위험한 과학책

Q. 사용 후 핵연료 저장 수조에서 수영을 하면 어떻게 되나요? 다이빙을 하지 않는 이상, 실제로 치명적인 양의 방사선을 쬘 일은 없는 건가요? 수면에서 안전하게 머물 수 있는 시간은 얼마나 되나요? ?조나탕 바스티엥-필리애트루Jonathan Bastien-Filiatrault

A. 우선 여러분이 수영을 꽤 잘한다고 가정합시다. 어디가 되었든 선헤엄을 치며 살아남을 수 있는 시간은 10시간에서 40시간 정도 될 겁니다. 그 정도 시간이 지나면 피로에 지쳐 기절한 후 익사하겠죠. 이것은 바닥에 핵연료가 저장되어 있지 않은 일반 수조의 경우에도 마찬가지입니다. 원자로에서 사용하고 난 핵연료는 고방사능 물질입니다. 물은 방사선을 잘 차폐할 뿐만 아니라 냉각 기능도 좋기 때문에, 다 쓴 핵연료는 20년간 수조 바닥에 저장해 두게 됩니다.
[…] 방사능이 가장 높은 연료봉은 최근에 원자로에서 제거한 연료봉입니다. 사용 후 핵연료에서 나오는 방사선은 7센티미터 두께의 물을 통과할 때마다 방사선량이 절반으로 떨어집니다.
[…] 수영을 해서 바닥까지 내려가 갓 제거된 연료통을 팔꿈치로 찍고 곧장 다시 올라온다고 하더라도, 노출된 방사선량은 사람을 충분히 죽일 수 있는 정도일 겁니다. 하지만 바깥쪽 경계선을 벗어나 있다면 얼마든지 오래 수영을 해도 됩니다. 중심부에서 나오는 방사선량은 우리가 길거리를 돌아다닐 때 접하는 일상적인 방사선량보다도 더 적을 테니까요. 사실 물속에 있다면 그런 자연스러운 정상 방사선도 대부분 차폐됩니다. 실제로 사용 후 핵연료 저장 수조에서 선헤엄을 치고 있으면 길거리를 돌아다닐 때보다 오히려 방사선을 더 적게 쬘지도 모릅니다.
[…] 혹시나 해서 원자로가 있는 연구 시설에서 일하는 친구에게 연락을 해 봤습니다. 그 친구네 방사능 차폐 수조에서 누군가가 수영을 하면 어떻게 되느냐고 물어봤는데요. “우리 원자로에서?” 친구는 잠시 생각에 잠기더니 이렇게 말하더군요. “금방 죽을 거 같은데? 아마 물에 닿기도 전에 죽을 거야. 총 맞아서.”--- 사용 후 핵연료 저장 수조에서 수영을 하면/pp.28~32


Q. 아래 방향으로 발사되는 기관총을 이용해 제트 추진기를 만들 수 있을까요? ? 롭 BRob B
A. 답이 ‘가능하다’여서 저도 좀 놀랐어요! 하지만 정말 제대로 만들어 보겠다면 러시아 사람들이랑 얘기를 해 봐야할 겁니다. 여기에 적용되는 법칙은 아주 간단합니다. 총알을 앞으로 발사하면 반동 때문에 몸이 뒤로 밀리죠? 그러니 총을 아래로 발사하면 몸은 위로 밀릴 겁니다. 우리가 제일 먼저 답해 봐야 할 질문은 ‘총이 총 자체 무게만이라도 밀어 올릴 수 있을까?’ 하는 점이에요. 기관총의 무게가 10파운드인데 총이 발사될 때의 반동력이 8파운드밖에 되지 않는다면, 사람은커녕 총 자체도 밀어 올리지 못할 테니까요. 공학계에서는 어느 물건의 추진력과 무게 사이의 비율을 말 그대로 ‘추력중량비推力重量比’라고 부릅니다. 이 비율이 1보다 작으면 해당 기계는 이륙할 수가 없겠죠. 새턴 5호의 경우 이륙 시 추력중량비는 1.5정도였습니다.
[…] AK-47은 장전된 상태에서 무게가 10.5파운드밖에 나가지 않기 때문에 땅에서 뜰 수도 있고 위쪽으로 가속도 받습니다.
[…] AK-47은 스스로 땅에서 뜰 수는 있지만, 남은 추진력으로는 다람쥐 1마리도 들어올리기 힘듭니다. 그러면 총을 여러 개 사용해 봐야겠죠? 총 2자루를 땅에 대고 발사하면 추진력도 2배가 됩니다. 총 1자루가 자체 무게 외에 추가로 5파운드를 들어 올릴 수 있다고 하면, 총 2자루는 10파운드를 들어 올릴 수 있는 거지요. 그렇다면 결론은 분명합니다. 총을 충분히 많이 동원한다면 탑승자의 체중은 무관해질 겁니다. 체중이 수많은 총에 분산되어 각 총에 추가되는 무게는 거의 인식하지도 못할 정도일 테니까요. 총의 수가 늘어나서 평행하게 날아오르는 총의 수가 충분히 많아지면 이 장치의 추력중량비는 추가되는 무게가 없는 총기 1개의 추력중량비에 근접합니다. --- 기관총으로 제트 추진기를 만들면/pp.108~111

Q. 요다Yoda가 발휘하는 포스Force의 출력은 얼마나 될까요? ? 라이언 피니Ryan Finnie

A. 프리퀄은 무시할게요(당연하겠죠?). 오리지널 3부작에서 요다의 원초적 힘이 가장 많이 드러나는 장면은 늪에 빠진 루크의 전투기 ‘엑스윙X-wing’을 들어 올릴 때입니다. 이 장면은 물리적으로 물체를 이동시키는 것에 관한 한, 3부작에 나오는 모든 캐릭터를 통틀어 가장 큰 에너지의 포스가 발휘되는 장면일 거예요. 일정 높이까지 물건을 들어 올리는 데 드는 에너지는, ‘물체의 질량×중력×들어 올린 높이’입니다. 따라서 이 장면을 이용하면 요다의 최대 출력이 최소 얼마 이상인지는 알 수 있겠죠.
그럼 먼저 이 전투기의 무게부터 알아볼까요? 엑스윙의 질량은 정식으로 알려져 있지 않습니다. 대신에 길이가 알려져 있죠. 12.5미터입니다. 19미터 길이의 F-22 전투기가 19.7톤이니까 길이에 비례해 무게가 줄어든다고 생각하면 엑스윙의 무게는 대략 5톤이라는 계산이 나옵니다.
그다음에는 얼마나 빠른 속도로 엑스윙을 들어 올렸는지 알아야 합니다. 제가 영화 장면을 돌려 보면서 엑스윙이 물 밖으로 올라오는 속도를 재어 봤는데요. 앞쪽 착륙 지지대가 물 밖으로 나오는 데 걸린 시간이 약 3.5초였고, 제가 계산한 지지대의 길이가 1.4미터니까, 엑스 윙의 상승 속도는 초속 0.39미터인 셈입니다.
마지막으로 필요한 것이 대고바Dagobah 행성의 중력입니다. 그런데 여기서 막히더군요. SF 팬들의 집착이 아무리 대단하다고 한들, [스타워즈]에 나오는 모든 행성의 시시콜콜한 물리적 특성까지 전부 다 표로 정리해 두지는 않을 테니까요. 아닌가요?
아니네요. 제가 스타워즈 팬들의 팬심을 과소평가했네요. 우키피디아Wookieepeedia에 가 보니 정말로 표가 있더라고요. 이 표에 따르면 대고바의 표면 중력은 0.9g입니다. 여기에 엑스윙의 질량과 상승 속도를 적용하면 최대 출력은 다음과 같습니다.
이 정도면 교외 주택가 한 블럭에 전기를 공급할 수 있을 정도입니다. 또 25마력에 해당하니까 전기로 가는 스마트카의 모터 출력과 맞먹습니다. 요즘 전기 요금 단가로 따진다면 요다는 시간당 2달러 정도의 가치가 있는 거네요. --- [스타워즈] 요다의 파워 pp.205~207

Q. 언제쯤이면 페이스북에 살아 있는 사람보다 죽은 사람의 프로필이 더 많아질까요??에밀리 던햄Emily Dunham
A. 2060년대 또는 2130년대 둘 중 하나일 거예요.
페이스북에는 죽은 사람이 많지 않죠(이 글을 쓰는 현재는 그렇습니다. 유혈 로봇 혁명이 일어나기 전입니다). 그 주된 이유는 페이스북이 (그리고 이용자들이) 아직 젊기 때문이죠. 페이스북 이용자의 평균 연령이 지난 몇 년 사이 좀 높아지기는 했지만, 여전히 나이 든 사람들보다는 젊은 사람들이 페이스북을 훨씬 더 많이 이용합니다.
과거
페이스북의 성장세로 볼 때 그리고 이용자 연령대로 볼 때(페이스북의 ‘광고 만들기’ 툴을 이용하면 연령대별 이용자 수를 알 수 있습니다. 물론 페이스북의 연령 제한 때문에 나이를 속이는 사람들도 있습니다), 페이스북 프로필을 만든 이후에 죽은 사람은 1,000만에서 2,000만 명 정도 됩니다. 현재로서는 이런 사람들이 연령대별로 상당히 고르게 분포되어 있습니다. 6, 70대보다는 젊은 사람들의 사망률이 훨씬 낮지만, 워낙에 젊은 사람들이 페이스북을 많이 사용하다 보니 상당 비율을 차지하는 것이죠.
미래
미국의 페이스북 이용자 중 29만 명 정도가 아마 2013년에 사망했을 겁니다. 전 세계로 따진다면 수백만 명이 되겠죠(이들 수치 일부에서 저는 미국의 연령대별 이용 데이터를 가지고 전체 페이스북 이용자 기반을 추정해 사용했습니다. 미국의 인구 통계 자료와 보험 통계 자료를 찾는 것이 국가별 수치를 수집해 전체 페이스북 이용자를 구성하는 것보다 더 쉬웠기 때문입니다. 미국이 전 세계의 완벽한 모형은 아니지만 기본적인 역학 구조, 즉 인구 성장은 당분간 지속되다가 안정되는 데 반해, 젊은 층의 페이스북 채택 비율이 페이스북의 성패를 가름한다는 점은 대략 비슷할 것입니다. 현재 전체 인구와 젊은 인구가 둘 다 빠르게 성장하고 있는 개발도상국에서 페이스북이 빠르게 포화 상태가 된다고 가정하면, 몇 년 내에 꽤 많은 변화가 있겠지만, 생각보다 전체적인 그림은 크게 바뀌지 않을 겁니다). 겨우 7년 만에 이 사망률은 2배가 될 테고, 다시 7년이 지나면 다시 2배가 될 겁니다. 페이스북이 내일 당장 회원 가입을 중지한다고 해도 연간 사망자수는 앞으로도 오랫동안 계속 증가할 것입니다. 2000년에서 2020년 사이에 대학생이었던 세대가 점점 늙어갈 테니까요.
죽은 자의 숫자가 산 자의 숫자보다 커지는 때가 언제일지는 페이스북이 당분간 늘어나는 사망자들을 웃돌 만큼 살아 있는 새로운 이용자를(젊은 이용자라면 더 좋겠죠) 빠르게 추가할 수 있느냐에 달려 있습니다.

위험한 과학책

미국 최고의 사이언스 웹툰 xkcd 드디어 한국 상륙!
출간 즉시 아마존, 뉴욕타임스 30주 연속 베스트셀러!

《스타워즈》《어벤져스》 《인터스텔라》를 보며 상상했던 엉뚱한 일들,
이 책에서 바로 현실이 된다!
* 야구공을 광속으로 던지면 어떻게 될까?
* 핵잠수함을 타고 지구 궤도를 돈다면 얼마나 오래 버틸 수 있을까?
* 모든 사람이 동시에 달을 향해 레이저포인터를 쏘면 어떻게 될까?
* 언제쯤이면 페이스북에 살아 있는 사람보다 죽은 사람의 프로필이 많아질까?
* 지구 상 모든 사람이 한곳에 모여 동시에 점프를 하면 어떻게 될까?
* 지구 상 모든 번개를 모아서 한곳에 집중적으로 보내면 어떻게 될까?

미국 최고의 사이언스 웹툰 ‘xkcd’의 작가 랜들 먼로는 정말 궁금했지만 그 누구도 대답해 주지 않았던 이 기상천외한 질문들에 대한 해답을 찾기 위해 온갖 방법을 총동원한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 돌리거나 기밀 해제된 군사 연구 자료를 뒤지고, 원자력 발전소 운영자와 통화하거나 스탑워치를 들고 실제 〈스타워즈〉에 나오는 장면들의 시간을 재 보기도 한다. 때로는 엄마에게 전화를 걸거나 구글에서 진짜 진짜 해괴망측하게 생긴 동물을 검색하기도 한다. 소울메이트를 만날 확률에서부터 원소로 만든 벽돌로 주기율표를 만들 때 처할 수 있는 갖가지 끔찍한 상황에 이르기까지, 랜들 먼로와 함께한다면 과학은 아주 기이하면서도 흥미진진해진다. 지금까지 과학을 딱딱하고 어려운 것으로만 여겨 왔다면 《위험한 과학책》과 함께 그 편견을 시원하게 날려 버릴 수 있을 것이다.

엉뚱하고 기상천외한 질문들, 과학과 유머로 답하다
과학은 지겹고 어려운 것이라는 편견은 더 이상 유효하지 않다. 적어도 랜들 먼로가 운영하는 사이언스 웹툰 ‘xkcd’에서는 그렇다. 이곳에는 매주 전 세계에서 날아온 수천 개의 질문들이 올라오는데, 그중 상당수는 황당하고 엉뚱하기 그지없는 것들이다. 예를 들어 ‘실제로 광속구를 던지면 어떤 일이 벌어지나?’, ‘원소로 벽돌을 만들어 주기율표대로 쌓으면 어떻게 될까?’, ‘몸속의 DNA가 모두 사라지면 어떻게 될까?’ 등등 질문들은 물리학, 화학, 천체물리학, 생물학 등 여러 분야를 아우른다.
대학에서 물리학을 전공하고 한때 미국항공우주국에서 로봇 공학자로 일했던 랜들 먼로는 이러한 엉뚱한 질문들에 과학적 답변을 다는 것이 직업이다. 그가 제시하는 답변 중 상당수는 (실제로 일어나는 것을 가정할 때) 사실 위험천만하기 짝이 없다. 거대한 섬광이 번쩍이며 반경 수 킬로미터 내의 모든 것을 초토화하기도 하고(실제로 광속구를 던지면), 체르노빌 사태 때의 몇 천 배가 넘는 방사선을 배출하는 핵폭탄 낙진이 떨어지기도 하며(원소 벽돌로 주기율표대로 쌓으면), 복부 통증과 메스꺼움 등 급속한 면역 체계 붕괴로 인한 고통으로 며칠 내에 사망하기도 하는(몸속의 DNA가 모두 사라지면) 식이기 때문이다. 그래서인지 실제로 그는 책 맨 앞머리에 자신은 안전 전문가가 아닌 웹투니스트이며 이 책에 소개된 정보가 독자의 안전까지 책임지지 않는다는 일종의 경고문이 덧붙여져 있다. 이처럼 이 책에는 상당히 위험한 이야기들이 포함되어 있지만 사실 그보다 더 위험한 것은 이 책이 가진 재미와 흡인력일 것이다.
실제로 이 책에는 유머와 풍자가 가득하다. 요다의 포스는 스마트 카 충전이 가능한 정도이면서도 친환경적인 에너지이니 강력 추천한다거나(‘〈스타워즈〉 요다의 파워’) 바닷물이 빠져나감에 따라 차츰 달라져가는 세계 지도를 직접 그려 보이며 뉴질랜드 근처에 새로 생긴 땅에 ‘뉴어질랜드Newer Zealand’라는 이름을 붙여 주거나(‘바다에 구멍이 난다면’), 런던-뉴욕을 잇는 다리 건설에 필요한 레고 블록 개수와 설계 방식을 알려 준 뒤, 여기에 필요한 레고 블록을 살 수 있는 돈이면 런던의 모든 부동산을 사들여 조각조각 내 뉴욕으로 싣고 와도 돈이 남아 근사한 ‘밀레니엄 팰콘 키트(레고 세트의 한 종류)’를 살 수 있을 것(‘레고로 다리를 놓으면’)이라는 식의 답변이 등장한다.
어디서부터 어떻게 손을 대야 할지 알 수 없는 정도로 황당무계하고 곤란한 질문들에 대해 랜들 먼로가 답변을 찾아나가는 과정은 그 자체로 무척 흥미롭다. 1984년생인 그는 대학에서 물리학을 전공하고 미국항공우주국NASA에서 일한 경험을 바탕으로, 질문의 조건을 제한하고 적절한 수학적 계산을 이용해 오늘날 과학이 행하고 있는 논리적 추론 방식을 간명하게 보여 준다. 거기에 특유의 ‘막대 모양 캐릭터’를 맛깔스럽게 활용해 재미와 풍자를 더하면, 열렬한 추종자들을 양산할 수밖에 없는, 랜들 먼로만의 웹툰이 완성되는 것이다.

출간 즉시 뉴욕 타임스 베스트셀러 1위, 2014년 아마존 선정 올해의 과학책
전 세계 23개국 출간
《위험한 과학책》은 출간 전부터 큰 화제를 불러일으켰다. 랜들 먼로가 자신의 블로그에 처음 출판 계약 소식을 알렸을 때부터 예약 주문이 빗발쳐, 책이 출간되기 6개월 전부터 아마존베스트셀러 2위에 진입하는 기염을 토했다. 이에 그의 책이 성공할지의 여부에 대해 의심하는 사람은 없었다. 다만 모두들 그 성공의 규모가 어느 정도가 될지 궁금해했을 뿐이다. 실제로 《위험한 과학책》은 작년 9월 출간 직후 뉴욕타임스 1위를 기록했고 아마존에서도 30주 연속베스트셀러에 올라 지금까지 미국에서만 100만 부 이상 판매되었다. 이후 《위험한 과학책》은 2014년 ‘아마존이 선정한 올해의 과학책’, ‘타임지가 선정한 최고의 논픽션’, ‘뉴스위크지가 선정한 최고의 책’, ‘슬레이트가 선정한 최고의 책’ 등에 꼽혔다. 이 외에도 영국, 독일, 프랑스, 브라질, 스웨덴, 일본을 포함한 전 세계 23개국에 판권이 수출되었고, 영국과 독일에서도 출간 직후 높은 반응을 얻고 있다.

‘만약’이라는 상상과 호기심으로 바라본 세상에 교과서에 절대 나오지 않는, 진짜 과학이 숨어 있다. 과학하는 즐거움, 과학적 유머를 알게 되는 것은 덤이다.
- 이기진, 서강대 물리학과 교수

질문은 모든 앎의 시작이다. 이 책은 질문에 대한 답을 찾아가는 과학적 여정을 보여 주며 우리의 인식 범위가 점차 넓어져 가는 과정을 확인할 수 있게 해 준다.
- 이명현, 천문학자

한 번도 마주친 적 없는 문제에 대해 자신 있게 추론할 수 있는 방법을 가르치는 것이 교육의 목표다. 이 책은 매우 재미있으며 그러한 추론에 있어 최고의 가르침을 준다. 다른 모든 최고의 강의가 그러하듯 일단 이 책을 통해 무언가 배웠다는 사실을 깨닫게 될 것이다.
- 〈이코노미스트〉

랜들 먼로는 이렇게 말했다. “멍청한 질문은 없다고들 합니다. 하지만 그건 틀린 말이에요. 멍청한 질문에 제대로 답하려고 노력하다 보면 결국에는 꽤나 흥미로운 곳에 도달할 때도 있더라고요.”물론 그 도착지가 때론 위험한 곳이기도 하지만 말이다.
- [월스트리트저널]

구글로 만족할 수 없거든 랜들 먼로에게 물어라.
- 〈USA투데이〉

먼로가 자신만의 독특한 방식으로 생각을 전개해 나가며 모든 가능한 경우의 수를 엉뚱하고도 침착하게 검토해 나가는 과정은 매우 흥미롭다. 《위험한 과학책》은 너무 재미있어서 손에서 놓을 수 없다는 점만 빼면 세상에서 가장 유쾌하게 엉뚱한 과학책이다.
- 〈보스턴글로브〉

이 책을 읽으며 정말 많이 웃었다. 하지만 그 이상으로 더 많은 것을 배웠다. 당신 또한 그러할 것이다.
- 필 플레이트Phil Plait, 블로그 ‘슬레이트의 나쁜 천문학Slate's Bad Astronomy’운영자

당신의 상상력을 훈련시켜 준다. 무심한 듯한 위트가 매력적이다.
- 빌 나이Bill Nye the Science Guy, 과학자이자 방송인

랜들 먼로는 우리 시대 최고의 과학 해설자이다.
- 행크 그린Hank Green, 유투브 채널 ‘vlogbrothers’ 운영자