DSLR보다 정교한 우리몸의 카메라
 ‘눈’ 그리고 ‘시력교정술’

2007년 MBC ‘신비한 TV 서프라이즈’라는 프로그램에서 태국의 모겐족을 소개한 적이 있습니다. 모겐족에게는 놀라운 능력이 숨겨져 있었는데요, 그것은 바로 그들의 평균 시력이 5.0~9.0이라는 것이었습니다. 보통 사람이 가장 시력이 좋다고 평가받는 도수가 2.0이고, 멀리까지 내다본다는 독수리의 시력이 10.0이라는 것을 감안한다면, 일부 모겐족은 독수리에 버금가는 시력을 가지고 있다는 이야기가 되겠죠.

@floppy2009 / Page URL: http://mrg.bz/kdlrQ3 / Image URL: http://mrg.bz/53Ius2


누리꾼들은 방송이 나간 후 모겐족의 시력에 놀라워하면서도 어떤 비밀이 숨어 있을 지 궁금해 하는 등 뜨거운 관심을 보였습니다. 현대로 접어들면서 사람들이 컴퓨터, TV와 함께하는 시간이 길어지게 되었고, 이에 따라 평균 시력이 점차 나빠지고 있으니 어쩌면 모겐족의 시력에 대한 관심은 당연한 것이었는지도 모릅니다. 모겐족의 경우에는 넓은 들판에서 생활하며 먼 곳을 보는 일이 잦다고 하는데요, 바로 이런 환경이 좋은 시력을 갖게 되는 이유라고 합니다.

하지만 도시에 사는 우리에게는 이런 습관보다는 시력교정술이 더 많은 관심을 받고 있는 것이 사실이죠. 그래서 오늘은 여러분들께 우리의 눈, 그리고 시력 교정술의 원리에 대해 알기 쉽게 소개해 드리려 합니다.

먼저 빛이 바깥에서부터 우리 눈으로 들어오는 순서대로, 눈의 구조를 살펴보겠습니다.

눈의 제일 앞부분엔 ‘각막’이 위치합니다. 각막은 흔히 ‘눈동자’라고 하는 검은자위를 덮고 있는 투명한 막입니다. 결국 빛이 눈으로 들어올 때 가장 먼저 통과하게 되겠죠. 가장 바깥에 있으므로 외부로부터 눈을 보호하는 역할을 하기도 하고, 빛을 눈 안쪽으로 통과시키고 굴절시키기도 합니다. 이 때 눈물은 각막의 바깥에 골고루 퍼져있으면서 굴절이 일정하게 일어나도록 도와줍니다.

@Look Into My Eyes / http://www.flickr.com/photos/weirdcolor/2966114569


각막을 통과한 빛은 ‘수정체’로 갑니다. 수정체는 종종 카메라의 렌즈에 비유되는데요, 카메라의 렌즈가 빛을 모아주듯 수정체도 우리 눈에서 빛을 모아주는 역할을 합니다. 또, 카메라의 초점을 조절할 때 렌즈를 조절하듯, 멀리 있는 것과 가까이 있는 것을 볼 때 초점을 조절하는 기능을 하기도 합니다. 수정체는 그 주변 근육이 늘어지고 줄어드는 것에 따라 그 두께가 조절될 수 있는데요, 이러한 두께 조절로 수정체의 굴절률을 달리 할 수 있고 그에 따라 원근조절을 할 수 있게 되는 것입니다.

수정체를 통과한 빛은 ‘유리체’를 지나가게 됩니다. 유리체는 안구에서 가장 부피를 많이 차지하는 부분으로, 투명한 젤 형태라고 합니다. 동그란 안구의 빈 공간을 채워주며 빛을 통과시켜주는 셈이지요.

유리체까지 통과한 빛은 안구의 뒤쪽에 위치하고 있는 ‘망막’에 도착하게 됩니다. 망막은 궁극적으로 물체의 상이 맺히는 곳이라 하여, 주로 카메라의 필름에 비유됩니다. 망막은 시세포가 존재하는 신경조직으로, 빛이 도달하게 되면 시세포에서 시신경으로 신호를 전달하게 되어 뇌에서 우리가 어떤 물체를 ‘보고 있다’고 느끼게 됩니다.

이와 같은 과정을 통해 우리는 무언가를 볼 수 있는 것인데요, 우리가 ‘시력이 떨어졌다’라고 하는 것은 주로 빛이 눈 안으로 들어온 다음 망막에 정확하게 상이 맺히지 못했다, 즉, 빛의 굴절이 제대로 일어나지 않았음을 의미합니다.

이러한 굴절 이상을 교정하기 위해 사람들은 볼록렌즈, 오목렌즈를 이용한 안경, 그리고 콘택트 렌즈를 많이 이용해 왔습니다. 그러던 중 비교적 최근에는 시력교정술이 생겨나면서 많은 사람들이 라식, 라섹과 같은 수술을 받고 있습니다. 시력교정술도 결국은 안경과 같이 빛의 굴절률을 조절하는 원리인데요, 안경이나 렌즈는 추가적인 렌즈를 사용함으로써 굴절률을 바꾸었다면, 시력교정술은 본래 갖고 있는 렌즈, 즉 각막의 두께를 바꾸어서 굴절률을 변화시키는 것입니다.

@suanie / http://www.flickr.com/photos/suanie/5166192290

사실, 라식이나 라섹이 나오기 전, 굴절 교정 레이저 각막 절제술(PRK)이라는 시력교정술이 행해졌는데요, 이는 레이저를 이용하여 각막의 바깥에서부터 절제하여 절제 부위가 곧바로 외부로 노출되므로 많은 부작용을 낳았습니다. 그 후 이러한 PRK의 부작용을 보완하면서 라식과 라섹이 등장하게 된 것입니다.

라식은 각막의 바깥 부분을 도려내어 절편을 만들어 젖힌 다음, 그 안의 각막을 절제하는 수술로, 절제 부위가 바로 노출되던 PRK의 단점을 보완한 기술입니다.
라식 수술의 경우에는 각막을 절제한 부위가 직접적으로 노출되지는 않지만, 도려낸 각막 절편은 수술 후, 수술 전의 70% 정도의 힘으로 붙게 되기 때문에 물리적 충격에 약하고, 각막 절편에 주름이 생기거나, 절편 아래에 염증이 생기는 등 각막 절편으로 인한 부작용이 발생할 수 있습니다.

@ORBIS US / http://www.flickr.com/photos/28816130@N06/3130950905


라섹 수술은 위와 같은 라식 수술의 부작용을 보완하기 위해 만들어진 것으로, 그 원리는 라식 수술과 같지만 도려내는 각막 절편의 두께가 더 얇은 수술입니다. 라식 수술의 경우 각막상피와 그 내부에 있는 기실질까지 포함하는 절편을 만드는 반면, 라섹 수술의 경우에는 희석된 알코올을 이용하여 각막상피만을 도려냅니다. 이러한 차이 때문에 각막이 매우 얇은 사람들 또는 수술 후 눈에 물리적 충격이 가해질 위험이 있는 사람들은 라식보다는 라섹을 이용하는 편이 수술 후 부작용을 예방할 수 있을 것입니다. 하지만 라섹의 경우에는 라식보다 회복 기간이 길고, 통증이 있을 수 있으며, 각막 혼탁의 가능성이 높다고 알려져 있습니다.

@Jacob Davies / http://www.flickr.com/photos/jacob-davies/1911867692/

안경, 렌즈, 시력 교정술 그 어떤 것도 아직은 속 시원히 시력을 나아지게 해주지 못하는 것 같은데요, 눈은 우리에게 매우 중요한 감각기관이니, 어떤 방법으로 시력을 교정하시든 각각의 장단점을 잘 따져보고 선택해야겠습니다.

요즘은 수술 전에 안과에서 세밀히 검사하고, 본인에게 맞는 시력 교정술을 추천해 준다고 하는데요, 그 전에 여러분 스스로 우리 ‘눈’에 대해, 그리고 ‘시력 교정술’의 원리에 대해 조금은 알고 갈 수 있도록 이번 기사 준비해 보았습니다. 여러분에게 작은 도움이 되었길 바라며, 기사를 마무리 하겠습니다.^^


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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

눈이 내리지 않는데도 어떻게 스키를 탈 수 있을까?

2010밴쿠버 동계 올림픽 때 운영위원회는 대회 직전까지 눈이 모자라 고충을 겪었습니다. 결국 가까운 고산의 눈을 헬기로 퍼와 스키와 스노보드 경기장에 눈을 뿌렸다고 합니다. 이렇게 겨울스포츠를 위협하는 눈 부족 현상, 하지만 눈이 내리지 않아도 대부분의 스키장은 꾸준히 문을 엽니다. 어떻게 가능한 일일까요?
이는 바로 인공으로 만들어낸 눈 덕분입니다. 지금부터 인공눈이 어떻게 만들어지는지 자세히 살펴보고 하늘에서 펑펑 내리는 자연눈과는 어떠한 차이가 있는지 살펴보도록 하겠습니다.

자연눈과 인공눈의 차이는?
하늘에서 하얗게 내리는 자연눈은 기온이 0℃이하가 될 때 생깁니다. 우선 구름 속에 차가운 수증기가 먼지, 모래 같은 입자와 충돌해 ‘얼음핵’을 만듭니다. 이 얼음핵에 계속해서 주위의 수중기가 들러붙게 되고, 크기가 점점 커지면서 아래로 떨어지게 되는 것이 바로 ‘눈’인 것이죠. 눈의 결정과 크기는 다양한데 보통 여섯 방향으로 나뭇가지가 뻗은 듯한 모양을 가지고 있습니다.

자연눈의 일반적 결정체 모습. 출처: http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/

인공눈미국의 GE(general electric)회사의 빈센트 세이퍼인공구름에 드라이아이스를 넣으면 눈이 내린다는 사실을 알아내면서 최초로 개발되었습니다. 1946년 미국 매사추세츠 서쪽의 그레이록 산 상공을 비행기로 지나면서, 구름 속에 드라이아이스를 넣자 실제로 그레이록 산에 눈이 내렸습니다. 바로 이 실험이 첫 번째 인공눈 실험 성공 사례였습니다.

인공눈은 자연눈과 다르게 공기 중에서 순식간에 얼어 버리기 때문에 자연눈 결정처럼 나뭇가지 모양은 생기지 않습니다. 그냥 평평한 정육각형모양으로 생각하면 됩니다.

인공눈 결정체 모습. 출처:http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals


표, 인공눈과 자연눈의 비교

인공눈을 만드는 제설기의 원리는?
인공눈을 만드는 제설기는 물을 아주 가는 입자로 만들어 공중에 뿌려 얼게 하는 원리입니다. 제설기는 물이 뿜어져 나오는 20-30개의 노즐과, 이 물줄기를 잘게 부수는 회전 날개로 구성돼 있습니다. 

좀 더 자세히 살펴보면, 물 입자 크기는 보통 5μm (마이크로미터, 1μm 는 100만분의 1m)입니다. 이 물 입자가 노즐에서 원통으로 나오면서 갑자기 기압이 떨어져 증발열을 내놓습니다. 회전 날개는 보통 1500회 이상의 속도로 돌게 되는데, 이때 물 입자가 얼어붙어 ‘얼음핵’을 만들게 되는 것입니다. 제설기를 이용해 인공눈을 만들 때는 영하 2℃이하, 습도 60%이하의 조건을 갖추어야 물방울이 잘 얼어붙는다고 합니다. 또한 인공눈을 만들 수 있는 물 공급을 위해 근처에 강이나 연못도 있어야 합니다.

제설기 눈 만드는 모습 사진. 출처: http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals

스키 타기에 좋은 눈은 자연눈일까? 인공눈일까?
영화를 보면 새하얗게 눈이 내린 설원에서 부드럽게 스키를 타고 내려가는 주인공들을 볼 수 있었을 텐데요. 사실은 자연눈보다 인공눈이 스키 타기에 더 적합하다고 합니다.
인공눈이 자연눈에 비해 습도가 매우 낮은 것에 비해 자연눈은 습도가 높아 잘 뭉쳐지기 때문에 쉽게 질척거리게 됩니다. 이는 마치 물 없는 밀가루는 뭉치기 힘들지만 물을 타면 쉽게 뭉쳐지는 원리와 같습니다. 결국 잘 뭉쳐지지 않는 인공눈이 스키장에 더 적합한 것입니다.

또한 인공눈은 자연눈 보다 마찰력이 큽니다. 자연눈은 온도나 습도의 변화에 따라 나뭇가지, 별모양, 비늘잎모양 등 다양한 결정을 갖고 있지만 인공눈은 빈틈이 없는 얼음 알갱이와 비슷합니다. 그렇기 때문에 단단한 인공눈이 더 마찰력이 클 수밖에 없는데요. 마찰력은 스키가 미끄러지는 데 꼭 필요합니다. 마찰력이 크면 마찰열이 발생하고, 이 열은 눈을 녹여 물로 만듭니다. 또 눈에 압력을 가하면 녹는점이 내려가면서 물이 만들어지는데, 이렇게 생성된 물은 스키가 잘 미끄러질 수 있는 윤활유 역할을 하게 됩니다.

스키장의 모습. 출처: http://www.flickr.com/photos/iweatherman/4605295022/ 작성자 iweatherman


인공눈 외에도 따뜻한 날씨에 스키를 탈 수 있는 이유는?
우리나라 스키장은 날씨가 따뜻해지는 봄까지도 문을 여는 곳이 많지만 위에서 설명한 인공눈을 만드는 제설기만으로는 분명 한계가 있습니다. 그렇다면 어떻게 스키장을 유지할 수 있는 것일까요? 그 비법 몇 가지만 알아보겠습니다.

첫째, 눈의 양을 압도적으로 많게 해 녹는 데 시간이 걸리게 하는 방법을 쓰는 스키장이 있습니다. 눈 두께를 적게는 50cm에서 많게는 100cm이상을 유지하며 계속해서 인공눈을 뿌려줍니다. 둘째는, 제빙기를 이용하는 방법도 있습니다. 주로 일본에서 인기있는 방법으로, 아예 얼음을 만든 후 갈아서 쏟아내는 방법입니다. 국내의 강원도 홍천 스키장도 이 방법을 사용한다고 합니다. 셋째, 전라북도 무주 스키장에서는 높은 산의 표고차를 이용하여 봄까지도 스키장 손님을 받습니다. 스키장 정상이 무려 해발 1520m로 초보자 슬로프와 표고차가 810m나 나기 때문에 평균기온이 5도 이상 벌어져서 더 오랫동안 스키를 즐길 수 있는 것입니다.

사막지역인 아랍에미리트 두바이에도 스키장이 있다고?

아랍에메리트 두바이 실내 스키장. 출처: http://www.flickr.com/photos/tourcabinet/2123229013/ 작성자 tourcabinet

두바이에도 실제로 실내 스키장이 있습니다. 크기는 축구장 3개 크기로 최대효과를 내는 단열시스템이 낮에는 영하1도, 인공눈을 만드는 밤에는 영하 6도를 유지하며 관광객을 끌어들이고 있습니다. 바로 이것도 인공눈을 만드는 제설기 덕분인데요. 무려 6000톤의 인공 눈을 뿌리고 있으며, 5개의 슬로프를 가지고 있다고 합니다. 하지만 눈을 만드는데 사용되는 막대한 에너지 때문에 비판을 받기도 했습니다.

이 외에도 프랑스 일부에서는 과도한 인공눈 제조로 산악지대가 건조해져, 일부 계곡에서는 물의 양이 70% 정도로 줄어드는 문제가 발생했다고 합니다. 인공눈은 스키어들에게는 행복하지만 자연에는 결코 좋지 않은 면도 있다는 것 알아 두셨으면 합니다.

 

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 조 선 율

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길을 잃은 사람에게 길을 인도하는 일곱 개의 별 '북두칠성'이 있다면 보이지 않는 사람들에게 길을 인도하는 여섯 개의 점 ‘브라유’가 있습니다.

브라유


A B C D E F G ․ ․ ․ ․ ․ ․ 알파벳, 1 2 3 4 5 6 7 ․ ․ ․ ․ ․ 숫자, 그리고 자음과 모음, ‘사랑’이라는 단어까지 여섯 개의 점만 있으면 모든 것을 표현할 수 있습니다. 사람들은 이것을 점자라고 부르는데요. 서양에서는 브라유(Braille) 라고 부른다고 합니다. 사실 이 ‘브라유’라는 명칭은 점자체계를 만든 사람의 이름이라고 하네요.

점자의 역사


초기 점자체계는 바로 시각 장애인들을 위한 것이 아닌 군사 메세지 전달용으로 사용되었다고 합니다. 1808년 프랑스 장교 바르비에가 야간전투에 사용하기 위해 처음으로 고안을 했는데요. 이것을 파리 맹학교에 다니던 루이 브라유가 개선을 하였다고 합니다. 이 당시 시각장애인들은 선문자를 동시에 읽고 쓰는 것이 불가능하고 배우기 어려웠으며 바르비에 점자는 12개의 점으로 이루어져 쓰기에 번거로울 뿐만 아니라 철자를 무시한 발음기호에 가까웠습니다. 해서 브라유는 이것을 좀 더 효율적인 6개의 점으로 바꾸었는데요, 그때 루이 브라유의 나이는 16세였습니다.


하지만 이러한 브라유 점자체계는 세상에 쉽게 공개되지 못했다고 합니다. 바로 비장애인들이 이해하기 어려운 점자체계이기 때문에 6개의 점으로 된 점자체계를 인정할 수 없다는 것이었죠. 하지만 브라유는 점자의 우수성을 증명하기 위해 공개적인 실험을 단행했고 결국 6개의 점자체계는 인정받게 되었다고 합니다. 그 후 1829년 브라유는 수학기호와 음악기호와 같은 것도 점자체계로 만들어 발표했다고 하는데요. 하지만 시대가 환영해주지 못했듯이 브라유는 점자체계를 인정받지 못하였고 우울한 삶을 보내다가 결국 사망하게 되었습니다.
브라유 사후 1878년, 세계 시각장애인 교육자회의는 브라유 점자를 국제적으로 공인하였습니다.

결국 브라유는 자신이 만든 점자체계가 세상에 사용되는 것을 보지 못하고 떠난 비운의 인물이 아닐 수 없는데요, 그 후 2002년 프랑스 맹학교는 그의 업적을 칭송하고 생가를 유적지로 세우는 등 브라유 추모사업을 추진하였습니다. 브라유 사망 150년 후의 일이었습니다.

 

점자의 원리 

점자를 쓸 때 처음 2칸은 들여 쓰고 문장이 끝나지 않았을 때는 마지막 부분을 아래로 내려 첫 칸부터 써 나갑니다. 예를 들어 “점자를 배우고 싶습니다”와 같이 쓰면 안 되고, “점자를 배우고싶습니다” 이렇게 써야 된다는 것입니다.

아래 표는 기본 자음 14자와 모음을 나타냅니다. 점자를 쓰거나 읽을 때는 주의가 필요한데요, 쓸 때와 읽을 때의 방향이 반대이기 때문입니다. 우리가 글을 읽을 때는 왼쪽에서 오른쪽으로 읽기 때문에 점자에서도 역시 왼쪽에서 오른쪽으로 읽도록 되어 있습니다. 하지만 점자는 종이 뒷면에서 점필로 점을 찍는 방식으로 만든다는 특성 때문에 점자를 쓸 때는 읽을 때와는 반대로 오른쪽에서 왼쪽으로 써야 합니다

                       
                       ①④                        ④①
                       ②⑤ → 읽는 순서    ⑤②  → 쓰는 순서
                       ③⑥                        ⑥③

 
기본 자음 ▷ 초성 ‘ㅇ’은 생략합니다.

기본 모음


 
이중 모음


예를 들어 살펴 보자면 '국' 자는

○●    ●●    ●○     이렇게 쓰게 됩니다.
○○     ○○    ○○
○○     ○●    ○○
(종성)ㄱ   ㅜ   (초성)ㄱ

쓰는 순서와 읽는 순서를 잘 익히시고 오늘이라도 엘리베이터나 생활 속에 있는 점자들을 한번 만져보면서 어떤 글자인지 익혀 보는 건 어떨까요? 더 자세한 원리와 예를 알고 싶으시다면 한국시각장애인연합회 경기도지부 홈페이지(http://eyes1004.com/)를 참고하시길 바랍니다.

사실 우리는 살아가면서 눈을 통해 얻는 것이 얼마나 많은지 가끔 잊고 살아갑니다. 아름다운 자연을 보게 하고, 사랑하는 사람의 얼굴을 볼 수 있게 하는 눈의 소중함을 잊지 말았으면 합니다. 또한 점자 책 보급이 여전히 부족해 시각장애인들이 애를 태우고 있다는 기사를 본 적이 있는데요, 더 많은 점자책이 시중에 보급되어 시각장애인들이 이들을 통해 좀 더 세상과 편하게 마주할 수 있기를 바라봅니다

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 최 형 일

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구글만? 유튜브에서도 눈 내린다!

‘let it snow’를 검색하면 인터넷 창에 눈이 내리는 모습을 볼 수 있어 화제가 됐던 구글.
헌데 유튜브에서도 눈을 볼 수 있다는 것, 알고 있으셨나요?

유튜브(http://www.youtube.com)는 동영상 전문 사이트로, 다양한 동영상이 수록되어 있어 전세계 네티즌들의 사랑을 받고 있습니다. 자, 그럼 이곳에서 눈이 내리게 해볼까요?

우선 검색창에서 시작해봅시다!

유튜브 메인화면


유튜브 메인화면 입니다. 이제, 검색창에 'snow, 'christmas'등을 검색합니다!
잠시 후 화면에서 하나, 둘 작은 눈송이가 흩날리는 모습을 볼 수 있습니다.
눈에 잘 띄지도 않을 만큼 작은 눈송이지만 귀여운 모습이죠?

작은 흰 점 처럼 보이는 눈송이


다른 검색 키워드도 넣어봤는데 이상하게 눈송이가 내리지 않더라고요.
일단, 저 두 가지 키워드를 넣어서 확인해보세요.

이외에도 눈을 볼 수 있는 방법이 있습니다. 바로 동영상 플레이어를 통해서인데요. 동영상 하단 화면 사이즈 조절하는 부분 옆을 보시면 눈꽃모양의 버튼이 있는 것을 확인하실 수 있을 거예요.

자, 이 버튼을 클릭해볼까요?


눈꽃 모양 아이콘이 빨갛게 변하는 거, 보이시나요?

화면에서 눈이 내리기 시작한다


잠시 후 영상에서 예쁜 모양의 눈이 내리기 시작합니다.
검색창에서 내리던 눈과는 달리 다양한 눈꽃 모양을 가지고 있고, 크기도 꽤 큰 모습이네요.

화면 하단에 쌓이는 눈


이렇게 떨어진 눈은 플레이어 하단에 쌓이게 되는데요.
만약 동영상을 보는데 방해가 돼서 눈을 없애고 싶다면 다시 눈꽃모양의 아이콘을 눌러 주시면 되고요, 아니면 내리는 눈을 마우스 커서를 이용하여 다른 곳으로 치울 수도 있습니다.

눈꽃모양 아이콘을 한번 더 누른 모습. 눈이 사라진 것을 확인할 수 있다.


단, 이러한 효과는 모바일에서는 볼 수 없고요, 모든 동영상 플레이어에 저 눈꽃모양 아이콘이 있는 것도 아니기 때문에 플레이어에서 눈을 보시려면 눈꽃 모양 아이콘이 들어간 동영상을 찾아야하는 수고로움을 감수하셔야 한답니다.

구글에 이어, 유튜브 까지. 어떻게 이런 아이디어를 생각하게 됐을까요? 그들의 창조적인 아이디어와 실행력이 부럽기도 합니다. 우리나라도 재미있는 이스터에그가 많이 있다고 들었는데요, 지금보다 좀 더 개발자들의 반짝이는 아이디어가 반영될 수 있는 환경이 마련되었으면 좋겠네요.

구글의 이스터에그를 살펴보시려면 이곳을 클릭해주세요.

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