고층 건물 입구에 회전문이 설치되어 있는 과학적 이유

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백화점이나 호텔, 고층 빌딩 1층 입구에는
회전문이 설치되어 있습니다

회전문은 일반적인 문과 다르게
입구와 출구가 회전하면서 열리고 닫히게 됩니다

처음 회전문을 경험할 때는
문이 돌아간다는 것 때문에 신기하고 재밌게 느껴지지만

수동 회전문의 경우 문을 돌리는 것이 힘들고
자동 회전문의 경우 속도가 그리 빠르지 않다는 단점이 있습니다

그리고 통과할 수 있는 공간이 좁아
많은 사람들이 빠르게 이동할 수 없다는 단점도 있죠

그럼에도 불구하고 대형 건물 입구에는
어김없이 회전문이 설치되어 있습니다

이런 이유는 무엇일까요

회전문은 1888년 미국의 반 카넬이 처음 발명한 것으로
말이 건물 안으로 들어오는 것을 방지하기 위해
만들어졌다고 알려지기도 했지만
이것은 사실이 아니라고 합니다

1899년 미국의 렉터스라는 레스토랑에 처음 설치되었는데
회전문 덕분에 음식보다 회전하는 문이 있는 곳으로 더 유명해졌다고 합니다

회전문은 다른 문과 다르게
바람이 통하지 않는 구조입니다

일반적인 문은 사람이 들어가거나 나갈 때
문이 열리면서 공기도 같이 이동하게 됩니다

회전문은 세 개나 네 개의 문이 돌아가는 구조로 만들어지는데
문의 구조상 사람이 들어가거나 나가는 순간에도
언제나 닫혀있기 때문에 공기의 흐름을 최소화할 수 있습니다

건물의 경우 여름에는 에어컨을 틀어 내부를 시원하게 만들고
겨울에는 히터를 틀어 내부를 따뜻하게 만듭니다

건물 입구는 출입이 자주 발생하는 곳입니다

만약 건물 입구가 일반적인 문으로 되어있다면
누군가 들어오고 나갈 때마다
공기가 이동하게 될 것입니다

여름이라면 건물 외부의 뜨거운 공기가 안으로 들어오고
겨울이라면 건물 내부의 따뜻한 공기가 밖으로 빠져나가게 됩니다

그렇게 된다면 건물 1층은 언제나 덥거나 추울 것이고
그로 인해 냉난방비가 많이 들게 될 것입니다

하지만 입구가 회전문으로 되어있다면
공기의 흐름을 최소화할 수 있어 냉난방비를 절약할 수 있습니다

또한 입구가 회전문이라면 문이 열릴 때마다 바람이 강하게 불어
입구가 난장판이 되는 것도 막을 수 있습니다

뜨거운 공기는 위로 올라가고 차가운 공기는 아래로 내려갑니다

건물 내부에서 데워진 공기는 엘리베이터 통로, 계단 통로를 통해
위쪽으로 올라가게 됩니다

만약 입구 쪽 문이 자주 열린다면 공기의 흐름이 빨라져
문이 쾅 닫히거나 엘리베이터가 작동할 때 문제가 발생할 수 있습니다

혹시라도 건물에 화재가 발생하게 되면
빠른 공기의 흐름 때문에
불길이나 유독가스가 순식간에 위쪽으로 이동해
위험한 상황이 발생할 수 있습니다

그래서 이런 것들을 방지하고자 건물 입구에 회전문을 설치하는 것입니다

하지만 건물 입구를 잘 보면
회전문만 설치되어 있지는 않습니다

회전문은 비상시에 빠르게 이동할 수 없는 구조이기도 하고
사람에 따라 통행이 불편한 경우가 발생할 수도 있어
별도로 다른 문을 설치해야 하는 규정이 있기 때문입니다

알람을 여러개 맞추면 아침에 일어나기 더 힘들다고?

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아침에 잠에서 깨는 일은 언제나 힘듭니다

잠을 많이 자지 않았을 때는 물론이고
잠을 많이 잤다고 생각했을 때도
일어나는 것은 똑같이 어렵죠

아침에 개운하게 일어나는 것이
과연 가능한 것인지 의문이 들기도 합니다

가능하면 더 이상 잠이 오지 않을 때까지 자고 싶지만
해야 할 일이 있기 때문에
하루를 시작하기 위해
졸린 눈을 비비고 일어나야 합니다

보통 잠에서 깨기 위해 모닝콜을 이용하는데
때로는 나 자신을 믿지 못해
5분이라도 더 자기 위해
여러 개를 맞춰놓는 경우가 있습니다

그런데 알람을 여러 개 맞춰놓으면
하나만 맞춰놨을때 보다
잠에서 깨는 게 더 힘들어진다고 합니다

스마트폰을 계속 사용하고 있으면 배터리가 달아
충전을 해야 하는 때가 옵니다

사람 역시 계속 활동을 하고 있으면 에너지가 소비돼
휴식을 해야 하는 때가 옵니다

스마트폰은 전기를 이용해 충전을 하지만
사람은 잠을 자는 것으로 충전을 합니다

밤이 되면 졸리고 잠이 오는 이유는
멜라토닌이라는 호르몬이 분비되기 때문입니다

뇌에는 시교차 상핵이라는 부위가 있는데
시교차 상핵은 외부로부터 정보를 받아 호르몬을 조절해
사람의 생체 리듬을 컨트롤하는 곳입니다

빛이 들어오면 코르티솔을 분비해 잠에서 깨게 만들고
빛이 사라지면 멜라토닌을 분비해 잠에 빠지도록 만듭니다

깊은 잠에 빠지기 위해서 불을 끄고 커튼을 쳐
방을 최대한 어둡게 합니다

우리는 보통 알람 소리를 듣고 잠에서 깨게 됩니다
하지만 방을 최대한 어둡게 한 덕분에 빛은 잘 들어오지 못합니다

빛을 받지 못하면 시교차 상핵은 여전히 멜라토닌을 분비합니다
깨어날 시간이 됐지만 빛을 받지 못했기 때문에
뇌는 여전히 밤이라고 생각하고 있는 것이죠

그렇기 때문에 아침에 일어나기가 힘든 것입니다

대뇌에서 가장 넓은 면적을 차지하는 전두엽은
기억력, 사고력, 운동 능력, 감정 등 여러 가지를 담당하는 곳입니다

빛이 아닌 알람에 의해 잠에서 깨게 되면
멜라토닌이 여전히 많이 분비되고 있어
전두엽이 완벽하게 활성화되지 못합니다

그래서 운동 능력이나 인지 능력, 방향 감각 같은 것들이 떨어지게 되고
감각과 신경이 예민해지게 됩니다

이런 상태를 수면 관성이라고 부르죠

수면 관성은 사람에 따라 다르지만 30분 정도 지속된다고 합니다
시간이 지나 잠에서 완전히 깨 전두엽이 활성화되면
수면 관성은 사라지게 됩니다

만약 처음 알람을 들었을 때 빛을 받았다면
멜라토닌 분비가 줄어들면서 잠에서 깰 수 있지만

알람을 끄고 다시 한번 잠에 들게 되면
이후에 다시 알람에 의해 잠에서 깨더라도
멜라토닌이 여전히 분비되고 있어 몽롱한 상태
즉 수면 관성 상태에 계속 빠지게 됩니다

수면 관성이 지속되면 피로가 쌓이게 되는데
이것 때문에 더 잤음에도
피로가 풀리지 않고 깨어나기 힘든 상태가 되어버립니다

5분 단위로 알람을 맞춰
깨고, 자고, 깨고, 자고를 반복하면
수면 관성이 지속되면서 자도 자도 졸리고
깨고 싶어도 깰 수 없게 되는 것입니다

그렇기 때문에 빛을 받으며 잠에서 깨는 것이 가장 좋지만
어쩔 수 없이 알람을 써야 한다면
첫 알람에 의해 잠에서 깼을 때 바로 일어나 활동을 하거나
빛을 쫴 멜라토닌의 분비를 줄이는 것이 좋다고 합니다

알람은 누워서 손에 닿지 않는 곳에 두는 것이 좋고
자신을 믿지 못해 알람을 여러 개 맞춰야 한다면
연습을 통해 알람을 조금씩 줄여보는 것이 좋다고 합니다

현실 세계에서도 공간이동이 가능할까

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우주를 여행하는 것은
아주 먼 옛날부터 꿈꿔왔던 일입니다

하지만 달까지 거리는 38만 킬로미터
화성까지 거리는 5600만 킬로미터
태양까지 거리는 1억 5000만 킬로미터로

왔다 갔다 하는 데만 많은 시간이 걸리기 때문에
지금의 기술력으로는 우주여행은 현실적으로 불가능합니다 

설령 인류가 빛의 속도로 이동할 수 있다고 해도

북극성까지 434광년
안드로메다까지 200만 광년이 걸립니다

즉 우주여행을 하려면 속도보다 거리를 좁혀야 한다는 것이죠 

공간에서 공간을 이동할 수 있다면
아무리 먼 거리라고 하더라도 쉽게 여행할 수 있게 됩니다

공간 이동(워프)은 불가능한 기술인 것처럼 느껴지지만
웜홀을 이용한다면 이론상으론 가능한 기술이라고 합니다

강력한 중력을 가진 곳
그래서 빛을 포함한 모든 물체가 빠져나올 수 없는 곳을
우리는 블랙홀이라고 부릅니다

과거에는 일부 학자들이 블랙홀의 존재를 부정하기도 했지만
1964년 백조자리에 있는 X-1이라는 블랙홀이 발견된 이후로
관련된 이론이 쏟아져 나오고 있습니다

빛이 있으면 어둠도 있는 것처럼
모든 물체가 빠져나올 수 없는 곳이 있다면
모든 물체를 내보내는 곳도 있을 것이라고 생각했습니다
이곳이 바로 화이트홀이죠

그리고 블랙홀과 화이트홀을 연결해 주는 통로도 있을 것이라 생각했는데 
이곳이 바로 과거 학자들이 생각하던 웜홀입니다

웜홀은 직역하자면 벌레 구멍인데
벌레가 사과를 이동할 때
사과 둘레를 삥 돌아서 가는 것보다
사과를 관통하는 구멍을 뚫어 이동한다면
더 빠르게 갈 수 있다는 것에서 따온 이름입니다

웜홀이라는 이름이 붙여지기 전까지
이 공간은 아인슈타인-로젠 다리라고 불리기도 했습니다

웜홀은 한 가지 종류만 있는 것이 아닙니다 

빅뱅 이후 우주가 만들어지는 과정에서 웜홀이 등장하게 됐고 
우주 끈이라는 것이 웜홀과 웜홀을 연결하고 있다는 것이
초끈 이론에 등장하는 웜홀입니다

우주가 처음 만들어질 때는 웜홀끼리의 간격이 아주 좁았지만
우주가 점점 커지면서 간격이 늘어나게 됐고
이런 웜홀이 우주 곳곳에 퍼져 있다는 것입니다

만약 우리가 이런 웜홀을 발견할 수 있다면
웜홀을 포탈처럼 이용해 우주 곳곳을 빠르게 이동할 수 있게 됩니다

겉으로 보기에 블랙홀과 웜홀은 큰 차이가 없기 때문에
혹시 인류가 발견한 블랙홀이
웜홀이지 않을까 하는 추측이 있기도 합니다

윤석만의 책 보통의 우리가 알아야 할 과학에서는
블랙홀과 화이트홀 그리고 웜홀을
개미를 이용해 쉽게 설명합니다

A4용지에 A라는 점과 B라는 점을 찍어 놓고
개미가 이동한다고 가정해봅시다

개미가 A에서 B까지 제일 빨리 가는 방법은
직선으로 기어가는 것입니다

그런데 만일 A와 B가 포개지도록 종이를 접고
두 점 사이에 구멍을 뚫는다면
힘들게 기어갈 필요 없이
구멍을 통과하는 것만으로 A에서 B까지 갈 수 있습니다

이때 개미가 통과하는 통로가 책에서 설명하는 웜홀입니다

영화 인터스텔라에서는 웜홀이라는 지름길을 통해
우주 공간을 빠르게 이동하는 장면이 나옵니다

보통의 우리가 알아야 할 과학은 어려운 과학적 지식을
영화를 이용해 이해하기 쉽도록 설명해 줍니다

웜홀뿐만 아니라 아이언맨과 아인슈타인, 앤트맨과 양자역학 등
다른 과학 이론도 재미있게 풀어줍니다

인류의 과학이 많이 발전해 웜홀을 인공적으로 만들어낼 수 있다면
우리는 멀리 떨어진 곳을 이동할 때 많은 시간을 쓰지 않아도 됩니다

어떤 지역에서 다른 지역으로 이동하는 것은 물론
지구에서 달을 갈 때도
지구에서 화성을 갈 때도

심지어 다른 은하를 가는 것도 어렵지 않게 됩니다

우리는 빛보다 빠르게 이동할 수는 없지만
웜홀을 이용하면 빛보다 빠르게 도착할 수는 있게 됩니다

그야말로 최단거리로 통하는 지름길
게임에서나 가능하던 포털 기능을
현실 세계에서도 사용할 수 있게 되는 것이죠 

하지만 웜홀을 만드는 것은 쉬운 일이 아닙니다

웜홀은 인간이 통과할 수 있도록 충분히 커야 하며
중력이 웜홀을 닫으려고 할 것이기 때문에 중력을 버틸 수 있어야 합니다

웜홀을 만들기 위해선 이론상에만 존재하는
질량이 음수인 별난 물질이 필요합니다

별난 물질은 중력에 대항하는 힘을 가지고 있어
중력이 웜홀을 닫으려고 할 때 이것을 막아주는 역할을 하게 됩니다

웜홀을 이용하면 시간의 제약을 받지 않고
공간을 뛰어넘을 수 있습니다

어쨌든 공간 이동은 마냥 비현실적인 것만은 아닙니다

이후에 과학이 많이 발전해 인공 웜홀을 만들어낼 수 있다면
원하는 곳은 어디든 빠르게 이동할 수 있는 시대가 올 것입니다

어쩌면 웜홀이 새로운 교통수단으로 사용될 가능성도 있습니다

하지만 웜홀을 현실화하기 위해선
별난 물질과 웜홀의 존재부터 찾아내야 합니다