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[IT뉴스]관성이 생명을 살린다…안전벨트에서 바이러스 추적까지

온카뱅크관리자

2025-11-22 08:07:28

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 <img alt="자동차 안전벨트. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/22/dongascience/20251122080218927vkvk.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="0GfItfHlLU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/22/dongascience/20251122080218927vkvk.jpg" width="658">
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 자동차 안전벨트. 게티이미지뱅크 제공
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 물체가 외부의 힘을 받지 않는 한 현재의 운동 상태를 유지하려는 성질을 '관성'이라고 합니다. 버스나 자동차를 탔을 때 차가 급하게 속도를 바꾸면 몸이 한쪽으로 쏠립니다. 커브를 돌 때도 마찬가지죠. 관성 때문입니다.
 관성에 의해 정지해 있는 물체는 계속 정지하려 하고 운동하는 물체는 원래의 속도와 방향으로 계속 움직이려고 합니다.
 멈춰 있던 자동차가 갑자기 출발하면 차 안에 탄 사람의 몸은 관성 때문에 그대로 제자리에 있으려고 합니다. 자동차가 향하는 반대 방향으로 몸이 쏠립니다. 반대로 차가 급하게 속도를 줄이거나 정지하면 차 안에 탄 사람의 몸은 원래 나아가던 방향으로 계속 움직이려고 합니다. 
 앞으로 몸이 쏠리며 자칫 머리나 목을 다칠 수 있습니다. 이때 안전벨트가 탑승자의 몸을 자동차 좌석에 단단히 고정해 주는 역할을 합니다.
 안전벨트는 관성의 원리를 이용합니다. 안전벨트는 우리 몸을 감싸는 띠와 좌석에 띠를 고정하는 버클, 띠를 감고 풀어주는 부품인 리트랙터로 이뤄집니다. 리트랙터 안에는 띠가 돌돌 감겨 있는 축이 있으며 여기에는 톱니바퀴가 달려 있습니다.
 톱니바퀴의 움직임은 잠금쇠가 조절합니다. 잠금쇠에는 ‘흔들이’라고 부르는 무거운 금속 추가 달려 있어 흔들이가 움직이면 잠금쇠의 위치도 바뀝니다. 
 앞으로 가던 자동차가 갑자기 멈추면 탑승자의 몸도 앞으로 쏠립니다. 리트랙터 속의 흔들이도 관성에 의해 앞으로 움직입니다. 흔들이가 움직이면서 잠금쇠는 톱니바퀴에 걸리게 됩니다. 톱니바퀴가 멈추면 안전벨트 띠는 더 이상 늘어나지 않습니다. 
 앞으로 튀어나가려는 몸을 붙잡아 줍니다. 모든 과정이 수 밀리초(ms) 안에 일어납니다. 차의 속도가 안정되면 흔들이는 제자리로 돌아오고 다시 띠를 움직일 수 있게 됩니다.
 우리나라 도로교통법에 따르면 자동차 앞자리와 뒷자리 탑승객 모두 안전벨트를 매야 합니다. 한국도로교통안전공단은 안전벨트를 맸을 때 교통사고 사망 확률이 매지 않았을 때보다 평균 17.8% 낮다고 밝혔습니다. 최근에는 급하게 브레이크를 밟는 동작을 감지해 벨트를 당겨 주는 스마트 안전벨트도 개발되고 있습니다.
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 <img alt="인플루엔자 바이러스도 관성으로 찾을 수 있다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/22/dongascience/20251122080220208lmtk.png" data-org-width="680" dmcf-mid="p0zkWzlwip" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/22/dongascience/20251122080220208lmtk.png" width="658">
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 인플루엔자 바이러스도 관성으로 찾을 수 있다. 게티이미지뱅크 제공
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 ● 교실 속 바이러스도 '관성'으로 찾는다 
 인플루엔자 바이러스는 독감을 일으키는 치명적인 바이러스입니다. 감염된 사람의 침방울이 공기 중으로 퍼지며 전파됩니다. 세계보건기구에 따르면 전 세계적으로 매년 30만 명 이상이 인플루엔자 바이러스로 인해 사망합니다. 실내 공기 속 바이러스의 양을 미리 알아내 소독과 방역을 하면 감염병이 퍼지는 것을 예방할 수 있습니다.
 지난 3월 30일 울산과학기술원(UNIST) 연구팀은 실내 공기 속 인플루엔자 바이러스를 빠르고 정확하게 찾아내는 장치를 개발했다고 밝혔습니다. 장치는 공기를 빨아들여 바이러스를 모으는 포집기와 포집된 바이러스를 분석하는 센서로 이뤄져 있습니다.
 포집기에서는 공기를 빨아들인 뒤 바이러스와 먼지 등의 입자에 물방울을 입힙니다. 포집기에는 수증기를 만드는 장치가 있습니다. 수증기가 공기 중에서 과포화 상태가 되면 물방울이 만들어지는 ‘응결’이 일어나고 이 물방울이 입자 표면에 달라붙습니다.
 포집기 끝에는 공기의 흐름이 갑자기 변화하는 부분이 있습니다. 물방울이 달라붙어 무거워진 입자들은 관성 때문에 공기 흐름을 따라가지 못하고 벽면에 부딪히게 됩니다. 관성은 질량이 클수록 커지기 때문에 무거운 입자일수록 방향을 바꾸기 어렵습니다. 
 똑같이 브레이크를 밟아도 소형차보다 트럭이 더 멀리 가서 멈추는 것도 관성 때문입니다. 바이러스 입자는 너무 작고 가벼워 포집하기 어려운데 물방울로 무겁게 만들어 해결했습니다.
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 <img alt="UNIST 연구팀이 초등학교에서 바이러스 검출 중인 모습. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/22/dongascience/20251122080221449hwty.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Uwg4aliPn0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/22/dongascience/20251122080221449hwty.jpg" width="658">
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 UNIST 연구팀이 초등학교에서 바이러스 검출 중인 모습. UNIST 제공
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 장치 벽면에 모인 입자들을 센서에 옮기면 약 30분 만에 인플루엔자 바이러스인지 알 수 있습니다. 센서의 전극에는 인플루엔자 바이러스 표면의 단백질인 헤마글루티닌, 바이러스 내부의 핵단백질 등과 결합하는 항체가 부착돼 있습니다. 항체가 인플루엔자 바이러스의 단백질과 결합하면 전극의 전기 신호가 변하고 이를 측정해 바이러스를 확인할 수 있습니다.
 연구팀은 장치를 초등학교 교실, 복도, 식당 등에서 활용해 17개의 공기 샘플을 얻었습니다. 그중 4건에서 독감을 일으키는 인플루엔자 A형 바이러스(H1N1)를 찾아냈습니다. 기존 장비로는 찾지 못했던 바이러스였습니다. 
 연구팀은 “개발한 장치는 인플루엔자뿐만 아니라 코로나19 등 다양한 호흡기 바이러스에도 적용할 수 있다”며 “병원, 학교 등에서 바이러스를 감시하고 대응하는 데 도움이 될 것”이라고 덧붙였습니다.
 ※관련기사 어린이과학동아 11월 15일 [편집부와 미리보는 통합과학] 안전벨트가 필요해
 [박수진 기자 sooz@donga.com]
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