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“고도로 발달한 과학은 마법과 구분할 수 없다.”

SF 소설의 거장, 아서 C. 클라크의 말입니다. 아직 동심이 남아있던 11살, 기자는 해리포터 시리즈 속 마법 학교가 나에게 입학 편지를 보내올지도 모른다며 기다린 기억이 있습니다. 아쉽게도 편지는 오지 않았죠. 하지만 ‘머글’인 기자에겐 클라크의 말처럼 마법 대신 과학이 있습니다. 과학으로 물을 조종해, 마법사가 되겠다는 오랜 꿈을 이뤄보겠습니다.

이번 실험의 가장 중요한 준비물은 실험 과정을 영상으로 찍어 줄 조력자입니다. 이 밖에 카메라, 호스, 그리고 스피커와 컴퓨터 등도 준비해 주세요. 이제 진동판 앞에 호스를 고정합니다. 그다음 스피커를 컴퓨터에 연결한 뒤, 미리 다운로드해 둔 주파수 생성 프로그램의 재생 버튼을 누르면 됩니다.

“음? 진동판이랑 호스가 맨눈으로 볼 땐 무척 떨리는데, 카메라로 보니까 안 움직이는 것처럼 보이네요?” 영상을 촬영하던 서연 피디님이 의아해하시는군요. 반쯤은 성공입니다. 마무리로 호스에 물을 흘려 넣습니다. 그러면 호스에서 나온 물줄기가 흐르지 않고 허공에 가만히 멈춰있는 걸 카메라에 담을 수 있습니다. 물을 지배하는 마법, 별거 아니네요.

사실 기자가 부린 마법은 맨눈으로 볼 수 없는 일종의 착시현상입니다. 카메라는 사진을 빠른 속도로 여러 장 찍은 뒤 이어 붙이는 식으로 영상을 촬영합니다. 실험을 촬영한 카메라의 초당 프레임 수(fpsframe per second)는 30fps였죠. 이는 이 카메라가 1초에 사진을 30장 찍는다는 뜻입니다. 앞서 주파수 생성 프로그램으로 재생한 주파수는 30Hz였습니다. 여기에 맞춰 스피커 진동판과 호스가 진동했죠. 그러면 호스에서 나온 물줄기도 1초에 30번 진동합니다.

‘무궁화 꽃이 피었습니다’ 게임과 비슷합니다. 술래가 1초에 30번 뒤를 돌아보고(!) 아이들이 1초에 30바퀴씩 강강술래를 한다고(?!) 생각해봅시다. 술래는 매번 뒤를 돌아볼 때마다 아이들이 그 자리에 멈춰있다고 생각할 겁니다. 하지만 아이들은 그새 한 바퀴를 돈 상태였죠. 마찬가지입니다. 카메라가 1초에 30번 사진을 촬영할 동안, 물줄기도 1초에 30바퀴씩 회전하며 떨어졌습니다. 그 결과 영상으로는 물줄기가 휘어져 허공에 멈춰있는 것처럼 보였던 겁니다. 자 그럼 퀴즈. 만약 29Hz, 또는 31Hz의 주파수를 재생하면 물줄기는 어떻게 보일까요? 정답은 위 QR링크를 통해 확인해 보시죠.