마찰의 과학 - 마찰이 우리 삶에 미치는 놀라운 영향
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0:01 - 0:03사람들이 저에게
직업이 뭐냐고 물어볼 때, -
0:03 - 0:06웃지 못할 상황들이 종종 벌어지는데요.
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0:06 - 0:08왜냐면 제 직업은 말 그대로
비비는 일이라고 말하기 때문이죠. -
0:09 - 0:10어떤 것들을 비비는 일이라니
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0:10 - 0:12말도안되는 얘기로 들릴 수도 있지만
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0:13 - 0:16엄연히 전문적인 명칭까지
있는 분야입니다. -
0:17 - 0:18바로 Tribology(마찰 공학)입니다.
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0:18 - 0:22T-r-i-b-o-l-o-g-y
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0:22 - 0:24이 명칭은 고대 그리스어의 'tribos'
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0:24 - 0:25즉, '비비다'라는
단어에서 파생했습니다. -
0:26 - 0:28이런 재미있는 이름의 학문은
들어보신 적이 없으시겠지만, -
0:28 - 0:30여러분께 장담하는데
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0:30 - 0:33마찰 공학을 발견하고 나면
세상이 완전히 달리 보이실 겁니다. -
0:33 - 0:36저는 이 분야에서
흥미로운 프로젝트를 많이 맡았습니다 -
0:36 - 0:40날수 있는 물질에 관한 연구부터,
개 사료 관련 프로젝트도 진행했죠 -
0:40 - 0:44이렇게 서로 다른 프로젝트를 한 사람이
단지 몇년에 걸쳐 할 수 있는 일인지 -
0:44 - 0:46의아하게 들릴 수도 있을 겁니다.
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0:46 - 0:49마찰 공학이라는 렌즈를 통해서
세상을 보기 시작하기 전까지는 말이죠. -
0:50 - 0:52아마 여러분들은 놀라실 겁니다
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0:52 - 0:55정말 작은 부분의 마찰공학이
아주 커다란 문제를 해소하는데 -
0:55 - 0:57중요한 역할을 할 수 있다는
점에서 말이죠. -
0:59 - 1:03마찰 공학은 마찰, 마모, 그리고
윤활을 연구하는 학문입니다. -
1:04 - 1:06여러분 이 세가지를
모두 경험해 보셨을 겁니다. -
1:07 - 1:10바닥에 놓인 무거운 물체를 밀어서
옮기려고 했을 때를 기억해 보세요 -
1:10 - 1:13무언가 방해하고 있다는 느낌을
받지 않으셨나요? -
1:13 - 1:14그 무언가가 바로 마찰력입니다.
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1:15 - 1:17사물의 움직임에 저항하는 힘이
바로 마찰력입니다 -
1:18 - 1:21마모는 물건이 닳거나
떨어져 나가는 현상입니다. -
1:21 - 1:23이것이 여러분이 아끼는 신발을
다시 사게 되는 이유죠. -
1:23 - 1:25왜냐면 신발 밑창이 마모되어
결국 닳아 없어지기 때문입니다. -
1:26 - 1:28윤활제은 마찰과 마모를
줄이는데 사용됩니다. -
1:28 - 1:32가령, 윤활제는 녹슬어서 꿈적이지도
않는 나사를 느슨하게 하죠. -
1:34 - 1:37한편, '상대 운동을 하는
두 표면 간의 상호 작용'으로도 -
1:37 - 1:38마찰 공학을 정의할 수 있습니다.
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1:40 - 1:45'상대운동을 하는 표면간의 상호 작용'
이란 표현은 어렵게 들리지만 -
1:45 - 1:47우리 주변에서도 흔히
관찰할 수 있는 것들인데요 -
1:47 - 1:51지금 앉아서 발 꼼지락 거리고
계신 분들이나 -
1:51 - 1:52의자에서 옴짝달싹하고 계신 분들,
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1:52 - 1:55모두 마찰 공학을 활용하고 계십니다.
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1:55 - 1:57여러분이 앉은 자리에서
아주 살짝 움직이셔도 -
1:57 - 2:00두 표면 간의 상대 운동이 일어납니다.
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2:00 - 2:02또 여러분이 의자에서 움직이며
만들어 낸 상대 운동은 -
2:02 - 2:05한 사람 한 사람이 다릅니다.
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2:05 - 2:07여러분이 입고 계신 옷의 소재가
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2:07 - 2:09여러분의 몸과 의자간의 마찰에
영향을 미치거든요. -
2:09 - 2:12지금 견소재를 입은 분들은
울소재를 입은 분들보다 -
2:12 - 2:14의자에서 움직이시기가 수월할 겁니다.
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2:14 - 2:16견소재가 마찰을 덜 타기 때문입니다.
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2:17 - 2:20발목을 움직이고 까딱거리다가
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2:20 - 2:22똑딱 소리가 났던 적이 없으신가요?
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2:22 - 2:23다들 있죠?
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2:23 - 2:26일어나서 걸어다니다가
갑자기 관절에서 똑 소리가 나면 -
2:26 - 2:28그게 다 마찰 덕분입니다.
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2:30 - 2:32그 소리는 관절을 윤활하게
해주는 체액이 -
2:32 - 2:34순환하다보면 나는데
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2:34 - 2:36더 정확히는, 체액 내의 기포가
터지는 소리입니다. -
2:38 - 2:41힘줄들이 움직이다 부대낄 때에도
비슷한 소리가 납니다. -
2:41 - 2:43흔히 발목에서 나는 소리인 만큼
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2:43 - 2:45저처럼 발목을 까닥거리시다보면
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2:45 - 2:49문득 힘줄에 마찰의 공학이
어떻게 작용하는지 궁금해지지 않을까요? -
2:51 - 2:54그래서 저같은 마찰 공학자가 되려면
어떻게 해야 하냐고요? -
2:55 - 2:57물론 어려서 시작하는 게 상책이죠.
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2:57 - 2:58저는 어렸을 때 발레리나
지망생이었습니다. -
2:58 - 3:01어느 단계에 오르니 발끝으로 서는 게
가능해지더군요. -
3:01 - 3:02'푸앙트 자세'라고도 하죠.
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3:03 - 3:06푸앙트 자세로 춤을 추려면
화면에 보시는 예쁜 신발을 신어야 하는데 -
3:06 - 3:08무대에서 굉장히
잘 미끌어지는 신발입니다. -
3:09 - 3:11발끝으로 서서 춤을 추다가
미끌어지거나 넘어지는 것은 -
3:11 - 3:13최악의 상황이기 때문에
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3:13 - 3:16발레리나들은 송진이라는 것을
잔뜩 들고 다닙니다. -
3:16 - 3:19송진 가루를 바닥에 뿌리고 밟아서
신발을 가볍게 코팅하는 거죠. -
3:19 - 3:21송진은 나무 수액에서 추출하는 물질로
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3:21 - 3:24가루 상태로 바르면 물건의 표면을
덜 미끄럽게하는 효과를 냅니다. -
3:25 - 3:27발레를 배우다보면
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3:27 - 3:29송진을 얼마나 발라야 하는지는
금방 배웁니다. -
3:29 - 3:33부족하게 발랐다가는
신발과 무대 사이의 마찰이 부족해서 -
3:33 - 3:35넘어지기 십상이고
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3:35 - 3:36운이 좋으면
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3:36 - 3:39그냥 실수 한 번 한 것으로 끝나지만
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3:39 - 3:42최악의 경우엔 부상으로 이어지니까요.
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3:43 - 3:47저는 이 때부터 마찰력을 조정해서
최적화하는 훈련을 한 셈입니다. -
3:47 - 3:50보시다시피, 마찰 공학자가 될
운명이었던 거죠. -
3:50 - 3:52(웃음)
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3:53 - 3:55저뿐만 아니라, 여러분도 어렸을 때
마찰 공학 훈련을 하셨습니다. -
3:56 - 3:58우리 모두 크래용이나 색연필을 쓰다가
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3:58 - 4:01세게 눌러서 칠하면 더 진한 색이
나온다는 것을 깨달았습니다. -
4:01 - 4:04세게 눌러서 칠한 크래용과 색연필은
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4:04 - 4:06더 빨리 닳아지기 때문에
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4:06 - 4:08더 자주 깎아야 한다는 것도
알게 되었습니다. -
4:09 - 4:12또 갓 왁스칠한 바닥을 보면
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4:12 - 4:14절대로 얌전히 지나갈 수 없었죠.
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4:14 - 4:16양말을 신고 미끌어지면
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4:16 - 4:19기막힌 슬라이딩이 가능하지만
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4:19 - 4:21맨발로는 어림없다는 것도 배웠습니다.
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4:21 - 4:24이처럼 어릴 적 우리 모두
마찰 조종의 달인들이었습니다. -
4:26 - 4:28어릴 때는 그렇다치고
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4:28 - 4:29어른이 된 지금은 또 어떤가요?
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4:31 - 4:33오늘 양치질을 한 번은 하셨을 겁니다.
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4:34 - 4:35그렇죠?
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4:35 - 4:36(웃음)
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4:36 - 4:38마찰 공학은 양치질에도 숨어있습니다.
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4:38 - 4:41치약과 칫솔은 우리의 이에서
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4:41 - 4:42플라크를 제거하고
마모시키는 기능을 합니다 -
4:44 - 4:46참고로 저희 아버지가 치과의사신데요
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4:46 - 4:49가업을 이어받게 되리라곤
생각치도 않던 차에 -
4:49 - 4:54플라크 제거 효율을 조사하는
실험 계발을 의뢰 받고보니 -
4:54 - 4:56아버지와 일하는 분야가 겹치게 됐어요.
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4:56 - 4:58의뢰를 받을 때는
간단한 작업 같아 보였는데 -
4:58 - 5:01마찰 공학적 관점으로 접근하려 하니
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5:01 - 5:03엄청나게 복잡한 작업이더군요.
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5:03 - 5:06치아의 단단한 재질과
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5:06 - 5:09잇몸, 치약, 칫솔 등의 부드러운 재질,
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5:09 - 5:12윤활제로 작용하는 침과 물의 구성,
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5:12 - 5:15양치하는 사람의 완력 등을 다양하게
고려해야 하는 작업이었습니다. -
5:16 - 5:19가령, 치약에 다이아몬드 가루를 넣으면
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5:19 - 5:21플라크 제거에는
분명 효과가 있을 겁니다. -
5:21 - 5:23문제는 이빨도 같이 제거되겠죠.
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5:24 - 5:27다시 말해, 플라크는 마모시키지만
치아와 잇몸에는 상처를 내지 않는 -
5:27 - 5:29균형점을 찾는 것이 과제입니다.
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5:31 - 5:33양치질을 하는 이유는
우리가 식사를 하기 때문이죠. -
5:33 - 5:35식사 또한 우리가
규칙적으로 하는 행동입니다. -
5:35 - 5:36별로 유별날 게 없어 보이는데요.
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5:36 - 5:38하지만 식사 역시
마찰 공학의 관점으로 보면 -
5:38 - 5:39단순하지만은 않습니다.
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5:40 - 5:43우리가 식사를 할 때
음식물은 쪼개지고 마모되며 -
5:43 - 5:47치아, 혀, 침, 식도와
상호 작용을 합니다 -
5:47 - 5:52그리고 이 상호 작용들은
곧 식사의 질을 좌우합니다. -
5:53 - 5:56어떤 음식을 처음으로 먹어보면서
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5:56 - 5:57이런 느낌을 받아보신 적이
있을 겁니다. -
5:59 - 6:01"아, 맛은 괜찮은데
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6:01 - 6:03질감이 맘에 안드네."
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6:04 - 6:07이러한 상황에서 마찰 공학자들은
윤활의 정도, 마찰 계수를 통해 -
6:07 - 6:13음식의 식감과 질감이 어떻게
식사의 질을 좌우하는지를 연구합니다. -
6:13 - 6:15음식의 구성 성분을 조절하면
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6:15 - 6:20가령, 당이나 지방의 함량을 달리한다면
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6:20 - 6:21식감은 어떻게 달라지며
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6:21 - 6:23또, 그 변화를 어떻게 계량할 것인가?
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6:23 - 6:26이와 같은 문제에 답을 제시하는 것이
마찰 공학의 목표입니다. -
6:26 - 6:29연구실 한 편에서 제 동료들이
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6:29 - 6:30요거트의 지방 함량을 살피고 있을 때,
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6:30 - 6:32저는 반대편에서
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6:32 - 6:34강아지 사료를 연구하고 있었습니다.
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6:34 - 6:36여담이지만 연구실 냄새가
아주 근사했죠. -
6:37 - 6:39누구나 주기적으로 양치질을 하지만
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6:39 - 6:41애완동물을 양치시키는
사람은 얼마나 될까요? -
6:43 - 6:46성체 동물에 치주 질환이
흔하다는 점을 감안하면 -
6:46 - 6:48애완동물 양치는 정말 필요한 습관이고
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6:48 - 6:50실제로 갈수록 많은 애완동물 주인들이
이를 실천하고 있습니다. -
6:50 - 6:53제 친구네 고양이는 어떻게 된 건지
양치질을 잘 참는다던데 -
6:53 - 6:56안타깝게도 모든 고양이들이
그렇지는 않죠. -
6:56 - 6:58그래서 요즘엔 사료 회사들이
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6:58 - 7:01플라크 제거 기능이 있는 간식을
개발하는 추세입니다. -
7:01 - 7:03애완견을 기르시는 분들은
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7:03 - 7:05개한테 간식을 줬더니
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7:05 - 7:08한 입 만에 감쪽같이 사라진 광경을
보신 적이 있을 겁니다. -
7:08 - 7:10여기서 새로운 문제가 생기죠.
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7:10 - 7:12'한 입 만에 플라크를 제거하려면
어떻게 해야하는가' -
7:13 - 7:16저는 문제 해결을 위해 실험실내에서의
테스트를 구상해봤습니다. -
7:16 - 7:18치아, 플라크, 침 등
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7:18 - 7:22개의 구강구조를 본뜬 장치를 만들고
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7:22 - 7:24마찰과 마모 정도를 측정해서
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7:24 - 7:27간식이 얼마나 효과적으로
플라크를 제거하는지 연구했습니다. -
7:29 - 7:32마지막으로 애완견 양치시킨 게 언젠지
기억조차 안 나신다는 분들, -
7:32 - 7:34감사 인사는 받은 셈 치겠습니다.
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7:34 - 7:36그래서 마찰 공학은 그게 다냐고요?
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7:37 - 7:39마찰 공학이 적용되는 예시를
하나 더 들어보겠습니다. -
7:40 - 7:44여러분은 오늘 어떠한 형태로든
이동을 통해 강연장에 오셨습니다. -
7:44 - 7:45도보, 자전거로 오신 분들도 있겠지만
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7:45 - 7:48아마 대부분은 자동차로 오셨을 겁니다.
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7:49 - 7:52자동차를 마찰 공학의 관점으로
살펴보죠. -
7:52 - 7:54운전자와 자동차 사이,
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7:54 - 7:56자동차와 도로의 사이,
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7:56 - 7:59모든 자동차 부품들 사이에는
상호 작용이 존재합니다. -
7:59 - 8:03우리가 흔히 하는 타이어 정비도
마찰 공학과 직접적인 연관이 있습니다. -
8:04 - 8:06권고 사항에 따라
일정 거리를 주행한 이후에는 -
8:06 - 8:08타이어를 교체해야 합니다.
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8:08 - 8:10타이어의 접지면은
주기적으로 관찰해야 합니다. -
8:11 - 8:15타이어가 닳아지지 않았는지는
항시 점검해야 합니다. -
8:16 - 8:19마찰 공학은 말씀드렸듯
마모와 마찰을 연구하는 학문인데요 -
8:19 - 8:23타이어의 불량한 마찰은 곧
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8:23 - 8:24차사고로 이어집니다.
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8:24 - 8:27타이어와 도로 사이의 마찰 정도는
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8:27 - 8:30가속과 감속,
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8:30 - 8:32정지 거리를 결정합니다.
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8:32 - 8:35운전을 하시는 분들은 마찰이 얼마나
중요한지를 체감하실 텐데요, -
8:35 - 8:38아시다시피 도로가 젖어있으면
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8:38 - 8:40더 미끄럽고, 따라서 더 위험합니다.
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8:40 - 8:42물기가 타이어와 도로 간의
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8:42 - 8:44마찰을 줄이기 때문입니다.
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8:44 - 8:47말씀드렸듯, 마찰은 움직임을
막아서는 힘입니다. -
8:47 - 8:51물기가 마찰력을 줄이면
움직임에 가해지는 저항이 줄기 때문에 -
8:51 - 8:53젖은 도로에서 차가
더 쉽게 미끌어지는 것입니다. -
8:54 - 8:56자동차의 마찰 공학은
여기서 끝이 아닙니다. -
8:56 - 8:59마찰에 저항하는 과정에서는
에너지가 소비됩니다. -
8:59 - 9:01즉, 마찰은 에너지 손실을 가져옵니다.
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9:02 - 9:05이 때문에 타이어의 상태는
연료 효율에도 영향을 미칩니다. -
9:05 - 9:08혹시 내연기관 차량에 넣는 연료의
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9:08 - 9:121/3이 마찰에 저항하는 데
쓰인다는 것 알고 계셨나요? -
9:14 - 9:151/3 씩이나요.
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9:15 - 9:18마찰 공학 분야의 연구들은
마찰을 줄임으로써 -
9:18 - 9:21연료 효율은 높이고 배기량은 줄이는
공헌을 해왔습니다. -
9:22 - 9:25Holmberg와 Erdemir의 연구는
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9:25 - 9:26마찰 공학의 발전이
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9:26 - 9:28에너지 절약에 미칠 수 있는
영향력을 밝혀주었습니다. -
9:28 - 9:32해당 연구에 따르면 지난 20년간
-
9:32 - 9:35인류는 승용차의 에너지 사용량을
-
9:35 - 9:38최대 60% 까지
절약할 수 있었다고 합니다. -
9:38 - 9:40세상에 자동차가 얼마나
많은지를 고려하면 -
9:40 - 9:42굉장한 양의 에너지죠.
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9:42 - 9:47또한 마찰 공학을 통해 전세계의
에너지 사용을 약 9% 절약할 수 있으며 -
9:47 - 9:51승용차의 에너지 사용은
그중 일부에 불과합니다. -
9:52 - 9:54엄청난 양의 에너지죠.
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9:54 - 9:58수치를 통해 보셨듯, 마찰 공학은
대단한 일들을 해낼 수 있습니다. -
9:59 - 10:01저희 팀은 절약 가능한 에너지를
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10:01 - 10:04미국에서만 20쿼드 발견했습니다.
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10:04 - 10:05그것이 얼마나 엄청난 양인가 하면
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10:05 - 10:111쿼드는 석유 약 1억 8천만 배럴이
내는 에너지이고, -
10:11 - 10:13마찰 공학을 통해 절약할 수
있는 에너지는 그 20배입니다. -
10:14 - 10:17새로운 소재, 새로운 윤활제,
-
10:17 - 10:19새로운 기기설계,
-
10:19 - 10:22더 효율적이고 안정적인 풍력발전기를
통해 이룰 수 있는 일들입니다. -
10:23 - 10:26이 모든 발상이 단칸 실험실에서
겨우 31명의 과학자가 -
10:26 - 10:28마찰 과학의 시각으로
세상을 관찰하며 시작되었습니다. -
10:29 - 10:32더 많은 사람들이 우리 주변의 마찰에
관심을 기울이기 시작하면 -
10:32 - 10:34얼마나 더 큰 가능성이
우리 앞에 나타날까요? -
10:35 - 10:38요즘 저는 항공우주 분야에서 활용 가능한
프로젝트에 큰 흥미를 느낍니다. -
10:38 - 10:42공중에서의 마찰과 마모를 줄이는 작업은
난이도가 높은 만큼 큰 성취감을 줍니다. -
10:42 - 10:44새로운 재료와 부품들을 만들면
-
10:44 - 10:47움직이는 부품과 엔진에 가해지는
마찰을 줄이고 -
10:47 - 10:50작동에 방해가 되는 힘을
줄일 수 있습니다. -
10:51 - 10:54부품 작동에 필요한 힘이 줄면
에너지 또한 덜 필요하게 되고 -
10:54 - 10:56따라서 보다 작은 작동기로도
기체를 지탱할 수 있게되면 -
10:56 - 10:58기체의 무게는 줄어들고
-
10:58 - 10:59연료 소비는 절감됩니다.
-
11:00 - 11:03또 마모에 강하고
오래가는 부품들을 개발하면 -
11:04 - 11:05원자재를 절약할 수 있을 뿐만 아니라
-
11:05 - 11:08부품의 교체 빈도와 수요를 낮춰
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11:08 - 11:11제조 과정에 들어가는 에너지 또한
절약할 수 있습니다. -
11:11 - 11:14여러분도 오늘부터 생활 속의 마찰을
관찰하며 주변에 있는 -
11:14 - 11:19'접촉면간의 상호작용'을 개선할 수
있는 방안을 탐구해가시기 바랍니다. -
11:19 - 11:21그 어떤 작은 변화도
-
11:21 - 11:22큰 보탬이 될 수 있습니다.
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11:23 - 11:26Tribology라는 어감이
좀 이상하게 들릴지 몰라도 -
11:26 - 11:29마찰 공학은 우리 세상을
변화시키는 큰 힘입니다. -
11:29 - 11:31고맙습니다.
-
11:31 - 11:33(박수)
- Title:
- 마찰의 과학 - 마찰이 우리 삶에 미치는 놀라운 영향
- Speaker:
- 제니퍼 베일(Jennifer Vail)
- Description:
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'트라이볼로지(Tribology: 마찰 공학)'라는 단어가 우습게 들리며 생소할지 모르겠지만, 마찰공학은 우리가 물리적 세상을 어떻게 바라보며 교감해야 하는지에 대한 새로운 방법을 제시할 수도 있다라고 기계공학자 제니퍼 베일은 말하고 있습니다. 그녀는 마찰과 마모를 연구하는 마찰공학에 대한 내용을 우리에게 알려주며 마찰공학이 우리의 일상에 얼마나 많은 영향을 주고 있으며 더 나은 세상을 만드는데 얼마나 많이 기여할 수 있는지 말하고 있습니다.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:47
Jihyeon J. Kim approved Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives | ||
Jihyeon J. Kim accepted Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives | ||
Jihyeon J. Kim edited Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives | ||
Jihyeon J. Kim edited Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives | ||
Kevin Yang edited Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives | ||
Kevin Yang edited Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives | ||
Kevin Yang edited Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives | ||
Kevin Yang edited Korean subtitles for The science of friction -- and its surprising impact on our lives |