[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. 대전 한 학교서 학생 등 19명 구토·발열 증상
  2. 우주산업 클러스터 3축 대전 '우주기술혁신인재양성센터' 구축 어디까지?
  3. 김태흠 충남 원팀 행보… "연대 강화로 지방선거 승리"
  4. 광주 사건 이후 판암동 흉기 살해 전례에 경찰 예방활동 강화
  5. 제2형 당뇨병 연구 충남대병원 연구팀, 대한당뇨병학회 우수 구연상
  1. 충청권 345㎸ 송전선로 입지선정 논의 한 달간 보류
  2. 대전기상청, 초등생 대상 기후위기 대응 콘테스트 개최
  3. 충남개발공사-충남연구원, 지역균형개발 협력체계 구축
  4. [내방] 성광진 대전교육감 예비후보 등
  5. '5월 23~29일 우주항공주간' 항우연 등 전국 연구시설 개방… 23일 대전서 선포식

헤드라인 뉴스


박수현 "내란세력 청산" vs 김태흠 "독재막는 투쟁"…지선 승리 다짐

박수현 "내란세력 청산" vs 김태흠 "독재막는 투쟁"…지선 승리 다짐

6.3 지방선거 충남도지사 후보들이 지선 승리를 위해 각오를 다졌다. 박수현 더불어민주당 후보는 "내란 세력 청산을 위한 중요한 선거"라며 지선 승리를 강조했으며, 김태흠 국민의힘 후보는 이번 선거에 대해 "일꾼 뽑는 선거이자 독재 막는 투쟁"이라며 반드시 승리할 것을 다짐했다. 민주당은 12일 충북 청주 엔포드호텔에서 대전·세종·충북·충남 공천자대회를 열고 지방선거 승리를 결의했다. 이날 박수현 민주당 충남지사 후보 또한 공천자 대회에 참석해 내란 세력 청산 등을 위한 승리를 다짐했다. 박 후보는 "내란 세력을 청산하고 새로운 대..

지방선거 앞두고 들끓는 행정통합 여론…대전시의회 민원 100배 폭증
지방선거 앞두고 들끓는 행정통합 여론…대전시의회 민원 100배 폭증

6·3 지방선거를 20여 일 앞두고 대전 시민들의 관심이 지방선거를 앞두고 '대전·충남 행정통합'에 집중되고 있는 것으로 나타났다. 대전시의회에 접수된 시민 민원 가운데 가장 많은 비중을 차지 하고 있는 데 따른 것이다. 개인의 생활에 직결된 사안이 아닌 지역 정체성과 지방정부 재편 이슈에 여론이 크게 반응하고 있는 것으로 주목된다. 12일 대전시의회에 따르면, 올해 1분기(1~3월) 접수된 민원은 총 1665건으로 집계됐다. 지난해 같은 기간 14건과 비교하면 1년 새 100배 넘게 폭증한 수치다. 특히 전체 민원 가운데 1621..

안전공업 대화공장도 `안전 사각지대`… 산안법 위반사항 `무더기 적발`
안전공업 대화공장도 '안전 사각지대'… 산안법 위반사항 '무더기 적발'

73명의 인명 피해를 낸 안전공업(주)의 주요 사업장에서 산업안전보건법 위반 사항이 무더기로 적발됐다. 화재가 발생한 문평공장에 이어 대전산업단지 내 대화공장에서도 다수의 위반 사항이 확인되면서 사업장 곳곳이 안전 사각지대에 방치돼 있던 것으로 드러났다. 대전지방고용노동청(청장 마성균)은 12일 안전공업 대화공장을 대상으로 산업안전 근로감독을 실시한 결과 사법처리 32건, 과태료 부과 29건(약 1억 2700만 원), 시정개선 9건 등 총 70건의 법 위반 사항을 적발했다. 안전공업은 지난 3월 20일 대덕구 문평동 소재 문평공장에..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 부처님 오신 날 앞 ‘형형색색 연등’ 부처님 오신 날 앞 ‘형형색색 연등’

  • 제9회 전국동시 지방선거 선거인명부 작성 시작 제9회 전국동시 지방선거 선거인명부 작성 시작

  • 대전시장 허태정 후보 선대위 참석, 이장우 후보 문화산업 정책 발표 대전시장 허태정 후보 선대위 참석, 이장우 후보 문화산업 정책 발표

  • 공용자전거 타슈에 시민들 통행 ‘불편’ 공용자전거 타슈에 시민들 통행 ‘불편’