[사이언스칼럼]공기의 무게와 나의 무게

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼]공기의 무게와 나의 무게

구자용 한국표준과학연구원 책임연구원

  • 승인 2019-09-26 11:23
  • 신문게재 2019-09-27 22면
  • 임효인 기자임효인 기자
KRISS 구자용 책임연구원(2)
구자용 한국표준과학연구원 책임연구원
옛날부터 공기는 특별한 존재로 생각됐다. 분명히 존재하는데 보이지도 않고 잡히지도 않고 무게도 없는 것 같으며 공기가 없으면 동물들은 당장 숨이 막혀 죽는다. 그래서 고대 그리스에서 공기는 물, 불, 흙과 함께 세상 만물을 이루는 4원소로 여겨졌다. 이렇게 수천 년 내려온 믿음이 깨진 것은 근대 유럽의 정밀한 측정들을 통해서였다.

수소는 이미 16세기 초에 연금술사들이 금속을 산에 녹이는 과정에서 추출했고 18세기 후반에는 수소가 공기 중에서 타면 물이 된다는 것과 고온에서 물이 분해된다는 것이 밝혀졌다. 따라서 순수한 원소라고 믿어졌던 공기와 물은 원소의 자격을 박탈당했고 물을 만드는 이 기체는 수소(水素)라는 이름의 원소가 됐다. 18세기 후반에 추출된 산소는 실험을 통해서 다른 물질의 연소를 돕고 동물의 호흡에 필수적이라는 것이 알려졌다. 이 기체 속에서 연소한 많은 생성물이 물에 녹을 때 신맛을 내는 산의 성질을 가지므로 이 기체는 산소(酸素)라는 이름의 원소가 됐다. 또 공기는 산소가 20%의 부피만 차지하고 다른 기체가 80%의 부피를 차지한다는 것이 알려졌고 이 과정에서 질소가 발견됐다. 이어서 수소, 산소, 질소 등의 화학적 성질과 무게까지 정밀하게 측정됐다. 근대 유럽의 정밀한 측정과 체계적인 분석으로 옛날의 막연한 느낌과 믿음을 벗어나서 과학은 탄탄하게 발전했다.

막연한 느낌과 실제의 측정 사이에 어느 정도의 차이가 있는지 예를 하나 들어보자. 내가 일하고 있는 사무실을 채우고 있는 공기의 무게는 어느 정도일까? 0.5㎏? 1㎏? 아무리 크게 잡아도 설마 5㎏까지는 안 되겠지? 내 사무실의 크기를 재어보니 폭, 길이, 높이가 각각 3.6m, 4.5m, 3.0m로 부피는 48.6㎡였다. 계산을 쉽게 하도록 부피를 3%쯤 더 늘려 50㎥라고 하자. 이것을 우리의 일상생활에 익숙한 리터(ℓ)로 바꾸면 사무실의 부피는 50000ℓ가 된다.

산소 원자(O) 두 개가 결합한 산소 분자(O2)는 수소 원자(H)보다 32배 무겁다. 19세기 후반에 1기압과 0℃에서 32g이 되는 산소 기체의 부피를 측정해보니 22.4 ℓ가 됐다. 그래서 이 양을 원소의 무게 기준으로 삼고 1몰(mol)이라고 정했다. 산소 기체 22.4ℓ의 무게가 32g이므로 같은 부피의 질소 기체는 28g이다. 공기는 대부분 질소와 산소로 돼 있으므로 계산을 쉽게 하도록 공기 22.4ℓ의 무게를 대략 30g이라고 하자. 내 사무실의 부피인 50000ℓ는 22.4ℓ의 2230배가 되고 그러면 사무실 안의 공기의 무게도 30g의 2230배인 67㎏이 된다. 잠깐! 작은 내 사무실을 채우고 있는 공기의 무게가 내 몸무게만큼 된다고?

공기가 이렇게 무겁다면 공기의 부력도 무시할 수 없다. 실제의 내 몸무게를 알려면 몸의 부피를 알아야 한다. 사람이 사지를 펴고 물에 가만히 누우면 뜨는데 얼굴의 일부만 빼고는 거의 모두 잠긴다. 따라서 사람의 평균 밀도는 1에 가깝다. 즉 체중 70㎏인 사람의 부피는 같은 무게의 물의 부피인 70ℓ와 거의 같고 공기에 의해 받는 부력은 70ℓ 부피의 공기의 무게와 같은 94g이 된다. 따라서 이 사람의 실제 체중은 저울로 측정한 70㎏에 공기의 부력에 의한 94g을 더해 70.1㎏이 된다.

내가 옳다고 믿는 것들 중에도 알고 보면 잘못된 것들이 많다. 옛날과 달리 자신의 주장을 펼칠 때 팩트를 제시하는 사람들이 많아졌다. 이제 우리나라가 좀 더 과학적이 되었는가? 자신의 의견을 주장하려면 막연한 느낌이나 믿음이 아니라 관련된 측정값이나 팩트들을 먼저 알아봐야겠다. 구자용 한국표준과학연구원 책임연구원

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 세종시 청렴도 하락세, "공정한 인사와 상호 존중이 해법"
  2. 여름 반기는 주황빛 능소화
  3. 충남교육청 7월 1일자 인사 단행… 부이사관 승진 2명 등 총 652명 규모
  4. 세종 5-2생활권 첫 주택 공급 포문…'우미린 센터파크'
  5. 개원 준비로 분주한 대전시의회
  1. 충남대·충북대 연구단 BK21 신규 시범사업 선정
  2. 충남교육청 학교지원센터 기능 강화… 교사 업무 줄지만, 센터 과부화 우려
  3. [문화人칼럼] 0시 축제는 대전의 대표축제인가: 대전의 대전환을 위한 도시브랜딩과 도시마케팅 ③
  4. 어업인 생계도, 밥상 물가도 지킨다
  5. 대전 여야, 트램·예산 놓고 '신경전' 가속

헤드라인 뉴스


지역화폐 소비진작 효과 있지만… 경제 체질개선 여부 의문

지역화폐 소비진작 효과 있지만… 경제 체질개선 여부 의문

벼랑 끝에 몰린 골목경제를 구하기 위한 특효약인가. 아니면 현금성 지원에 의존한 포퓰리즘(populism)인가. 허태정 대전시장 당선인 1호 공약 온통대전 2.0을 두고서 나오는 말이다. 민선 7기를 이끌었던 그는 당시 트레이드마크인 온통대전을 4년 만에 다시 꺼내들었다. 코로나19 시기 지역 소비를 견인했던 지역화폐로 대전 경제를 회생시키겠다는 것이다. 민선 9기 출범을 앞두고 이에 대한 평가는 엇갈린다. 먼저 온통대전이 지역 내 소비 확대와 소상공인 매출 증대로 지역 경제 선순환을 견인할 것이라는 기대가 나온다. 수백억 원 혈세..

[대전MZ로그]"평범은 싫어~" 각양각색 소품 개성있게 꾸미는 소비 트렌드
[대전MZ로그]"평범은 싫어~" 각양각색 소품 개성있게 꾸미는 소비 트렌드

'평범한 볼펜과 모자, 신발 등을 세상에 하나뿐인 나만의 커스텀으로 변신~!'최근 SNS를 중심으로 자신만의 취향을 담아 물건을 꾸미는 이른바 '꾸미기 문화'가 2030세대의 소비 트렌드로 떠오르고 있다. 기자가 직접 가 본 대전 서구의 한 소품가게는 수많은 종류의 파츠와 와펜이 알록달록한 컬러를 빛내며 매장 한가득 진열돼 있어 소비자의 구매욕과 골라보는 재미를 자극하고 있었다. 게다가 키링과 신발, 가방, 볼펜 등도 함께 판매하고 있어 현장에서 바로 소품을 꾸밀 수도 있었다. 매장을 운영하는 임한나 씨는 "SNS와 팝업스토어를 꾸..

KAIST "세계 최초 양방향 `브레인 로봇` 기술 개발 나서"
KAIST "세계 최초 양방향 '브레인 로봇' 기술 개발 나서"

한국과학기술원(KAIST) 연구진이 사람의 뇌 신호로 외골격 로봇을 실시간 제어하고, 로봇이 감지한 촉각·힘 정보를 다시 뇌에 전달하는 차세대 뇌-로봇 인터페이스 플랫폼 개발을 시작했다. 기계공학과 공경철·김정 교수 연구팀은 ㈜엔젤로보틱스와 함께 범부처 첨단 의료기기 연구개발사업 플래그십 과제로 세계 최초 양방향 'Brain-to-Robot' 시스템 개발에 착수했다고 25일 밝혔다. 이 과제는 4월부터 2032년 12월까지다. 뇌 신호로 커서를 움직이거나 스마트폰을 제어하는 뇌 인터페이스 기술은 이미 인체 임상 단계에 진입해 있다...

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 갈고닦은 기술의 향연 갈고닦은 기술의 향연

  • 대한민국 패배에 실망하는 축구팬…32강 진출 불투명 대한민국 패배에 실망하는 축구팬…32강 진출 불투명

  • 개원 준비로 분주한 대전시의회 개원 준비로 분주한 대전시의회

  • 여름 반기는 주황빛 능소화 여름 반기는 주황빛 능소화