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열두 살 궁그미를 위한 공학
열두 살 궁그미를 위한 과학 시리즈-05이동
크리스 옥스레이드 글 / 알렉스 포스터 그림 / 이충한 역
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니케주니어
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2023년 08월 01일
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로마의 엔지니어들은 지렛대, 도르래, 바퀴, 차축과 같은 단순 기계들의 원리를 잘 이해했고, 그것을 이용해서 무거운 건축 재료를 들어 올리는 크레인을 만들었어요. 1천여 년이 지난 후 중세의 엔지니어들도 이와 비슷한 기계를 사용해서 당시 가장 높은 건물이었던 웅장한 대성당을 지었어요.
--- p.11
산을 뚫고 터널을 파는 것은 기술적으로 매우 어려운 일이었어요. 손으로 파기엔 너무 느려서, 엔지니어들은 폭발물을 사용했어요. 드릴링 머신을 개발해서 구멍을 뚫고, 그 안에 폭발물을 넣어 터트렸지요. 몽스니 터널은 프랑스와 이탈리아를 잇는 14킬로미터 길이의 터널이에요. 14년 동안 구멍을 파고 폭발물을 넣어 터트린 끝에 1871년에 개통된 이 터널은 다이너마이트를 사용해서 만든 최초의 터널이에요.
--- p.16
공학자는 때때로 기계가 얼마나 버틸 수 있는지 확인하려고 일부러 시제품 기계가 산산조각이 날 때까지 시험해 보기도 해요. 이것을 파괴 시험이라고 해요.
--- p.42
건물과 구조물을 설계하는 토목공학 엔지니어도 있고, 건설 현장에서 일하는 엔지니어도 있어요. 설계자는 건설하는 사람들에게 상세한 설계 도면을 그려서 줘요. 이 도면에는 구조물의 모든 부분과 사용할 재료, 크기와 모양, 어떻게 조립할지 등 구조물을 짓는 데 필요한 모든 정보가 담겨 있어요. 또 수도관과 전기 케이블 및 기타 장비들이 건물에 어떻게 배치될지 보여 주는 도면들도 있지요. 초고층 빌딩 같은 거대한 구조물을 지으려면, 건축자가 따라야 할 도면이 수백 장이 될 수도 있어요.
--- p.47
토목공학자는 새로운 다리를 설계할 때 여러 가지 요소를 고려해요. 얼마나 많은 자동차가 다리를 건너게 될지, 다리가 땅 위로 지나가는지 아니면 물 위로 지나가는지, 다리를 지을 땅 아래에는 어떤 흙과 암석이 있는지, 다리 기둥과 기둥 사이의 간격은 어느 정도로 해야 할지, 다리를 놓을 곳이 바람이 많이 부는 곳인지 등을 고려해야 해요. 이 모든 질문에 대한 답을 찾고 나면, 어떤 종류의 다리를 지을지 결정하고, 다리를 튼튼하게 지탱해 줄 다리의 각 부분을 설계해요. 다리는 반드시 그 위를 지나가는 물체의 무게와 강철, 콘크리트 등의 재료로 이루어진 다리 자체의 무게를 버텨야 해요.
--- p.63
기계공학자는 재료를 다듬어서 기계 부품을 만들어요. 다양한 공작 기계로 재료를 자르고(절단), 구멍을 뚫고(드릴링), 고정해 놓고 깎고(밀링), 누르고(프레스), 돌려가면서 깎고(선반 가공), 녹여서 틀에 부어요(주조). 컴퓨터로 제어하는 공작 기계를 사용해 부품을 아주 정확하게 만든답니다.
--- p.74
자동차공학에서 안전은 매우 중요해요. 자동차는 혹시라도 사고가 났을 때 운전자와 탑승자를 최대한 안전하게 보호하도록 설계되어 있어요. 자동차의 안전장치로는 안전띠, 에어백, 범퍼 등이 있어요. 새로운 자동차 모델은 대량 생산하기 전에 여러 가지 안전 시험을 통과해야 해요. 범퍼가 충격을 제대로 흡수하는지 확인하기 위해 자동차를 일부러 단단한 금속 덩어리에 충돌시키는 시험도 거쳐요.
--- p.78
걷는 것은 우리에게는 쉬운 활동이지만, 넘어지지 않고 두 발로 걷는 로봇을 설계하는 것은 꽤 어려운 일이에요. 그러나 공학자들은 걷고, 뛰고, 심지어 밀어도 똑바로 서 있을 수 있는 로봇을 만들어 냈어요. 걷는 로봇에는 관절의 각도와 몸의 기울기, 어느 방향으로 얼마나 빨리 넘어지는지를 감지하는 수십 개의 센서가 달려 있어요. 걷는 로봇의 컴퓨터 프로그램은 이 센서로 입력된 데이터를 사용해 관절을 움직이는 구동기를 작동시켜 로봇이 움직이고 균형을 유지하도록 해요. 로봇이 부드럽게 움직이게 하려면 이런 과정을 1초에 수백 번 반복해야 해요.
--- p.102
친환경적인 삶을 산다는 것은 물건을 덜 버린다는 의미이기도 해요. 공학자는 우리가 더 많은 재료를 재활용하고, 재활용하기 쉬운 재료로 물건을 만들고, 쓴 물건을 다시 사용할 수 있는 방법을 찾을 수 있게 돕고 있어요. 토목공학자는 오래된 화물 컨테이너로 집을 만들어요. 그렇게 하면 새로운 건축 재료와 폐기물, 오래된 컨테이너를 재활용하는 데 필요한 에너지를 줄일 수 있어요.
--- p.11
산을 뚫고 터널을 파는 것은 기술적으로 매우 어려운 일이었어요. 손으로 파기엔 너무 느려서, 엔지니어들은 폭발물을 사용했어요. 드릴링 머신을 개발해서 구멍을 뚫고, 그 안에 폭발물을 넣어 터트렸지요. 몽스니 터널은 프랑스와 이탈리아를 잇는 14킬로미터 길이의 터널이에요. 14년 동안 구멍을 파고 폭발물을 넣어 터트린 끝에 1871년에 개통된 이 터널은 다이너마이트를 사용해서 만든 최초의 터널이에요.
--- p.16
공학자는 때때로 기계가 얼마나 버틸 수 있는지 확인하려고 일부러 시제품 기계가 산산조각이 날 때까지 시험해 보기도 해요. 이것을 파괴 시험이라고 해요.
--- p.42
건물과 구조물을 설계하는 토목공학 엔지니어도 있고, 건설 현장에서 일하는 엔지니어도 있어요. 설계자는 건설하는 사람들에게 상세한 설계 도면을 그려서 줘요. 이 도면에는 구조물의 모든 부분과 사용할 재료, 크기와 모양, 어떻게 조립할지 등 구조물을 짓는 데 필요한 모든 정보가 담겨 있어요. 또 수도관과 전기 케이블 및 기타 장비들이 건물에 어떻게 배치될지 보여 주는 도면들도 있지요. 초고층 빌딩 같은 거대한 구조물을 지으려면, 건축자가 따라야 할 도면이 수백 장이 될 수도 있어요.
--- p.47
토목공학자는 새로운 다리를 설계할 때 여러 가지 요소를 고려해요. 얼마나 많은 자동차가 다리를 건너게 될지, 다리가 땅 위로 지나가는지 아니면 물 위로 지나가는지, 다리를 지을 땅 아래에는 어떤 흙과 암석이 있는지, 다리 기둥과 기둥 사이의 간격은 어느 정도로 해야 할지, 다리를 놓을 곳이 바람이 많이 부는 곳인지 등을 고려해야 해요. 이 모든 질문에 대한 답을 찾고 나면, 어떤 종류의 다리를 지을지 결정하고, 다리를 튼튼하게 지탱해 줄 다리의 각 부분을 설계해요. 다리는 반드시 그 위를 지나가는 물체의 무게와 강철, 콘크리트 등의 재료로 이루어진 다리 자체의 무게를 버텨야 해요.
--- p.63
기계공학자는 재료를 다듬어서 기계 부품을 만들어요. 다양한 공작 기계로 재료를 자르고(절단), 구멍을 뚫고(드릴링), 고정해 놓고 깎고(밀링), 누르고(프레스), 돌려가면서 깎고(선반 가공), 녹여서 틀에 부어요(주조). 컴퓨터로 제어하는 공작 기계를 사용해 부품을 아주 정확하게 만든답니다.
--- p.74
자동차공학에서 안전은 매우 중요해요. 자동차는 혹시라도 사고가 났을 때 운전자와 탑승자를 최대한 안전하게 보호하도록 설계되어 있어요. 자동차의 안전장치로는 안전띠, 에어백, 범퍼 등이 있어요. 새로운 자동차 모델은 대량 생산하기 전에 여러 가지 안전 시험을 통과해야 해요. 범퍼가 충격을 제대로 흡수하는지 확인하기 위해 자동차를 일부러 단단한 금속 덩어리에 충돌시키는 시험도 거쳐요.
--- p.78
걷는 것은 우리에게는 쉬운 활동이지만, 넘어지지 않고 두 발로 걷는 로봇을 설계하는 것은 꽤 어려운 일이에요. 그러나 공학자들은 걷고, 뛰고, 심지어 밀어도 똑바로 서 있을 수 있는 로봇을 만들어 냈어요. 걷는 로봇에는 관절의 각도와 몸의 기울기, 어느 방향으로 얼마나 빨리 넘어지는지를 감지하는 수십 개의 센서가 달려 있어요. 걷는 로봇의 컴퓨터 프로그램은 이 센서로 입력된 데이터를 사용해 관절을 움직이는 구동기를 작동시켜 로봇이 움직이고 균형을 유지하도록 해요. 로봇이 부드럽게 움직이게 하려면 이런 과정을 1초에 수백 번 반복해야 해요.
--- p.102
친환경적인 삶을 산다는 것은 물건을 덜 버린다는 의미이기도 해요. 공학자는 우리가 더 많은 재료를 재활용하고, 재활용하기 쉬운 재료로 물건을 만들고, 쓴 물건을 다시 사용할 수 있는 방법을 찾을 수 있게 돕고 있어요. 토목공학자는 오래된 화물 컨테이너로 집을 만들어요. 그렇게 하면 새로운 건축 재료와 폐기물, 오래된 컨테이너를 재활용하는 데 필요한 에너지를 줄일 수 있어요.
--- p.127
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