민물고기 연구가, 최기철 박사

민물고기 연구를 위해 40여 년 동안 전국 방방곡곡을 누빈 ‘물고기 할아버지’ 최기철 박사는 국내 생태학의 개척자로, ‘한국의 자연 - 담수어 편’, ‘민물고기 이야기’ 등 30여 권의 저서를 펴내는 한편, 어린이들을 위해 수많은 강연회 및 체험 학습 기회를 마련해 주는 등 생태계 연구·보전 활동에 앞장 섰던 ‘자연 지킴이’였다. 최기철 박사는 ‘인간과 자연은 공동 운명체’라고 말하며, ‘어린이들이 마음 놓고 멱을 감을 수 있는 환경을 만들어, 후손들에게 물려줘야 한다.’고 강조했다.

최 박사는 1910년 대전시 외남면에서 태어났다. 그는 대전보통학교 시절에 만난 가미타라는 일본인 선생님의 수업을 듣고 난 다음부터 생물학에 관심을 가졌다. 이후 진학한 경성사범대학에서 그는 다시 가미타 선생님을 만나 생물학을 배웠다. 1931년 경성사범대학을 졸업한 최 박사는 순천공립보통학교 교사, 충주사범학교 교장을 거쳐 1946년부터 1975년까지 서울대학교 사범대학 교수로 재직하면서 동물학회 회장, 문화재 위원을 역임하였고, 퇴직 후에도 한국담수생물학연구소 소장, 진도견혈동보존협회 회장, 한국민물고기보존협회 회장을 역임하였다.

최 박사가 민물고기와 인연을 맺기 시작한 것은 1963년 무렵이었다. 최 박사는 30여 년 동안 채집한 열목어·황쏘가리·어름치 등의 천연 기념물과 각시붕어를 비롯한 한국 특산 물고기 41 종 등 총 147 종 20여만 점의 물고기 표본을 제작하여, 한국 담수어 연구에 귀중한 자료를 남겼으며, 참종개·동사리 등 10여 종의 새로운 물고기를 발견하였고, 서호납줄갱이·종어 등 2종의 특산 물고기가 없어진 것을 확인하기도 했다.

최 박사는 우리 민물고기에 대해 알기 쉽게 설명한 책 30여 권을 펴냈으며, 이 가운데 전국 각 시·도에 분포된 민물고기의 생태를 담은 총 8권의 ‘담수어 생태 시리즈’는 정말 소중한 자료라 할 수 있다.

한강의 한가운데에는 모래섬인 밤섬이 자리 잡고 있다. 밤섬은 1968년 여의도 개발을 위한 폭파로 사라졌었으나, 자연복원력에 의해 지금의 모습을 되찾았다. 밤섬은 세계적으로 드문 도심 속 철새 도래지로 생태적으로 보호할 가치가 높아서 2012년에 ‘람사르 습지’로 등록되었다.

흰꼬리수리

겨울을 나기 위해 밤섬을 찾는다. 하천,해안,호수 등지의 개발로 서식지가 감소하였으며, 번식지의 대규모 벌목이 번식환경을 악화시켜 개체수가 감소하였다. 환경부에서 ‘멸종위기 야생생물 1급’, 문화재청에서 ‘천연기념물 제243-4호’로 지정하여 보호하고 있다.

남생이

천연기념물이자 멸종위기 야생생물이다. 등딱지 기이가 25cm정도로 겨울이 되면 진흙 속에서 원동을 한다.

왕잠자리

수면 위로 나온 수생식물 줄기에 산란한다.

낙지다리

70cm높이로 자란다. 줄기와 가지 끝에 5~6개의 꽃대가 사방으로 펼쳐져 위에서 내려다본 모습이 낙지가 다리를 펼친 것과 같아서 이름이 낙지다리라고 부른다.

참개구리

양서류로 몸길이는 6~9cm 정도이다.

등포풀

크기가 1~3mm로 매우 작다. 영등포에서 처음 발견되어 붙어진 이름으로 현재는 찾아보기 힘든 희귀식물이다.

물쑥

여러해살이풀로 물기가 많은 땅에서만 자라나기 때문에 물쑥이라고 부른다.

팥중이

몸길이가 약 3~4cm 정도의 메뚜기과 곤충이다.

도시화로 인한 생태계의 위기

많은 인구가 도시로 집중되면서 산업구조와 자연환경이 변하는 현상을 도시화라고 한다. 도시 면적이 넓어짐에 따라 녹지 공간은 축소되었으며, 인간의 활동으로 자연 생태계에 다양한 문제점이 발생했다.

도시로 내려오는 야생동물

멧돼지와 고라니 같은 야생 동물들이 도시에 출몰하는 일들이 많아지고 있다. 인간의 입장에서 보면 농작물의 피해와 생명의 위협을 느끼기도 하지만, 야생 동물들의 측면에서 보면 도시화로 인해 서식 공간 및 먹이가 감소하였기 때문에 도시로 내려오게 된 것이다.

증산 작용과 냉섬 현상

식물체의 물이 잎의 기공을 통해 수증기로 빠져나가는 현상을 증산 작용이라고 한다. 식물체 내에 수분이 많을 때에는 기공을 열어 증산 작용을 하고 적을 때는 기공을 닫아 식물체 내의 수분을 조절한다. 증산 작용을 통해 물이 수증기로 증발하는 과정에서 주변으로부터 열에너지를 흡수하므로 식물체와 주위의 온도가 낮아진다. 일반적으로 증산 작용은 주로 기공이 열리는 낮에 일어나고 빛이 강할 때, 온도가 높을 때, 습도가 낮을 때, 바람이 잘 부는 날에 활발하게 일어난다. 낮에 식물이 많은 곳에서는 증산 작용이 일어나 주위보다 온도가 낮은 냉섬 현상이 나타난다.
 
온실 효과와 열섬 현상

온실 효과는 지면에서 적외선으로 방출되는 지구 복사 에너지가 대기 중의 수증기와 이산화탄소 같은 온실 기체에 의해 대부분 흡수되는 현상이다. 대기에 의해 흡수된 에너지는 대기 복사로 공간과 지면에 방출되어 지면으로 일부가 되돌아오기 때문에 지면의 온도를 높이게 된다. 이것은 마치 온실의 유리창이 태양 복사 에너지는 통과시키나 온실 안의 장파 복사는 통과시키지 않아서 온실 안이 더운 것과 같아서 대기의 온실효과라고 한다. 대표적인 온실 가스는 수증기(H2O), 이산화탄소(CO2), 메테인(CH4)이지만 오존(O3)도 포함된다. 도시의 대기에는 인간의 활동으로 인한 온실기체가 많이 있어 온실 효과가 더 크게 나타나며, 도시의 온도를 높여 열섬 현상이 나타난다.

미세먼지 측정방법은 무엇일까?

2016년 기준으로 미세먼지 농도는 전국의 300여개 측정소에서 측정되어 ‘실시간 대기오염 정보공개시스템(www.airkorea.or.kr)’ 등을 통해 공개하고 있다. 또한 수도권, 백령도, 남부권, 중부권, 영남권, 제주도 등 6개 지역에서는 황사 등 장거리이동 대기오염물질의 성분을 정밀조사하고 있다. 그 조사결과를 이용하여 고농도 미세먼지 현상에 대한 원인을 다각적으로 분석하고 있다.

미세먼지 측정방법에는 3가지 방법이 있다.
방사선 또는 빛의 물리적 특성을 이용하여 간접적으로 측정하는 방법(베타선 흡수법, 광산란법)과 미세먼지의 질량을 저울로 직접 수동으로 측정하는 방법(중량농도법)을 말한다.
베타선 흡수법이란 방사선인 베타선이 어떤 물질을 통과할 때 그 물질의 질량이 클수록 더 많이 흡수되는 성질을 이용하여 미세먼지를 채취한 여과지에 흡수된 베타선 양을 측정하여 그 값으로부터 미세먼지의 농도를 구하는 방식이다.
광산란법이란 물질에 빛을 쪼이면 충돌한 빛이 여러 방향으로 흩어지는 원리를 이용하여 흩어진 빛의 양을 측정하고 그 값으로부터 미세먼지의 농도를 구하는 방식이다.
중량농도법이란 24시간 동안 시료를 채취하여 여과지에 모인 물질 중 그 크기가 2.5㎛ 보다 작은 미세먼지의 질량을 측정하는 방식이다.
이렇게 측정한 미세먼지 농도는 공기 1㎥ 중 미세먼지의 무게(백만분의 1g을 의미하는 ㎍)를 나타내는 ㎍/㎥ 단위로 표시한다.

미세먼지 오염 시, 나는 어떻게 해야 할까?
미세먼지 예보가 ‘나쁨’ 또는 ‘매우나쁨’으로 발령된 경우에는 어린이와 노인, 호흡기 질환자 등은 가급적 외출을 자제하고 창문을 닫아 외부의 미세먼지 유입을 차단한다. 실내청소를 하는 경우에는 청소기 대신 물걸레를 사용한다. 부득이하게 외출을 하는 경우는 식품의약품안전처가 인증한 보건용 마스크를 착용하고, 교통량이 많은 지역으로는 가급적 이동을 자제한다. 또한 물을 많이 마시고, 외출하고 돌아오면 곧바로 손과 얼굴, 귀 등을 깨끗이 씻어야 한다.

힘의 합력

온도나 질량 같은 물리량은 크기만 가지고 있지만 힘은 크기와 방향을 가진다. 따라서 힘은 크기와 방향을 모두 표시하여 나타낸다. 따라서 3 N의 힘과 4 N의 힘을 더할 때는 방향에 따라서 다른 값을 가질 수 있다. 이렇게 두 힘을 더하여 효과가 같은 하나의 힘으로 나타내는 것을 “힘의 합력을 구한다.”라고 한다. 힘의 합력은 평행사변형법 등을 이용해서 구할 수 있다. 이 방법으로 3 N의 힘과 4 N의 힘 합력을 구하면 두 힘이 같은 방향이면 7N, 반대방향이면 4 N의 방향으로 1 N이 되고, 두 힘이 이루는 각이 0 ~ 90° 사이의 각이면 1 N과 7 N 사이의 값이 된다.

힘의 분해와 힘의 평형

한 힘을 두 개 이상의 힘으로 나누는 것을 ‘힘의 분해’라고 한다. 임의의 한 힘이 주어졌을 때. 이 힘은 수평방향의 힘과 수직방향의 힘의 합력으로 표현될 수 있다. 크기가 같고 방향이 반대인 두 힘의 합력은 0이 된다. 이처럼 크기가 같고 방향이 반대인 두 힘이 한 물체에 동일한 직선 위에 작용하면 그 물체는 더 이상 움직이지 않게 된다. 이와 같은 것을 ‘힘의 평형’이라고 한다. 실에 매달려 가만히 있는 추는 아래로 중력을 받고 위로 줄의 장력을 받는다. 그러면 추에 작용하는 합력은 0이 되므로 추는 그 자리에서 가만히 정지해 있을 수 있다.

건축물과 힘의 분해

건축물을 설계할 때는 힘의 평형이나 힘의 분해를 고려해야 한다. 무거운 지붕을 받치는 기둥이 한 개이면 기둥은 지붕의 무게를 전부 받게 되므로 매우 두껍게 설치해야 한다. 하지만 두 개의 기둥을 수직으로 받치면 힘을 반반씩 나누어 가질 수 있다. 그러나 옆으로 미는 힘에는 쉽게 무너질 수 있다. 이 때 대각선 방향으로 기둥을 대면 단위면적당 받는 힘이 작게 분해될 뿐만 아니라 수평으로 쓰러짐을 막을 수 있게 된다. 이러한 원리를 적용한 것이 트러스구조이다. 아치교는 활 모양의 곡선을 그리는 구조물로 건물의 지붕이나 다리 등에 쓰인다. 아치교는 아래로 작용하는 힘에 대해 양끝이 움직이지 않도록 단단히 누르며, 아치를 이루는 물체 내부에는 서로 미는 힘이 작용한다. 따라서 돌이나 벽돌을 아치형으로 쌓으면 힘의 균형이 깨지지 않고 무너지지도 않게 된다.

수도 시설의 변천 과정

세계에서 가장 오래된 수도는 312년에 고대 로마에 설치되었던 ‘아피아’ 수도 시설이다. 당시 처음 수도 시설을 제안하고 설계했던 ‘아피우스’의 이름을 따서 ‘아피아’라고 불렸는데, 샘물이나 호수에서 관을 끌어와 공중 목욕탕이나 분수대에 공급한 형태였다. 수도의 총 길이 16.6 km 중에서 16.5 km가 지하 갱도로 만들어져 있으며, 지금도 로마에서 이 수도를 일부 사용하는 곳이 있을 정도로 기술이나 규모면에서 굉장한 것이었다. 그러나 고대 로마의 수도는 정수된 물을 공급하는 근대적인 의미의 수돗물은 아니었다. 물의 정수 처리 기술의 큰 발전이 없었고, 물을 소독하는 과정을 거치지 않았기 때문에 콜레라 등의 수인성 전염병이 많이 발생하였다. 1841년까지도 영국의 리버풀 맨체스터 시민의 평균수명은 26세였고, 거의 해마다 수인성 전염병인 콜레라가 정기적으로 발생하였다. 그러나 이후 현미경의 발견으로 수돗물 속 미생물이 질병을 일으킨다는 것이 밝혀지고, 모래 여과지 개발, 오존, 염소 등의 소독 등의 기술이 발달하면서 장티푸스, 이질, 콜레라 등의 수인성 전염병을 예방하는 데 획기적으로 기여하였다. 그래서 일부 학자들은 의학보다는 수돗물의 보급이 인간의 평균 수명 연장에 더 큰 기여를 했다고 주장하기도 한다. 우리나라의 경우 1908년 8월에 준공된 뚝도 정수장이 근대적 의미에서 한국 최초의 상수도 시설이다.

현대 건축에 사용된 수학적 개념
1. 수학적인 외피과 연속성(Mathematical Surfaces and Seriality)
자연에서 발견한 패턴이나 건축의 구조나 외피에 적용된다.
물결무늬, 비눗방울 등의 기하학적인 패턴을 표현하거나 꽃잎이나 나뭇가지 등에서 찾은 규칙적인 연속성을 가진 피보나치 수열, 황금비 등을 사용한다.
대표 건축물 : 사그라다 파밀리아 성당(스페인 바르셀로나)
 
2. 비정형성, 복합성, 창발성(Chaos, Complexity, Emergence)
부분의 모양이 전체의 모양과 닮은 형태로 같은 모양이 반복·중첩되는 프랙털을 건축의 구조나 외피에 사용한다.
부분적으로 보면 불규칙하고 불안정해 보이지만, 전체적으로 보면 조화롭고 균형있는 모습을 살펴볼 수 있다.
대표 건축물 : 루브르 아부다비(아랍 에미레이트 아부다비)
 
3. 틈 메우기와 타일 붙이기(Packing and Tiling)
평면을 다각형으로 분할하는 브로노이 다이어그램을 사용하여, 평면이나 입체적 공간을 최대한 효율적으로 나눌 수 있다.
세포 분열, 동물의 무늬, 벌집과 같은 자연 구조와도 닮아서 예술적으로도 가치가 높다.
대표 건축물 : 워터큐브(중국 베이징)
 
4. 최적화(Optimization)
컴퓨터 기술을 이용하여 건축의 맞춤형 디자인이 이루어지고 있다.
파라메트릭 기법으로 건축의 내외부 구조에 3D설계 방식을 적용할 수 있으며, 정교한 곡선을 구현할 수 있다.
대표 건축물 : 동대문 디자인 플라자(대한민국 서울)

잔상효과를 이용한 디스플레이

일반적으로 TV나 컴퓨터에서 쓰이는 디스플레이와는 달리 평평한 화면없이 긴 LED바가 허공에서 회전하면서 발생한 잔상효과를 이용해 만든 화면이다. 빠르게 회전하는 날개 속의 LED바가 잔상효과로 인해 멈춰있는 하나의 영상으로 보이면서 마치 허공에 영상이 떠있는 것처럼 느껴지게 된다. 이러한 디스플레이를 POV(Persistence of vision) 디스플레이라고 부른다.
잔상효과는 사람의 눈이 초당 약 12개~100개정도의 이미지를 보면서 부분적으로 놓치게 된 정보가 생기기 때문에 나타난다. 뇌는 놓친 정보를 보완하기 위해서 앞서 본 것과 뒤에 이어진 이미지가 서로 자연스럽게 연결되도록 처리하는데, 이때 실제 물체가 빠르게 움직이는 경우 실제 움직임과 우리 뇌에서 이어놓은 이미지 사이에 차이가 존재하게 되고, 이 때문에 실제의 움직임과 다르게 보이는 잔상효과를 경험하게 되는 것이다. 이러한 현상을 활용한 장난감인 조트로프를 시작으로 애니메이션과 영화와 같은 동영상이 탄생했으며, 지금도 우리는 카메라로 프로펠러의 날개를 찍는 경우 날개가 여러 개가 된 것처럼 보이거나, 빠르게 돌아가는 선풍기의 날개가 마치 거꾸로 돌아가는 것처럼 보이는 것과 같은 잔상효과를 느껴볼 수 있다. 잔상효과 뿐만 아니라 빛이 굴절, 반사 등의 특징을 활용하여 실제 그 자리에 존재하지 않는 삼차원 영상이나 이미지를 보여주는 기술을 유사홀로그램이라고 하며, POV 디스플레이 역시 유사 홀로그램의 일종이다.

지진의 정의
지진이란 지구 내부에서 생긴 진동이 사방으로 전달되어 땅이 흔들리는 현상이다.

지진의 크기
지진의 크기는 진도와 규모로 구분할 수 있다. 진도란 사람이 느끼는 지진의 정도와 건물의 피해 정도를 기준으로 나타내는 수치이며 규모란 지진파로 인해 발생한 총 에너지의 크기를 계측 및 관측에 의해 계산된 객관적 지수를 말한다.

지진파의 이해
지진파 중에서 진원지에서 출발하여 내부로 전파해오는 파동이다. 이에는 실체파P파/S파bodily wave가 있다.
P파 Primary Wave의 속도는 7~8km/s로 빠르며, 진동방향은 진행방향과 나란하다. 고체, 액체, 기체가 P파를 통과하며 진폭과 피해정도는 비교적 작다. S파 Secondary Wave는 P파와는 달리 속도가 느리며 진동방향은 진행방향과 수직이고, 고체만 통과할 수 있다.

관성으로 공중에 매달린 추는 움직이지 않고 종이만 움직여 지진파가 종이에 그려진다.

지진에 의해 발생된 지진파를 기록하는 장치를 지진계라 한다. 지진계는 공중에 매달린 추에 펜을 고정시키고 펜 아래에 기록할  종이를 놓는데, 지진이 발생했을 때 관성으로 이 종이만 움직여 지진파가 그려진다. 지진파를 3차원으로 분석하기 위해 동서방향, 남북방향을 각각 기록하는 2개의 수평동 지진계와 상하방향을 기록하는 수직동 지진계 1개가 필요하다.

실시간 지진 모니터링

지진의 발생원인 및 현황

내진설계로 지진에 잘 견디는 구조를 만들 수 있다.
내진설계란 지진에 견딜 수 있도록 구조물의 내구성을 높이는 것을 말한다. 지진이 일어나면 상하진동보다 좌우진동이 일어나므로 이런 수평진동을 견디게 건축물 내부의 가로축을 튼튼하게 만들어 건축물을 보강하거나 지진에 대한 저항력을 높이기 위해 보강 설비를 갖추는 것이다.

우리나라 원자력발전소는 부지조사 및 선정, 설계, 시공, 운영 등 각 단계에서 철저하고 완벽한 지진 대비책을 세워놓고 있다.
최첨단 기술로 반경 320km까지 철저히 조사해 부지를 조사하고 선정하며 강한 지진에 견딜 수 있도록 내진설계를 한다. 또한 단단한 암반 위에 튼튼하게 시공하고 최첨단 감시설비를 갖추어 운영 및 비상시에 대비한다.

건물 밖으로 나가야 할 때 엘리베이터의 사용을 지양하고 계단을 이용해야 한다. 밖으로 나와서는 가방이나 손으로 머리를 보호하고, 건물과 거리를 두고 주위를 살피며 떨어지는 물건에 유의하며 신속하게 운동장이나 공원 등 넓은 공간으로 대피해야 한다.  건물 내부에 있을 때에는 탁자 아래로 들어가 몸을 보호하고 흔들림이 멈추면 전기와 가스를 차단하고, 문을 열어 출구를 확보한다.

쿠릴열도, 일본, 티벳, 수마트라, 인도네시아, 캄차카, 알래스카(프린스 윌리엄 사운드, 앤드리에노프 제도, 랫 제도), 에콰도르, 칠레 등이 있다. 2013년 이후 국내 또한 지진 발생 횟수가 크게 증가했으며 2016년에 발생한 리히터 규모 5.8의 최대 계기지진이 있었으며 이를 포함하여 리히터 규모 5.0이상의 지진은 총 9회 발생하였다.

태풍이란?

북태평양 서부에서 발생하는 열대 저기압 중에서 중심 부근의 최대 풍속이 17m/s 이상으로 강한 폭풍우를 동반하는 자연 현상을 말한다. 저위도 지방의 따뜻한 공기가 바다로부터 수증기를 공급받으면 강한 바람과 많은 비를 동반하며 고위도로 이동하는데, 이를 통해 적도 부근과 극지방의 열적 불균형을 해소한다. 태풍은 발생장소에 따라 각기 다른 이름으로 불린다.

눈에 보이지만 잡을 수 없는 개구리

오목거울에 의해 개구리가  허공에 떠 있는 듯 보이는 실상을 만들어 손에 잡힐 듯 잡히지 않는다.

오목거울에 의한 현상

구의 안쪽 면을 반사면으로 하는 구면 거울을 오목거울이라 한다. 오목거울은 초점을 가지고 있으며, 초점과 구의 중심(구심)에 따라 물체와 같은 모습의 정립상과 뒤집어져 보이는 도립상이 생긴다. 현미경과 자동차 전조등이나 손전등 등 빛을 모아야 할 때 사용하며 물체의 위치에 따라 다양하게 상이 나타난다.

북한산에 서식하는 개구리

개구리는 비교적 흔하게 관찰할 수 있는 양서류로 북한산에 5과 6속 10종이 서식하고 있는 것으로 조사되었다.(2009년 인용)