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파도 이기는 프랙탈의 힘

효과적으로 파도 잠재워

 

해안선 구조가 형성되는 컴퓨터 시뮬레이션. 매끄러운 표면은 파도에 의해 깎이다가(좌) 실제 해안선이 연상되는 형태에서 안정화된다(우).


해안의 바위가 거친 파도에 수백년을 버티는 비결이 밝혀졌다. 해안의 프랙탈(fractal) 구조가 파도의 힘을 효과적으로 잠재워 이로 인한 침식을 최소화한다는 것.

프랙탈이란 단순한 구조가 계속 반복되면서 복잡한 전체 구조를 이루고 있는 형태다. 대표적인 예가 겨울철 잎이 다 떨어진 나뭇가지의 모습. 나무를 아래부터 보면 굵은 가지가 몇 개로 갈라지고, 그 갈라진 가지는 또 작은 가지들로 나뉜다. 이런 패턴이 줄기 끝부분까지 수차례 반복된다.

프랑스 에콜폴리테크닉 물리학과 베르나르 사포발 교수팀은 해안이 파도에 의해 침식되는 과정을 컴퓨터에서 재현했다. 바위의 물성을 지닌 매끄러운 물체의 표면에 파도를 때리는 프로그램을 실행하자 곧 표면의 일부가 떨어져나갔다. 초기의 급격한 침식이 지나자 우리 눈에 익숙한 해안선의 모양이 서서히 드러났다. 이 상태에서는 프로그램이 계속 진행돼도 더이상 큰 변화가 일어나지 않았다.

사포발 교수는“처음 형태와 상관없이 바위로 이루어진 해안선은결국 프랙탈 구조로 귀결된다”며“시뮬레이션에 나타난 해안선은 미국 동부해안의 모습과 흡사하다”고 말했다. 이 연구는 지난해미국 응용물리학 저널 ‘콘덴스드 매터’ 11월호에 게재됐다.

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2004년 01월 과학동아 정보

  • 동아사이언스 편집부

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