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◎ 역사와 지도 위에서 살펴보는 과학의 쓸모
“과학이 없는 과거, 과학이 없는 미래를 상상해본 적 있나요?”
“과학은 인류의 상상력을 어떻게 생활에 구현해냈을까요?”
‘냉장고가 없는 옛날에는 여름에 얼음은 꿈도 꾸지 못했겠지?’, ‘스마트폰이 없던 옛날에는 멀리 있는 사람에게 급한 소식을 어떻게 전했을까?’, ‘크레인도 없는데 어떻게 무거운 돌로 성벽을 쌓았을까?'’
편리하게 생활하는 요즘과 비교하면 옛날 사람들은 불편하게 살았을 거로 생각해요. 그렇지만 옛날에도 과학을 이용해 시대에 맞게 필요한 것을 누리고 살았어요. 세상을 이루는 것의 원리나 이치라고 할 수 있는 과학은 옛날부터 지금까지 계속해서 발전해왔어요. 과학의 활용 방법은 시대에 따라 변하고 발전했지만, 과학 원리는 크게 달라지지 않았어요. 우리 유산과 유적에 담긴 과학 원리를 보면 요즘 우리가 누리는 것들이 어떻게 시작되고 발전해왔는지 알 수 있어요.

| 우리 유산과 유적 속에 담긴 우리 과학 이야기
옛날에도 지금도 우리 생활과 관련된 장소나 물건에는 어김없이 과학이 담겨 있어요. 과학이 곧 생활이어서, 옛날 사람들이 어떻게 생활하고 사회 모습이 어땠는지 알고 싶다면 과학을 먼저 알아야 해요. 대류를 예로 들어볼게요. 기체나 액체가 뜨거워지면 위로 올라가고 다시 식으면 내려오면서 열을 전달하는 현상을 대류라고 해요. 우리가 사용하는 냉장고나 에어컨, 난방 등은 대류 현상을 이용해요. 옛날에는 떡을 찌는 시루, 따뜻한 방바닥으로 방 안 공기를 데우는 온돌, 여름에도 찬 공기를 유지해 얼음을 보관하는 석빙고 등에 대류 현상을 이용했어요.
우리나라는 농업 위주 사회였지만 과학도 발달했어요. 다른 나라보다 앞선 분야도 많답니다. 유산과 유적을 살펴보면 우리나라의 과학 발달사를 알 수 있어요. 이 책에서는 유산과 유적에 깃든 과학 원리를 소개해요. 역사를 따라 지도 위를 살피다 보면 시대에 따른 과학의 발달과 활약을 발견할 수 있어요.
… 자격루와 운동 에너지ㆍ망해도술과 삼각비ㆍ소로리 볍씨와 방사성 탄소 연대 측정법ㆍ김치와 삼투 현상ㆍ관천대와 천체 관측ㆍ자물쇠와 빗면의 원리ㆍ목선과 부력ㆍ거북선과 작용 반작용의 법칙ㆍ문무 대왕릉과 파도의 원리ㆍ홍예교와 아치ㆍ경주 불국사와 내진 설계ㆍ창덕궁 인정전과 빛의 반사ㆍ불국사 삼층석탑 사리장엄구?《무구정광대다라니경》과 수소 이온 농도 지수(pH)ㆍ《직지심체요절》과 인쇄 기술 …

◎ 우리 유산과 유적을 이해하는 과학적 방법
자연 과학은 자연 현상을 연구 대상으로 하는 과학이에요. 물리학, 화학, 생물학, 천문학, 지구 과학, 해양학 등으로 나뉘어요. 넓게는 자연 현상을 응용하는 공학이나 의학도 포함해요. 공학은 기계, 전자, 재료, 토목, 항공우주 등 여러 분야로 구분해요. 이 책은 과학 6분야로 나누어 우리 유산과 유적을 설명해요.
1부에서는 물리학과 화학 분야를 다뤄요. 여러 물리와 화학 법칙을 옛날에는 어떤 식으로 활용했는지 유산과 유적에서 탐험해요.
2부는 생명 과학 분야예요. 생물체를 연구하고 다루는 다양한 방법을 소개해요.
3부에서는 지구 과학과 관련한 유산과 유적을 이야기해요. 하늘과 땅과 바다에서 일어나는 자연 현상을 과학적으로 어떻게 이해하고 활용했는지 보여줘요.
4부는 기술과 공학이에요. 과학 원리를 적용하는 데 그치지 않고, 응용해서 한 단계 더 발전한 기술을 보여주는 유산과 유적을 다뤄요.
5부에서는 건축과 토목 분야예요. 커다란 건축물과 토목 구조물을 만들 때 어떤 원리를 활용했는지 알아봐요.
6부에서는 예술과 문화를 주제로 다뤄요. 창작 활동이나 예술 작품에도 과학을 빼놓을 수 없어요. 예술과 문화에는 어떤 식으로 과학을 접목했는지 살펴요.
주제마다 유산과 유적이 만들어지고 활약한 시대와 국보와 보물 등, 유형별로 정리한 문화재 정보가 담겨 있어요. 지도와 큐아르 코드(QR code)에는 유산과 유적의 본거지와 역사적 흔적을 발견할 수 있는 장소와 기념관을 표시하고 있어서, 체험학습을 할 수 있는 정보를 얻을 수 있답니다. 그리고 200여 장의 이미지와 삽화가 본문과 글 상자의 이해를 도와요.

들어가는 말

1부 물리학과 화학
지게 | 등잔 | 포석정 | 화약 | 자격루 | 석빙고 | 조총 | 화포 | 망해도술 | 상평통보 |
자승차 | 전기등소 | 물레방아

2부 생명 과학
소로리 볍씨 | 옹기 | 김치 | 시루 | 전통 장 | 용문사 은행나무 | 농서 | 《자산어보》 |
《동의보감》 | 죽방렴

3부 지구 과학
공룡 화석 | 첨성대 | 관천대 | 수표교 | 천상열차분야지도 각석 | 측우기 | 시헌력 |
혼천의 및 혼천시계 | 풍기대

4부 기술과 공학
통나무배 | 철갑옷 | 신라 금관 | 자물쇠 | 베틀 | 목선 | 성덕대왕신종 | 봉수대 |
거북선 | 신기전 | 두정갑 | 거중기

5부 건축과 토목
고인돌 | 온돌 | 익산 미륵사지 석탑 | 황룡사 구층 목탑 | 문무 대왕릉 | 왕궁리 유적 화장실과 동궁 화장실 |
홍예교 | 한옥과 기와 | 김제 벽골제 | 서울 풍납동 토성 | 경주 불국사 | 무령왕릉 |
경주 석굴암 석굴 | 창덕궁 인정전 | 남한산성 | 조선 왕릉 | 수원 화성

6부 예술과 문화
울주 대곡리 반구대 암각화 | 옻칠 | 정문경 | 강릉단오제 | 가야금 | 상감 |
불국사 삼층석탑 사리장엄구 ? 《무구정광대다라니경》 | 단청 | 고구려 고분군 | 모시 |
한복 | 자기 | 《직지심체요절》 | 〈합천 해인사 대장경판〉 | 편경 | 《조선왕조실록》 | 한글

(26쪽) “삼각비의 원리를 이용한 망해도술.” 망해도술은 ‘바다에서 섬을 바라보며 거리를 계산하는 방법’이라는 뜻이에요. 조선 시대 산술서 《구일집》에는 망해도술의 원리가 나오는데, 바다에서 섬을 바라보면서 거리를 계산해요. 망해도술은 삼각비의 원리를 이용해요. 삼각비는 직각삼각형에서 세 변 중 두 변의 길이 비를 말해요. 기준이 되는 각이 같으면 크기가 다른 직각삼각형이라도 삼각비는 같아요. 직각삼각형의 크기와 상관없이 각도가 같으면 삼각비는 같아요. 각도와 한 변의 길이를 알면 다른 변의 길이를 구할 수 있어요. 삼각비를 활용하면 높은 빌딩의 높이도 계산하고, 지구와 태양 사이 거리도 측정할 수 있답니다.

(43쪽) “‘김치’라는 이름에는 삼투 현상이 나타나 있어요.” 김치는 채소에 소금물을 뿌리면 숙성되어서 수분이 빠져나와 물에 잠기는 모습을 표현한 침채라는 말에서 유래했어요. 침채가 팀채, 짐채, 김채, 김치로 변했어요. 김치를 담근다는 뜻인 침장이 팀장, 딤장, 김장으로 변했답니다. 삼투 현상은 막을 사이에 두고 물이 이동해 농도가 같아지는 현상이에요. 물은 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동해요. 이때 생기는 압력을 삼투압이라고 해요. 생물의 세포에는 막이 있어서, 막 사이로 삼투 현상이 일어난답니다. 배추를 소금에 절이면 세포 안에 있던 물이 농도가 높은 소금 쪽으로 이동하면서 배추에서 빠져나와요. 절이지 않고 양념을 하면, 나중에 물이 빠져나와 간도 안 맞고 질척거리는 김치가 돼요. 바닷물을 마시면 세포 속 물이 빠져나와 목이 더 마르고, 물속에 오래 있으면 손이나 발이 쭈글쭈글해지는 것도 삼투 현상 때문이에요.

(49쪽) “은행나무는 공룡이 씨앗을 퍼뜨렸어요.” 용문사 은행나무는 암그루라 열매를 맺어요. 나무가 워낙 커서 해마다 열다섯 가마 정도 열매가 열려요. 은행나무 열매는 맛있지만 껍질에 싸여 있을 때는 고기 썩는 냄새를 풍겨요. 이 냄새를 맡은 육식동물이 은행을 먹고 배설해 씨앗을 퍼뜨리죠. 은행나무는 공룡 시대가 전성기였어요. 은행을 먹은 공룡이 씨앗을 퍼트리는 역할을 했어요. 공룡이 사라지면서 은행도 쇠퇴해 현재는 중국 일부에만 자생하고 있어요. 오늘 세계 각지에서 보이는 은행나무는 사람이 키운 거랍니다.
(69쪽) “우리나라 지폐에는 인물과 문화유산이 그려져 있어요.” 만원권 앞면에는 세종 대왕과 《용비어천가》, 조선 시대 임금의 상징물인 〈일월오봉도〉가 그려져 있어요. 뒷면의 주제는 과학이에요. 천체 관측기구인 혼천의, 보현산 천문대 광학천체망원경, 조선 시대 천문도인 천상열차분야지도 각석이 있죠. 천체 망원경 이전에는 물시계인 자격루가 있었어요. 혼천의와 자격루, 천상열차분야지도는 우리나라를 대표하는 국보급 과학 유물이에요. 천상열차분야지도 각석은 국보 제228호, 자격루는 국보 제229호, 혼천의는 국보 제230호랍니다.

(85쪽) “인류는 금속 중에서 구리를 가장 먼저 사용했고, 그다음이 금이에요.” 금은 누런빛이 나는 금속이에요. 오래전에는 황금을 태양의 선물로 여겨서 숭배했답니다. 금은 공기나 물, 화학약품에 반응하지 않아서 지구에서 영원히 사라지지 않는 광물이라고 표현하기도 해요. 금은 연성과 전성이라는 성질이 금속 물질 중에서 가장 좋아요. 연성(延性)은 힘을 받아도 부서지지 않고 가늘고 길게 늘어나는 성질이고, 전성(展性)은 두드리거나 눌렀을 때 얇게 펴지는 특성이에요. 금 1g으로 3000m 길이의 실을 뽑아낼 수 있어요. 금 5g으로 3m²가 넘는 면적을 얇게 펴서 덮을 수 있어요.

(109쪽) “온돌은 굴뚝을 다스리는 기술이에요.” 온돌은 아궁이에 불을 피우고, 아궁이에서 나온 열기로 방바닥을 데우는 난방 방식이에요. 온돌은 기원전 5000여 년 전의 함경북도 웅기군 굴포리 신석기 유적에서도 볼 수 있을 정도로 역사가 오래됐어요. 4세기경 황해도 안악 3호분 고구려 고분 벽화에도 나온답니다. 온돌이라고 해서 ‘뜨거운 돌’이라고 생각하는데, 돌은 굴뚝 ‘돌(突)’ 자를 뜻해요. 돌을 데우는 방법이라기보다는 불을 다스리는 기술이에요.

(169쪽) “〈합천 해인사 대장경판〉, 거의 800년 동안 원형에 가깝게 보존된 목판 제작의 비밀.” 목판은 산벚나무를 사용했어요. 산벚나무는 물관이 나이테에 고루 퍼져 있어서 수분 함유량을 일정하게 유지할 수 있어요. 베어낸 나무는 소금물에 3년 동안 담그고 소금물에 삶아 말렸어요. 소금은 수분을 흡수하기 때문에 경판이 갈라지거나 비틀어지는 현상을 막아요. 건조하는 데 1년이라는 시간을 보냈어요. 이렇게 완성한 목판은 옻칠을 해서 벌레를 막고, 목판 네 귀퉁이에는 틀어지지 말도록 나무를 덧대었어요.