요즘 가장 핫한 ‘오징어 게임’ 속 숨은 과학! 이렇게 많다고?

넷플릭스 드라마 ‘오징어 게임’이 전 세계인의 주목을 받고 있습니다. 전 세계 넷플릭스 1위를 차지하며 그 인기를 증명하고 있는 오징어 게임은 456억 원의 상금을 걸고 456명의 지원자들이 참여하는 서바이벌 게임으로, 최후의 승자를 가리는 극한의 게임에 도전하는 내용입니다. 오징어 게임으로 인해 콘텐츠 강국인 한국의 면모를 전 세계에 드러낼 수 있었고, K-콘텐츠의 위상을 드높였는데요.

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콘텐츠 산업은 우리 경제의 신성장동력으로 큰 역할을 하고 있으며 오징어 게임은 세대, 국가, 언어라는 장벽을 허물고 모두가 재밌게 즐길 수 있는 K-컬쳐로 자리 잡았습니다.

오징어 게임 속 주인공이 입었던 유니폼으로 다양한 상품이 만들어졌다 ⓒ김은주

핼로윈 코스튬으로 오징어 게임 속 진행요원의 유니폼이 인기를 끌었다 ⓒ김은주

지난 10월 31일은 핼러윈 데이였는데요. 오징어 게임에 등장하는 참가자, 진행요원, 술래인형을 본떠 만든 코스튬의 판매가 전 세계적으로 이뤄지며 그 인기 또한 실감할 수 있었습니다. 코스튬뿐 아니라 오징어 게임에 나오는 다양한 민속놀이들의 인기도 함께 높아지고 있는데요. 어린 시절 많이 했던 딱지치기, 구슬치기, 달고나 뽑기, 무궁화 꽃이 피었습니다 등 추억을 소환시켜 주는 놀이가 다시금 유행을 일으키고 있습니다.

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이러한 인기는 우리나라만의 이야기가 아닌데요. 해외에서도 우리의 놀이를 즐기는 모습을 SNS나 뉴스를 통해 확인할 수 있었습니다.

오징어 게임 속 놀이에 숨어 있는 과학이야기, 알고 나면 더 재밌다

오징어 게임에 등장하는 여러 놀이들 속에 과학이론과 원리가 숨어 있다는 것을 아시나요? 놀이에 숨어 있는 과학에는 어떤 것들이 있는지, 원리와 이론을 하나하나 알아가며 그 재미를 더욱 느껴보시기 바랍니다.

탄성과 소성의 원리로 딱지치기 해볼까!

종이로 만든 딱지를 이용해 딱지치기를 하는 모습 ⓒ국립민속박물관

오징어 게임에서 가장 먼저 등장했던 놀이는 딱지치기입니다. 딱지치기는 오징어 게임에 참가 의사를 결정하는 동기부여 게임으로 활용되었는데요. 지금은 딱지의 종류가 재질별, 모양별로 다양하지만, 예전에는 종이를 접어서 만드는 네모 딱지가 주로 놀이로 사용되었습니다. 어린 시절 우리 모두는 딱지치기를 하며 자랐다고 해도 과언이 아닌데요.

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놀이 방법은 순서에 따라 바닥에 놓인 딱지를 내리쳐서 넘기는 사람이 이기는 것으로, 딱지의 가운데를 치는 배꼽치기와 비스듬히 치면서 바람을 이용하는 바람치기의 방법 등이 있습니다. 쉽고 간단한 규칙을 가진 딱지치기는 탄성(elastic)과 소성(plastic)의 원리를 이해하면 더욱 잘할 수 있는 게임입니다. 탄성은 힘을 받으면 마치 용수철처럼 원래 모양으로 돌아가는 것을 말하며, 소성이란 원래 모양으로 회복되지 않는 것을 뜻합니다.

최근에는 다양한 재질의 딱지가 유행이다 ⓒ국립민속박물관

물체의 변형에는 대개 탄성과 소성이 동시에 혼재하는 것을 볼 수 있는데요. 딱지는 종이를 소성 변형시킨 종이 접기의 결과물이지만 딱지치기 게임에서는 탄성을 이용해야 합니다. 상대방의 딱지에 힘을 가하게 되면 용수철처럼 튀어 올라오게 되는데, 탄성의 힘이 딱지를 뒤집게 해주는 것으로 탄성 변형을 시켜야 합니다.

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이처럼 딱지의 탄성력을 극대화하기 위해서는 두 딱지의 접합면을 최대로 맞추고 딱지 속에 다른 딱지를 하나 더 넣어서 두툼하게 만들어 탄성력을 증가하는 방법을 쓰기도 합니다. 딱지치기 게임은 종이라는 고분자 물질의 탄성과 소성의 특성을 적절하게 이용한 첨단 재료 공학의 산물이라고 할 수 있습니다.

응력 집중으로 달고나 뽑기 성공!

달고나 뽑기는 찍힌 모양을 모양 그대로 뽑아내는 놀이다 ⓒ김은주

어른, 아이 모두 좋아하는 달고나 뽑기는 안 해본 사람이 없을 정도로 누구나 해본 놀이입니다. 설탕을 국자에 녹여 소다를 살짝 넣어 부풀어 오르게 한 뒤 판 위에 붓고 틀 모양을 꾹 눌러 주면 달고나가 완성되는데요. 이 틀 모양을 깨지지 않고 찍어낸 홈의 모양대로 떼어내면 이기는 게임입니다. 단순하게 보이는 달고나 뽑기에도 과학이 숨어 있다는 것을 아시나요?

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달고나 뽑기에 적용되는 과학적 원리는 ‘응력 집중(Stress Concentration)’이란 물리현상입니다. 응력 집중은 물체에 힘을 가했을 때 불규칙한 모양이나 예리하게 도려낸 부분은 그렇지 않은 부분에 비해 더 큰 응력이 발생하는 것으로, 고체가 버티는 능력은 재료 고유의 특성 뿐 아니라 모양에 따라 달라지는 것을 말하는 데요.

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달고나의 모양 틀에 따라 힘을 가하게 되면 홈에 힘이 집중되어 증폭되면서 홈의 모양대로 떼지는 역할을 합니다. 달고나는 워낙 잘 깨지는 재료이기에 모양이 복잡하거나 여러 형태를 가지게 되면 응력집중으로 부서진 틈이 원치 않은 방향으로 전파되어 결국 모양대로 깨지지 않게 됩니다. 그렇기에 단순한 모양인 네모나 세모가 복잡한 모양보다 이길 확률이 높게 되는 것이죠.

뾰족한 바늘을 이용해 날카롭게 홈을 파내야만 달고나 뽑기를 잘할 수 있다 ⓒ김은주

이때 바늘을 이용하면 결과가 달라질 수 있습니다. 응력집중은 홈이 좁을수록 힘이 더욱 증폭되어 홈 모양을 벗어날 위험이 적어지게 됩니다. 그래서 바늘로 더욱 날카롭게 홈을 파내는 것이 중요한데요. 오징어 게임에서도 혀로 달고나의 표면을 녹이면서 바늘을 이용하는 모습을 볼 수 있습니다. 최대한 빠른 시간 안에 하기 위해 녹여가면서 홈을 파내는 것이죠.

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이러한 응력집중은 우리의 일상에서 도끼로 나무를 찍을 때도 이용되고 유리를 자를 때도 나타나는 것으로, 일상 속에서 오랫동안 우리와 함께 해온 물리 현상입니다. 물리현상 이외에도 달고나를 만드는데 있어서 일어나는 화학반응은 중학교 과학교과서에도 등장합니다. 달고나에서 볼 수 있는 캐러멀화가 바로 그것인데요. 설탕을 가열하면 분해되어 갈색으로 변하는 현상인 캐러멜화는 물질의 원래 성질이 변해 새로운 물질이 되는 화학변화입니다. 달고나 뽑기를 잘 하려면 응력집중 원리에 따라 날카로운 바늘을 이용하면 더 잘할 수 있다는 것을 기억하세요!

줄다리기, 지렛대의 원리를 이용하라!

지렛대의 원리를 이용하면 줄다리기를 잘 할 수 있다 ⓒ김은주

오징어 게임에서 반전의 묘미를 드러내주었던 줄다리기는 운동회나 야유회를 가면 빼먹지 않고 하는 놀이 중 하나입니다. 힘이 센 사람들에게 유리하다고 여겨졌던 줄다리기에도 숨겨진 과학 원리가 있었는데요. 그것은 바로 토크(torque)와 관성모멘트(moment of inertia)입니다. 토크란 힘이 작용하는 위치가 멀수록 회전력이 증폭되는 지렛대의 원리입니다.

줄다리기에서 드러눕는 자세가 될수록 발바닥에 작용하는 힘은 지렛대처럼 증폭되어 자신의 체중에 작용하는 중력보다 훨씬 커지게 됩니다. 이러한 자세는 팔과 어깨에 힘을 주는 동작에 국한되던 것을 각자의 발에서 어깨까지로 회전반경이 커지면서 버틸 수 있는 힘이 생기게 되는 것이죠. 이처럼 물체의 회전반경과 토크를 이용한 힘을 관성모멘트라고 합니다. 이제 줄다리기를 할 때 토크와 관성모멘트를 이용하면 나보다 힘이 세 보이는 상대방 선수들을 이길 수 있겠죠!

관성의 법칙을 이용한 무궁화 꽃이 피었습니다

오징어 게임 속 술래인형으로 등장했던 영희 역시 여러 상품으로 만들어져 인기를 끌고 있다 ⓒ김은주

오징어 게임 속 가장 스릴 넘쳤던 놀이 중 하나는 ‘무궁화 꽃이 피었습니다’ 입니다. 어릴 적 참 많이 했던 놀이인데요. 이 게임에서는 관성의 법칙과 동작 감지 센서, 안면 인식 기능을 장착한 AI를 볼 수 있습니다. 무궁화 꽃이 피었습니다 놀이는 정해진 시간 안에 술래를 잡기 위해 빨리 이동도 해야 하고 동시에 정지도 해야 하는 게임입니다.

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이동 속도가 빠르면 빠를수록 정지 순간에 흔들리거나 중심을 잡으려고 움직일 수밖에 없는데요. 여기에는 관성의 법칙이 적용합니다. 정지한 물체를 이동시키는 것도 힘들지만 이동 중인 물체를 정지시키는 것도 힘들기 때문에 단순해 보이는 무궁화 꽃이 피었습니다는 생각보다 쉽지 않습니다.

무궁화꽃이 피었습니다 놀이하는 모습 ⓒ국립민속박물관

오징어 게임에서는 이동과 정지를 감시하는 것으로 영희라는 술래인형 AI가 등장하는데요. 술래인형 영희의 눈 속에는 움직임을 포착하는 기술을 가진 카메라가 장착되어 있습니다. 이러한 움직임을 감지하는 기술을 동작 인식이라고 하는데요. 대개 동작 인식 센서는 소비전력이 적은 적외선 열 감지 센서가 작동하고 있다가 이상 신호를 감지하는 역할을 합니다. 여기에 더해 컴퓨터 화상 처리 기술도 추가되어 픽셀 단위로 화상을 비교해 차이점으로 동작을 인식하고 해당 참가자의 얼굴을 안면인식 기능으로 파악합니다. 안면인식은 지문인식보다 오차가 적고 홍채인식보다 간단합니다.

구슬로 하는 홀짝놀이는 1/2의 확률를 가진 독립사건이다 ⓒ김은주

이밖에도 1/2의 확률을 가진 독립사건의 구슬 홀짝놀이와 빛에 비추어 휘어 있는지 여부를 확인하여 강화유리를 가려내는 징검다리 건너기도 드라마에서 등장했는데요. 징검다리 건너기는 유리의 비정질 특성으로 유리 제조 공정에서의 결정 구조 변화를 알 수 있었습니다. 구슬치기는 확률이 정해진 홀짝놀이에서 마팅게일 전략의 통계적 유효성을 검토해볼 수 있었는데, 여기서 마팅게일이란 하나의 확률과정으로서 공정한 게임을 나타내는 확률모형을 말합니다.

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오징어 게임 속 우리 민속놀이에 숨겨져 있는 과학이야기는 무궁무진했습니다. 과학 아닌 듯 과학이 담겨 있는 여러 놀이들로 인해 드라마는 더욱 생동감 넘치고 흥미진진하게 연출되었는데요. 우리가 어릴 적 재밌게 했던 놀이들이 실제로는 과학이 장착된 치밀함의 요소가 있었다는 것을 새롭게 알게 되니 과학이 주는 유쾌함에 빠져볼 수 있었습니다. 이렇듯 과학은 이론과 학문에서 그치는 것이 아닌 우리의 일상 속에서 늘 함께 공존하고 있다는 것을 추억의 놀이들로 알아본 시간이 되었습니다.

< 출처 : 과학기술정보통신부 >