하루 과학 : 아침부터 저녁까지 어디서나 마주치는

사마키다케오

일본치바대학교육학부를졸업하고도쿄가쿠게이대학대학원교육학연구과(물리화학전공)석사과정을수료했다.이후도쿄대학교육학부부속고등학교,도시샤여자대학교수,호세이대학생명과학부환경응용화학과교수를거쳐현재는도쿄대학강사로재직중이다.과학잡지『RikaTan』의편집장이며중학교과학교과서의편집위원이자집필진이기도하다.지은책으로는『세상을놀라게한미생물과감염병이야기』,『과학이재밌어지는아주친절한과학책』,『가볍게읽는기초화학』,『처음부터과학이이렇게쉬웠다면』,『과알못도빠져드는3시간과학』,『머릿속에쏙쏙!물리노트』,『머릿속에쏙쏙!미생물노트』,『재밌어서밤새읽는이야기』시리즈등다수가있다.

들어가며

제1장오전에마주치는과학
01전파시계는어떻게집에서도정확한시각을알려주는걸까?
02수세식화장실에쓰이는‘사이펀의원리’란?
03전자레인지는음식물속수분을어떻게데우는걸까?
04된장국을그대로두면생기는육각형모양은무엇일까?
05커피는왜마시기직전에분쇄해야맛있을까?
06스마트폰이나스마트스피커는어떻게사람의말을알아들을까?
07마스크는어떻게바이러스를차단할수있을까?
08수돗물은마시기에안전할까?
09발열내의가따뜻한이유는뭘까?
10지하철개찰구는어떻게자동으로개찰이되는걸까?
11철도는어떻게스케줄을소화하며매일운행하는걸까?
12얼굴인증할때어디를보고본인여부를판단하는걸까?
COLUMN1학교교육과환경활동에파고든EM균

제2장오후에마주치는과학
13비행기는어떻게하늘을나는걸까?
14시야가흐릿해도여객기가안전하게착륙할수있는이유는뭘까?
15휴대전화음성은진짜목소리가아니라고?
16인터넷에서사용되는광섬유의구조는?
17무선마우스는어떻게자유자재로움직이는걸까?
18포스트잇은어떻게뗐다붙였다할수있을까?
19지울수있는볼펜의구조는?
20회사화장실은왜물이저절로흐를까?
21레이저포인터에서나오는레이저광은어떤빛일까?
22실외에서햇빛을받으면안경이선글라스가된다고?
23땅거울이보이는이유는?
24생체인증은과연안전할까?
25요즘은왜슬림형자동차용신호등이증가하는걸까?
26고층건물유리창은왜거울처럼보일까?
27왜자동차앞유리는쉽게깨지지않을까?
28에어컨에사용되는열펌프는무엇일까?
29엘리베이터가추락해도잘뛰면살수있다고?
COLUMN2유제품은장을나쁘게한다는우유유해설의진실
COLUMN3전자레인지는‘음식물을변질시키기때문에유해하다’?

제3장저녁에마주치는과학
30술을마시면몸안에서는어떤반응이일어날까?
31형광봉을접으면왜밝게빛을낼까?
32자양강장제나에너지음료를마시면정말건강해질까?
33불꽃놀이에서는어떻게여러가지색을표현하는걸까?
34CD음질이레코드음질보다못할수있을까?
35등유가휘발유만큼위험하지않은이유는뭘까?
36폴리곤은왜삼각형의조합으로표현될까?
37왜스마트폰은뜨거워질까?
38변화구는왜휘는걸까?
39소리는왜낮보다밤에잘들릴까?
40물로굽는조리기구구조는?
41걸으면달이따라오는이유는?
42광원이없는데도장시간발광하는시계의문자판구조는?
43화창한밤새벽에는왜추운걸까?
COLUMN4성분분자가‘1개도남지않을정도로희석’하는동종요법

제4장아직도있다!생활속과학
44리튬이온전지가최근주목받는이유는뭘까?
45가볍고강한탄소섬유에는어떤비밀이있을까?
46사우나에서는왜화상을입지않는걸까?
47자연계의미생물로분해되기쉬운것은비누일까?합성세제일까?
48왜방귀에불이붙는걸까?
49코로나19바이러스감염여부를측정하는PCR검사란?
50도시광산이란어디에있는광산을말하는걸까?
51제트여객기산소마스크는산소를만든다고?
52왜각성제에손을대면그만두지못할까?
53번개는왜떨어지는걸까?
COLUMN5‘활성산소를제거한다’는이유로붐을일으킨수소수
COLUMN6게르마늄이나티타늄팔찌가피로를풀어주지는못한다

마치며
주요참고문헌
찾아보기
집필진

‘과학의눈’으로바라보는우리의일상
―나를알아보는카메라렌즈

기억하고싶은순간을빠르게남기고자할때우리는카메라를든다.렌즈안에피사체를담으면렌즈는우리의얼굴을찾아내고화면속얼굴부분이사각형에둘러싸인다.이리저리움직여도사각형밖으로빠져나가는것은쉽지않고,아주가끔은엉뚱한위치를인식하기도하지만대개는정확하다.카메라는어떻게우리의얼굴을알아보는걸까?

이미지속에서‘얼굴’을인식하는기술연구는1970년대에얼굴을세로로긴동그라미안에눈이두개,코가하나,입이하나인위치관계를찾는보텀업(Bottom-up,상향식)방식으로시작되었다.증명사진처럼정면으로찍힌얼굴은보텀업방식으로도그럭저럭인식할수있지만,실제사진에서는옆을향하고있거나고개를숙이고있는경우도드물지않다.안경을쓰고있을때도있지만벗고있을때도있고,화장을할때나맨얼굴일때도있다.그래서‘피부색인식’이나‘머리카락분포’,‘머리-목선-어깨실루엣인식’등다양한기술이생겨났고개선을거듭했다.

2001년미국MIT의비올라박사와존스박사는컴퓨터통계학연구를통해빠르고정확하게물체를구분하는방법을발표했다.간단히말하면대상물을아주작은정사각형으로나눈후각각을조사하고그결과를조합해판정하는것이다.원래이연구는사진이나얼굴인증과는관련이없었으나이연구성과를응용할줄아는기술자가있었다.사람얼굴도똑같이자세하게조사하면구분되는게아닐까생각한것이다.먼저얼굴이미지자체를학습시킨후‘비올라존스안면인식법’을응용하여단순하게처리하고,고속으로정확도높은학습기법을적용하여충분히실용성을유지하는기술을개발해냈다.오늘날많은회사에서이기술을기반으로얼굴인식서비스를제공하고있다.

―실패한발명에서탄생한포스트잇

우리가언제,어디서나편리하게사용하는포스트잇은원래실패한발명품이었다.1970년3M사의연구원스펜서실버는강력접착제를개발하던중실수로접착력이약하고끈적임이없는접착제를만들게되었다.실버는회사기술세미나에서이제품을보고했고,5년뒤같은회사연구원아서프라이가이접착제를이용해잘붙지만동시에잘떨어지기도하는메모지,즉포스트잇을개발했다.이후포스트잇은‘20세기10대히트상품’으로불릴만큼세계적인인기를끈발명품이되었다.

그런데포스트잇에사용된접착제는어떤원리로확실히붙으면서도떨어질때는쉽게떨어지는걸까?주성분이아크릴이라는점은일반접착제와동일하지만,포스트잇은접착제의‘모양’을구형이나반구형으로고안했다.일반접착제에는특정한모양이필요없지만포스트잇에쓰인접착제는구형이나반구형이므로붙일때면이아닌점으로붙는다.이상태에서접착면을누르면접촉면적이늘어나강하게붙고떼어내면접착제의모양이구형으로돌아와쉽게떼어지게되는것이다.

『하루과학』은이렇게‘우리가무심코흘려보내는일상속어디에나과학이깃들어있다’고말한다.사물을‘과학의눈’으로바라보면아침에일어나서밤에잠들기까지우리의하루를과학이다방면으로떠받치고있다는사실을알게된다.이책은과학을잘알지는못해도흥미는있는사람,주변에서일어나는자연현상이나늘사용하는제품의원리와구조를알고싶은사람,그림을통해과학을보다쉽게이해하고싶은사람을위해복잡하고어려운과학이아닌‘가장현실적인’과학이야기를들려준다.