정은 처음에는 부력만으로 뜨지만 속도가 올라가면 배 바닥이 날개 역할을 함으로써 양력이 발생하고, 이로 인해 배가 물 위로 더 많이 떠오르면 물에 닿아 생기는 저항이 줄어든다. ― 본문 205쪽 ‘날개로 나는 배 : 수중익선, 활주정’ 중에서

 

 

 

 

 

 

배를 이해하기 위해서는 이른바 ‘유체역학’을 빼놓고는 이야기가 되지 않는다. 그렇다면 성경에서조차 난제 중의 난제라고 밝힌 ‘유체역학’이란 무엇일까? 그 낯선 이름처럼 한없이 어렵기만 한 분야일까? ‘유체’는 액체와 기체를 함께 부르는 말이지만, 여기서는 배에 대해 살펴볼 것이므로 공기는 잠시 미뤄두고 물에만 시선을 집중해보자. 그렇게 따지면 유체역학은 ‘물 속에서 어떤 물체가 받는 힘에 대해 다루는 학문’이라고 할 수 있다.

 


이 책은 유체역학의 기본 공식들에서 숨은 뜻을 파악해 그 원리를 차분히 설명하고 있다. 그리고 거기에 적합한 예들을 모아놓고 있다. 예를 들면 ‘아르키메데스의 원리(부력의 원리)’를 말하기 위해 「콩쥐팥쥐」에 나오는 두꺼비가 밑 빠진 독의 구멍을 막을 때 받는 힘을 계산해보고(57~61쪽), ‘베르누이의 정리’를 설명하면서는 박찬호의 커브볼을 예로 드는 식이다(80~82쪽). 또 마찰저항을 이야기할 때는 이안소프의 전신 수영복과 스포츠과학을 동원한다.

 

 

 

※ 자료제공 : 교보문고