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송현수의 유체역학 시리즈 세 번째 책이다. 첫 번째 『커피 얼룩의 비밀』에서는 다양한 음료에 담긴 유체역학의 원리를 미시적으로 보여주었다면, 두 번째 『이렇게 흘러가는 세상』에서는 좀 더 거시적으로 유체역학으로 이해할 수 있는 세계에 대해 썼다. 세 번째 『개와 고양이의 물 마시는 법』에서는 관심을 특히, 생물로 돌렸다. 『커피 얼룩의 비밀』이나 『이렇게 흘러가는 세상』에서 생물에 대해서 다루지 않은 것은 아니지만, 이번에는 생물이 중심이다.
생물을 다룬다는 것은 자연에서 살아남기 위해 고군분투하는 생물들의 방식, 구조, 행동 등을 살펴본다는 얘기다. 이런 얘기는 결국 진화로 귀결될 수 밖에 없는데, 송현수는 그 전에 멈춰서, 혹은 거기서 좀더 가서 그 방식, 구조, 행동의 등의 원리를 소개하고 있다. 결국은 그게 유체역학적으로 해석된다는 얘기이지만, 책에서는 유체역학이라는 표현이 이전 책에 비해서는 거의 쓰지 않는 것이나 다름없다.
생물의 무엇을 다루는지 살펴보면, 언제나 부족한 자원이자 생명의 필수 요소인 물 마시는 방법, 또는 수분을 유지하는 방법, 집단 생활의 잇점, 씨앗을 통해서 자손을 퍼뜨리는 다양한 방법의 원리, 식물, 특히 식충식물이 동물들을 잡아먹는 방법, 다양한 동물들이 집을 짓는 방법과 사냥하는 방법, 물 속에서 살아가는 방법과 공중에서 살아가는 방법. 이런 것들이다.
이 중에서 가장 인상 깊은 것을 두 가지만 소개하면, 첫째는 책의 제목이기도 한 ‘개와 고양이의 물 마시는 법’이다. 솔직히 말하면 물 마시는 것에 이렇게 고도의 과학이 숨어 있을 줄은 전혀 생각하지 못했었다. 우리 인간이라면 컵에 물을 따르고, 손으로 들고 먹으면 된다. 이걸 아무렇지 않게 생각하는데, 만약 우리가 네 발로 걷는 상태이거나, 혹은 손이 묶여 있는 상태에서 바닥에 놓인 사발의 물을 먹는다고 가정하면, 컵을 들고 먹는 게 이게 정말 희한하고, 또 우아한 방법이라는 것을 깨달을 수 있다.
그렇다면 네 발로 걷는 고양이와 개는 어떻게 물을 먹을까? 이것을 과학적으로 탐구한 이들이 있다는 것도 놀라운데, 고양이와 개의 물 먹는 방식이 다르다는 것도 놀랍다(더 놀라운 것은 논문이 <Science>지에 실렸었다는 것이다. 그것도 아주 오래전이 아닌, 2010년에). 간단히 요약하자면 고양이는 혀를 세워서 끝만 물에 살짝 댔다고 바로 올려 먹고, 개는 긴 혀를 말아서 국자 모양으로 그 안에 물을 담는다. 고양이의 경우, 혀끝에 달라붙은 물이 관성에 의해 끌려 올라오는데, 중력에 의해 떨어지기 전에 빨리 입을 닫는다. 그런데 개의 경우에도 혀를 국자 모양으로 만들어 물을 떠내어 먹는 것 같지만 실제로는 많은 양의 물이 쏟아져 나온다고 한다. 그래서 고양이와 마찬가지로 물을 찍어 먹는다는 주장도 있다(물론 고양이보다 한번에 마시는 양은 많지만).
이런 내용은 놀라우면서 인간의 진화에 다행스러움을, 감사함을 가지지 않을 수 없게 한다.
다음으로는 사막에 사는 딱정벌레의 사연이다. 아프리카 남서부 나미비아 공화국에 있는 나미브 사막에 사는 딱정벌레는 안개가 낀 새벽이면 물구나무를 선다고 한다. 그렇게 하면 바람에 날려 다니는 작은 물방울들이 등딱지에 부딪히고 그것이 어느 정도 쌓이면 머리 쪽으로 흘러내리게 된다. 딱정벌레는 그렇게 모은 물방울을 먹는다는 것이다. 생존을 위한 동물의 고투가 저절로 느껴진다. 생명이란 그렇게 엄중한 것이다.
『개와 고양이의 물 마시는 법』에는 『커피 얼룩의 비밀』나 『이렇게 흘러가는 세상』에 비해서 상당히 말랑말랑하다. 부득이 건너뛰어야 하는 공식도 거의 없고, 설명도 훨씬 친절해졌다. 다만 한 가지. 앞선 책에서 다룬 내용을 그대로 다룬 게 좀 있다. 또 다룰 수는 있지만, 설명의 깊이라도 좀 달라졌으면 어땠을까 싶다. 책 마다 지적질을 하게 되는데, 저자에 대한 응원, 나아가 애정이라 생각해줬으면 좋겠다. |
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<개와 고양이의 물 마시는 법>이라는 책을 손에 쥐었을 때에는 그 차이점이 어떤지 알고 있다고 생각했었습니다. 그렇지만 그건 이내 착각이라는 걸 깨닫게 되었죠. 형태적인 문제가 아니라 유체역학으로 보자면 저는 전혀 모르는 구역의 이야기였던 겁니다. 학창 시절 화학과 생물을 공부한데다가 대학에 가서도 그 범위 내에 머물렀기 때문에 제가 생각하는 유체역학은 베르누이의 원리. 그것도 이름뿐이었습니다. 청소년들을 대상으로 하는 과학축제에서 돌아다니면서 구경하다 보니 얻어들은 정도였죠. 지금에 와서는 과학을 생물, 화학, 우주 혹은 지구과학 그리고 물리로 딱 나누어서 볼 수 없다는 것을 알지만, 십 대 시절부터 그렇게 세뇌되어온 탓에 내가 존재하는 이 모든 공간에는 물리법칙이 적용된다는 것을 잊고 살기 일쑤입니다. - 그렇다고 해서 생물이나 화학에 그렇게 자신 있는 편은 아니고, 관심을 두던 분야를 잊지 않기 위해서 때때로 책을 찾아서 만나곤 하는 겁니다. 그렇지만 나날이 발전해가는 과학 수준 덕분에 그나마도 따라가기 힘들기에 전문용어를 사용하면서 서술하는 책은 읽다가 멈추고 또 멈추다 보니 철학서를 읽을 때와 비슷하게 난감할 때도 있습니다. 그렇기에 흥미로운 사실을 쉽게 서술해놓은 쉬운 과학도서를 찾게 되는데, 그중 하나가 바로 <개와 고양이의 물 마시는 법>이었던 겁니다. 말씀드린 것처럼 유체역학은 고사하고 물리라는 단어만 들어도 점점 쪼그라드는 탓에 이 책을 읽고 나서 뽐낼 수는 없지만, 내가 몰랐던 곳에 이런 원리가 숨어있었구나 감탄을 하면서 독서 그 자체를 즐길 수는 있었습니다. 이 책은 유체역학을 공부하고 그리고 그것을 대중들에게 알기 쉽게 소개하는 것으로 저자는 지금까지 이런 위트 있는 방식으로 자신의 지식을 전달해왔다고 합니다. 저는 이 책을 통해서 처음 만나게 되었지만 그의 다른 책 <이렇게 흘러가는 세상>이나 <커피 얼룩의 비밀>을 만나보고 싶을 정도로 흥미를 갖게 되었습니다. 개와 고양이가 물을 마시는 모습을 가만히 들여다본 적이 있다면 우아하고도 아름다운 동작으로 물을 구강 내로 끌어들이는 장면을 목격하셨을 겁니다. 때로는 경망스러운 동작이 될 수도 있겠지만 어쨌든 그들은 우리와 다른 방식으로 물을 마십니다. 날렵한 혀놀림으로 마치 국자로 물을 퍼나르듯이 움직이는데 여기에도 유체역학이 적용된다는 겁니다. 그렇다면 개와 고양이가 물을 먹는 데에는 어떤 차이가 있을까요? 혀의 면적과 속도와 모양 때문에 마시는 모습까지 달라진다고 합니다. 과연 그러한 원리가 있었구나 하면서 즐거워하다가도 다음 장의 흥미진진한 것들을 읽어나가다 보면 이내 잊어버리기도 합니다. 그렇지만 아무런 상관이 없습니다. 학습을 하기 위해서 혹은 시험을 보기 위해서 읽는 책은 아니니까요. 우리를 둘러싸고 있는 자연의 생물을 관찰하다 보면 알게 되는 유체역학을 흥미롭고 지혜롭게 풀어놓은 도서이기 때문에 읽으면서 즐기고 또한 어떤 느낌인지 음미하기만 하면 됩니다. 책을 펴들면 서두와 목차부터 시작해서 맺음말까지 죄다 읽어야 직성이 풀리는 저이지만 <개와 고양이의 물 마시는 법>은 굳이 그렇게 읽지 않아도 된다고 소개하고 싶습니다. 파트별로 재미있는 이야기가 펼쳐지기 때문에 궁금한 곳만 펼쳐서 읽어도 좋다는 이야기입니다. 어린 시절 과학에 관심을 두게 했던 - 당시에 유행했던 과학백과사전의 기능이 그러했듯이 이 책 역시 자신이 원하는 부분부터 읽는 것도 좋습니다. 하나씩 읽어나가는 중에 어느새 다른 것들에 대해서도 궁금해지는 겁니다. 그렇게 읽어나가다 보면 결국 마지막에 이르게 되는 거죠. 성인은 물론이고 과학에 관심을 두고 있는 중학생 이상이라면 누구나 즐겁게 읽을 만한 과학도서입니다. <개와 고양이의 물 마시는 법>을 읽기 전까지만 해도 이 책이 이렇게 재미있을 거라고는 상상하지 못했습니다. 그러니 한 번쯤 이 도서를 만나서 즐거운 시간을 느껴보시길 권하는 바입니다. 어쩌면 저보다 더 재미있게 웃으며 읽으실지도 모르겠습니다. |
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물과 공기처럼 흐를 수 있는 유체流體. 흐름의 과학인 유체역학을 동식물 세계에서 찾아보는 <개와 고양이의 물 마시는 법>. 미세 유체역학 연구자 송현수 박사는 음료와 물속에 숨은 유체역학적 원리를 탐구한 <커피 얼룩의 비밀>, 실생활에 숨어 있는 흐름에 대해 쓴 <이렇게 흘러가는 세상>을 통해 유체역학이 세상에 작용하는 방식을 보여줬습니다. 유체역학을 주제로 한 세 번째 책 <개와 고양이의 물 마시는 법>에서는 극한 환경에서도 살아남는 동식물의 생존 전력과 적응 방식에 숨어 있는 유체역학을 흥미진진하게 설명합니다.
2018년 태국의 한 동굴에 12명의 유소년 축구팀 선수들과 코치가 갇혔던 사고 기억하시나요. 종유석에 맺힌 이슬을 마시며 버티면서 무려 16일 만에 무사히 구조되었습니다. 생명유지를 위해 물이 얼마나 중요한지 느꼈던 사건이었습니다. 그런데 반대로 2007년 물 많이 마시기 대회에 참가한 한 여성이 약 7L의 물을 마신 후 수시간 내 '물 중독'으로 사망한 사고도 있습니다. 수분이 부족해도 과해도 문제인 겁니다.
생명 유지를 위해 물을 마셔야 하는 것은 동물도 마찬가지입니다. 인간은 물을 컵에 따라 마시는 능력까지 갖췄고, 다양한 환경에서 사는 동물은 저마다 신체 구조에 따라 최적화된 방식으로 물을 마십니다. 동물들은 어떤 방식으로 물을 마실까요. 여기서 MIT 토목환경공학부 로만 스토커 교수는 반려고양이 쿠타쿠타가 우유를 마실 때 물리적으로 복잡한 현상이 있음을 발견합니다. 그리고 동료들과 힘을 모아 연구해 사이언스 표지를 장식하는 결과를 내놓습니다.
고양이는 혀를 세워 그 끝만 물에 살짝 댔다가 바로 올린다고 합니다. 표면장력으로 혀끝에 달라붙은 물이 관성에 의해 끌려 올라오는 거죠. 순간적으로 아주 작은 물기둥이 형성됩니다. 우유처럼 물보다 상대적으로 표면장력과 점성이 큰 액체는 더 많은 양이 끌려 올라갑니다. 이때 딱 타이밍 좋게 입을 닫아야지 너무 빠르거나 너무 늦게 입을 닫으면 물기둥이 충분히 올라오지 않아 소량의 물만 마시게 된다고 합니다.
개는 혀를 말아서 국자 모양으로 구부리는 만큼 단면적이 넓은 물기둥을 끓어올려 한 번에 더 많은 물을 마실 수 있습니다. 물론 국자를 제대로 활용하진 못한다는 게 함정! 워낙 빠른 속도로 혀를 빼내기 때문에 물도 많이 튀고 흘리느라 남아 있는 일부만 마시는 셈입니다. 개와 고양이의 물 마시는 방식에 숨어 있는 유체역학적 원리를 통해 신체 특징과 성격, 행동 양식이 어떻게 관련되는지도 설명하고 있으니 반려인이라면 흥미로운 상식으로 알아두면 좋을 것 같아요.
그 외 꿀벌이 꿀을 흡수하는 방식에 사용되는 최저 세움각, 등속운동이라는 두 가지 메커니즘이 에너지를 절약한다는 놀라운 사실, 포식자의 공격에 취약한 자세로 물을 마셔야 하는 기린이 단시간 내에 효율적으로 물을 마실 수 있게 한 진기명기한 유체역학적 원리를 설명합니다. 인간이든 동물이든 물을 마시는 행위 하나에도 이처럼 복합적인 메커니즘을 가지고 있다는 게 경이롭습니다. 오랜 진화의 과정을 거쳐 오늘날에 이른 물 마시기의 기술, 단순한 게 아니었습니다.
물구나무 서는 딱정벌레, 얼룩말 줄무늬의 비밀, 바람에 맞선 사구아로 선인장, 물방울 마시는 이끼, 공중 식물과 회전초 등 에너지를 줄이며 환경에 적응한 동식물들의 세계가 펼쳐집니다. 함께 하면 더 효율적이라는 것은 동물의 세계에서도 일어납니다. 개미의 놀라운 협동 능력은 고체 또는 액체와 상당히 유사한 움직임이라고 합니다. 하늘을 나는 새들도 함께 이동하며 체력을 비축합니다. 철새들이 하늘을 날 때 V자 대형으로 나는 모습을 볼 수 있습니다. 앞선 새의 날갯짓이 어떤 방식으로 새의 비행에 큰 도움을 주는지 보여줍니다.
민들레 씨앗의 비행처럼 움직이는 식물 세계, 주어진 환경 내에서 최적화된 집을 짓는 건축 장인 동물들, 유체역학적 특성을 본능적으로 이해하고 활용하며 사냥 기술을 선보이는 동물들, 독특한 비행술을 자랑하는 동물들 등 효율적으로 적응한 동식물 세계를 만날 수 있습니다. 모기의 무시무시한 비행술에도 유체역학 원리가 숨어있었습니다. 1초에 무려 800번이나 날개를 펄럭일 수 있는 과정을 설명합니다. 게다가 모기의 50배에 달하는 무게의 빗방울에 맞은 모기가 균형을 회복하는 놀라운 생존 능력도 인상 깊었어요.
동식물의 놀라운 세계에서 발견한 과학은 일상생활에 응용됩니다. 군집 주행 기술을 통한 물류 산업의 변화, 공기 방울이 터지면서 발생하는 파괴력을 가진 사냥 기술에서 응용한 버블 세탁기, 올빼미 깃털을 모방해 소음 줄인 팬, 거북복의 모양에서 아이디를 얻어 설계한 메르세데스 벤츠의 바이오닉 자동차, 저항력을 줄이는 상어 피부 돌기를 흉내 낸 전신 수영복 등 유체역학 원리를 수많은 곳에서 발견할 수 있습니다.
수많은 동식물이 공존하며 살아가면서 저마다 생존 능력을 펼쳐 보이는 생명체들의 비밀을 알면 알수록 경이롭다는 말밖에는 나오지 않습니다. 그들이 가진 능력에서 얻은 영감과 아이디어를 통해 풍성하게 발전한 문명의 이모저모를 보여준 <개와 고양이의 물 마시는 법>. 인간이야말로 자연의 최대 수혜자임을 다시 한번 깨닫게 됩니다.
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덩굴식물이 나무를 감아 죽인걸 봤어요. 죽은 나무가 고문이라도 당한 것처럼 덩굴 자국이 선명해서 약간 으스스했어요. [개와 고양이의 물 마시는 법]은 유체역학으로 본 경이롭고 매혹적인 동식물의 세계라니 재미있는 이야기로 기대했습니다. |
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개와 고양이... 그들을 제목에 달아서 처음에는 요즘 많이 나오는 반려동물 에세이 인 줄 알았다. 아님 적어도 반려동물 안내서? 같은 책.. |
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살다 보면 인생에 꼭 필요한 것은 아니지만 한번쯤 의문을 품게 되는 현상들이 있죠.
[개와 고양이의 물 마시는 법]이란 제목에 속지마세요.
혀를 위로 당기면 물은 중력을 거슬러 구강을 통해 식도로 전달되며,
물리학자들은 참 기발한 궁금증을 갖고 연구하는 사람들이라는 걸 새삼 깨닫습니다.
앞서 제가 궁금해 하던 민들레 씨앗 비행의 비밀도 유체역학적으로 풀이해주고 있습니다.
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이 책 [개와 고양이의 물 마시는 법]의 송현수 작가는 '유체역학으로 바라본 경이롭고 매혹적인 동식물의 세계'라는 부제처럼 자연 속에서 일어나는 현상(너무나 당연해서 그냥 지나치는 현상)을 과학적 사고로 들여다 보고, 이야기로 풀어내 준다.
어렸을 때부터 '빛. 소리. 열의 세계'와 같은 학습 만화나 '과학동아' 같은 과학 잡지를 좋아해서 많이 읽었는데, 그 때 습득한 지식이 살아 가면서 꽤 흥미롭게 현실에서 적용되는 것을 경험했고 소소한 삶의 즐거움이 었기에 과학이야기는 언제나 흥미롭다.
우리고양이는 표면장력을 이용해 물을 마시는구나. 고모네 개는 그래서 물을 한바가지 흘리는구나 등 책 속에는 우리 주변에서 일어나는 일에 대해 과학적 연구에 근거한 재미있는 소재가 가득하다. -동식물들은 어떻게 열악한 사막에서 살아갈까, 발이 없는 씨앗은 어떻게 이동해서 싹을 틔울까 또 어떠한 사냥 기술로 먹거리를 마련할까 등등 다양하다.
온 가족이 읽기에 좋은 책으로 부모님이 읽고, 자녀에게 이야기 해 주어도 좋고 이 세상에 관심이 많은 학생들, 아이들이 읽어도 좋을 정말 유익한 책으로 소개한다.
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동물들의 모습은 인간에게 꽤 많은 도전과 지혜를 건넨다. 동물들의 작은 행동 하나하나에도 의미가 있다는 사실을 책을 통해 깨닫게 되었다. 개와 고양이는 물을 어떻게 마실까? 이 책을 읽기 전에는 한 번도 생각해 보지 않았던 사실이었다. 둘 다 혀가 있으니 당연히 똑같은 모습으로 물을 마시지 않을까라는 내 생각을 비웃기라도 하듯이 둘의 차이를 통해 유체역학의 매력을 보여줬다. 책 속에는 참 많은 비슷하지만 다른 동식물들의 모습이 등장한다. 먹는 것, 사는 곳, 생김새, 하는 행동 등 동물마다 다른 모습들을 통해 그런 모습을 한 이유를 발견할 수 있었다. 9가지의 큰 주제 속에서 다양한 동식물들이 등장한다. 첫 번째 이야기인 물을 마시는 기술에서 고양이와 개가 혀를 이용해 마시는 방법에 대한 차이점을 설명한다. 그러면서 고양잇과 동물들에 대한 이야기까지 이어지며 그들의 차이점 또한 이야기해준다. 개인적으로 흥미로웠던 것은 얼룩말 줄무늬에 대한 이야기와 곤충들을 잡아먹는 식충식물들에 대한 이야기였다. 얼룩말의 줄무늬를 떠올리면 하얀 바탕에 검은 무늬인지, 검은 바탕에 흰 무늬인지 매번 헷갈렸다. 아프리카 전설에서는 흰말이 개코원숭이와 싸우다 화재로 털이 타서 무늬가 생겼다고 하지만, 실제 얼룩말을 지켜보면 태어났을 때는 검은색이지만 성장하면서 흰 줄무늬가 뚜렷해진다고 한다. 얼룩말은 태어났을 때부터 줄무늬를 가진 게 아니었다니... 실로 놀라운 사실을 알게 되었다.
그렇다면 얼룩말은 왜 줄무늬를 가지고 있는 것일까? 그에는 여러 가지 설이 있지만 책 속에 유력한 유체역학적 사실에는 기후에 대한 것과 병에 대한 것이 있다고 한다. 물론 천적인 사자나 치타 등으로부터 보호하고자 하는 역할도 있긴 하지만, 아프리카 수면병을 일으키는 흡혈 파리인 체체파리로부터 자신을 보호하기 위한 목적이 더 크다. 체체파리가 얼룩무늬를 보면 큰 혼란을 겪어서 잘 달라붙지 않는다고 한다. 또한 얼룩말 서식지의 온도가 높을수록 줄무늬가 굵고 설명하게 나타난다는 사실이 2015년 밝혀진다. 줄무늬가 대류현상을 발생시켜 체온을 낮출 수 있다니, 삶의 지혜가 진화로 나타났다고 밖에는... 또한 곤충을 잡아먹는 식충식물들 또한 한 페이지를 차지하고 있다. 영롱한 이슬처럼 보이는 끈끈이주걱의 이슬은 겉으로 보기에는 아름다워 보이지만 물보다 100,000배나 높은 점성을 통해 벌레들을 잡아먹는다. 100,000배라는 수치가 쉽게 와닿지 않았는데 1919년 미국 보스턴 당밀 홍수 사고의 예를 듣고 보니 엄청난 수치라는 것을 알게 되었다. 인간에게는 별것 아니겠지만, 끈끈이주걱의 이슬의 점성을 인간 사회로 환산하게 되니 정말 무서운 상황이겠다는 생각이 들었다. 사실 인간은 참 부족하고 약한 것 투성이다. 하지만 인간에게는 지능이 있다. 동식물의 생태에서 아이디어를 얻어 인간생활에 필요를 충족시키고 발전시킬 수 있으니 말이다. 앞으로도 유체역학은 계속 발전될 것이다. 다양한 생태계의 모습을 통해 다름과 지혜를 또한 느낄 수 있어서 흥미로웠다. |
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공부로 접근하는게 아니라 생활로 접근하다보니 나이들수록 점점 더 재밌어지고 호기심의 범위가 넓어지는 것이 생물과 과학인 것 같다. <개와 고양이의 물 마시는 법> 이라니. 아...그러나 역시 '생체모방공학' 부분에 사로잡힐 수 밖에 없었는데,
어려울 수 있는 것들을 최대한 쉬운 언어로 풀어낸 것 같아 더욱 재밌게 읽었다. |