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이번 호에는 섭섭박사님이 중력을 이기는 건축 실험에 도전합니다! 특이하고 으리으리한
건물을 만드는 게 꿈이었다나? 하늘에 붕 뜬 것처럼 보이는 구조물 ‘텐세그리티’를
만든다고 하는데, 과연 우리도 만들 수 있을까요?!
● 도전 실험 ! 삼각형의 공중 부양? 텐세그리티 만들기
삼각형 구조물이 하늘하늘한 실 4개에 의지해 하늘에 매달려 있어요. 중력을
배반한 것처럼 보이는 이 구조물의 이름은 ‘텐세그리티’! 어떻게 만들까요?
➊ 나무 막대 3개를 붙인 삼각형을 2개 만든다.
➋ 막대 두 개를 끝의 각도가 45°가 되게 자른다. 이중 막대 하나는 삼각형 ①의 한 변 중간에, 다른 하나는 삼각형 ②의 꼭짓점에 붙인다.
➌ 실을 3개 잘라 삼각형 한 개의 꼭짓점에 붙인다.
➍ ➋번에서 두 삼각형에 붙인 막대의 끝에 사진처럼 실을 연결한다. 이때 실이 팽팽해지도록 붙여야 한다.
➎ 삼각형의 꼭짓점에 있는 나머지 실 3개를 위아래로 연결하면 완성!
왜 이런 일이 →결과 : 아앗…! 삼각형이 공중에 뜬다?
사실, 위의 삼각형 구조물은 떠 있는 것이 아니라 아래에 있는 삼각형 구조물에 매달려 있는 거예요. 비밀은 텐세그리티 구조물 삼각형 중간에 있는 짧은 실에 있어요. 텐세그리티는 팽팽한 줄에서 만들어지는 당기는 힘인 ‘장력’을 이용하는 구조물이에요. 장력을 뜻하는 ‘tension’과 구조적 안정이라는 의미의 영어 단어인 ‘structural integrity’가 합쳐져 만들어진 표현이죠.
우리가 만든 텐세그리티는 짧은 실이 위의 삼각형 구조물을 장력으로 고정하고 있어요. 그리고 삼각형의 꼭짓점마다 매달아 둔 실이 삼각형을 한쪽으로 쓰러지지 않고 균형을 이루도록 당겨주고 있답니다. 그러니 텐세그리티를 잘 만들려면 짧은 실이 장력을 받도록 꼭 팽팽하게 이어 주세요!
● 한걸음 더! 텐트부터 로봇까지 모두 텐세그리티!
마냥 신기하게만 보이는 텐세그리티. 사실은 이미 건축부터 로봇
설계까지, 다양한 분야에서 쓰이고 있다고 해요!
텐세그리티는 다양한 분야에서 쓰이고 있어요. 대표적으로 텐세그리티가 쓰이는 분야는 건축이에요. 간단한 텐세그리티인 텐트를 예로 들어볼까요?
텐트는 막대를 땅에 세운 후, 그 위에 천을 덮어서 만드는 구조물이에요. 이때 뼈대가 되는 막대를 지면에 단단하게 고정하기 위해서 줄의 장력이 필요해요. 여러 개의 줄을 막대의 끝에 걸고 팽팽하게 당기면 줄이 막대를 눌러주는 힘이 발생해요. 줄의 장력이 막대에 가해주는 힘과 막대가 버티는 힘이 평형을 이루면 안정한 구조가 만들어지죠. 여기에 천을 덮어 씌우면 텐트가 완성돼요.
보통의 건물은 기둥을 세운 다음, 그 위에다 가로 방향으로 보를 쌓아서 만들어요. 보의 누르는 힘과 기둥의 받치는 힘이 균형을 이루면 기둥 위로 건물을 쌓을 수 있죠. 텐세그리티는 보 대신 줄로도 구조물을 세울 수 있으니 건축 재료를 적게 써요. 그만큼 돈을 아낄 수 있고 구조물이 가벼워진다는 장점이 있죠.
텐세그리티를 본격적으로 현대 건축에 도입한 건축가는 미국의 건축가인 버크민스터 풀러와 그의 제자인 케네스 스넬슨이에요. 특히 케네스 스넬슨은 네덜란드의 <;바늘 탑 II>; 등 텐세그리티를 이용한 여러 건축물을 만들기도 했지요.
텐세그리티는 지금은 더욱 다양한 분야에서 활용되고 있어요. 미국항공우주국(NASA)에서는 2015년 텐세그리티 구조를 이용한 시제품 탐사 로봇 ‘슈퍼 볼 봇’을 공개하기도 했답니다. 외계행성에 착륙하면 굴러다니며 표면을 탐사할 수 있는 로봇이지요.
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실험 하나 더! 나무젓가락이 다리가 된다!
섭섭박사님이 이번에는 다리를 만들자고 하시네요. 풀도, 가위도 필요 없이
오직 나무젓가락을 쌓기만 하면 튼튼한 다리가 만들어진다는데?!
➊ 나무젓가락 하나를 세로로 놓고 위에 2개를 수직으로 놓는다. 그 위에 다시 세로로 나무젓가락 하나를 더 놓아 # 모양을 만든다.
➋ ②번 젓가락을 살짝 들고 사이에 젓가락 두 개를 사선으로 끼워 넣는다. 이때, 젓가락 뒷부분은 ①번 젓가락 위로 걸쳐지도록 한 뒤 내려놓는다.
➌ ②번에서 새로 끼운 두 젓가락 아래, 가장 하단에 세로로 ③번 젓가락을 끼워 넣는다.
➍ ③번 젓가락을 살짝 들고 그 사이로 다시 ②번처럼 사선으로 젓가락 두 개를 끼워 넣는다.
➎ 이 과정을 반복하면 젓가락 다리 완성~!
왜 이런 일이? →결과 : 무게를 버티는 젓가락 다리가 완성된다!
못이나 접착제 없이 만들 수 있는 이 다리는 15세기 르네상스 시대 이탈리아의 예술가인 레오나르도 다 빈치가 고안했다고 알려져 있어요. 조립과 해체가 쉬운 데다, 튼튼한 나무를 쓰면 자동차의 무게도 견디지요.
이 다리에 작용하는 힘은 중력과 마찰력이에요. 나무 막대가 서로를 자신의 무게로 눌러주면서 마찰력이 발생해, 막대가 빠지지 않고 제자리에 고정돼요. 이 다리에 물건을 올리면 각 나무 막대에서 구조 전체로 무게가 분산돼요. 그래서 나무 막대 하나로는 버틸 수 없는 무게를 이 다리는 버틸 수 있답니다.
