과학교사 최원석의 과학은 놀이다

아이도, 어른도, "놀이가 되는 순간, 과학이 재미있다!"

미래창조과학부와 과학창의재단이 선정한 '올해의 과학교사' 최원석과 함께하는

놀이로 과학 보기 & 과학으로 세상 읽기



"목숨이 걸려 있는 생존 훈련조차 놀이로 승화시킨 호모 루덴스, 하지만 그들의 노력도 한국의 입시문화 앞에서는 맥없이 무너지고 말았다. 과학 공부도 마찬가지다. 안타깝게도 유치원이나 초등학교에서 많은 사랑을 받던 과학은 중고등학교로 갈수록 급격하게 아이들에게서 멀어져간다. 초등학교 때 과학자가 꿈인 아이들조차도 중고등학교로 올라가면 과학은 자신과 상관없는 과학자들의 전유물로 생각해버리기 일쑤고, 대부분의 아이들이 과학이 과학자가 되기 위한 과목일 뿐 자신의 생활과는 상관없는 것으로 여길 때가 많다. 이는 놀이를 통한 과학 공부에서 지식과 이해, 암기 위주의 공부로 전환되면서 발생하는 현상이다. 과학은 과학 지식뿐 아니라 지식을 얻기 위한 과정까지 포함하지만, 과학 지식만 강조되는 기형적인 한국의 교육환경에서는 그 과정에서 얻을 수 있는 많은 즐거움은 무시되는 경우가 많은 탓이다. 그렇다면, 과학을 놀이처럼 즐겁게 생각할 수 있는 방법은 없을까? 호모 루덴스가 좋아하는 놀면서 하는 공부 방식으로 바꾸면 공부에 대한 스트레스를 크게 줄일 수 있지 않을까? 물론 모든 것을 놀면서 할 수는 없다. 그렇지만 최소한 흥미롭고 유쾌한 놀이를 소재로 과학을 공부한다면 조금은 더 즐거울 수 있지 않을까? 이러한 고민과 생각의 결과물이 바로 이 책이다." - 작가 서문 중에서



학교 안에서는 아이들에게 과학을 가르치고, 밖에서는 과학 저널리스트로 활동하고 있는 최원석은 '노는 교사', '과학엔터테이너'로 불리기를 희망하는 경력 19년차 과학교사이다. EBS에서 과학자문을 지냈고 대한민국과학축전과 국제과학영상전에서 강연을 하기도 한 그는, 각종 저널과 웹진, 잡지, 사보 등에 꾸준히 저술 활동을 하고 있으며, 교사와 일반인을 대상으로 한 과학 대중화를 위한 강연 활동도 활발히 진행 중이다. 그러한 공을 인정받아 미래창조과학부가 선정한 2013년 '올해의 과학교사상'을 수상했다. 그가 집필한 다수의 책들은 한국과학창의재단의 우수과학도서로 선정되었고, 중국과 대만으로도 저작권 수출되고 있다.



저자가 그동안의 노하우를 오롯이 담아 펴낸, 이 책 『과학교사 최원석의 과학은 놀이다』는 호모 루덴스를 위한 역사, 문화, 과학의 3박자를 갖춘 경쾌한 왈츠 모음곡이라 할 수 있다. 인류가 즐겨온 다양한 놀이들은 단순한 소일거리가 아니라, 그 속에 다양한 과학적 원리가 숨어 있다는 것이 저자의 말이다. 하지만 놀이 속에서 단순히 과학적인 원리만 찾고자 한 것은 아니다. 저자는 이 책을 통해 놀이가 생존을 위한 활동과 구분되지 않았을 원시시대부터 현대문명까지 연대기 순으로 놀이와 문명의 변화를 과학적으로 고찰해보며, 놀이 속에서 탄생한 인류문화의 흐름까지 과학적인 눈으로 바라보고 있다.

또한 이 책은 과학을 놀이처럼 즐겁게 이해하고 공부해볼 수 있도록 흥미롭고 재미있게 구성되었다. 어린아이들의 놀이가 공부와 구분되지 않듯이 원시문명에서 놀이와 문명은 구분되지 않았다. 그런데 사회의 문화 수준이 점차로 높아지면서 놀이와 학문이 구분되게 된다. 과학도 마찬가지다. 초기의 과학은 과학자들의 놀이에서 탄생했다. 놀이가 과학이었고, 과학이 놀이었던 셈이다. 현대 전기문명은 과학자들의 호기심과 놀이에서 탄생했다고 해도 과언이 아니다. 패러데이는 전기문명의 시작을 알리는 발전기를 만들었지만 그것이 어디에 사용될지 몰랐다. 단지 당시에 유행했던 귀족들과 과학자의 전기놀이에서 다양한 전기현상과 전기에 대한 이해가 높아진 것이다.

이처럼 이 책은 '과학을 놀이처럼 ', '놀이를 과학처럼'이라는 두 가지 목표를 가지고 만들어졌다. 기존의 책들은 장난감 속의 과학 원리를 알려주거나 마술처럼 신기하고 즐거운 과학 활동을 보여주기 위한 목적으로 가진 것이 많았다. 즉 과학을 놀이처럼 즐겁게 공부해보자는 취지의 책은 많이 있지만, 직접적으로 놀이를 중요한 소재로 하여 기술한 경우는 없었다. 이 책의 가치는 여기에 있다. 또한 기존의 과학책에서 쉽게 찾아볼 수 없는 내용을 발견하는 재미도 만만치 않다.



저자는 이 책이 무엇보다 과학에 재미를 못 느끼는 독자들, 과학이 낯설고 어렵게만 느껴지는 독자들이 친근하게 다가가 함께 즐길 수 있는 놀이터가 되기를 바란다. 전문적이고 어려운 내용보다는 누구라도 쉽게 이해할 수 있는 이야기 형식으로 구성을 잡은 것도 바로 이 때문이다. 중고등학교 교과와 연계시켜 적절한 수준을 유지하려고 했기에 학생들에게는 딱딱한 교과서에서 발견할 수 없었던 과학에 대한 자신감을 심어줄 것이고, 일반인들에게는 교양 과학의 큰 흐름을 흥미롭게 살펴볼 수 있는 소중한 기회가 될 것이다. 나아가 부모와 아이, 교사와 학생들이 함께 읽고 생각을 나누며 놀이까지 즐길 수 있게 하는 그야말로 안성맞춤인 책이다!





동서고금, 문화와 역사를 가로지르는 24가지 놀이 속 과학의 향연!

물리학, 화학, 지구과학, 생물학 그리고 수학 분야까지 한눈에!

호기심, 상상력, 모험심, 협동심, 예술감, 창의력의 발견하는 과학&놀이의 세계로!



총 6부로 구성된 이 책에는 전 세계적으로 연원을 찾을 수 있는 전통 민속놀이부터 일상에서 간단히 할 수 있는 놀이, 그리고 요즘 한창 인기가 있는 스마트폰, 인터넷게임에 이르기까지 과거와 현재의 놀이문화를 두루두루 살펴볼 수 있는 24가지 다양한 놀이들이 등장한다. 또한 이 책의 기본적인 서술 방향은 영역의 구분을 두지 않고 통합적인 관점을 지향하고 있기에, 특정 과학 분야에 치중하지 않고 공통과학인 물리학, 화학, 지구과학, 생물학 그리고 수학 분야까지 골고루 다루고 있다. 그래서 예를 들면, 숨바꼭질을 하다가 첨단 기술인 스텔스가 등장하고, 천문학 이야기가 나오기도 한다. 이는 놀이를 인간의 전유물로 국한시키지 않고 인간이 즐기는 놀이와 자연 속의 유비를 찾아 설명하려고 한 것이다.



《1부. 호기심 발견》에서는 비눗방울놀이, 요리, 팽이치기, 고무풍선놀이 속 과학을 발견한다. 1장 '비눗방울의 과학'에서는 비눗방울에 담긴 아름다움의 진실을 찾아가며 비누의 탄생과 역사, 거품의 종류와 비눗방울의 구성, 표면장력, 계면활성제, 간섭무늬, 르블랑법 등을 살펴보고, 2장 '요리의 과학'에서는 요리 정보 방송이 왜 모두 똑같이 보이는지, 요리의 비결은 무엇인지를 불의 탄생과 인류의 정착생활, 물질의 반응 속도, 끓는점 오름, 열의 전달, 열전도도, 중화, 맛의 종류, 분자요리학 등을 통해 풀어낸다. 3장 '팽이치기의 과학'에서는 '핑이'로 불리던 팽이의 역사와 종류, 공룡을 멸종시킨 지구 팽이, 거꾸로 돌고 공중에 떠서 도는 신기한 팽이부터 에너지를 저장하는 팽이, 사람을 죽이고 살리는 팽이의 비밀을 파헤치며 마찰력, 회전 관성, 에너지 전환, 이심률, 세차 운동 등을 설명한다. 4장 '고무풍선의 과학'에서는 고무와 고무풍선의 발견부터 시작해, 왜 풍선을 처음 불 때가 가장 힘든지를 중합, 가황, 탄성, 탄성계수, 보일-샤를의 법칙, 엔트로피 등을 이용해 살펴보고 있다.



《2부. 상상력 발견》에서는 그림자놀이, 스마트폰, 모래놀이, 연날리기 속 과학을 발견한다. 5장 '그림자놀이의 과학'에서는 그림자를 일상생활에 이용하기 시작한 천문학자들과 그림자의 속성을 세밀히 관찰하고 활용한 화가들의 이야기부터 실루엣 애니메이션과 X선, 시간과 거리를 알려주는 그림자, 무아레 무늬 등 과학이 탄생시킨 그림자놀이의 역사와 원리(빛의 회절, 일식, 구면파, 간섭 등) 및 그 활용방안까지 펼쳐 보인다. 6장 '스마트폰의 과학'에서는 오늘날 우리의 일상에서 분신이 되어버린 스마트폰이 더 똑똑하게 진화하는 방법을 살펴본다. 봉화에서 스마트폰까지 커뮤니케이션의 발전상과 전자기파, 축전기, 볼타 전지, 전자기 유도, 맥스웰 방정식, 전위차, 터치스크린, 증강현실, 아이폰과 아이패드를 넘어서는 차세대 디스플레이에 이르기까지 만나볼 수 있다. 7장 '모래놀이의 과학'에서는 사막의 거대 포식자이면서 해변의 약자이기도 한 모래가 어떻게 구성되어 있는지, 모래시계의 원리, 모래성 쌓기의 비밀은 무엇인지, 모래놀이를 즐기는 과학자들까지, 지구 대기 대순환과 열용량, 표면장력과의 작용 관계를 통해 알아본다. 8장 '연날리기의 과학'에서는 동서고금을 막론하고 전 세계인의 사랑을 받아온 놀이기구인 연(鳶)의 역사적 의의부터 조선조 비거(飛車)와 벤저민 프랭클린의 연날리기 실험, 베르누이의 원리, 양력과 항력, 장력, 방구멍 등 흥미로운 이야기들이 즐비하다.



《3부. 모험심 발견》에서는 물놀이, 등산, 물총놀이, 달리기 속 과학을 발견한다. 9장 '물놀이의 과학'에서는 열 길 물속에 존재하는 굴절률, 부력, 비중, 아르키메데스의 원리, 작용-반작용의 법칙, 보일의 법칙, 파도와 파동 차이 등 다채로운 과학의 원리를 박태환 선수의 수영법, 파도타기, 스쿠버, 잠수함, 익스트림 스포츠 등으로 설명한다. 10장 '등산의 과학'에서는 베게너의 대륙이동설, 판구조론, 조산 운동부터 이슬점, 기압, 분압 등 산으로 올라가면 달라지는 자연현상, 낙뢰를 피하기, 고산등정의 방법까지 이야기한다. 11장 '물총놀이의 과학'에서는 물의 성질, 수소결합, 압력, 기압, 파스칼의 원리, 베르누이 원리 등을 통해, 물총놀이를 더 정확하고 즐겁게 즐길 수 있는 방법과 명량해전과 베르누이의 관계까지 펼쳐 보인다. 12장 '달리기의 과학'에서는 많은 사람들의 생각과 달리 인간에게 매우 복잡한 동작인 걷기와 달리기를 진자 운동의 원리에 빗대어 인체 지레, 속도, 가속도, 작용-반작용의 법칙, 충격력 등을 설명한다. 인간의 '발'이 자연이 설계한 매우 공학적인 작품임에도 신발이 필요한 이유, 그리고 유명 달리기(육상) 선수들의 경기 비하인드 스토리까지 만나볼 수 있다.







《4부. 협동심 발견》에서는 줄다리기, 게임(인터넷/PC), 자전거, 불꽃놀이 속 과학을 발견한다. 13장 '줄다리기의 과학'에서는 세계적으로 가장 오랜 전통을 가진 경기 중 하나이고 올림픽 정식 종목이기도 했던 줄다리기의 역사와 발전상에서 이야기를 시작한다. 만유인력의 법칙, 4가지 기본 힘, 반데르발스 힘, 마찰력, 수직항력, 작용-반작용의 법칙 등을, 실과 밧줄을 비롯해 식물의 줄기와 인간의 근세포 등 자연에 존재하는 무수한 '끈'을 예로 들어 설명하고 있다. 14장 '게임의 과학'에서는 고대 이집트 고분에서 발견할 수 있는 세넷 게임부터 오늘날 피시방과 e-스포츠라는 새로운 업종을 만들어낸 스타크래프트, 앵그리버드 등을 통하여, 자연스러운 게임 만들기 기술과 뉴턴의 역학 법칙, 미래 전망을 다루는 한편, 게임 중독의 부작용까지 살피고 있다. 15장 '자전거의 과학'에서는 자전거의 탄생과 역사를 시작으로 그 진화된 모습까지 다룬다. 자전거와 브레이크, 일-에너지 원리, 마찰력, 돌림힘, 공기저항, 디스크휠, 두발자전거와 세발자전거의 안정성 비교 등 읽을거리가 무궁무진하다. 16장 '불꽃놀이의 과학'에서는 밤하늘을 화려하게 수놓는 모든 색의 정체를 밝힌다. 아리스토텔레스의 4원소설, 독일의 화학자 슈탈의 플로지스톤설 등의 이론부터 열, 열의 일당량, 연소, 불꽃색, 스펙트럼의 적용 원리까지 설명하고 있다.



《5부. 예술감 발견》에서는 춤, 도자기, 그림 그리기, 악기 속 과학을 발견한다. 17장 '춤의 과학'에서는 춤의 어원부터 시작하여 그 실용적 의미까지 다룬다. 뭇 사람들의 마음을 움직이는 아름다운 춤들이 고유진동수, 무게중심, 관성 모멘트, 관성의 법칙 등 과학 기술과 밀접한 관련을 맺고 발전해가고 있음을 확인할 수 있다. 18장 '도자기의 과학'에서는 광물, 장석, 석영, 고령토, 화강암, 녹는점 등을 통해 점토로 시작된 문명 이야기, 고려청자와 조선백자의 비밀, 옹기와 고어텍스의 관계를 살펴볼 수 있다. 19장 '그림 그리기의 과학'에서는 그림 그리기의 원리를 비롯하여 동서양의 화풍이 그림 재료에 따라 달라진 까닭, 인간의 생명을 위협하기도 했던 미술 재료들의 비하인드 스토리까지 담아내고 있다. 동서양 유명 그림들을 통해 화학반응, 용매, 전자기 파동, 유기용매, 중금속, 티타늄, 수소결합 등을 살펴보는 재미가 있다. 20장 '악기의 과학'에서는 천차만별 악기들의 대동소이한 소리의 수수께끼를 밝힌다. 간섭, 진동수, 맥놀이 등의 과학 원리를 통해, 회랑에서 소리가 잘 울리는 이유, 피타고라스의 음계, 평균율의 기초를 닦은 주재육과 바흐 이야기, 명기를 만다는 비법 등을 살펴보고 있다.



《6부. 창의력 발견》에서는 레고놀이, 무대, 영화, 숨바꼭질 속 과학을 발견한다. 21장 '레고놀이의 과학'에서는 레고로 대변되는 블록놀이의 역사와 인기 비결, 볼록의 재료와 조립 원리를 설명하고, 나아가 거대한 레고놀이로 볼 수 있는 한옥 건축과 인체 속 RNA와 DNA 분자구조까지 이야기를 확장시킨다. 탄성력, 고분자, 공유결합, 중합, 열가소성, 열경화성 등 다양한 과학 이야기를 만나볼 수 있다. 22장 '무대의 과학'에서는 무대의 생사를 판가름하는 무대 장치의 비밀을 들여다본다. 야외 무대에서 디지털 무대까지 소리의 반사와 흡수, 조명 빛의 위상, 소리의 세기, 중합체 등의 과학 기술과 배우의 무대 분장까지 절묘하게 어우러져 완성되는 무대의 모습이 흥미롭다. 23장 '영화의 과학'에서는 과학이 탄생시킨 예술이라 말해도 부족함이 없는 영화를 살펴본다. 고대 알타미라 동굴벽화부터 시작한 영화의 역사와 시차, 산란, 상대 운동, 초점거리, 굴절, 간섭 현상, 음파, 진동수 등을 이용한 발전상, 그리고 2D, 3D, 4D 영화의 원리, 그리고 그다음의 진일보한 모습까지 가늠해보고 있다. 24장 '숨바꼭질의 과학'에서는 인류의 생존을 건 게임에서 발전해온 숨바꼭질이 시각뿐 아니라 청각, 후각 등 다양한 감각을 활용한 놀이임을 설명한다. 담장 뒤에 숨어 있어 모습이 보이지 않는데도 술래에게 잡히는 이유를 비롯하여 동물들의 보호색, 확산, 폐관의 진동, 회절, 가시광선의 원리도 숨바꼭질 속에서 발견할 수 있다. 나아가, 케플러의 제3법칙, 식, 쌍성, 별의 진화, 블랙홀까지 다채롭고 흥미진진한 과학 이야기로 가득하다.







이처럼 놀이 속 과학에 대한 기본 원리와 응용 사례, 동서고금 문화와 역사를 가로지르며 펼쳐지는 다양한 배경 지식까지 쉽고 재미있게 다루고 있는 이 책은 읽는 것만으로도 '놀이'가 되는 유쾌함을 선사하는 동시에, 우리 생활 곳곳에 숨겨져 있는 과학의 열쇠를 발견하는 기쁨을 느끼게 해주는 놀라운 경험을 선사할 것이다.



"전 항상 과학의 재미를 못 느껴본 독자를 위해 책을 씁니다. 제 책을 통해 딱딱한 교과서 속의 과학이 전부가 아니라는 사실을 아이들에게 알려주려고 합니다. 또한 학교에서 오랜 시간 동안 과학 공부를 했지만 정작 사회 나오면 과학을 낯설고 어렵게 여기는 어른들에게도 과학 공부는 교과서 속에만 있는 것이 아니라는 것을 전하고 싶습니다. 제 책을 읽고 단순한 놀이 속에서조차 과학적 원리를 찾을 수 있다는 것을 알게 되면 좋겠습니다. 그래서 놀이 속에 과학이 있고 과학은 놀이처럼 즐겁다는 사실을 깨닫고, 나아가 그렇게 놀이에서 과학과 세상의 흐름을 발견하는 즐거움을 통해 '과학'하는 기쁨을 만끽할 수 있기를 바랍니다." - 작가 인터뷰 중에서





'과학을 놀이처럼, 놀이를 과학처럼'

세상 모든 것을 과학으로 재미있게 풀어보는

과학교사 최원석의 '플레이 사이언스' 시리즈!



『과학교사 최원석의 과학은 놀이다』는 궁리출판이 선보이는 '플레이 사이언스' 시리즈의 첫 책이다. '플레이 사이언스(Play Science)' 시리즈는 '세상 모든 것을 과학으로 플레이해보자'는 의미를 담고 있다. 융합이나 STEAM 교육이 화두가 되는 시대에 아이들의 입장에서 그것을 풀어보자는 것이 이 시리즈의 첫 번째 취지요. 또한 학교에서 오랜 시간 동안 과학 공부를 했지만 정작 사회 나오면 과학을 낯설고 어렵게 여기는 어른들에게도 과학 공부는 교과서 속에만 있는 것이 아니라 삶의 재미와 교양임을 전하고자 한다. 플레이 사이언스 시리즈는 단지 서로 다른 분야의 이야기를 단순히 모아놓고자 하는 것이 아니다. 역사와 문화 예술, 과학의 영역을 넘나들며 그것이 어떤 관계가 있는지를 살펴보는 데 주안점을 두고 있다. 시리즈가 이어지면서 나오는 크고 작은 이야기들이 모여 언젠가는 '빅 히스토리(Big History)'가 되기를 바란다.

들어가며 _ 루덴스를 위한 왈츠



1부. 호기심 발견

비눗방울에 담긴 아름다움의 진실은? - 비눗방울의 과학

요리 정보 방송은 왜 모두 똑같아 보일까? - 요리의 과학

사람을 죽이고 살리는 팽이의 비밀은? - 팽이치기의 과학

풍선은 왜 처음 불 때가 가장 힘들까? - 고무풍선의 과학



2부. 상상력 발견

경계 부분이 완벽하게 선명한 그림자는 없다? - 그림자놀이의 과학

스마트폰이 더 똑똑하게 진화하려면? - 스마트폰의 과학

해변의 모래는 왜 사라져갈까? - 모래놀이의 과학

연(鳶)은 장난감이 아니다? - 연날리기의 과학



3부. 모험심 발견

한 길 사람 속은 몰라도 열 길 물속은 알기 쉽다? - 물놀이의 과학

히말라야 에베레스트는 아무나 오르나? - 등산의 과학

명량해전과 베르누이의 관계는? - 물총놀이의 과학

더 이상 맨발의 아베베는 없다? - 달리기의 과학



4부. 협동심 발견

헐크를 이긴 줄다리기의 비결은? - 줄다리기의 과학

뉴턴이 만든 게임이 있다? - 게임의 과학

자동차를 앞선 자전거라면? - 자전거의 과학

밤하늘을 화려하게 수놓는 모든 색의 정체는? - 불꽃놀이의 과학



5부. 예술감 발견

발레리나는 농구선수보다 높이 뛰지 못한다? - 춤의 과학

옹기종기 청출어람의 비법? - 도자기의 과학

모든 색(色)을 탐하다? - 그림 그리기의 과학

천차만별 악기들의 대동소이한 소리? - 악기의 과학



6부. 창의력 발견

세상의 모든 레고, 어디까지 만들어봤니? - 레고놀이의 과학

무대 장치가 무대의 생사를 가른다? - 무대의 과학

2D, 3D, 4D, …… 다음은? - 영화의 과학

술래가 숨어 있는 아이들을 본다? - 숨바꼭질의 과학



도판 출처

참고 문헌

찾아보기

최원석 저자 최원석은 경북 구미에 있는 상모중학교에서 과학을 가르치는 교사이자, 일반인들이 쉽게 접근할 수 있는 과학 이야기를 흥미롭게 풀어내고 있는 과학저널리스트이다. EBS에서 과학자문을 지냈고 대한민국과학축전과 국제과학영상전에서 강연을 하기도 했다. 각종 저널과 웹진, 잡지, 사보 등에 꾸준히 저술 활동을 하고 있으며, 교사와 일반인을 대상으로 한 과학 대중화를 위한 강연 활동도 활발히 진행 중이다. 그러한 공을 인정받아 2013년 '올해의 과학교사상'을 수상했다. 논문으로 「SF영화를 활용한 과학교육 방안 탐구」가 있고, 지은 책으로 『과학교사 최원석의 과학은 놀이다』, 『영화 속에 과학이 쏙쏙!!』, 『광고 속에 숨어 있는 과학』, 『영화로 새로 쓴 물리 교과서』 등이 있다. 그중 다수의 책들이 한국과학창의재단의 우수과학도서로 선정되었고, 중국과 대만으로도 저작권 수출되고 있다.