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[출동! 섭섭박사] 그림이 살아 움직인다~! 거울 애니메이션



섭섭박사님이 한국만화박물관에 출동했어요! <;어린이과학동아>;와 만화를 사랑하는 독자 20명이 섭섭박사님과 재밌는 실험을 하기 위해 모였거든요. 친구들은 우선 도슨트 선생님을 따라 엄마, 아빠가 보던 만화책에서 요즘 인기 있는 웹툰까지 다양한 만화캐릭터를 둘러봤어요. 그리고 교육실에 모여 섭섭박사님과 함께 ‘거울 애니메이션’을 만들기로 했지요. 거울 애니메이션에는 어떤 과학 원리가 숨어 있을까요?





우리가 사물을 볼 수 있는 것은 사물에 반사된 빛이 수정체를 통과해 망막을 자극하기 때문이에요. 그리고 이 자극이 시신경을 따라 대뇌에 전달되면 우리가 본 물체가 무엇인지 알 수 있지요.

그런데 신기하게도 보고 있던 사물을 치워도 우리 눈에는 아주 짧은 시간 동안 우리 눈에는 사물이 있는 것처럼 보여요. 망막에 도착한 빛이 곧바로 사라지지 않고 일정 시간 동안 남아 시신경을 자극하기 때문이에요. 이걸 ‘잔상 효과’라고 해요. 빛 자극의 세기나 사람에 따라 다르지만 일반적으로 잔상 효과는 약 10분의 1초 동안 나타난답니다.

잔상 효과를 이용한 대표적인 예가 애니메이션이에요. 애니메이션은 1초에 수십 장의 그림을 빠르게 돌려보여 줘요. 바로 직전에 본 그림의 잔상이 미처 시야에서 사라지기 전에 그 다음 사진을 보여 주는 거예요. 그럼 두 그림이 자연스럽게 연결되어 우리는 마치 그림이 움직이는 것처럼 보게 된답니다.

이번 실험에서 만들 거울 애니메이션은 ‘페나키스토스코프’라는 장치로, 1832년 벨기에의 조제프 플라토가 발명한 시각 놀이기구예요. 원통 안쪽에 둘레를 따라 모양이 다른 그림을 붙이고, 가운데에 거울을 놓은 뒤돌려 보는 장치지요. 그럼 그림이 움직이는 것처럼 보인답니다.

본 실험에 앞서 기자단 친구들은 페나키스토스코프보다 좀 더 간단한 장치인 ‘소마트로프’를 만들어 봤어요. 동그란 필름 앞뒤로 자세가 다른 섭섭박사 그림을 붙인 뒤, 연결된 고무줄을 돌렸지요. 그러자 섭섭박사님이 빠르게 움직이는 걸 볼 수 있었답니다.



페나키스토스코프는 둥근 원통형으로 생겼어요. 원반의 가운데와 가장자리에 긴띠를 직각으로 꽂아 동그란 쳇바퀴를 만들고, 가운데에 빨대를 끼워 손쉽게 돌릴 수 있지요.

그런데 페나키스토스코프가 처음 만들어졌을 땐 이렇게 입체적인 모양이 아니었어요. 오로지 얇은 원반 종이 한 장만 사용했지요. 원반의 바닥에 그림을 그리고 그림 사이사이에 구멍을 뚫은 뒤, 거울 앞에서 바람개비처럼 돌렸어요. 구멍을 통해 거울에 비친 그림을 보면 원반의 그림이 움직이는 것처럼 보이는 거예요.

이후 영국의 수학자 윌리엄 호너가 페나키스토스코프를 지금의 원통 모양으로 발전시켰어요. 그림을 원통에 붙여서 돌리면 시계방향이 아닌 좌우 방향으로 돌릴 수 있거든요. 여기에 그림의 수를 더 많이 늘려 움직임을 훨씬 자연스럽게 만들었지요. 이러한 방법은 현재 우리가 보는 애니메이션이나 영화가 만들어지는 기본 원리가 되었답니다.



잔상 효과는 물체가 사라졌을 때 나타나는 현상이에요. 따라서 그림 여러개가 빠르게 회전하면서도 사진이 보이지 않거나 그림과 그림 사이에 검은 종이가 나타나는 등의 짧은 공백이 꼭 필요하지요. 만약 잔상 효과가 일어나지 않는다면 그림이 오히려 뭉개져서 잘 보이지 않게 돼요. 달리고 있는 개의 모습을 찍으면 사진이 흐릿하게 나타나는 것처럼 말이에요.

이를 위해서 기자단 친구들은 거울 역할을 하는 가운데 크리스탈 종이를 여러 번 꺾어 주었어요. 꺾인 모서리가 짧은 공백 역할을 하는 거예요. 같은 간격으로 살짝 접어 준 뒤, 돌돌 말아 연결하면 다각형 모양의 거울 완성!




만약 거울 역할을 하는 크리스탈 종이가 없다면 어떻게 해야 할까요? 그럴 땐 페나키스토스코프 바깥 기둥에 길쭉한 구멍을 뚫어요. 구멍과 구멍 사이의 종이가 거울의 모서리 역할을 하는 거예요. 이후 빨대를 돌리며 구멍을 보면 거울에서 보던 것과 마찬가지로 그림이 움직여 보인답니다.

깜빡이는 빛을 이용해 애니메이션을 만들 수도 있어요. ‘3D 조트로프’로 불리는 이 장치는 최근 애니메이션 <;토이 스토리>;의 주인공 피규어를 원판에 세운 뒤돌려서 영화처럼 보이도록 만든 장치예요. 이 장치에서 잔상 효과를 내기 위해서 빛을 이용했어요. 3D 조트로프 주변에 깜빡깜빡하는 빛을 쪼이면 빛이 꺼지는 순간 잔상 효과가 나타나며 마치 피규어가 움직이는 것처럼 보인답니다.





친구들은 저마다 원하는 그림 도면을 거울 애니메이션에 넣어 봤어요. 두 손으로 빨대를 돌리자 거울 속에서 사람과 치타가 날쌔게 달리고, 돌고래는 하늘 위로 슝~! 점프를 했지요. 그림이 그려지지 않은 도면에는 친구들이 그리고 싶은 그림을 그려서 자신만의 애니메이션을 만들 수도 있었답니다.

실험에 참가한 이윤수 친구는 “이렇게 간단한 방법으로 그림을 움직이게 만들 수 있다니 신기하다”고 말했어요.

섭섭박사와 함께하는 재밌는 실험, 이번에도 대성공! 다음 실험도 기대해 주세요.!
 

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2016년 13호 어린이과학동아 정보

  • 이윤선 기자
  • 사진

    이윤선 기자

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