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신발끈은 왜 자꾸 풀릴까?
 
김희정 과학칼럼니스트

신발끈은 왜 자꾸 풀릴까?  

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오랜만에 등산에 나선 태연과 아빠. 아빠는 한껏 물오른 초록 나무와 나뭇잎 사이로 드문드문 보이는 눈부신 하늘에 감탄하느라 여념이 없는데, 반대로 태연은 입을 삐쭉 내밀고 불만 가득한 표정이다.
 
“원래 애들은 다 등산 싫어하는 거라고요. 거기다 이 등산화는 신발끈이 너무 잘 풀려요. 소재가 미끌미끌한 거라 그런지, 자꾸만 풀려서 완전 귀찮아!”
 
“그만 좀 투덜대. 이 아름다운 자연을 보렴, 얼마나 힐링이 되냐. 그리고 신발끈은 원래 풀리게 돼 있어. 세상에 안 풀리는 신발끈은 없다고.”
 
“헐! 말도 안돼요. 인터넷 보면 절대로 안 풀리는 매듭법 엄청 많이 나오거든요?"
 
그건 안 풀리는 게 아니라, 덜 풀리는 매듭법이야. 얼마 전에 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리) 연구팀이 발표한 연구결과에 따르면, 신발끈은 매듭의 종류나 강도, 끈의 소재와 상관없이 일정 시간이 지나면 저절로 풀리게 돼 있단다.
 
물론 풀리기까지 걸리는 시간은 다를 수 있지만 말이야. 사람이 끈으로 묶은 신발을 신고 땅에 발을 내디딜 때 신발끈에는 무려 중력의 7배나 되는 힘이 전달된단다. 엄청난 힘을 받은 신발끈은 순간적으로 느슨한 상태가 돼 버리지.”
 
“아니, 저의 이 작고 귀여운 발로 땅을 내딛는데 그렇게 큰 힘이 가해져요? 의외인데요?”
 
“그리 작지는 않단다, 딸아. 아무튼 그렇게 잠깐 느슨해진 신발끈은 다음 순간 발이 뒤로 가면서 ‘관성의 법칙’에 적용을 받아요. 이 법칙이 뭔지는 알지? 정지한 물체는 영원히 정지한 채로 있으려고 하고 운동하던 물체는 계속 같은 방향으로 운동하려 한다는 법칙 말이야. 발은 이미 뒤로 가버렸는데 관성의 법칙에 따라 신발끈은 그대로 있으려 한다고 생각해 봐. 결과적으로 관성이 신발끈의 끝을 발과 반대 방향으로 쭉 잡아당기는 형태가 되겠지? 거꾸로 발이 앞으로 가면 관성이 신발끈 끝을 뒤에서 잡아당기는 형태가 되고 말이야.”
 
“아, 어려워요.”
 
“지금 걷고 있는 네 발을 보면서 힘의 움직임을 한번 상상해 봐. 이렇게 발이 땅을 내디딜 때는 끈이 헐거워지고, 앞뒤로 움직일 때는 끈 끝을 잡아당기는 힘이 작용한다고 말이야. 걷는 동안 헐거워지다가 잡아당겨지다가를 계속 반복하다 보면 제아무리 튼튼하게 묶은 매듭이라도 풀리지 않고는 못 배기겠지?
 
“그러네요? 걸으면서 아빠 설명을 들으니까 이해가 딱 돼요.” 
 
“사실 이런 연구는 단지 신발끈 때문에 하는 것이라기보다 매듭의 원리를 찾아내서 이 세상에 존재하는 온갖 매듭 연구에 적용하려는 이유가 더 크지. 매듭은 수학자와 과학자에게 상당히 인기 있는 분야거든.
 
“정말요? 과학자들이 매듭을 연구한다고요?”
 
매듭은 여러 수학 분야 연구는 물론이고 분자의 꼬임을 다루는 폴리머화학 연구나 암호시스템 개발 그리고 DNA 연구 등에 다양하게 활용돼요. 예를 들어 세포 속의 DNA는 차지하는 공간을 줄이기 위해 빽빽하게 꼬인 상태로 존재하는데 유전정보를 복제하거나 단백질을 만들어낼 때 이 나선구조를 푼단다.
 
만약 과학자들이 DNA의 매듭 형태와 이것을 풀려면 어떻게 해야 하는지를 밝혀낸다면 DNA 복제과정을 정확히 파악하는 데 큰 도움이 되겠지? 그래서 DNA 연구에서 매듭 원리는 매우 중요한 역할을 한단다.
 
“헐, 사소해 보이는 신발끈 연구가 그렇게 어려운 과학으로까지 연결된다니 신기해요. 그럼 혹시 그 어떤 힘에도 절대로 풀리지 않은 신발끈을 개발하는 것도 가능할까요?”
 
“글쎄다. 과학자들에게 불가능이란 없으니까 기대해볼까?”
 
“전 그런 신발끈 무조건 찬성이에요. 드라마 보면 남녀가 막 달달해지려고 할 때 희한하게 꼭 여자 운동화 끈이 풀어지고 희한하게 꼭 남자가 쭈그리고 앉아 묶어주거든요. 틀림없이 고 여우 같은 여자가 일부러 끈을 헐겁게 하고 나간 거라고 보지만요. 암튼 저에게 남친이 생길 때까지 그런 달달한 장면은 절대 보고 싶지 않아요. 그러니까 안 풀리는 신발끈 만들어주세요.”
 
“헐, 놀부 심보는 저리가라 할 저 심술은 어쩜 좋아.”
 
“DNA는 저리가라 할 만큼 배배 꼬였다는 표현으로 바꿔주세요. 배운 티 내고 싶어요.”
 
글 : 김희정 과학칼럼니스트 / 일러스트 : 김석 작가
 
출처 <KISTI의 과학향기>


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기사입력: 2017/06/14 [14:53]  최종편집: ⓒ 브레이크뉴스대전충청
 
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