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[2021 봄호] 3 - 물리학과가 본 교실

  • 서동희
  • 2021-07-09 07:00:58

2021 SPRING 공대생이 보는 세상 3

물리학과가 본 교실
Dept. of Physics







아~ 졸려.. 누워서 숙제할 수는 없을까...

어? 만년필을 거꾸로 들어도 글씨를 쓸 수 있잖아! 중력이 반대로 작용할 텐데 이게 어떻게 가능한 거지?

정답은 모세관 현상이야!


물과 수은의 모세관 현상 비교

모세관 현상 Capillary action은 액체 속에 모세관을 넣었을 때, 액체 사이의 인력과 액체와 모세관 사이의 인력에 의해 가느다란 관을 채운 액체가 올라가거나 내려가는 현상을 말해. 예를 들어 가는 유리관을 물속에 넣으면 물 분자 사이의 응집력보다 물 분자와 유리벽 사이의 인력이 더 강하기 때문에 유리관의 안쪽을 따라 물이 따라 올라오게 돼. 반대로, 수은은 수은과 관과의 부착력보다 수은 분자끼리의 응집력이 더 강하기 때문에 모세관을 따라 내려가게 돼. 그리고 만년필에도 이 원리가 적용되어 잉크가 나오고 종이 위에 글씨가 써지게 되는 거야.

만년필 펜촉을 보면 가운데 얇은 틈이 있어. 그리고 그 틈이 일종의 모세관 되어 잉크 카트리지에 있는 잉크들이 타고 올라오게 되는 거지. 그렇게 올라온 잉크가 종이로 옮겨지는 과정도 중력 때문이 아닌 모세관 힘 때문이야. 종이는 우리 눈에는 매끈해 보이지만 확대해보면 셀룰로스 섬유가 복잡하게 뒤엉킨, 일종의 모세관이라고 볼 수 있어. 그렇기에 펜촉과 종이가 잉크를 두고 벌이는 모세관 힘의 상호작용으로 잉크가 펜촉에서 종이로 이동하게 되지. 중력 때문이 아닌 모세관 작용으로 잉크가 나오는 것이기 때문에 거꾸로 써도 나오지만, 필름으로 코팅되어 표면에 모세관이 없는 경우, 모세관의 상호작용이 일어나지 않기 때문에 종이 위에는 글씨가 잘 안 써지는 거지.

모세관 작용을 이용해서 선의 두께를 예측해볼 수도 있어!

펜촉을 종이에 대고 천천히 움직이는 것보다 빨리 움직이면 더 얇은 선이 나오게 되는 것도 모세관 힘 사이의 동적 평형에 의한 결과라고 해. 그리고 한 연구팀에서 모세관 작용을 계산하여 아래 수식과 같이 펜을 쓸 때 종이에 남는 잉크 반점의 크기와 선의 두께를 예측하는 수식 [링크] Hydrodynamics of writing with ink 논문을 만들기도 했다고 해.
$$\boldsymbol{wf} = \boldsymbol{0.16(f-1)γh/(fμu_0)}+\boldsymbol{5.55R}$$
$\boldsymbol{wf}$ : 선의 두께
$\boldsymbol{f}$ : 종이의 거친 정도(roughness)
$\boldsymbol{γ}$ : 잉크의 표면장력
$\boldsymbol{h}$ : 종이에 옮겨지는 잉크 필름의 두께
$\boldsymbol{μ}$ : 잉크의 점도
$\boldsymbol{u_0}$ : 펜이 움직이는 속도
$\boldsymbol{R}$ : 펜촉 틈 폭의 절반

종이의 거친 정도 잉크의 표면장력 등 다양한 변인들을 함께 고려해 선의 두께를 구할 수 있다니 정말 신기하지 않니?
이렇게 얘기하다 보니 어느덧 잠이 깼네!

이제 나는 만년필로 다시 숙제하러 가볼게! 안녕~

ALIMI 25기 전자전기공학과 서동희

다들 포스텍에서 만나요!

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[2020 여름호] 알리미가 세종특별자치시에 떴다

  • 서동희
  • 2020-08-26 14:53:12

2020 SUMMER 알리미가 간다

알리미가 세종특별자치시에 떴다


전국을 순회하며 고등학생 친구들의 다양한 고민을 들어주고 해결해주는 알리미! 이번에는 세종특별자치시에 가게 되었습니다.
세종시에서 만난 친구들은 진로에 관해 많이 고민하고 있었는데요. 친구들과 함께 어떤 이야기를 나누었는지 궁금하지 않나요?
25기 은진
25기 동희
25기 채림






알간다1

Q1. 아직은 꿈이나 희망 학과가 없어서 생활기록부를 어떤 방향으로 써야 하는지, 또 다른 친구들에 비해 뒤처지는 건 아닌지 걱정됩니다.

은진 나는 고등학교 때 일찍부터 꿈을 정해 놓긴 했지만, 활동들은 정말 다양한 분야에서 했던 것 같아. 경제 동아리에 들기도 하였고, 경영학 개론 수업을 듣기도 하면서 단순히 수학, 과학 관련 활동뿐 아니라 인문학 관련 활동도 활발히 했어. 꿈이 확실히 정해지지 않아 다양한 분야의 경험을 하는 것을 대학에서 부정적으로 평가할 일은 거의 없으니 걱정하지 말고 천천히 찾아 나가도 괜찮을 것 같아.

동희 지금 확실한 꿈이 없다고 걱정하지는 않아도 돼. 한 가지 분야가 아니라 여러 가지 분야를 공부하고 활동했다고 나쁘게 평가를 하지는 않아. 지금 꿈을 찾기 위해 노력하는 활동들 모두 너의 고등학교 때의 활동이고 그것 자체로 큰의미가 있어. 너무 조급해 하지 말고 해 보고 싶고 좋아하는 것을 하면서 천천히 꿈을 찾아 나가는 것이 더 중요하고 더 좋을 것 같아. 지금 당장 꿈이 없다고 보여주기 식으로 꿈을 결정하기보단 다양한 활동들을 하면서 천천히 너의 꿈을 찾아 나가는 것이 중요해.

Q2. 공부할 때 학원에 왔다 갔다 하는 시간이 너무 아까워서안 가려고 하는데 그러기엔 막상 혼자서 어떻게 공부를 해야 할지 모르겠습니다. 선배들 같은 경우에는 어떻게 공부하셨나요?

은진 나도 학원에 가려면 왕복 2시간이나 걸렸었어. 그래서 학원 대신 인터넷 강의를 많이 활용했었어. 처음에는 막막할수 있는데, 그럴 때는 인터넷 강의의 커리큘럼을 잘 활용해 봐. 혼자서도 할 수 있도록 커리큘럼을 잘 짜놓았고 어떤 순서로 공부하면 되는지도 잘 나와 있어서 처음에는 커리큘럼대로 공부하면 그런 막막함을 어느 정도 해소할 수 있을 거야. 그런데 막상 혼자 공부를 하다 보면 공부할 자료가 부족해서 힘들 거야. 그래서 나 같은 경우에는 1달 같이 학원을 단기간으로 다니면서 그 기간 동안 학원에서 주는 다양한 자료들을 받아와서, 그것을 이용해 공부했어. 학원에 다니는 동안 시중에서 판매하는 문제집을 사서 풀어보거나, 미리 학원 수업 자료들을 받아놓고, 인터넷 강의를 들으면서 그 자료들을 풀곤 했지. 강의는 나에게 잘맞는 인터넷 강의로! 문제는 다양한 자료들이 있는 학원 교재로 하는 걸 추천해.

Q3. 공부하기 위해선 무엇보다 체력이 중요한 것 같은데, 체력관리는 어떻게 하셨나요?

동희 체력관리를 위해 운동을 하는 것처럼 추가적인 활동을 찾지는 않았고, 나만의 생활패턴을 만들어서 규칙적으로 생활했어. 나는 잠자는 것을 엄청나게 좋아하고 여러 사람과 모여서 공부를 할 때보다 혼자서 공부를 할 때 더 집중도 잘되고 효율도 높았어. 그래서 잠을 많이 자기 위해 다른 친구들이 새벽까지 공부할 때 일찍 잠자리에 들었고 아무도 없는 새벽 시간에 일어나서 혼자 공부를 하는 ‘아침형’으로 생활패턴을 잡았었어. 분명 같은 양을 공부하는데 잠도 많이 잘 수 있고 공부도 집중되는 환경에서 높은 효율로 할 수 있어서 체력 소모가 훨씬 덜했어. 체력관리를 하기 위해 따로 운동하면서 체력을 높이기보다 너만의 생활패턴을 잡고 생활하는 것을 추천해.


알간다2

Q4. 과제를 하기 위해 논문을 몇 편 읽어봤는데, 어떻게 읽어야 할지 잘 모르겠어요.

동희 논문을 읽는 목적이 뭐야? 실험을 따라 하기 위해서 논문을 읽는 것이면 단순히 연구 방법 부분에 대해서만 읽고 그것을 따라 하면 돼. 그런데 이 논문이 “우리에게 무엇을 말하고자 하며 어떤 결론을 냈는가?”에 대해서 알고 싶으면 전부 다 읽지 말고 초록을 먼저 읽는 것을 추천해. 초록(Abstract)은 전체적인 논문의 요약이라고 생각을 하면 되는데 어떻게 이 연구를 시작하게 되어서 어떤 연구를 진행했는지를 가볍게 써 놔서 초록을 읽으면 이제 이 논문이 말하고자 하는 게 무엇인지에 대해서 대략 알 수 있을 거야. 그러고 나서 좀 더 세부적인 내용을 읽기 시작하는 것이 논문을 읽기 편할 거야. 어떤 이론을 이용해서 연구했는지 궁금한 것이라면 본문에서 그 부분을 찾아 읽는 식으로 처음부터 끝까지다 읽지 말고, 먼저 초록을 읽고, 그 후에 추가로 알아 보고자 하는 내용을 찾아 읽으면 좀 더 효율적으로 논문을 읽을 수 있어.

은진 동희의 말에 조금 덧붙이자면 보통 고등학교 때 논문을 읽는 목적은 연구 자체의 내용보다도 어떤 자료 조사의 근거로 쓰기 위해서 읽는 경우가 많을 거야. 그럴 때 나는 결론 부분을 자주 읽었어. 결론 부분에서는 “어떤 연구를 해서 어떠한 오류가 있었고 그 결과 이런 결과가 도출되었다.”에 대해 말해주기 때문에 그 부분에 대해서 읽는다면 알고자 하는 내용은 충분히다 습득할 수 있을 거야.

Q5. 포스텍과 같은 명문대를 가면 어떤 점들이 좋은가요?

은진 조금 현실적인 측면에서 말하면 취업에 대한 걱정이 없는 게 좋은 것 같아. 대학교에 입학한 후에도 취업을 걱정하면서 학점이 잘 나오는 과목들을 위주로 듣고 고등학교처럼 수업 하나하나의 사소한 부분에 대해서 스트레스를 받으면서 공부하는 경우가 많은데, 명문대에서는 아무래도 취업에 대해서 큰 부담이 없다 보니까 내가 듣고 싶은 과목들도 언제든지 들을 수 있고 수강 신청의 기준이 학점이 아니라 나의 흥미가 된다는 점이 정말 좋은 것 같아.

동희 은진이가 현실적인 측면에서 얘기해 줬으니까 나는 조금 원론적으로 얘기해 줄게. “맹모삼천지교”라는 말이 있듯 사람들에게 환경이라는 요소는 정말 많은 영향을 끼치는 요소야. 그리고 흔히 우리가 말하는 명문대학교들은 그런 환경적인 요소에서 큰 장점이 있는 것 같아. 지금 내 주변에 있는 친구들부터 시작해서 선배님들과 나중에 입학할 후배들까지 다들 공부를 열심히 하고 각자의 목표를 가지고 노력하는 이런 우수한 환경에서라면, 내가 발전할 수밖에 없다고 생각해. 세상은 넓고 대단한 사람들은 정말 많은데, 그런 대단한 사람들이 나의 옆에 있다는 것은 내가 성장하는 데 있어 큰 동기부여가 되기도 하고 힘이 되기도 하지. 또 사회로 나가면 스타트업 CEO, 대기업 이사님들 등등 대단한 분들과 동문이라는 이유로 소속감을 가질수 있는 것도 하나의 큰 장점이라고 생각해.



다음 호 "알리미가 간다"는 강원도 춘천에서 진행됩니다!
참여하고 싶은 학생들은 아래 링크에서 신청 부탁드려요!

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ALIMI 25기 전자전기공학과 서동희

다들 포스텍에서 만나요!

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