중앙대학교 대학원신문
인터뷰, 임근준
최종편집 : 2020.1.2 목 12:52
기획과학
209호 [지평넓히기] 생활속에서 만나는 아인슈타인
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[209호]
승인 2006.02.26  14:35:00
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209호 [지평넓히기] 생활속에서 만나는 아인슈타인
2005-03-13 17:59 | VIEW : 38
 




지평넓히기
생활속에서 만나는 아인슈타인







E=mc2, 이 수식은 아인슈타인의 익살스러운 얼굴과 더불어 우리가 그를 기억할 때 생각하는 대표적인 것이다. 아인슈타인은 ‘빛은 우주에서 속도가 가장 빠른 것’이며, 이 속도는 변하지 않는다는 전제하에 물체의 운동방향으로 움직이는 막대가 줄어들고, 움직이는 시계가 느려지며 결국 질량과 에너지가 같은 종류라는 결론에서 얻어낸다. 보기에는 간단해 보이지만 아인슈타인의 과학은 우리 주변의 곳곳에서 핵심적인 기술들의 원리를 제공하고 있다.
요즘 우리는 핸드폰으로 ‘친구 찾기’ 혹은 ‘도로교통 안내’와 같은 GPS(Global Positioning System : 위성 위치확인 시스템) 시스템의 사용으로 편리한 생활을 누리고 있다. 핸드폰, 자동차, 항공기, 선박 심지어 노트북에까지 장착되어 있는 이 시스템이 상대성 이론을 활용한 좋은 예이다. GPS 정보는 지구 주위를 돌고 있는 GPS 위성으로부터 송출되는데 여기에는 가장 정확하다는 원자시계가 장착되어 있다. 그것들은 위치를 정확하게 알려주기 위해서 지구 위에 있는 시계와 오차 없이 움직여야 한다. 하지만 위성의 운동속도와 고도가 문제시 된다. 그들의 속도가 빠르기 때문에 상대성 이론의 영향을 받는 것이다. 상대성 이론에 따르면 빠르게 이동하는 물체안에서는 시간이 느려진다.


보통 일상생활에서는 이런 현상이 나타나는 경우가 드물지만 위성은 예외다. 미국 클리포드 윌 교수(워싱턴대)에 따르면 위성에서는 하루에 7밀리초(1ms=1000분의 1초)씩 시간이 느려진다. 또한 중력도 문제가 된다. 지구에서 높은 상공에 떠있는 위성의 중력은 표면의 1/4에 불과하다. 중력이 약한 곳에서는 시간이 빨리 간다. 때문에 이 경우에 위성 시계가 지표면보다 45ms나 더 빨리 간다. 위성의 이동속도와 위치를 고려하면 위성에 있는 원자시계는 지구보다 38ms나 빨리 간다. 따라서 GPS 위성은 매일 이 정도의 오차를 보정해야 지구와 동일한 시간을 가질 수 있다.


상대성이론 이외에도 아인슈타인의 과학은 우리 생활의 다양한 부분에서 발견된다. 그중 하나는 ‘광전효과’로써 우리가 사용하는 디지털 카메라의 토대가 된다. 광전효과란 빛 알갱이(광자)가 금속판을 때리면 전자가 튕겨 나가는 현상을 말하는데, 디지털 카메라 안에는 전하결함소자(CCD)라는 부품이 들어있어 렌즈를 통과한 빛을 전기 신호로 바꾸는 일종의 광센서 역할을 한다. 각각의 광센서에는 빛의 삼원색 필터가 붙어있고, 각 필터에서는 자기 필터 색과 동일한 색의 빛만 통과시켜 광센서에 전달한다. 이때 광센서가 빛 알갱이를 전자로, 다시 말해 빛을 전기 신호로 바꾼다. CCD에서는 광센서가 보낸 모든 전기신호를 모아 사진 파일을 만든다. 광전효과는 첩보영화에서 나오는 홍채인식장치를 비롯해 지문이나 안면인식장치에서도 활용되고 있다. 그리고 우리나라에서도 연구 개발 중에 있는 태양전지의 중요한 원리로 이용된다.


이동미 편집위원 petite-dm@hanmail.net

 
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