▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용되었습니다.
영국, 런던에는 아주 특별한 역이 있습니다. 겉으로 보기에는 우리나라에 있는 역처럼 생겼지만 전세계인이 이 역을 알고 있는데요, 그 이유는 바로 마법학교인 호그와트행 열차가 출발하는 킹스크로스 역이기 때문입니다. 호그와트 급행열차가 출발하는 9와 3/4 승강장으로 들어가면 영국 전역에서 호그와트를 가기 위해 온 아이들이 가득 차있고, 다들 부엉이나 개구리와 같은 애완동물에 망토를 두르고 있습니다. 마법지팡이를 가지고 있고 달콤한 맛부터 속이 울렁거리게 하는 맛까지 온갖 맛이 나는 젤리가 있는 신기한 세상이 펼쳐집니다. 갑자기 무슨 소리이냐고요? 바로 해리포터 시리즈에 대한 이야기 입니다.
1997년에 시작된 해리포터 시리즈는 2007년에 완결되었고, 전 세계적으로 사랑을 받은 소설입니다. 총 7개의 스토리를 10년간 연재하면서 총 4억 5천만부 이상이 팔려 성서 이후 최대의 베스트셀러이기도 합니다. 어린 시절 누구나 꿈꾸었던 마법학교, 날으는 지팡이, 이곳 저곳을 아주 짧은 순간 이동할 수 있는 텔레포트, 그리고 불가능한 일을 가능하게 해주는 각종 마법들은 사람들에게 아주 매력적인 내용이었습니다. 게다가 책이 영화로 만들어지면서 그 인기 더욱더 커져서 아직도 많은 사람들의 기억 속에 남아 있지요. 이 소설에서는 많은 마법 도구들이 나오는데, 그 중에서 가장 재미있어 보이는 것이 바로 투명망토입니다. 주인공 해리포터가 사용하는 투명망토는 위험한 순간에 사용되어서 숨어있거나 몰래 이동해야 할 때 유용하게 사용되는 모습을 볼 수 있습니다.
그런데 누구나 이런 투명망토가 현실에 있었으면 하는 바람이 있지는 않으신가요? 과연 현실에서는 이러한 투명망토를 만들 수는 없는지 궁금해 집니다. 그래서 오늘 케미칼 스토리에서는 해리포터 시리즈에서 나오는 이 투명망토가 과연 만들어 질 수 있는지 한 번 알아 보도록 하겠습니다.
▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용되었습니다.
사람들은 예전부터 남들의 눈에 보이지 않는 방법이 없을까 많이 생각해 왔는데, 그러한 방법 중의 하나가 바로 투명인간이 되는 것입니다. 몸이 마치 유리창처럼 투명해진다면 아무도 볼 수 없는 그런 일이 일어나겠지요. 그렇지만 풀리지 않는 점은 어떻게 투명해 질 수 있는지가 문제이겠지요? 1897년에 소개된 H.G. 웰스의 SF소설인 ‘투명인간’에서는 특별한 약을 먹어서 사람이 투명해지는 방법을 사용했습니다. 이 약을 먹으면 사람의 모든 세포들은 마치 유리처럼 투명해지기 때문에 다른 사람들의 눈에 보이지 않게 되는 원리로 투명인간을 만들었던 것입니다. 이러한 방법은 최근까지 사람이 투명해지는 방법으로 많이 소개되었습니다. 각종 영화나 SF 소설에서도 이를 소재로 사람을 투명하게 만들었는데 2000년에 개봉한 할로우맨에서도 이와 같은 방법으로 주인공이 투명하게 변하기도 했었죠.
▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용되었습니다.
또 다른 방법은 특별한 기계적인 장치를 이용해서 투명해지는 것입니다. 게임, 애니메이션 그리고 영화에서 많이 사용되었던 방식인데, 과학 문명 발달한 미래에 특별한 슈트를 입으면 온 몸이 투명해질 수 있다는 장치를 사용하고 있습니다. 대표적으로 공각기동대라는 일본 애니메이션이 있는데요, 2002년에 국내에서 개봉한 이 애니메이션에서는 먼 미래에 발달한 과학 기술로 사람들의 신체를 기계로 대체할 수 있고 그에 따라 다양한 능력을 얻게 되며, 그 중 하나가 바로 투명한 상태로 신체를 유지할 수 있는 것입니다. 또 다른 영화는 1987년에 개봉한 프레데터가 있습니다. 여기서는 외계인 사용하는 장치에 투명화 장치가 있어서 다른 사람 눈에 보이지 않는 상태가 될 수가 있습니다.
이러한 방법 외에도 해리포터처럼 투명망토를 입어서 남의 눈에 보이지 않는 상태가 되도록 하는 것이 있는데, 과연 이 방법들은 과학적으로 모두 가능한 것일까요?
우리가 눈으로 사물을 보는 것은 물체에 반사되어 나오는 빛을 통해서 보는 것 입니다. 즉 반사되어 나오는 빛이 없으면 우리는 사물을 볼 수가 없게 됩니다. 예를 들어 노란색의 종이는 노란색의 빛이 반사되어 나와서 우리가 노란색으로 보이는 것이고, 초록이 무성한 나뭇잎은 초록색이 반사되어서 우리가 볼 수 있는 것 입니다.
그렇다면 투명유리컵은 어떻게 된 것일까요? 투명한 유리컵은 색은 없고 컵 뒤로 잘 보이지만, 눈으로 보는 것과는 차이가 있지요. 그렇다고 안 보이는 것은 아니고요. 그 이유는 유리컵이 보이는 것은 일반적으로 반사되어 나오는 빛으로 보는 것과는 차이가 있습니다. 투명한 유리컵은 대부분의 빛을 투과시키기 때문에 실제로는 유리컵의 반사되어 아주 미세합니다. 그렇지만 유리컵을 빛이 지나갈 때 속도가 달라지기 때문에 굴절이라는 현상이 일어나게 됩니다. 이러한 현상은 쉽게 주변에서 찾아 볼 수 있는데, 유리컵에 물을 담아서 빨대를 넣게 되면 꺾이는 모습을 볼 수 있습니다. 그래서 투명한 물질마다 빛을 굴절 시키는 정도가 다르고 이를 굴절률이라는 값으로 정해놓았습니다. 그런데 공기의 굴절률과 유리컵의 굴절률은 차이가 있어서 빛이 다르게 움직이고 이를 통해서 우리는 유리컵이 있다는 것을 알 수 있습니다.
이러한 원리를 놓고 보면 사람이 투명해지기 위해서는 빛을 반사시키지 말고 다 투과 시켜야 하며 공기와 같은 굴절률을 갖고 있어야지 투명인간이 될 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 그렇지만 사람의 몸을 그렇게 바꾸는 것은 쉽지 않기 때문에 이러한 방법은 현실에서는 불가능한 일처럼 보입니다.
그렇다면 또 다른 방법은 없는 것일까요?
한 가지 다른 방법은 특별한 장치를 이용해서 자신의 뒤쪽에서 나오는 빛을 그대로 앞으로 내보내는 것입니다. 무슨 말인지 잘 모르시겠다고요? 책장 앞에 사람이 서 있게 되면 책장을 사람이 가리고 있어서 앞에 서 있는 것으로 인지 할 수 있는데요, 만약 사람이 있는 자리에 가려진 책장의 모습을 나타나게 한다면 우리는 구별을 할 수 가 없게 됩니다. 그래서 이와 같은 원리로 카메라와 특별한 디스플레이 장치로 구현을 한 경우가 있습니다. 그렇지만 현실에서 사용하기에는 너무 많은 장비를 사용해야 하기 때문에 현실성이 떨어집니다.
그렇다면 정말 투명망토를 만드는 것은 어려운 일 일까요?
생각해보면 쉽지 않은 일인 것은 분명합니다. 빛은 직진 하려는 성질을 가지고 있기 때문에 돌아가게 하는 것이 어려운 것입니다. 그런데 아주 특별한 물질을 사용하면 이것이 가능하다고 합니다. 바로 메타물질이라고 불리는 것을 이용하면 되는데, 메타물질이 무엇이냐고요?
자연계에서는 존재하지 않는 아주 특별한 성질을 가지고 있는 물질을 메타물질이라고 부르고 있습니다. 메타물질은 동일한 모양, 나노 사이즈의 균일한 크기 그리고 규칙적인 배열 등을 가지고 있는데, 같은 물질로 되어 있는 자연계 물질들은 이러한 규칙적인 모습을 가지고 있지 않습니다. 이 때문에 기존에는 볼 수 없었던 성질이 이 메타 물질에서 나타나는데, 이중 하나가 바로 음의 굴절입니다. 일반적으로 자연계 물질들은 빛을 투과시키거나 굴절을 시키게 되는 경우 양의 방향으로 일어나게 되지만, 메타물질은 이와는 다른 방향인 음의 굴절이 일어나도록 하게 합니다. 그래서 일반적으로 반사되는 것이나 혹은 유리컵처럼 굴절로 인해 볼 수 있는 것은 모두 양의 굴절 때문이지요. 반면에, 메타물질이 만드는 음의 굴절이 일어나게 되면 빛이 돌아가도록 할 수 있기 때문에 투명망토를 현실에서 만드는 것도 가능하다고 합니다.
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실제로 40여 년전 러시아 물리학자 빅토르 베셀이라는 사람이 이러한 물질에 대해서 예언을 했는데, 2006년에 미국에서 음의 굴절을 가지고 있는 물질을 만들었고 현재는 투명망토를 구현하기 위해서 많은 노력을 들이고 있습니다. 그리고 이러한 메타물질을 사용해서 투명망토를 만들었는지 공개를 하지 않았지만 캐나다에 있는 한 군수 업체에서 투명망토를 만들었고 이를 시현한 모습을 CNN에 공개해 최근에 화재가 된 적도 있습니다.
그런데 사람들이 우려하는 것은 이러한 투명망토가 개발되면 악용될 소지가 있다며 많은 우려를 표하고 있는데, 과학자들 입장에서는 새롭고 신기한 분야 이지만 개발되어서 세상에 나온다면 이를 남용하는 것을 막는 장치들이 필요할 듯 합니다.
지금까지 해리포터에 나오는 투명망토가 현실에서 가능한지에 대해서 알아보았습니다. 과학적으로 가능하고 앞으로 멀지 않은 미래에 투명망토가 우리 생활에 쓰일 날이 얼마 안 남은 듯 합니다. 이렇게 보면 상상을 현실로 만들어 주는 과학의 힘은 정말로 대단한 것 같습니다.
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- 참고문헌 –
한화케미칼 http://hcc.hanwha.co.kr
한화케미칼 블로그 http://www.chemidream.com/
General Chemistry, Thomson, Whitten, Davis, Peck, Stanley
메타물질을 이용한 회절 한계 극복, 신종화
양자메타물질이란?, 우정원
해리포터 공식사이트 https://www.facebook.com/HarryPotter7kr
한국일보, 투명망토, 바윗돌 가루로도 만들 수 있다
http://news.hankooki.com/lpage/it_tech/201212/h20121203023223122310.htm
SBS, E!, 캐나다 투명 망토, 할로우 맨이 현실로?…"나도 갖고 싶다"
http://etv.sbs.co.kr/news/news_content.jsp?article_id=E10001798798
CNN, New technology makes troops invisible
http://edition.cnn.com/video/#/video/us/2012/12/04/tsr-lawrence-invisble-camo-technology.cnn
HyperStealth Biotechnology Corp, http://www.hyperstealth.com/allhyperstealthnews.html