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[주요기사] [통합과학 교과서] <오즈의 마법사> 집으로 가는 길을 찾아주세요

“으악, 사람 살려~!”

도로시가 사는 먼치킨 마을에 엄청난 태풍이 들이닥쳤어요. 차도, 사람도 모두 삼켜 버릴 만큼 센 위력이었습니다. 도로시 또한 거센 태풍에 휩쓸리다가 마법의 대륙 오즈에 떨어졌지요.

“여긴 어디지?”

 

 

# 동화 마을에 무슨 일이?

오즈의 마법사에게로 가는 길을 찾아라!

 

도로시는 몸을 일으켜 세우고 주위를 둘러보았어요. 도로시가 도착한 곳은 마법의 대륙 오즈였어요. 눈앞이 제대로 보이지 않을 정도로 세찬 비가 내리고 있었지요.

“비가 너무 많이 오는데. 집에 어떻게 가야 하지?”

도로시가 울상을 지으며 중얼거렸어요. 도로시는 비를 피할 우비도, 우산도 없었어요. 그때 꿀록 탐정과 개코 조수가 도로시에게 다가왔어요. 

“도로시 아니에요? 이곳 오즈까지 어쩐 일인가요?”

꿀록 탐정이 우산을 건네며 물었어요. 

“제 고향 먼치킨 마을에 큰 태풍이 왔어요. 태풍에 휩쓸려 여기까지 왔는데, 어떻게 하면 집으로 돌아갈 수 있을까요?”

도로시가 옷에 묻은 흙을 털어내며 말했습니다.

“오즈에서 먼치킨 마을까지는 아주 먼 길일 텐데요. 혼자 찾아가기에는 어려울 거예요. 마법사의 도움이 필요하겠어요.”

꿀록 탐정이 말했어요.

“오즈의 마법사가 저를 어떻게 도와줄 수 있죠?”

도로시가 걱정스러운 표정으로 물었습니다. 

“오즈의 마법사는 도로시에게 없는 걸 가지고 있죠. 바로, GPS예요.” 

꿀록 탐정이 도로시를 안심시키며 말했어요.

 

# 통합과학 개념 이해하기

GPS는 어떻게 작동할까?

 

GPS(범지구위치결정시스템)는 인공위성을 이용해 위치를 정확하게 측정할 수 있는 시스템을 의미해요. GPS는 신호를 받을 수 있는 수신기만 있다면 어디서든 이용할 수 있고, 24시간 동안 연속으로 사용할 수 있다는 장점이 있어요. 이에 따라 자동차 내비게이션, 휴대폰, 항공기 등 다양한 곳에서 사용되고 있지요. 

 

GPS는 GPS 위성을 이용해 우리의 위치를 측정합니다. 위치 정보를 바탕으로 위성 사진도 분석할 수 있지요. GPS 위성은 지구 주위를 돌며 위치 정보를 알려주는 인공위성으로, 지상에서 약 2만 km 떨어져 지구에 신호를 전송하고 있어요. 한국항공우주연구원에 따르면 상공에는 약 30여 개의 GPS 위성이 있습니다. GPS 위성 내부에는 정밀한 원자시계가 들어 있어, 정확한 시각과 위치를 측정할 수 있지요. 원자시계는 원자의 진동수를 이용해 만든 시계예요.

 

GPS 위성은 상공에서 수집한 정보를 지상에 있는 GPS 수신기에 전송합니다. GPS 수신기는 그 신호를 수신하고, 이를 다시 GPS 위성으로 반송해요. GPS 위성은 지구 위에 떠 있고, 수신기는 지상에 있기 때문에 신호를 주고받는 데 시간의 차이가 생기지요. 수신기와 GPS 위성까지 신호의 시간 차이를 계산하면 거리를 계산할 수 있습니다. 

 

이때, 각 GPS 위성을 중심으로 하는 원을 이용해 거리를 계산할 수 있어요. 먼저, 각 GPS 위성에서 목표물 위치까지의 거리를 반지름으로 하는 3개의 원을 그려요. 그러면 서로 다른 세 개의 원이 생기는데 각 원이 교차하는 공간의 중앙점이 사용자의 위치를 나타내는 것입니다. 그러나 하나의 GPS 위성만으로 위치를 측정한다면 오차가 크게 발생할 수 있어요. 이에 따라 각 나라는 정확한 위치를 측정하기 위해 3개 이상의 GPS 위성을 사용하고 있답니다. 

 

 

 

# 통합과학 넓히기

위성 사진 통해 우리 집 안전한지 알아보자

 

지난해 10월 세계은행, 독일 항공우주센터 등 공동 연구팀은 1985년 이후 홍수 위험에 크게 노출된 전 세계 주거지가 지속적으로 증가했다고 국제 학술지 ‘네이처’를 통해 밝혔습니다. 연구팀은 매년 위성 사진을 바탕으로 주거지가 어떻게 변했는지 분석했어요. 그리고 주거지를 홍수 피해 가능성이 없는 0등급부터 100년에 한 번 수심 1.5m 이상의 홍수 발생 위험이 있는 등급인 4등급까지, 5개 등급으로 분류했지요.  

 

위성 사진을 분석한 결과, 불과 30년 사이에 홍수 위험 등급이 높은 지역이 증가한 것으로 나타났습니다. 1985년 홍수 위험이 중간 이상인 3등급 주거지는 17.9%였지만 2015년 20%로 증가했어요. 위험도가 가장 높은 4등급 주거지는 4.3%에서 5.2%로 늘었지요. 특히, 동아시아와 태평양 지역이 홍수에 취약한 것으로 밝혀졌습니다. 

 

연구팀은 거주지가 홍수에 취약해진 이유로 급격한 도시화를 꼽았어요. 도시화는 농촌 지역이 도시로 변하거나, 사람들이 도시로 몰리며 도시 규모가 커지는 현상이에요. 사람들이 도시로 몰리면 생활할 수 있는 공간인 거주지가 많이 건설돼야 합니다. 그런데 홍수로부터 안전한 지역은 이미 거주지가 다 건설돼 있기 때문에 상대적으로 홍수에 취약한 해안 지역과 저지대를 개발할 수밖에 없는 것이지요. 연구팀은 “조기 경보 시스템 등으로 홍수를 대비해야 한다”고 강조했습니다. 

 

이에 전 세계는 홍수를 대비하는 해결책을 마련하고 있습니다. 우리나라 과학기술정보통신부는 지난 7월 내비게이션을 통해 홍수 위험을 실시간으로 알려주는 ‘홍수 위험 실시간 알림 서비스’를 본격적으로 시작한다고 밝혔어요. 홍수 경보가 발령된 지점의 근처에 진입하면 내비게이션이 경고를 보내고, 이에 따라 운전자는 위험을 피할 수 있습니다.

 

▲Michalis Vousdoukas&Stephane Hallegatte et al.
연구팀은 위성 사진을 분석해 1985년부터 2015년까지 홍수 안전 지역과 고위험 지역을 나타냈다. 빨간색 지역은 홍수 위험 노출도가 50% 이상인 곳을 의미한다.

 

 

# 에필로그

 

 

홍수를 피해 성에 도착한 도로시와 꿀록 탐정, 개코 조수. 어렵게 만난 오즈의 마법사는 도로시가 집으로 갈 수 있는 방법을 알려주었지요.

“꿀록 탐정님, 드디어 집에 갈 수 있게 됐어요. 정말 감사해요.”

감사 인사를 마친 도로시는 가벼운 발걸음으로 집으로 향했습니다. 

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2024년 8월 15일 어린이과학동아(16호) 정보

  • 박연정
  • 디자인

    정영진
  • 일러스트

    박정제

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