Q＆ A로 풀어보는 일상 속 과학 이야기

Q. 종이가 오래되면 색이 누렇게 바래는 이유가 뭔가요.
A. 일반적으로 종이는 나무로 만드는데, 잉크가 종이에 흡수되거나 번지는 것을 막기 위해 표면에 특수처리를 합니다. 현재 가장 많이 쓰는 처리법은 종이 표면에 백반(황산알루미늄) 혼합물을 입히는 방법입니다. 이 백반 분자는 빛이나 수분에 노출되면 분해돼 산성 용액을 만듭니다. 종이는 약한 산에도 쉽게 분해되며 색이 누렇게 변합니다. 책꽂이에 꽂아둔 책 안쪽은 색이 변하지 않지만 빛과 수분에 노출된 바깥쪽만 누렇게 변색되는 것은 이런 이유 때문입니다. 신문지처럼 리그닌을 많이 함유한 종이는 더 쉽게 색이 바랩니다. 리그닌은 셀룰로오스와 함께 목재를 구성하는 그물 모양의 고분자 화합물로, 산소와 반응하면 색깔이 누렇게 바뀝니다. 하지만 오랜 시간이 지나도 색이 바래지 않는 종이도 있습니다. 우리 조상들이 사용한 한지는 백반을 사용하지 않아 오랜 세월을 견딜 수 있습니다.

Q. 스트레칭을 할 때 ‘우두둑’ 하고 뼈 부서지는 소리가 나는 이유가 뭔가요.
A. ‘우두둑’ 하는 소리는 관절에서 순간적으로 질소기체(N2)가 빠질 때 나는 것입니다. 관절을 심하게 움직이면 관절낭(주머니) 내부 압력이 낮아져 관절액에 녹아 있던 질소기체가 밖으로 빠져나옵니다. 사이다 뚜껑을 돌려 딸 때 탄산기체가 새어나오면서 소리가 나는 것과 같은 원리입니다. 한번 소리가 난 관절에서는 같은 소리가 잘 나지 않는데, 일단 분출된 질소가스가 다시 관절액에 녹기까지 시간이 걸리기 때문입니다. 그러나 우두둑 소리가 날 때까지 스트레칭을 하면 관절에 좋다는 의학적인 근거는 없습니다. 오히려 관절운동을 심하게 해 통증이 느껴진다면 관절에 변형이 생길 수 있으므로 전문의를 찾아 진단을 받아야 합니다. 손가락 마디 관절에서 계속 소리가 나도록 하면 마디 관절이 두꺼워진다는 속설이 있지만 이 또한 증명되지 않은 소문입니다. 관절의 굵기는 유전 또는 퇴행성관절염의 영향일 확률이 높습니다.

Q. 상점에서 구매하지 않은 제품을 몰래 갖고 나가면 ‘삐’ 소리가 나는 도난방지장치의 원리는 뭔가요.
A. 상점에서 계산하지 않은 물건이나 도서관에서 몰래 책을 갖고 나갈 때 ‘삐’ 소리를 내는 도난방지장치는 전자기 유도현상을 이용합니다. 전자기 유도현상은 자기장이 변할 때 전기장이 생기거나 반대로 전기장이 변할 때 자기장이 생기는 물리 현상입니다. 상점 입구의 검지기에는 코일이 감겨 있어 물건에 붙은 자석이 움직이면 자기장이 변하면서 코일에 유도전류가 흐르게 됩니다. 도난방지장치는 이 유도전류를 감지해 소리를 냅니다. 보통 물건을 살 때 떼어내는 태그가 바로 이 자석입니다. 도서 대출과 반납이 계속 이뤄지는 도서관에서는 책에 자석 테이프를 붙여 대출할 때 자성을 없애고 반납할 때 자성을 되살리는 방식으로 도난을 방지합니다. 전자기 유도현상을 이용하지만 도난방지장치와 작동원리가 반대인 기계도 있습니다. 공항에서 터미널로 들어가는 탑승객이 금속을 갖고 있을 때 ‘삐’소리를 내는 금속 탐지기는 검지기에 전류를 흘려준 뒤 총기 같은 금속에 유도된 전류로 생긴 자기장 변화를 감지합니다.