오늘은 생활 속에서 진동이란 주제로 재미난 공학적인 지식을 알려드리려고 합니다.
굉장히 흥미로운 주제임에 틀림이 없어요! 2편까지 연재되기 때문에 꼭 기대해주셔요!
적어도 저한테는 말이죠
일단 아래의 동영상을 보고 가시지요! ( 40초부터 보시면 됩니다! )
오잉 판 위에 알갱이를 올려놓고 주파수를 올렸더니 주파수마다 그림이 달라지네요???
굉장히 재미있고 신기한 동영상이죠? 후배들을 가르칠 때 이 동영상 보여주면 정말 좋아하더라구요. ‘이런걸 교수님들이 역학을 수업하면서 이러한 보여주었더라면 내 성적이 이러지 않았다’ 이렇게 말을 하더군요.
이걸 알았어도 너의 성적은 큰 차이가 없었을꺼야…
그렇다면 이 동영상과 진동이 무슨 연관성이 있을까요? 일단 진동은 무슨 뜻일까요?
진동의 사전적 정의는 다음과 같습니다.
국어 사전에 따르면
- 흔들려서 움직임
- 물체가 몹시 울리어 흔들림. 또는 물체 따위를 흔듦
진동이라는 것은 모르긴 몰라도 흔들리면서 움직인다는 사실은 분명해 보입니다.
이번 주제에서는 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 진동 현상들을 같이 관찰하고 느껴보도록 합시다!
진동하면 떠오르는 그것, 세탁기
2016년에 나온 LG전자 세탁기 광고입니다. 영상을 보시면 아시겠지만 위에 카드를 쌓아 놓고 세탁기를 돌리는 광고인데요, 네티즌에게 주는 임팩트가 너무나도 강렬하여 극찬을 받았다고 하네요. 동영상을 재생해보시면 아시겠지만 1분이 정말 후다닥 빠르게 갑니다.
비전공자분들(혹은 소비자)께서는 ‘아니… 세탁기의 진동 하나 못 잡아? 100만원도 넘는 제품인데?? 돈 백만원이나 지불했는데 당연히 잡아야지’ 라고 생각하시겠지만 앞으로 제가 작성할 글을 쭉 읽다 보시면 그 과정이 굉장히 어렵고 고된 작업이라는 사실을 알게 되실꺼에요. 이것이 제가 공학에 대한 글들을 비전공자 분들을 위해 쓰는 목적이기도 하고요!
자동차도 진동과 연관이 있을까요?
자동차를 가지고 계신분들은 아시겠지만 아니, 사실 대중교통만 이용해도 바로 알 수 있죠!
진동과 자동차(버스)는 굉장히 밀접한 관계를 가지고 있습니다.
인간이 쾌적한 환경이라고 느끼기 위해서는 소음/진동이란 요소는 필히 고려해야합니다.
너무 조용해서도 안되며 너무 시끄러워서도 안되죠.
(너무 조용하면 본인의 심장소리도 들을 수 있습니다. 이 또한 굉장한 불편함이라고 하네요.)
현대사회가 기술적으로 발전하면서 소비자의 제품에 대한 조건은 단순히 제품이 가지는 목적에 대한 성능뿐만 아니라 디자인, 소음, 진동, 가격, 크기 등등 굉장히 많아졌습니다.
누가 흑백 영화에서나 보이는 자동차를 탈까요?
어느 누가 현시대에 와서 말을 타고 도시와 도시간에 이동을 할까요?
말을 타는 것이 아무리 장운동에 좋다고는 하지만 말을 타면서 허리에 전달되는 그 진동을 3시간씩 버틸 사람은 없다고 봅니다. 그것도 한두번이야지… 매일은 좀…
이런 오픈카는 제가 바란게 아닙니다.
아니 그러면요, 진동과 관련 없는게 있나요?
저멀리 광안대교 보이시나요?? (직접가서 찍으면 좋은데... 너무 추워서 요즘 못나갑니다. )
얼핏 보면 진동이 없는 것처럼 보이죠? 앞서 설명드린 세탁기, 자동차는 쿵쾅쿵쾅 움직이는 제품들입니다. 그것들에 비해 광안대교는 굉장히 대조적입니다. 이렇게 가만히 있는 대교들을 설계하는데 엔지니어들이 설계 할 때 진동에 관해 고려해야 할까요? 다음 영상을 보시죠.
움직이지 않는 물체를 다루는 학문을 기계공학에서는 정역학이라고 합니다.
더 나아가 재료역학(고체역학) 더 나아가 소성과 파괴역학… 이제 그만해 ☹
건물, 교량, 의자 움직이지 않는 물체들을 만들 때 고려되는 기본적인 이론이 정역학이지요. 이러한 움직이지 않는 물체를 설계할 때도 진동을 (위의 영상을 보시면 아시겠지만 )반드시 고려되어야 합니다.
(동영상에 나오는 타코마 다리가 무너진 데에는 다양한 의견들이 존재하지만 진동이 크게 발생했다는 점에서 지금 주제와 알맞은 자료라 생각하여 끌고 왔습니다. '그 원인이 공진이냐 플러터이냐의 의견이 대립'하고 있지만 원인이 무엇이던지 간에 진동에 대한 문제임을 분명합니다.)
마치며
세상 모든 것들이 진동과 연관이 있습니다. 움직이는 것도 진동이요, 설령 움직이지 않을지라도 진동에서 벗어나기란 굉장히 힘들죠.
얼마전에 경주에서 발생되었던 지진 역시 진동이죠.
(부산에도 진동이 느껴져 제 물건이 다 떨어지더라구요.)
비행기를 상상해봅시다. 비행기가 처음에 이륙할 때 엄청난 진동을 느끼신적 있으시죠?
지금 제 옆에 있는 핸드폰은 두말할 것도 없죠.
우리 인간은 진동이란 현상에서 멀어지기 굉장히 힘듭니다.
공학이란 자연과학과 다르게 '자연법칙을 이용하여 인간에게 편리함을 주는 학문'입니다.
2편에서는 이러한 진동이 인간에게 주는 불편함을 어떻게 선대 공학자들은 극복했는지를 쉽고 재미있게 풀어갈 예정입니다. 제 계획입니다.
공학적으로 진동에 관한 가장 간단한 모델링
비전공자도 이해할 수 있는 진동에서 가장 중요한 수식
왜 세탁물을 많이 넣으면 세탁기가 덜컹거릴까?
이러한 진동(공명)을 잡기 위한 해결방안은 무엇일까?
제 글은 비 전공자들을 위해 쉽고 다양한 자료들을 활용하여 공학이 무엇인지를 전달하는 것을 목표로 합니다. 더불어 공학의 설계 과정이 얼마나 고되며 많은 부분들을 고려해야하는지 비전공자분들에게도 알려드리고 싶습니다. 마지막으로 이러한 공학자(과학자)들의 고충이 사회 구성원들간에 공론화된다면 그들의 연구환경과 더불어 처우 역시 지금보다 훨씬 더 나아지리라 믿습니다.
행여 이해가 어려웠던 부분, 다소 지루했던 파트가 있다면 댓글 주셔요. 바로 피드백하여 더 좋은 글로 찾아 뵙도록 하겠습니다.
Cf) 전공자들을 위한 글은 2월 중순부터 연재하도록 하겠습니다.
구글링하는 한국 대학생들이 제 글을 읽고 스팀잇에 많이 유입되었으면 하네요.
연재할 과목들은 제 욕심같아서는 기계공학 전과목을 다루고싶습니다...(안되겠죠?)
열심히하는 @Smartcucum이 되겠습니다. 읽어주셔서 감사합니다.