[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. '중수청 5급' 검사엔 낮고, 경찰엔 기회?… 직급 셈법에 대전·충청 수사현장 촉각
  2. 대전 서구 다시 젊어진다… 도마·변동 정비사업 순항, 둔산·갈마도 시동
  3. 대전시 재정난 후폭풍…자치구 현안사업 줄줄이 빨간불
  4. [사설] 지방중수청 ‘개문발차’ 상황 우려된다
  5. [사설] '홈플러스 사태', 벼랑 끝에 선 근로자
  1. 보금자리론도 5%대... 대출 차주들 볼멘소리
  2. [중도초대석] 성보기 초대 대전회생법원장 “회생은 경제적 치유 과정… 골든타임 놓치지 않겠다"
  3. 올 여름엔 나도 ‘몸짱’
  4. "주택 복도에 엔진오일 뿌려"… 대전 다세대주택서 방화 시도한 50대 붙잡혀
  5. [시사오디세이] 행정수도 완성, 지금이 마지막 골든타임이다

헤드라인 뉴스


충청광역연합 띄운 박수현…행정통합·공공기관 이전 등 `공동 대응` 역할론 대두

충청광역연합 띄운 박수현…행정통합·공공기관 이전 등 '공동 대응' 역할론 대두

박수현 충남지사가 충청권 공동발전의 구심점으로 충청광역연합을 제시하면서, 연합의 역할과 위상도 더욱 커질 것으로 보인다. 지역 간 이해관계로 지연되고 있는 대전·충남 행정통합뿐 아니라 공공기관 이전, 첨단산업 투자 유치 등 대정부 협력 과제에서도 연합을 충청권의 공동 대응력을 높이는 핵심 플랫폼으로 활용하겠다는 구상이다. 박 지사는 7일 도청에서 진행한 기자간담회에서 "민선 8기에서 충청광역연합이라는 특별지방자치단체를 출범시킨 것은 매우 의미 있는 성과다. 이를 보물처럼 잘 써야 한다"라며 "대전·충남 행정통합 논의가 지연되거나 여..

`벼랑 끝` T1 vs `무패 가도` 한화… MSI 2026 결승 향한 ‘라스트 댄스’ 시작됐다
'벼랑 끝' T1 vs '무패 가도' 한화… MSI 2026 결승 향한 ‘라스트 댄스’ 시작됐다

한밭벌을 뜨겁게 달구고 있는 2026 미드 시즌 인비테이셔널(MSI)이 대회 막바지를 향해 가고 있는 가운데 한국 대표로 출전한 한화생명이스포츠(이하 한화생명)와 T1의 결승라운드 진출 여부에 이스포츠 팬들의 관심이 집중되고 있다. 5일 대전컨벤션센터 제2전시장에서 진행된 본선 브래킷 스테이지 승자조 경기에서 한화생명은 LEC(유럽-중동-아프리카)리그의 G2를 상대로 압도적인 경기를 펼치며 3-0 완승을 거뒀다. 한화생명은 1, 2세트 모두 10K 이상의 골드 격차를 벌렸고 고전했던 3세트마저 제압하며 결승 라운드에 한 발 더 다가..

허태정 "민선 7기 산하기관장들 저와 함께 모두 사퇴했다" 일침
허태정 "민선 7기 산하기관장들 저와 함께 모두 사퇴했다" 일침

허태정 대전시장은 7일 산하 공사와 공단 수장의 사퇴 여부와 관련, "민선 7기 저와 함께했던 기관장들은 모두 사퇴했다"고 말했다. 이날 서울에서 가진 충청권 언론사 기자간담회에서 '공사와 공단 수장 중 사퇴 의사를 밝힌 인사가 있느냐'는 중도일보의 질문에 대한 허 시장의 첫 마디다. 이장우 전 시장이 임명한 공기업 수장과 이사를 비롯해 출자·출연기관 곳곳에서 버티고 있는 인사들을 우회적으로 비판한 것이다. 실제 민선 7기 당시 허 시장이 임명했던 공사 사장들과 공단 이사장은 임기를 짧게는 3개월 길게는 1년 6개월 가까이 남기고도..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 제10대 대전시의회 전반기 의장에 선출된 조성칠 의원 제10대 대전시의회 전반기 의장에 선출된 조성칠 의원

  • 불어난 물에 사라진 유등천 돌다리 불어난 물에 사라진 유등천 돌다리

  • 방학과 휴가철 앞두고 분주한 여권창구 방학과 휴가철 앞두고 분주한 여권창구

  • 올 여름엔 나도 ‘몸짱’ 올 여름엔 나도 ‘몸짱’