나무늘보 기자는 영화관에 가고 싶지만, 최근 영화 ‘왕만두 사는 남자’ 열풍으로 관객들이 붐벼 도무지 갈 수 없었어요. 고민하던 나무늘보 기자는 집에서도 커다란 화면으로 영화를 볼 방법을 떠올렸어요.

도전 실험
돋보기와 휴대폰으로 간이 영화관 만들기

영화관에는 커다란 스크린이 있지만, 나무늘보 기자가 가진 건 손바닥만 한 휴대폰뿐이었어요. 나무늘보 기자는 돋보기와 상자를 이용해 더 큰 화면을 만들기로 결심했어요.

준비물
소형 종이 상자, 칼, 가위, 연필 또는 펜, 박스 테이프, 휴대폰, 돋보기

※ 칼이나 가위를 쓸 때, 손을 다치지 않도록 조심하세요.

➊ 상자를 접고, 돋보기를 아래쪽에 가깝게 댄 채 둘레를 따라 그린다.

➋ 돋보기 둘레를 칼로 오려낸다.

➌ 상자 날개의 작은 면 하나를 잘라서 구부려 휴대폰 고정대를 만든다.

➍ 고정대와 돋보기를 상자에 붙인다.

➎ 휴대폰 화면을 뒤집어서 상자에 넣고, 빛이 없는 방에서 영상을 재생한다.

왜 이런 일이?
➔휴대폰으로 재생한 영상이 벽에 크게 나타난다.

휴대폰 화면에서 나온 빛은 그대로 직진해 돋보기의 볼록렌즈를 통과해요. 빛은 공기를 통과할 때보다 유리를 통과할 때 더 느리게 움직입니다. 빛이 비스듬한 렌즈 표면에 닿으면, 먼저 유리 속으로 들어간 부분은 속도가 느려지고, 아직 공기 속에 있는 다른 부분은 계속 빠르게 움직여요. 처음에는 일정하게 이동하던 빛이 한쪽은 덜 이동하고, 다른 한쪽은 더 이동하면서 비스듬하게 꺾이죠.

볼록렌즈는 이러한 원리를 이용해 넓게 퍼져 있는 빛을 하나의 점으로 모으는 렌즈예요. 렌즈에서 나온 빛은 한 점으로 모였다가, 계속 직진하면서 점점 더 넓게 퍼져요. 상자와 벽의 거리가 멀수록 화면이 더 커지는 이유예요. 이때 빛의 위치는 렌즈를 통과하기 전과 반대가 되기 때문에 영상이 뒤집혀서 보인답니다.

밝은 햇빛은 실내 조명이나 텔레비전 화면, 모니터로는 구현하기 어려워요. 그런데 햇빛과 거의 비슷한 빛을 만들어내면서도 유연하게 구부러지는 소재가 등장했어요. 

▲Jean C. Neto et al., Advanced Optical Materials

연구팀이 개발한 필름에 레이저를 쏘자 햇빛처럼 흰 빛이 나타났다.

2025년 8월, 일본 군마대학교 외 국제 연구팀은 백색광을 만드는 유연한 필름 소재를 개발했다고 밝혔습니다. 백색광은 날씨가 맑은 날, 한낮에 쏟아지는 햇빛처럼 흰색으로 보이는 빛을 말해요.

사람의 눈으로 볼 수 있는 빛은 파장●에 따라 여러 색으로 나타납니다. 우리 눈에는 빛의 색을 인지하는 원추세포가 세 종류 있어요. 원추세포들은 종류에 따라 각각 빨간색, 초록색, 파란색 계열의 빛을 느끼죠. 만약 빨간색 파장의 빛을 느끼면 빨간색으로, 빨간색과 초록색 빛을 함께 느끼면 노란색으로 인식해요. 그런데 햇빛에는 다양한 파장의 빛이 고르게 섞여 있어서 세 종류의 원추세포가 모두 자극돼요. 뇌는 이처럼 갖가지 색의 빛이 가득한 상태를 ‘흰색’이라고 받아들여요.

연구팀이 개발한 백색 발광 필름은 빛을 받으면 이런 백색광을 뿜어내면서도, 필름처럼 얇고 자유롭게 구부릴 수 있어요. 기존의 백색광 소재는 가루 형태거나 두껍고 단단한 코팅으로 만들어져 쉽게 깨지는 경우가 많았어요. 연구팀은 빛을 내는 염료에 고분자 사슬 소재를 정교한 비율로 섞었어요. 고분자 사슬은 매우 작은 분자들이 길게 이어진 구조예요. 잘 구부러지고 다른 물질을 안정적으로 잡아두는 특징이 있죠. 덕분에 연구팀이 만든 필름은 얇고 투명하면서 유연하고, 다양한 파장의 빛을 균형 있게 내는 데 성공했어요. 필름에 레이저 등으로 빛을 쏘면, 우리 눈은 필름을 통해서 퍼져나가는 빛들을 환한 백색광으로 받아들이죠.

이 기술이 발전하면 벽이나 천장에 필름을 붙여 벽 전체를 조명처럼 만들거나, 우주복 등 특수한 의류, 접히는 휴대폰, 휴대용 의료 기기 등에도 백색광 조명을 넣을 수 있을 것으로 기대돼요. 연구팀은 “이 필름은 고분자 혼합물의 특성 덕분에 내구성이 좋아 다양한 분야에 활용할 수 있다”고 강조했습니다.

실험 하나 더!
알록달록한 세상 구경, 거울 종이 만화경

나무늘보 기자는 영화를 다 보고 나서도 심심함을 느꼈어요. 주변을 둘러보던 중, 거울과 빛을 이용하면 평범한 주변 풍경도 색다르게 볼 수 있겠다는 생각이 들었죠.

준비물
길쭉한 상자 또는 통, 거울 종이, 가위, 테이프

➊ 거울 종이를 준비한 상자의 변이나 통의 지름에 맞는 너비로 3장 자른다.

➋ 삼각기둥 형태로 이어서 테이프로 고정하고, 상자 안에 넣는다.

➌ 삼각기둥 안쪽에 눈을 대고 주변의 사물을 관찰한다.

왜 이런 일이?
➔ 결과: 물체가 여러 방향으로 왜곡되어 보인다.

만화경은 한자로 ‘만 개의 빛을 보여주는 거울’이라는 뜻의 장난감이에요. 영어권에서는 ‘칼레이도스코프’라고 부르죠. 주로 원통형 몸체에 두 개 이상의 거울이 들어간 형태예요.

빛은 직진하려는 성질과 어떤 물체에 닿으면 다시 튕겨 나오는 성질을 가지고 있습니다. 이를 ‘빛의 반사’라고 해요. 우리가 주변의 물체를 볼 수 있는 이유도 물체에 닿았다가 반사되는 빛이 우리 눈으로 들어오기 때문이죠.

거울 종이로 만든 삼각기둥 안쪽에서는 밖에서 들어온 빛이 거듭 반사돼요. 삼각기둥을 통해 본 물체는 안쪽 거울 종이 면의 개수인 3개보다도 훨씬 더 많은 개수로 보이죠. 가운데 부분에는 6개의 무늬가 대칭하게 나타나고, 이 무늬가 또 맞은편 면에 반사되며 수십 개로 늘어나요.

또, 만화경으로 물체의 모습은 눈을 댄 부분에 가까워질수록 흐리고 어두워져요. 이는 빛이 반사되고 또 반사되면서 종이에 일부 흡수되어 점차 양이 적어지기 때문이랍니다.