KISTI의 과학향기

밖에서 놀다 손을 다친 현민이는 응급조치로 손을 붕대로 감게 되었다.
“아빠, 손을 붕대로 싸놓으니까 손도 잘 못 움직이고 너무 불편해요.”
“그러니까 밖에서 놀 때는 늘 조심히 놀아야 한다고 하지 않았니. 좀 불편하더라도 참거라. 그래야 빨리 낫지.”

“알았어요. 그런데 손에 이렇게 붕대를 감으니까 간식 먹기도 어렵고 글씨 쓰기도 힘들어요. 이럴 때는 내 손을 대신할 수 있는 로봇손이 하나 붙어 있었으면 좋겠어요.”
“글쎄…. 로봇손이 있으면 좀 편하긴 하겠구나. 로봇손이 있다면 뜨거운 물건을 집을 때나 사람의 손으로 하기 어려운 미세한 작업을 할 때 유용하겠지. 그리고 오염된 현장에서도 편리하고 더러운 물건을 잡을 때도 좋을 테고 말이야.”

“맞아요. 그리고 못된 친구들이 까불면 뻥~하고 혼내줄 수도 있고요.”
“하하~ 맞다. 하여튼 로봇손이 있으면 여러모로 장애가 있으신 분들이나 위험한 현장에서 일하시는 분들에게 큰 도움이 될 수 있을 거야.”
“그런데 영화에서 로봇손이 나오는 걸 본 적 있는데 손가락이 움직일 때마다 이상한 막대가 막 움직이더라고요. 왜 그러는 거에요?”

“응. 현민아, 우리 손이 어떻게 움직이는 건지 혹시 생각해 본 적 있니?”
“그냥 우리가 생각하니까 움직이는 거 아니에요?”
“물론 그렇긴 하지만 우리가 움직이는 손은 힘줄과 인대를 통해 물건을 집기도 하고 손가락을 움직일 수도 있단다. 만약 손가락을 움직이는 이 힘줄과 인대가 상하게 되면 우리는 손가락을 움직일 수 없게 돼.”

“힘줄과 인대요? 그것들은 어떤 것들이에요?”
“힘줄은 근육과 뼈를 이어주는 연결고리인데 우리 손이 접히거나 펴지는 일을 많이 하기 때문에 보통 늘어지는 것을 견디는 힘인 장력이 강한 편이란다.”
“그러면 인대는요?”

“인대는 뼈와 뼈를 연결하여 관절을 이어주는 역할을 하는 연결고리야. 관절은 우리 몸에서 매우 중요한 곳이지. 이런 관절을 안전하게 이어주는 역할을 인대가 하기 때문에 인대는 섬유 구조가 밀접한 형태로 되어 있어 매우 질긴 편이지.”
“아빠 말을 듣고 보니 힘줄과 인대가 비슷한 역할을 하는 것 같아요.”

“응, 그래. 힘줄과 인대는 근육과 뼈, 그리고 관절과 관절을 이어주는 연결고리를 한다는 공통점이 있지만 그 기능상으로는 조금 차이가 있단다. 보통 힘줄보다 인대가 좀 더 많이 늘어나는 편이고 힘줄이 끈 모양으로 뼈에 연결되어 있다면 인대는 끈 모양뿐만 아니라 붕대나 반창고 형태로 연결되어 있기도 해.”

“아빠~ 그럼 힘줄이나 인대가 다치게 되면 어떻게 돼요?”
“힘줄과 인대 모두 뼈와 관절을 꽉 붙잡고 있는 것인데 만약 이런 것들이 끊어진다든가 뼈나 관절에서 뜯어지게 된다면 어떻게 되겠니?”
“제대로 못 움직일 것 같은데요?”

“그래, 맞아. 힘줄이 끊어지면 근육의 움직임을 전달할 수 없어 제대로 움직일 수 없고 인대가 끊어지게 된다면 관절을 잡아 주는 것이 없기 때문에 관절을 사용할 수 없게 된단다. 그래서 이런 사고가 발생하면 바로 수술을 해서 치료해야 돼.”
“아~ 그러면 아까 말한 로봇손도 이런 힘줄과 인대가 있어야 움직이겠네요?”

“와! 우리 현민이는 하나를 가르쳐 주면 열을 아는구나. 하하, 그렇지. 움직이는 물체들은 모두 이런 힘줄이나 인대와 비슷한 메커니즘을 통해 작동하게 되는데. 기계의 경우 금속봉이 들어갔다 나왔다 하는 실린더가 이런 역할을 하게 된단다.”
“말로는 이해가 잘 안 돼요. 아빠 우리 뭔가 만들어 보면서 알아 가면 안 될까요?”

“요녀석~ 그러면 빨대를 가지고 로봇손을 한번 만들어 보자꾸나.”
“네. 좋아요! 헤헤~”

[실험방법]
준비물 : 주름이 나 있는 긴 빨대 5개, 노끈, 자, 칼, 유성펜, 드라이버, 라이터, 테이프
[실험순서]
1. 주름이 아래로 가게 한 다음 빨대 5개를 펼친다.
2. 빨대를 하나로 잘 묶는다
3. 펼친 빨대 위에 손을 대고 각 관절 부분과 손끝을 유성펜으로 표시한다.
4. 각 빨대에 표시된 부분을 칼로 V자가 되도록 홈을 파낸다.
이때 손끝 부분은 잘라낸다.
5. 손끝 부분에서 5mm 정도 되는 부분에 달궈진 드라이버로 작은 구멍을 뚫는다.
6. 뚫린 구멍에 노끈을 끝까지 밀어넣고 끝은 풀어지지 않도록 묶는다.
7. 5개를 묶은 다음 각 노끈을 잡아당기면서 빨대가 어떻게 움직이는지 관찰한다.

[실험 Tip]
- 빨대 밑으로 나와 있는 노끈에 손가락이 들어 갈만한 구멍으로 매듭을 맨 뒤 손가락을 끼우고 움직이면 손가락 움직임대로 빨대가 움직이는 것을 볼 수 있다.

글 : 양길식 과학칼럼리스트