서울市立科學團 SEOUL SCIENCE CENTER

에너지 保存法則과 에너지 轉換

에너지는 ‘일을 할 수 있는 能力’을 말한다. 장난감 自動車를 움직이게 하려면 傾斜面이 높은 곳에 놓거나 乾電池를 使用하면 되는데 이때 位置에너지와 電氣에너지가 必要하다. 이처럼 에너지의 種類는 運動에너지, 位置에너지, 열에너지, 빛 에너지, 소리에너지, 電氣에너지, 化學에너지 等 많은 形態가 있다.

自然系에서 恒常 適用되는 法則이 '에너지 保存의 法則'이 있다. 에너지는 한 形態에서 다른 形態로 轉換될 수 있어도 에너지의 總合은 恒常 일정하다는 것이다. 例를 들어, 장난감 自動車를 傾斜面 위에 놓으면 내려간다. 이때 장난감 自動車가 가지는 位置에너지가 漸漸 運動에너지로 轉換 되면서 빨라지지만 처음 自動車가 가진 에너지 總合은 自動車가 紙面에 닿았을 때의 에너지 總合과 같다는 것이다.

19世紀 中盤에 열에너지가 運動에너지로 轉換된 蒸氣機關이나 電氣에너지가 運動에너지로 轉換되는 電動機 等을 바탕으로 '에너지'라는 槪念이 생겼다. 1842年代 獨逸의 로버트 마이어(Robert Meyer, 1814 ~ 1878)는 『無生物界의 힘에 關하여』에서 “物體의 落下 運動, 熱, 自己, 化學的 에너지는 모두 同一한 對象이며, 但只 여러 가지 現象과 形態를 取한 것뿐이다.”라고 하며, 에너지 保存法則에 關한 理論을 發表하였다. 하지만 當時에는 學界의 認定을 받지 못하다가 1870年代에 들어서야 ’에너지 保存 法則’이 自然科學 全般에 適用되는 根本 法則임을 認定받았다.

제임스 줄(James Joule, 1819 ~ 1890)은 마이어와는 獨立的으로 定量的인 實驗을 통하여 같은 結論에 到達하였다. 1840年 바늘을 통하여 흐르는 電流에 依해 생기는 熱을 利用한 電流의 熱 效果에 對한 硏究를 통해 電氣에너지가 열에너지로 轉換되는 것을 發見하였다. 또한 1843年 錘를 落下시켜 錘의 位置에너지가 물의 溫度를 올리는 實驗裝置를 만들어 에너지와 熱과의 關係를 밝혀 냈다.

이와 같이 에너지는 여러 形態로 轉換이 된다. 最近에는 化石燃料로 인한 環境問題 에너지 枯渴 問題의 解決策으로 太陽에너지, 地熱에너지, 바이오에너지, 水素에너지 等 新재생에너지를 實用化하고 있다. 또한 持續 可能한 에너지 生産을 위하여 걸어 다니면서 몸의 움직임을 통해 電氣를 生産하거나, 階段을 오르거나 내릴 때의 누르는 힘에 依해 電氣를 만드는 等 自然이나 人間의 動力을 통해서도 電氣 에너지를 얻는 方法들이 實用化되고 있다.

빛의 硏究와 렌즈의 發達

빛은 人類文明 初期부터 物理學, 哲學, 醫學, 神學 等 여러 學問에서 言及되고 있다. 最初로 빛을 硏究한 사람은 古代 프톨레마이오스(Ptolemaeus, 85? ~ 165?)로 그는 사람이 物體를 볼 수 있는 것은 눈에서 나온 빛이 物體에 닿아 反射하기 때문이라고 생각했다. 中世의 이슬람 科學者 이븐 알 하이삼(Ibn al-Haytham, 965~1040)은 『光學의 서』라는 冊에서 빛의 直前, 分散, 反射, 屈折 等 自身이 直接 觀察한 現象을 記錄해 놓았다. 그는 프톨레마이오스와 달리 우리가 物體를 보는 것은 太陽이나 다른 光源에서 나온 빛이 物體에 닿아 反射하여 눈에 들어온다는 올바른 理論을 세웠다.

1615年 네델란드 科學者 윌레보드 스넬(Willebrod Snell, 1591~1626)은 進行하던 빛이 다른 物質을 만나게 되면, 入射角과 屈折角의 死因 값의 비가 일정한 값을 가진다는 事實을 發見하였다. 이것을 ‘屈折의 法則’ 또는 ‘스넬의 法則’이라고 부른다.

1704年 아이작 뉴턴(Isaac Newton, 1642 ~ 1727)의 著書 『光學』에는 太陽光을 프리즘에 통과시켰을 때 빛이 屈折하게 되며, 屈折率에 따라 여러 色相으로 分解된다는 것을 觀察하였다. 1804年 英國의 윌리엄 월라스톤(William Wollaston, 1766 ~ 1828)은 最初로 眼鏡에 使用하는 最初의 렌즈를 發明하였고, 1812年에는 이 렌즈를 카메라 옵스큐라(camera obscura)에 設置하여 그림을 그리는데 使用하였다.

1822年 오귀스탱 프레넬(Augustine Fresnel, 1788 ~ 1827)은 燈臺 빛을 平行光線으로 먼 곳까지 보내기 위해서 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 發明하였다. 이는 琉璃 렌즈보다 두께를 훨씬 줄일 수 있고, 플라스틱 材質로 만들어 가볍고 크기가 더 큰 렌즈를 만들 수 있는 長點이 있다. 빛을 굴절시키는데 寄與하는 곳은 렌즈의 表面 曲線이므로 두께를 없애고, 이 曲面의 기울기를 維持한 채 프리즘처럼 붙여서 만든 것이 프레넬 렌즈이다.

오늘날 프레넬 렌즈는 太陽빛을 모으는 集光렌즈, 燈臺나 探照燈, 舞臺 照明에서부터 넓은 視野를 提供하는 버스나 캠핑用 自動車의 後面頃, 돋보기 및 오버헤드 프로젝터(overhead projector)에 이르기까지 널리 利用되고 있다.

流體의 運動

流體란 空氣나 물과 같이 흐르는 性質이 있고, 連續的으로 變形이 일어나는 氣體나 液體를 말한다. 流體力學은 물이나 空氣의 運動을 다루는 物理學의 한 分野로서, 오늘날 船舶이나 航空機 運航 等 工學科 密接한 關係를 가지고 있어 急激하게 發展하였다.

流體의 運動에 對한 解釋은 連續方程式과 베르누이 原理로 理解할 수 있다. 流體가 連續的인 흐름을 維持한다고 假定했을 境遇, 單位 時間에 棺을 흘러 들어가는 물의 量이나 흘러 나오는 물의 量이 같아야 連續性이 維持된다. 이를 數式으로 나타낸 것이 ‘連續方程式’으로 “흐르는 流體의 斷面積과 移動速度의 곱은 일정한 값을 가진다.”는 것이다. 이러한 式은 根本的으로 質量이 保存된다는 原理에서 誘導될 수 있다. 따라서 管에 물이 斷面積이 넓은 곳에서 좁은 곳으로 물이 흐를 때, 넓은 곳을 通過한 流體가 좁은 곳에 같은 量이 通過해야 하므로 流體의 速度는 빨라지게 되는 것이다. 反對로 水道물이 아래로 갈수록 가늘게 되는 것처럼 流體의 速度가 빨라지면 流體의 斷面積이 작아지기도 한다.

1738年 다니엘 베르누이(Daniel Bernoulli, 1700~1782)는 그의 著書 『流動體 力學』에서 流體의 移動 速力과 壓力, 높이의 關係를 밝힌 有名한 ‘베르누이 原理’를 發表하였다. 理想的인 流體이고, 流體가 規則的으로 흐를 境遇 流體의 壓力과 速力과의 關係를 밝힌 것으로 流體의 移動 速力이 빨라지면 壓力이 낮아지고 反對로 速力이 느리면 壓力이 높아진다는 原理이다. 이는 位置에너지와 運動에너지의 合이 일정하다는 力學的 에너지 保存法則이 流體에 適用되는 것이다.

流體의 運動 原理가 適用된 것은 우리 周邊에서 쉽게 發見할 수 있다. 連續 方程式과 關聯된 것으로 물이 흘러갈 때 좁은 개울 물의 流速은 넓은 곳보다 더 빠르게 흐르는 모습을 觀察할 수 있다. 또한 호스에 물이 흐를 때 호스 入口를 눌러 물이 흐르는 面積을 좁게 하면 速力이 빨라져서 물이 멀리까지 나가게 된다. 最近에는 높은 建物이 많이 들어서는데 建物과 建物 사이 좁은 空間에 센 바람이 부는 것도 같은 原理이다.

베르누이 原理가 適用되는 例는 더 많다. 代表的으로 飛行機 날개의 模樣이다. 날개 위쪽은 둥근 模樣이고 아래쪽은 扁平하게 되어 있으므로 空氣가 移動할 때 위쪽으로 더 빠르게 흐르게 된다. 따라서 날개의 위쪽은 壓力이 낮고 아래쪽은 壓力이 더 높게 되어 높은 壓力에서 낮은 쪽으로 힘을 만들 수 있게 된다. 이 힘으로 飛行機를 띄우는 揚力이 생길 수 있다. 휘어지는 蹴球공도 마찬가지이다. 蹴球공 立場에서는 空氣가 공을 向해 움직이고 있는 狀況이다. 이때 공을 위에서 볼 때 時計 反對方向으로 回轉하게 찬다고 假定하면 오른쪽은 공 回轉方向과 空氣 移動方向이 反對로 되어 壓力이 높고, 왼쪽은 空氣 움직임과 共의 回轉方向이 같아 空氣 移動이 빨라져 壓力이 낮아진다. 따라서 공은 왼쪽으로 휘어지면서 갈 수 있게 된다.

또한, 날개 없는 扇風機나 自動車에서 燃料와 空氣를 섞어주는 벤推理 管이 있다. 날개 없는 扇風機는 圓模樣의 테두리에서 空氣를 빠르게 나오게 壓力을 낮추면 周邊의 空氣들이 힘을 받아 移動하게 만든 것이고, 벤推理 官에서는 좁게 만든 管의 아래쪽에 燃料 管을 垂直으로 끼워 空氣를 빠르게 지나갈 때 壓力이 낮아 아래쪽 燃料를 自動으로 위로 올라오게 만든 裝置이다.

‘서울市立科學館’에서 베르누이의 原理를 살펴볼 수 있는 體驗物은 ‘R05 空氣의 흐름 變化를 알아볼까?’뿐만 아니라, G展示室의 ‘G11 빌딩 사이에서 바람이 어떻게 불까? 等이 있다. 다른 展示室에 있는 體驗물을 體驗하면서, 베르누이의 原理에 對해 더 仔細히 알아보자.

物體의 運動

아리스토텔레스(Aristoteles, BC 384 ~ BC 322)는 紀元前 4世紀에 살았던 哲學者이며 科學者였다. 그는 生物學, 物理學, 數學, 哲學, 天文學, 政治學, 宗敎學, 敎育學 分野에서 뛰어난 業績을 남긴 學者였다. 아리스토텔레스는 地上의 物體는 물, 불, 흙, 空氣의 네 元素로 이루어져 있다고 믿었으며 元素는 다른 元素들을 찾아서 運動을 한다고 믿었다. 例를 들어 공을 던져 物體가 손을 떠나면 空氣가 攪亂되면서 物體 뒤로 와 物體를 앞으로 나아가게 하여 繼續 運動 할 수 있다는 것이다. 따라서 아리스토텔레스는 物體가 일정한 速力으로 運動을 繼續하기 위해서는 일정한 크기의 힘이 繼續 必要하다고 主張했다. 또한 같은 높이에서 物體를 떨어뜨린다면 무거운 物體가 가벼운 物體보다 먼저 땅에 到着한다고 믿었다.

거의 2千餘年 동안 이어진 物體의 運動에 對한 이러한 생각은 17世紀 갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564 ~ 1642)의 登場으로 바뀌게 된다. 갈릴레이는 『두 個의 새로운 科學』이란 冊에서 落下 運動은 等加速度 運動이며, 무거운 物體와 가벼운 物體를 同時에 落下시키면 同時에 땅에 떨어진다고 主張하였다. 빗面 實驗을 통해 物體가 빗面을 따라 움직인 거리는 時間의 제곱에 比例하고, 物體의 質量에 상관없다는 것을 發見했고, 이를 證明하기 위해 1591年 갈릴레이는 피사의 斜塔에서 質量이 서로 다른 두 個의 錘를 落下시키는 公開實驗을 했다는 이야기가 傳해져 오고 있다. 또한 갈릴레이는 摩擦을 거의 받지 않은 表面이 매끄러운 구슬은 같은 높이에 이르지 않으며, 摩擦이 없으면 구슬이 繼續 굴러갈 것이라고 생각하였다.

아이작 뉴턴(Isaac Newton, 1643 ~ 1727)은 갈릴레이의 業績을 바탕으로 物體의 運動에 對한 3가지 法則을 整理한 『프린키피아』를 出版하였다. 뉴턴 第1法則은 갈릴레이로부터 靈感을 받아서 한 番 運動한 物體는 繼續 그대로 運動한다는 ‘慣性의 法則’으로 表現했고, 제2법칙은 ‘加速度 法則’으로 物體가 힘을 받으면 速力이 增加하거나 減少한다는 것이다. 第 3法則은 作用과 反作用 法則이다. 뉴턴의 第2法則(F = ma)에 依하면 힘이 일정하게 作用하는 境遇 物體의 速度는 일정한 比率로 增加하는데 이를 ‘等加速度 運動’이라고 한다. 하지만 힘이 作用하지 않은 物體는 加速度가 0이고 速力이 일정하게 維持되므로 慣性에 依해서 그대로 運動을 繼續 하게 된다.

摩擦力이란 物體의 運動을 妨害하는 힘으로 恒常 物體의 運動 方向과 反對 方向으로 作用한다. 따라서 힘이 物體의 運動과 反對方向으로 作用하고 있으면 運動하는 物體는 速力이 漸漸 줄어들면서 結局 停止하게 된다. 이러한 運動은 等加速度 運動으로 速力이 일정하게 增加하거나 減少하는 運動에 該當한다. 하지만 空氣 中에 圓盤을 띄워서 摩擦을 最大限 줄인 狀態로 圓盤을 한 番 밀어주면 運動하던 物體는 慣性에 依해서 速力이 일정하게 繼續 運動을 하게 될 것이다. 이를 等速直線運動이라고 하며, 運動하던 物體는 힘을 받지 않아도 繼續 等速直線運動을 할 수 있다. 이러한 運動은 摩擦力이 없는 곳에서 可能하다.

新再生에너지의 使用

國際에너지機構(IEA)는 化石燃料 使用에 對해 2008年 “現在와 같은 에너지 需給 趨勢는 明白히 持續 不可能하다(unsustainable).”고 하였다. 또한 化石燃料에 依한 深刻한 大氣汚染과 健康 被害, 溫室가스 排出, 에너지 貧困層 擴大 等의 問題點에 對해서도 指摘하였다. 이에 國際社會가 追求하는 氣候變化 緩和 2 ℃ 目標 達成을 위해 ‘에너지의 效率 向上’과 風力이나 太陽光 等 ‘新·再生에너지 普及 擴大’ 等 持續 可能한 에너지로 溫室가스를 減縮해야 한다고 呼訴하고 있다.

世界 에너지는 75%가 都市에서 消費되고 溫室가스의 80% 程度가 都市에서 輩出되고 있다. 이에 親環境 都市, 에너지 自立 都市를 위해 食糧, 물, 에너지 等 必須資源의 外部 依存을 줄이고 廢棄物과 溫室가스 等 汚染物質 排出을 最少化하는 新再生에너지 自立 都市로 삶의 質을 높이는 持續 可能한 都市를 만들려고 한다.

新再生에너지는 ‘旣存의 化石燃料를 變換시켜 利用하거나 햇빛·물·地熱·降水·生物有機體 等을 包含하여 再生 可能한 에너지를 變換시켜 利用하는 에너지’를 말한다. 新에너지에는 燃料電池, 水素, 石炭液化·가스화가 있고, 再生에너지에는 太陽光, 太陽熱, 바이오, 風力, 水力, 海洋, 廢棄物, 地熱이 있다.

新재생에너지 都市에서는 自轉車 道路, 防音터널, 駐車場 等에 太陽電池를 設置하여 빛에너지를 電氣에너지로 전환시켜 太陽光 安心街路燈 等에 電氣를 使用하고 있다.

地熱 冷·暖房 設備는 地表面 300 m 以內에 貯藏되어 있는 15 ℃ 溫度를 利用한 시스템으로 여름에는 室外에 시원한 地熱이 供給되고, 零下의 추운 겨울에는 따뜻한 地熱이 供給되는 方式으로 現在의 冷·暖房 시스템 보다 훨씬 높은 效率을 가지고 있다.

또한 바다에서는 助力, 海流, 波力, 海水 溫度 差異 等 다양한 方法으로 電氣에너지를 얻고 있다. 波力 發電은 浮標나 실린더를 띄워 놓고 波濤의 上下運動을 피스톤運動으로 바꿔 電氣에너지를 얻는 方法으로 商用化되고 있다.

沙糖수수나 微生物 等 生物體로부터 에너지源으로 使用할 수 있는 메테人(CH4)가스나 에탄올 等을 얻는 바이오매스 에너지는 自動車 燃料로 많이 使用되기도 한다. 이러한 新재생에너지를 利用하여 電氣를 얻거나 化石 燃料를 代替할 수 있는 가스나 燃料를 얻는 것이다.

電氣에너지 使用量은 電氣가 일을 할 수 있는 能力으로 ‘電力×時間’으로 나타내며 이를 ‘電氣에너지’ 또는 ‘電力量’이라고 한다.
前歷은 ‘電流×電壓’으로 1秒 동안 消費하는 電氣 에너지로 W(와트)로 나타낸다. 따라서 電力量은 여기에 時間을 곱하여 求하게 되고 單位는 Wh(와트아우어)가 된다. 1 Wh는 1 W의 專力을 한 時間 동안 使用하였을 때의 電力量이 되고, 1 kWh = 1000 Wh, 1 MWh = 1,000,000 Wh가 된다.

埋立가스 LFG

埋立가스(LFG : Landfill Gas)를 쉽게 說明하면 쓰레기 더미에서 發生하는 氣體라고 말할 수 있다. 主로 메테人(CH4) 50 ~ 60%, 二酸化炭素(CO2) 30 ~ 50%로 構成되어 있으며, 埋立地에 埋立된 廢棄物 中 有機 物質이 嫌氣性 條件(卽 酸素가 없는 條件)에서 分解되어 發生한다.

쓰레기가 쌓이게 되면 여러 가지 化學 反應이 일어난다. 처음에 쓰레기가 쌓였을 때는 酸素가 있으므로 好氣性 分解 段階가 進行되고, 이 때는 메테人이 거의 生成되지 않는다. 그러나 곧 酸素가 모두 消費되고 酸素가 없는 嫌氣性 條件이 되면, 메테人을 生成하는 細菌이 廢棄物을 分解하여 메테人을 發生시킨다.

메테人은 불이 잘 붙어 火災의 危險性이 있으며, 溫室 效果를 일으키는 溫室 氣體로서 溫室 效果에 影響을 미치는 程度도 二酸化炭素보다 훨씬 더 强力하다. 따라서 埋立地에서 發生하는 埋立 가스를 適切하게 處理해야 하는데, 小規模 埋立地의 境遇 發生하는 氣體를 空氣 中으로 發散하거나 태워버린다. 大規模 埋立地의 境遇 蘭芝島 埋立地와 같이 發生하는 氣體를 熱源으로 再活用하는 方法을 利用한다. 埋立 가스의 再活用은 環境的 側面, 經濟的 側面에서 肯定的인 效果를 가져올 수 있으며, 埋立地의 衛生的이고 效率的인 管理에 對한 社會的 認識을 높이는 效果가 있다.

데이터 클러스터
서울市에서 生産하는 빅데이터를 視覺的으로 構成한 사이아트(Sci-Art) 作品이다.
作家는 3種類의 빅데이터를 點·선·면으로 區分하고, LED의 色相 變化와 금속구의 움직임으로 나타냈다. 이 作品은 3段으로 構成되어 있다. 上段에는 LED 電球가 點으로 빛을 發하며 서울市의 눈, 비, 落雷 等의 氣象 現況을 表現한다. 中斷에는 線으로 連結된 LED가 서울市의 氣溫, 濕度, 風向과 같은 氣象觀測데이터를 表現한다. 下段의 平面은 어제의 日出과 日沒 時間이 LED로 視覺化되어 나타난다. 또한 下段에 連結된 줄에 매달린 금속구가 모터에 依해 움직이며 ‘서울市立科學館’ 周邊 地域의 實時間 交通情報를 表現한다. 이렇게 서울市의 氣象 現況, 氣象觀測데이터, 實時間 交通情報 3種類의 빅데이터를 키네틱 아트(Kinetic Art-움직이는 藝術 作品)로 表現한 作品이 <데이터 클러스터>이다.
 
빅데이터
旣存의 데이터보다 規模(Volume)가 厖大하고, 數値, 文字, 映像, SNS 等 多樣한(Variety) 種類의 데이터를 意味한다. 데이터는 매우 빠른 速度(Velocity)로 生産되기 때문에 이를 實時間으로 貯藏, 流通, 蒐集, 分析하는 것이 重要하다. 分析者가 洞察力을 가지고 데이터를 必要에 따라 加工하면, 使用者가 願하는 價値(Value) 있는 情報를 얻어낼 수 있다.
 
科學技術分野의 未來有望職業
앞으로 世界는 國境 없는 競爭과 科學技術의 發達로 수많은 可能性이 열려있다. 韓國科學技術企劃坪課員(KISTEP)에서는 理工系 各界專門家들과 資料調査를 통해, 未來社會安全分野(2015), 社會隔差解消分野(2016)에서 有望新職種을 選定하였다.
科學技術分野 未來 有望 職種과 多樣한 分野의 理工系 關聯 職種을 살펴보며 앞으로 關聯 資格證과 適性 等을 考慮해 理工系 專攻者가 擇할 수 있는 廣範圍한 職業의 世界를 理解하고 未來 나의 모습을 想像할 수 있다.

振子가 흔들릴 때 옆의 振子를 흔들리게 할 수 있을까?

두 物體의 固有振動數가 같으면 可能하다. 物體는 振動을 할 때 物體가 지닌 固有한 振動數로 振動을 하게 된다. 이때 外部에서 物體의 固有振動數와 같은 振動數로 힘을 加하면 物體의 振幅이 漸漸 커지게 되는데, 이러한 現象을 ‘孔津’이라 한다. 孔津은 어떤 物體의 에너지가 다른 物體에 傳達되는 現象으로 서로 길이가 다른 振子가 매달려 있을 때 어느 한 振子의 週期와 같은 週期로 孔津은 以心傳心하고 비슷하다. 公明現象이 일어난다는 것은 힘과 速度의 方向이 같아서 連續的으로 物體의 運動方向으로 밀어내기 때문에 振幅이 커짐을 意味한다.

흔들리는 램프를 보고 갈릴레오가 發見한 것은?

掛鐘時計의 錘처럼 한 點에 固定되어 매달려 움직이는 物體를 振子라고 하고 이 物體가 運動하는 것을 振子運動이라고 한다. 振子의 週期는 錘의 質量이나 振幅의 크기와 關係없이 언제나 같다.(단, 振幅이 크지 않을 때) 振子의 週期는 重力의 크기와 실의 길이에만 影響을 받는다. 이를 振子의 等時性이라고 하며 갈릴레오가 피사의 寺院에서 램프가 바람에 흔들리는 것을 보고 發見했다. 램프의 무게가 가벼우나 무거우나 한 番 갔다 오는 데 걸린 時間(週期)은 같았던 것이다. 掛鐘時計는 振子의 等時性을 利用하여 만든 裝置이다. 振幅이 작은 진자일 때, 單振子의 週期는 振子의 質量이나 振幅에 影響을 받지 않는다.

赤外線의 發見

英國의 天文學者 윌리엄 허셀(1738-1822)은 스펙트럼으로부터 分離되는 色깔들의 溫度를 測定하기 위하여 各 色깔들에 水銀溫度計를 設置하여 溫度를 測定했는데 偶然히 빛이 보이지 않는 部分에서도 溫度가 上昇하는 것을 發見했다. 이는 熱氣가 눈에 보이지 않는 빛의 狀態로도 傳達된다는 事實을 發見한 最初의 實驗이었다.

赤外線의 分類와 應用

赤外線은 電磁氣波 中의 하나로 可視官船보다 波長이 길고 전자레인지에 使用하는 마이크로파보다는 波長이 짧다. 赤外線 카메라를 使用하면 우리가 平素에는 보지 못하던 것들을 發見할 수 있다. 例를 들어 赤外線 카메라로 잉크를 區分하여 僞造 文書나 僞造 美術品을 찾아낼 수 있고, 搜査現場에서 새로운 端緖를 얻을 수 있다.

옴의 法則

옴의 法則(Ohm's law)은 導體의 두 地點 사이에 나타나는 電位差(電壓)에 依해 흐르는 電流가 일정한 法則에 따르는 것을 말한다. 두 地點 사이의 導體에 일정한 電位差가 存在할 때, 導體의 抵抗(resistance)의 크기와 電流의 크기는 反比例한다. I 는 導線에 흐르는 電流로 單位는 암페어(A,ampere), V 는 導體에 洋緞에 걸리는 電位差로 單位는 볼트(V,volt), 그리고 R 는 導體의 電氣抵抗(resistance)으로 單位는 옴(Ω, ohm)이다. 特히, 옴의 法則에서 抵抗 R는 常數이고, 電流와 獨立的이다.
回路網에서 抵抗은 두 노드(node) 사이에 存在한다. 옴의 法則은 다른 回로 法則과 함께 回로 解釋에 重要한 要素이다. 抵抗은 物理的으로 特定 形態를 갖는 일정한 길이의 物體로 存在하므로, 全體 電位差가 抵抗體의 길이 全體에 나누어 分布한다. 그러나 回路網 解釋에서는 두 노드 사이에 存在하는 한 點으로 모델링하여 全體 抵抗값(常數값)을 抵抗의 代表값으로 取扱하여 解釋한다.

빛은 모든 種類의 電磁氣 波動(一定한 떨림)을 말하는데 特히 사람의 눈으로 볼 수 있는 領域의 電磁氣 波動인 可視光線만을 말하기도 한다. 可視光線은 波長의 길이에 따라 固有의 色을 띄는데 便宜上 빨강色-朱黃色-노랑色-草綠色-파랑-藍色-보라色을 基本으로 區分하여 指稱한다.

物體는 어떻게 色을 띄게 될까?

物體가 特定色을 띄는 것은 그 物體의 表面에 닿는 수많은 빛 中 그 物體가 반사시키는 빛의 色이 그 物體가 띄는 色이 된다.

사람의 몸에도 電氣가 通할까?

英國의 物理學者이자 電磁氣學者인 스티븐 그레이(1690-1736)는 사람의 몸에도 電氣가 통할 수 있는지 알아 보기 위해 實驗을 했다. 實驗을 위해 한 少年을 튼튼한 끈으로 묶어 天障에 매달아 놓은 後 琉璃 막대를 다른 物體로 문질러 電氣를 띠게 하여 準備했다. 그는 帶電된 琉璃 막대를 少年의 발바닥에 댄 後 自身의 손을 少年의 머리카락에 갖다 대었더니 따끔따끔한 느낌을 받았다. 그는 이 實驗을 통해 사람의 몸에도 電氣가 통한다는 事實을 알아냈다.

 電氣 實驗을 할때 마다 琉璃 막대를 문질러야 할까?

18世紀까지 科學者들은 電氣에 關한 實驗을 할 때마다 琉璃 막대를 손으로 문질러 電氣를 얻어야 했다.
이러한 不便한 일은 最初의 蓄電器 '라이덴 病'이 發明되면서 사라졌다. 電氣를 貯藏한다는 것이 神奇했던 當時에는 라이덴병과 關聯하여 特異한 實驗도 많이 했다. 그 中 한 實驗에는 180名이나 되는 近衛兵들이 動員되었다.
近衛兵들이 서로 손을 잡고 둥근 圓을 만든 後 中間의 두 名의 兵士만 손을 떼어 充電된 라이덴 病을 잡게 했다. 라이덴병에 貯藏되어 있던 電氣가 近衛兵들을 통하여 흘러 그들 모두 따끔따끔한 느낌을 받을 수 있었다. 이 實驗을 비슷하게 再現시킨 展示物이 "R03 靜電氣를 모으면 얼마나 歲질까?"이며, 展示物 아래에 라이덴병이 숨어있다.