손을 비비면 정말 따뜻해질까? 소형 열화상 카메라로 본 마찰과 열의 과학
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험이죠.
추운 겨울 아침, 양손을 비비며 “호~” 하고 입김을 불어본 경험 다들 있으시죠?
「손이 좀 따뜻해진 것 같긴 한데, 정말로 열이 나고 있는 걸까?」
이런 소박한 궁금증을 과학의 눈으로 파헤쳐 보겠습니다. 이번에는 비빈 손바닥에서 도대체 어떤 일이 벌어지고 있는지, 그 신기한 현상을 열화상 카메라라는 특별한 도구로 관찰해 보았습니다.
손을 맞대고 비빌 때 따뜻해지는 이유는 우리 몸속에 숨겨진 「마찰의 힘」 덕분입니다. 「마찰」이란 두 물체가 서로 문질러질 때 발생하는 힘을 말하는데요. 사실 이 마찰은 움직이는 에너지인 운동 에너지를 「열」로 바꾸는 역할을 합니다. 예를 들어 원시시대 인류가 나무 막대기를 비벼서 불을 피웠던 것도 바로 이 마찰의 힘을 이용한 것이죠. 손을 비비는 간단한 동작에서도 똑같은 원리가 작동합니다. 우리 손이 움직이는 에너지가 마찰을 통해 열에너지로 변하면서 손바닥을 은근하게 데워주는 것이죠.
이런 현상은 일상 곳곳에서 발견됩니다. 자동차가 급브레이크를 밟으면 타이어와 브레이크 패드가 뜨거워지고, 밤하늘의 별똥별이 빛나는 이유도 우주의 먼지가 대기와 격렬하게 마찰하며 열을 내어 타오르기 때문입니다.
열화상 카메라로 온도를 측정해 봅시다
그렇다면 실제로 온도는 얼마나 올라갈까요? 열의 상태를 색깔로 시각화해 주는 특수 카메라, 열화상 카메라를 사용해 실험해 보았습니다.
손을 비비기 전
35.1도였습니다.
열화상 화면을 보면 손바닥이 파란색이나 보라색 계열로 보입니다. 이는 온도가 낮다는 것을 의미합니다.
손을 비빈 후
35.6도였습니다. 온도가 올라갔네요.
단 몇 초간 비볐을 뿐인데 손바닥 색깔이 노란색과 빨간색으로 변했습니다. 온도가 상승했다는 신호죠. 실제로 측정해 보니 약 1도 정도 올라갔습니다.
더 세게 비비면 어떻게 될까요?
36.5도까지 올라갔습니다!
계속해서 비비자 손바닥이 새빨갛게 변했습니다. 온도가 훨씬 더 높아졌음을 보여줍니다. 평소에는 느낄 수 없었던 손바닥 위 열의 움직임이 열화상 카메라를 통하니 이렇게나 명확하게 보이네요.
이번 실험에 사용한 #열화상카메라 (중~원적외선 카메라)는 예전만 해도 가격이 꽤 나갔는데, 요즘은 정말 놀라울 정도로 접근성이 좋아졌습니다. 라이트닝 케이블이나 USB-C 타입으로 스마트폰에 바로 연결해 쓸 수 있는 제품들도 있거든요.
FLIR one PRO(아마존)
라쿠텐에서도 판매 중이네요. → FLIR ONE Pro for iOS 435-0006-03 ( 435000603 ) 플리어 시스템즈 재팬(주)
이 카메라를 활용하면 정말 다양한 실험을 해볼 수 있습니다.
손바닥의 온도를 높여준 「마찰」이라는 힘은 우리 주변 어디에나 존재합니다. 이 작은 실험을 통해 눈에 보이지 않는 에너지 변환이라는 거대한 과학 원리를 조금이라도 가깝게 느껴보셨다면 좋겠습니다.
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