쉽게 알아보는 양자역학 – 1. 양자의 세계
디스플레이 라이프 2019.01.17

알아두면 쓸모있는 양자역학 이야기 – 1. 양자의 세계

‘물체가 빛의 속도로 달린다면 어떤 일이 일어날까?’, ‘시간이 멈출까 아니면 느려질까?’, ‘공간 왜곡이 일어날까?’ 양자역학을 이야기 하면서 이러한 의문을 갖는 것은 빛에 대한 이해가 곧 양자역학의 시작이기 때문이다. ▲ 1927년, 5차 솔베이 회의 (출처: Wikipedia) 위대한 질문은 끊임없는 새로운 질문들을 창출하고, 세상을 바꾸는 계기를 마련하게 한다. 위의 질문은 아인슈타인 상대성이론의 기초가 된 질문이다. 사과의 자유낙하에 관한 뉴턴의 질문이 중력의 근본인 만유인력에 대한 이해를 이끌어낸 것처럼, 과거의 위대한 과학자들은 자연현상을 설명하기 위한 질문을 통해 다양한 이론들을 만들어 냈다. 양자역학도 ‘빛은 입자인가? 파동인가?’라는 질문을 계기로 태동하기 시작했다. 양자역학 확립의 시작에 영향을 준 역사적인 회동은 1927년 5차 솔베이 회의(Conseils Solvay)로 보고 있다.   양자역학의 개념 정립 ▲ 패러다임의 전환에 관한 Kuhn cycle 토마스 쿤(Thomas Kuhn)이 자신의 저서 ‘과학혁명의 구조’에서 기술했듯, 과학의 발전은 누적된 지식의 축적(cumulative)이 아닌 비축적적(noncumulative)인 급진적이고 혁명적인 어떠한 사건을 계기로 이루어진다. 이를 패러다임의 변화라고 한다. 뉴턴 시대의 고전역학이 현대역학으로 전이하게 된 계기는 빛이 입자라고 받아들인 다양한 과학자들(플랑크, 아인슈타인, 드브로이, 하이젠베르그, 슈뢰딩거, 디랙 등)의 사고실험 덕분이라고 할 수 있다. 빛이 파동이라고 여기면 설명되지 못하는 자연현상(흑체복사, 고체열용량, 광전효과, 컴프턴효과, 수소 휘선스펙트럼, 고체 전자회절)을 이해하기 위해, 만약 ‘빛이 입자라면’이라는 가정을 통해 사상의 전환을 끌어냈다.…
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쉽게 알아보는 공학이야기 6 – 측정 표준과 단위 편
디스플레이 라이프 2019.01.04

쉽게 알아보는 공학이야기 6 – 측정 표준과 단위 편

공학은 정량화(수량화)로 시작되며, 나타난 숫자들은 모두 단위를 포함합니다. 사물을 계량하고 수치화하는 작업을 측정이라 하는데, 이러한 측정은 일관성 있는 기준이 필요합니다. 과거 동양에서는 척관법(尺貫法), 영국에서는 피트-파운드법(ft-pound system)이 주로 사용되었으며, 현재는 국제단위계(SI)가 통용되고 있습니다.   고대의 측정기준 오래전부터 수없이 많은 측정 기준들이 등장했다가 사라졌습니다. 물건을 사고 팔 때 다툼을 없애고, 자연 관찰이나 공학 측량을 위해 도량형 기준이 필요했습니다. 도량형의 度(도)는 길이, 量(량)은 부피, 衡(형)은 무게를 의미합니다. 즉 길이를 재는 자, 부피를 재는 되, 그리고 무게를 재는 저울을 총칭하는 말입니다. 주로 우리가 주변에서 흔히 접할 수 있는 사물을 도량형 척도로 사용했습니다. ▲ 레오나르도 다빈치의 인체비례도 인체는 언제나 좋은 척도가 되었습니다. 발 크기, 손가락 굵기 또는 양팔을 뻗은 거리 등이 길이 단위가 됩니다. 가장 오래된 단위는 메소포타미아에서 사용한 큐빗(Cubit)이라는 단위입니다. 팔을 구부렸을 때 팔꿈치에서 손가락 중지 끝까지의 길이입니다. 하지만 사람마다 길이가 다르기 때문에 지역마다 다른 기준을 사용하는 것이 문제였습니다. 불공정한 상거래를 방지하고 사회 혼란을 막기 위해서는 측정 기준을 통일하는 것이 매우 중요한 일이었습니다.   우리나라의 척관법 우리나라는 중국의 척관법을 들여와 변형해서 사용했습니다. 조선 시대에 길이 단위로 자(약 30cm)를 기준으로 하여, 자의 1/10을 ‘치’, 6자를 ‘간’이라 하였습니다. 또 60간을 1정, 6정을 1리(약 400m)로 하여 거리를…
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양자역학
디스플레이 라이프 2018.12.19

쉽게 알아보는 양자역학 – 광자와 편광의 개념

양자(量子)는 라틴어 ‘quantus’에서 온 말로 ‘how much’, 양(量) 또는 수량을 뜻한다. 양자 개념을 처음으로 도입한 독일의 물리학자 플랑크(Max Planck)는 에너지의 불연속성에 관한 양자가설을 주장하였다. 백과사전을 찾아보면, 양자는 독일어 ‘quantum’을 번역한 말로서 어떤 물리량이 연속값을 취하지 않고 어떤 단위량의 정수배(양자수)로 나타나는 불연속 값을 취할 경우, 그 단위량을 가리킨다고 되어 있다. 즉 양자 개념은 연속적인 흐름에 반대되는 개념이다.   양자역학 중 가장 많은 관심의 대상 ‘광자’ ▲ 자연계의 근본적인 4대 힘과 이를 매개하는 입자 전자기장의 양자는 광자(photon)이며, 중력자(graviton)는 중력장의 양자이다. 양자는 다양한 힘이 미치는 장(field)내에 존재하는 불연속적으로 나타나는 최소단위라고 할 수 있으며, 전자, 양성자, 광자, 소립자 등이 힘을 매개하는 입자가 된다. 우리는 늘 빛에 둘러싸여 살고 있기에, 양자 중에서도 광자(빛)가 가장 많은 관심을 받아 왔다. 사실 사물을 본다는 것은 빛, 광자를 직접 본다는 것이 아니라 다양한 빛의 반사, 굴절, 회절 등에 의해서 나타나는 현상을 망막에서 인식하여 본다고 느끼는 것이다. 가시광이 없는 암실에서는 물체 파악이 힘들지만 적외선 카메라를 이용하면 열(적외선이라는 전자기파)을 방출하는 물체를 가시광 없이도 관찰 가능한 것도 감각 수용체(망막, CCD, 적외선 색센서)의 차이 때문이다. <참고사항> 동물마다 망막의 구조와 빛을 인식하는 파장대가 달라, 동물들이 바라보는 세상과 우리가 바라보는 세상의 모양, 색깔들이 다를 수…
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소셜미디어와 연계하여 효과적으로 영상콘텐츠 활용하기
디스플레이 라이프 2018.12.04

스마트폰으로 나만의 영상 제작 12편 – 소셜미디어와 연계하여 효과적으로 영상콘텐츠 활용하기

올 한 해 동안 ‘스마트폰으로 나만의 영상 제작’ 시리즈를 통해 영상 기획 및 촬영, 편집 방법과 노하우를 알려드렸습니다. 이번 편은 정성을 들여 만든 영상을 효과적으로 공유하고 활용할 수 있는 팁에 대한 내용입니다. ▲ 2018. 9월 매체별 전체연령기준 총 사용시간 (출처: 와이즈앱)) 와이즈앱의 조사 결과에 따르면 사람들이 스마트폰에서 가장 많이 사용하는 애플리케이션은 유튜브인 것으로 나타났습니다. 이제는 많은 사람들이 ‘영상미디어’를 통해 즐거움을 느끼고, 정보와 지식을 얻고 있습니다. 따라서, 동영상 제작에 재미를 붙이고 있는 여러분에게 영상 채널을 직접 운영해 볼 것을 추천해 드립니다. 여러분이 일명 ‘크리에이터’가 되어 보는 것이죠! 그럼 먼저 가장 많이 사용하는 ‘유튜브’ 채널 활용법에 대해 간단히 살펴보겠습니다. 유튜브 채널은 이렇게 활용하라! ① 나만의 아이디어와 개성이 담긴 영상으로 전세계와 소통이 가능한 공개 채널 운영 ② 공개되는 것이 싫다면 비공개로 영상을 업로드하여 ‘나만의 영상 포트폴리오’로 활용 ③ 공개범위 설정에서 ‘미등록’으로 업로드하면, 검색은 되지 않고 링크를 공유해주는 사람에게만 영상을 보여줄 수 있어 ‘개인 영상 서버’로 활용 가능   먼저 유튜브 채널을 공개적으로 운영할 때, 참고해야 할 3가지 팁에 대하여 살펴보겠습니다.   내가 좋아하는 소재를 찾아라! (출처: What’s Inside?) ‘What’s (In)side?’ 채널은 제목처럼 안에 무엇이 들어있는지를 보여줍니다. 이 채널은 아버지가 아들의 과제인 ‘스포츠 공 안에는 무엇이 들어있을까?’를 함께 실험하다가 시작하게 되었습니다. 이들은 대상을 가리지 않고 많은 것들의 속을 들여다보며 그 상황을 즐기고 공유합니다. (출처: Unbox Therapy) ‘Unbox Therapy’ 채널은 “지구상에 멋진 물건들 즉, 최신 스마트폰부터 당신이 본 적 없는 제품과 기술을 소개해주겠다”라고 말합니다. 새로운 물건이 담긴 박스를 신나게 뜯으며 흥분한 목소리로 설명하는 장면을 보면 덩달아 유쾌해지는…
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쉽게 알아보는 양자역학
디스플레이 라이프 2018.11.29

쉽게 알아보는 양자역학

최근 도시의 주요 버스 정류장에서는 버스 도착 시간을 알려주는 서비스를 제공한다.이러한 서비스의 원리는 간단하다. 버스 위치에서부터 도착지까지의 거리를 속력으로 나누면 걸리는 시간이 나온다. 그렇다면 버스의 위치는 어떻게 알 수 있을까? 이는 버스 내에 설치된 내비게이션이 GPS 위성과 연결되어 있기 때문에 알 수 있다. ▲ 내비게이션 원리: 4개 이상 위성의 위치를 기준으로 삼각측량 한다. 시시각각 변하는 위성의 위치를 정확히 아는 것이 중요하다. (출처: WIKIMEDIA COMMONS)   고전역학 이란 하늘 높이 떠 있는 위성의 위치와 속도는 이미 정해져 있다. 만유인력을 받으면서 움직이는 위성은 뉴턴이 알려준 논리를 따른다. 뉴턴의 논리란 힘이 정해지면 물체의 가속도가 정해지고, 이로부터 속도와 위치가 정해진다는 것이다. 이러한 뉴턴의 논리를 우리는 고전역학이라고 부른다. 고전이란 이미 많은 과학자가 인정했다는 뜻이다. 그렇다면, 우주의 모든 자연현상이 뉴턴의 논리대로 설명이 될까? 이 질문에 대한 답은 20세기에 알려졌고, ‘그렇지 않다’가 정답이다.   뉴턴의 논리가 작동하지 않는 가장 간단한 세상은 수소원자다. 전자 하나가 수소핵(양성자)을 중심으로 돌고 있기 때문에 인공위성이 지구를 중심으로 돌고 있는 것과 비슷하다고 볼 수 있다. 그런데 위성과 전자가 다른 점은 무엇인가? 위성을 하늘로 보내려면 로켓을 사용한다. 만약 위성의 고도를 높이고 싶다면 추진력을 높이면 된다. 즉, 위성의 고도는 추진력을 이용하여 원하는 대로 조절할 수 있다. ▲ 수소원자의 스펙트럼: 원자는 전자가 한 궤도에서 다른 궤도로 떨어질 때 빛을 낸다. 원자마다 고유한 빛을 가지는 것은 궤도가 이미 정해져 있기 때문이다. 수소원자의 경우…
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디스플레이 라이프 2018.11.06

스마트폰으로 나만의 영상 제작 11편 – 기록이 곧 콘텐츠가 되는 수동 타임랩스 영상

지금은 1인 미디어 시대. 수많은 미디어에 노출되어 사는 오늘날 조금 특별한 영상을 기획해보는 것은 어떨까요? 오랜 시간의 꾸준한 기록이 나만의 특별한 영상으로 만들어지기도 합니다. 기록이 곧 콘텐츠가 된 영상들을 사례 위주로 함께 살펴보겠습니다.   ‘수동 타임랩스’ 사례 ▲ Portrait of Lotte, 0 to 18 years (출처: Hofmeester) 위 영상은 18세 소녀가 된 Lotte를 태어난 이후로 18년간 꾸준히 촬영해 온 아버지 Frans Hofmeester의 영상입니다. Lotte와 Lotte의 동생인 15세 소년 Vince는 지금도 매주 1번씩 아버지 카메라의 모델이 된다고 합니다. 배경이 되는 이불까지도 항상 똑같은 모습을 보면, 아버지의 꾸준한 노력과 기록의 소중함을 느낄 수 있습니다. 위 영상은 스마트폰으로 나만의 영상 만들기 2편에서 배웠던 기법 중 ‘타임랩스(시간의 흐름을 느낄 수 있는 촬영 기법)’를 활용한 것으로, ‘수동 타임랩스’ 또는 ‘인생 타임랩스’라고 부를 수 있습니다. 두 번째 사례를 보겠습니다. 사람이 7년간 머리카락을 자르지 않으면 어느 정도 머리가 자랄지 상상해본 적 있으신가요? Andreas라는 사람이 그 상상을 현실로 옮겨보았습니다. ▲ Seven Years Time Lapse (출처: AndreasSheiLT) 7년간 무려 2,557장의 사진을 촬영하여 연결한 영상입니다. 그의 유튜브 채널에 방문해보면, 1년째부터 해마다 영상을 업데이트하고 있습니다. 과연 그의 실험은 몇 년간 더 지속할지, 그리고 처음부터 이렇게 오래 할 계획이었을지도 궁금해집니다. 아래 2개의…
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디스플레이 라이프 2018.11.02

쉽고 간편한 포켓 IT 용어사전 – 비주얼 해킹, 독싱, 갠드크랩, 조크바이러스

다양한 IT 기술 용어를 알아보는 네 번째 시간! 자주 들어보았지만, 정확한 뜻을 모르는 용어부터, 처음 접하는 새로운 IT 용어까지! 오늘은 해킹 관련 최근에 등장한 용어 ‘비주얼 해킹, 독싱, 갠드크랩, 조크바이러스’에 대해 알아보겠습니다.
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디스플레이 라이프 2018.11.01

스마트폰으로 사진작가처럼 찍어보기 11편 – 분위기 있는 흑백사진 변환 방법

흑백 사진은 컬러와는 다른 묘한 감성과 분위기를 전달해줍니다. 흑백 사진은 시간의 흐름을 느끼게 해주기도 하고, 보다 피사체에 집중하게도 합니다. 흑백 사진은 컬러보다 담백하면서도 모던한 느낌을 줍니다. 개인적으로는 이슬비가 올 때나 햇살이 매우 강해 그림자의 명암 대비가 확실한 날 흑백으로 촬영하면 좋겠다고 생각할 때가 있습니다. 흑백 사진을 촬영한다고 하면 필름 카메라가 먼저 떠오르지만, 우리가 주로 찍는 스마트폰에서도 촬영이 가능합니다. 스마트폰 카메라에서 설정을 변경해 흑백으로 촬영할 수 있지만, 컬러로 촬영한 사진도 간단한 변환작업을 통해 분위기 있는 흑백 사진으로 변경할 수 있습니다. 이번 편에서는 컬러로 촬영된 사진을 쉽게 흑백사진으로 변환하는 법을 배워 보도록 하겠습니다.   간단한 흑백 사진 만들기- ‘효과’ 메뉴 활용! 흑백으로 변환할 사진은 컬러보다는 피사체에 중점을 둔 작품이 좋습니다. 또 명암이 비슷한 사진보다 밝고 어두운 부분이 명확한 사진이 좀 더 인상적인 사진 표현이 가능합니다. 컬러 사진을 흑백사진으로 변환하는 첫 번째 방법은 ‘갤러리’의 ‘효과’ 메뉴를 활용하는 것입니다. ‘갤러리’에서 사진 한 장을 선택 후 ‘효과’ 아이콘을 누릅니다. ▲ (왼쪽부터) ‘영화처럼’ 효과와 ‘흑백’ 효과 여러 가지 효과 중 ‘영화처럼’, 또는 ‘흑백’을 누르면 흑백사진으로 변환할 수 있습니다. 조금 느낌이 다르지만, 둘 다 흑백사진 특유의 분위기를 연출할 수 있는 가장 쉬운 변환 방법입니다.   포토 에디터 프로…
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디스플레이 라이프 2018.10.19

스마트폰으로 사진작가처럼 찍어보기 10편 – 야경 사진 찍는 법

사진에 빠져든 사람들이라면 한번씩 도전해 보는 ‘야경사진’! 어두운 밤, 도시의 불빛이 만들어내는 화려한 빛의 향연을 보면, 저절로 사진기에 손이 갑니다. 그런데 야경은 생각만큼 멋지게 촬영하기 쉽지 않습니다. 밤에 찍은 사진들은 대부분 빛이 뭉개지거나, 아예 어두워서 색이 표현되지 않거나, 너무 흔들려서 무슨 장면인지 확인하기 어려울 때가 많습니다. 전문 사진작가가 찍은듯 쨍하게 멋진 야경 사진을 찍으려면 어떻게 해야 할까요? 멋진 야경 사진을 위해 꼭 지켜야할 팁! 그 동안 경험한 야경 촬영팁을 알려드리겠습니다.   STEP 1. 매직아워를 노려라 야경은 앞서 배운 일출이나 일몰 때 노을 촬영과 비슷한 방법으로 찍어야 합니다. 다만 노을 촬영이 하늘의 색 변화에 초점을 맞추었다면, 야경은 도시 건물들의 불빛과 그와 어우러지는 노을 빛을 잘 담아내야 한다는 차이가 있습니다. 그래서 야경 사진 역시 ‘매직아워’가 매우 중요합니다. 매직아워(magic hour)란? 촬영에 필요한 일광이 충분하면서도 인상적인 효과를 낼 수 있는 여명 혹은 황혼 시간대를 말합니다. 즉, 해 뜨기 30분 전, 해가 지고 30분 후를 뜻합니다. (5편 ‘일출·일몰 사진 편’ 참고) 매직아워를 넘어 늦은 시간에 촬영할 경우엔, 스카이라인이 어둠에 묻혀 배경이 캄캄하고, 건물의 불빛만 두드러지기 때문에 신비한 느낌이 줄어들게 됩니다. 따라서 매직아워를 잘 활용해 촬영하는 것이 중요합니다.   STEP 2. 삼각대는 기본! “야경 촬영에 삼각대는…
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디스플레이 라이프 2018.10.02

스마트폰으로 나만의 영상 제작 10편 – 개성있는 나만의 애니메이션 제작, 도전 스톱모션!

지난 편에서는 ‘영상 촬영을 빛내 줄 보조 장비’들에 대해 알아보았습니다. 오늘은 개성 넘치는 영상을 제작할 수 있는 ‘스톱모션’에 대해 배워보는 시간을 갖겠습니다. 먼저, 스톱모션이 무엇인지부터 알아보겠습니다. 스톱모션(stop-motion) 기법이란? 영화 촬영 시 프레임(frame)과 프레임 사이에 피사체에 변화를 주어 피사체가 다른 대상으로 변화하거나 움직이는 효과를 내는 영상 기법을 말한다. 촬영 시 특정 프레임에서 촬영을 멈추고 피사체에 변형을 준 후 다음 프레임을 촬영하는 방식으로 카메라를 정지(stop)시킴으로써 움직임(motion)을 만들어 낸다고 하여 스톱모션이라 부른다.   스톱모션의 원리 스톱모션은 피사체를 변형해가며 촬영하고, 그 촬영된 낱개의 프레임들을 순서대로 연결하여 영상으로 보이게 하는 기법입니다. 일종의 애니메이션 제작 기법으로 볼 수 있습니다. ▲ 햄버거 스톱모션 위 샘플 영상을 보면 만들어 놓은 그림들을 조금씩 움직여 멈추고 촬영하고, 또 움직였다가 멈추고 촬영하고, 이 과정을 계속해서 반복하는 것입니다. 해당 영상의 경우, 총 196프레임을 촬영하였습니다. 즉, 196번을 움직이고 멈추고를 반복하며 촬영했다는 의미가 됩니다. 스톱모션 방식을 이용하면 아래 영상처럼 일상에서 쉽게 볼 수 있는 평범한 물건(파란 펜)으로도 마치 살아 움직이는 사물의 모습을 표현할 수 있습니다. ▲ 블루의 모험 많은 반복 작업으로 프레임을 만들어 나가는 스톱모션 영상은 끈기와 집중력의 산물이라고 볼 수 있습니다. 하지만 스톱모션은 창의력을 기반으로 기발한 영상도 만들 수 있기 때문에 매우 매력적인…
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