독일의 그림 형제가 쓴 백설공주에는 마법의 거울이 나옵니다. 거울은 예로부터 신비로움을 간직하고 있는 물건으로 묘사되고 있습니다. 거울은 빛을 반사해 사물의 모습을 다시 보여주는 기능을 가지고 있는 데요. 마법사나 종교적인 관점에서 거울을 많이 사용하는 이유는 거울의 능력을 신성시하기 때문이 아닐까 생각됩니다. 이상한 나라의 앨리스는 무엇이든지 반대로 움직이는 거울나라에서 즐거운 체험을 하기도 합니다.

■거울은 언제부터 만들어졌나요

모습을 비추는 역할을 거울이라고 한다면 거울은 이 세상이 만들어졌을 때부터 존재했습니다. 자연 속의 천연 거울인데요. 잔잔한 샘물위에 비치는 모습이 바로 거울인 것이죠. 인류가 만들어낸 인공 거울은 기원전 약 3500년 전 청동기시대에 만들어진 금속거울입니다. 청동거울은 당시 매우 유행한 것으로 알려져 있으며, 금속을 닦아서 광택을 낸 후 상아나 나무, 귀금속을 이용한 손잡이에 끼워서 사용하였습니다. 시간이 흐른 후 그리스에서는 거울 세공기술을 더욱 발전시켜 오늘날의 거울과 거의 유사한 광택을 가진 금속거울을 만들어 사용하게 됩니다.

현재의 거울은 유리의 표면을 금속 코팅하여 만들고 있으며, 1835년 폰리비히에 의해서 최초로 제작법이 만들어졌습니다. 금속이 코팅된 현재의 거울은 빛을 이용하는 많은 기기에 사용되고 있으며, 특히 망원경 카메라 레이저 등 광학기기에 필수적으로 이용되고 있습니다. 최근에는 새로운 개념의 거울이 등장했습니다. 이미지를 360도 카메라로 촬영한 후, 3차원 홀로그램으로 나타내는 최첨단 거울이 그것입니다.

■거울속에 들어있는 과학원리

거울이 가지고 있는 가장 기본적인 빛의 원리는 반사입니다. 반사는 두 가지로 구분할 수 있으며 정반사와 난반사로 부릅니다. 입사되는 각과 반사되는 각이 같은 경우를 정반사라고 부르며 입사각이 같더라도 반사각이 모두 다른 경우는 난반사라고 부릅니다. 거울과 같이 매끄러운 면에서는 정반사가 일어나고, 천이나 종이와 같이 매끄럽지 않은 면에서는 대부분 난반사가 일어납니다. 매끄러운 금속의 표면이나 거울과 같은 곳에서는 대부분 전반사가 일어나는데 이 원리를 이용해서 거울을 만드는 것이죠.

뉴턴은 구면거울에서 일어나는 전반사가 한 점에 모인다는 것을 알고 이 원리를 이용하여 반사망원경을 제작하기도 하였습니다. 휘어진 면에서의 빛의 움직임은 광선추적법으로 불리는 방법을 사용하면 이미지의 모습을 미리 알 수 있습니다. 반사의 법칙을 이용하면 휘어진 거울에서 어떤 모습이 만들어지는지 계산할 수 있죠. 볼록거울에서는 뚱뚱한 자신의 모습을 관찰할 수 있고, 오목거울에서는 날씬한 모습을 만날 수 있습니다. 팬시점에서 판매되는 전신거울은 약간 오목거울을 사용하기도 하는데, 이 이유는 자신의 모습을 보다 날씬하게 보이게 하는 비밀이 숨어있기 때문이죠. 어쩌면 백설공주와 일곱난장이에 나오는 나쁜 여왕이 원했던 마법의 거울이 바로 오목거울이 아닐까요.

부산과학기술협의회 전시연구팀 김병인 박사