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적외선, 그 따스한 온기가 우리 생활에 녹아들다.

봄날이 되면 가장 먼저 느껴지는 것은 무엇일까요? 바로 피부에 닿는 따뜻한 햇살과 공기, 그리고 그 햇빛을 받아 점점 푸르게 변하는 자연일 것입니다. 그렇다면 이 태양에서 날아온 열의 정체는 무엇일까요? 바로 우리 눈에는 보이지 않는 빛, 적외선입니다.

적외선의 파장은 0.74~1000μm 정도로 우리 눈에 보이는 가시광선보다 파장보다 조금 길고 에너지도 더 낮습니다. 하지만 이 주파수가 물질들의 고유 진동수와 거의 비슷하기 때문에 적외선을 받으면 표면의 분자들을 운동시켜 열을 가지게 되며, 반대로 분자의 움직임에 의해 외부로 적외선이 방출되기도 합니다.
 
지구의 따스함을 있게 한 적외선, 우리는 적외선을 실생활에서 수없이 이용하고 있습니다. TV 리모컨과 휴대폰 적외선통신, 자동차 하이패스처럼 근거리에서 정보를 전달하는 데 사용하지만 물체 투과력이 매우 떨어지기 때문에 조금만 수신기에서 멀리 떨어져도, 혹은 앞에 작은 장애물만 있더라도 사용에 대한 불편함이 있습니다. 하지만 다른 무선장비에 비해 센서의 가격이 매우 저렴하고, 전기 사용량이 적기 때문에 수개월 이상 배터리 걱정 없이 사용할 수 있는 장점이 있습니다.

리모컨 IR센서에서 빛이 방출되는 모습(http://www.flickr.com/photos/41002268@N03/5193699021/)

물체의 적외선을 감지할 수 있다면 우리는 눈에 보이지 않는 새로운 세상을 우리 눈으로 볼 수 있습니다.
칠흑같이 어두운 밤 적외선 센서를 이용하면 열을 배출하며 움직이는 물체나 사물을 쉽게 관측가능하며, 지구의 온도측정을 통해 구름과 해수의 이동을 실시간으로 확인할 수도 있습니다. 우주에서는 먼지와 가스 등으로 구성된 성운에 의해 가려져 가시광선으로는 볼 수 없는 은하와 별들을 관측하는 등 기존에는 알아낼 수 없는 정보를 얻는 제 3의 눈이 되고 있습니다.

미국 남부지역을 휩쓸었던 허리케인 카트리나의 구름모습(출처: NASA, http://www.flickr.com/photos/gsfc/4922919159/)

우리의 눈으로 하늘을 보면 카시오페아 자리와 세페우스 자리만 보이지만, 적외선을 보면 그 사이에 있는 수만개의 ‘적외선을 내는’ 별과 물질들을 확인할 수 있습니다. 
(출처: http://www.nasa.gov/mission_pages/WISE/multimedia/pia15256.html )

적외선의 특징 때문에 이를 활용한 기술들이 많이 이용되었지만 많은 단점, 특히 장거리에서 사용하기 어렵다는 단점 때문에 사용되는 용도는 매우 제한적이었습니다. 그러나 이 단점을 역이용하여 장점으로 만든 상품이 있습니다. 바로 감지센서 분야입니다.

자동차 후방센서에서 보듯이 전파를 발생하여 물체와 가까워졌을 때 반사파를 인식해 거리를 간접적으로 인식할 수 있는 이 기술은 또 새로운 상품의 아이디어가 되었습니다.  몇 해 전부터 엄청난 인기를 끌고 있는 자동 바닥 청소로봇이 바로 그것입니다. 배터리가 떨어지면 혼자 알아서 충전하고 다른 물건과 부딪침 없이 깨끗하게 마루를 청소해주는 로봇은 그야말로 가전제품의 새로운 장을 열었다 해도 과언이 아닙니다.

적외선 센서를 이용, 벽에 부딪치지 않고 온방을 혼자 청소하고 또 충전까지 스스로 하는 로봇청소기의 시초 룸바(roomba)의 아이로봇(irobot). 그 비밀은 바로 적외선을 감지하는 센서입니다.

룸바(http://www.flickr.com/photos/lady-madonna/2254210047)

룸바의 방 청소경로를 장노출로 찍은 사진(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Roomba_time-lapse.jpg)

우리에게 전해지던 햇살의 따스한 온기는 과학과 새로운 아이디어를 만나 우리 생활 속에 녹아들었습니다. 자연의 또 어떤 신비가 과학과 만나 우리의 미래를 바꾸어줄지 더욱 더 기대가 됩니다!

 


 

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