영화 "그래비티"(gravity)는 우주 비행사들이 우주에서 당한 조난 상황을 실감나게 그려서 관객들이 무중력 우주 공간을 실감나게 체험 할 수 있게 해 주는 영화인데요.

개인적으로도 참 좋아했던 영화입니다.

여기서 유명한 장면 중 하나가 주인공 조지 클루니가 산드라 블록과 이어져 있던 줄을 끊고 우주의 심연으로 멀어져가는 장면이죠. 산드라 블록을 구하기 위해 조지 클루니가 본인을 희생할 수 밖에 했던 안타까운 장면이죠.

개인적으로는 과학적 묘사가 참으로 뛰어났고 지구에서라면 문제가 안 되는 상황이었는데 우주이기 때문에 다른 방법이 없었던 아이러니와 함께 감정적인 요소가 잘 섞인 명장면이라 생각합니다. 개인적으로도 참 좋아하는 장면이구요.

그러나 문제는 이 장면이 비과학적이라고 당시 인터넷에서 엄청나게 까였다는거죠. 제 기억에도 pgr에서도 당시 수백플이 달리며 이 장면이 엄청나게 비판 받았던걸로 기억합니다. 일종의 신파 장면을 만들려고 감독이 과학적으로 말도 안 되는 장면을 만들었다는거죠.

현재 나무위키에도 이런 내용이 있습니다.

https://namu.wiki/w/%EA%B7%B8%EB%9E%98%EB%B9%84%ED%8B%B0

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ISS에 도착한 직후 스톤이 코왈스키를 줄 하나로 붙들고 있다가 결국 코왈스키가 스톤을 살리기 위해 줄을 풀어버리는 장면이 나오는데,[14] 애초에 둘 다 우주정거장 기준으로 정지한 상황이고 궤도상의 무중력 상태에 있으므로 줄을 풀어야 할 이유가 없다. 줄을 푼다 하더라도 코왈스키가 멀리 떠내려가는 연출이 말이 안 된다. 운동 모멘텀일리는 절대 없고, 오히려 두사람을 연결하는 케이블로 인해 모멘텀의 반작용이 발생해 코왈스키가 스톤 쪽으로 끌려와야 한다. 지구 중력일 리도 없는 것이, 두 사람 다 (우주정거장과 마찬가지로) 지구 궤도를 궤도속도로 돌고 있는 상황이다. 스톤과 우주정거장은 지구로 끌려가지 않는데 코왈스키만 지구로 끌려가려면 코왈스키와 스톤/우주정거장의 궤도속도가 초속 3~4킬로미터 정도는 차이가 나야 한다. [15]

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영화가 2013년에 개봉했는데 7년이 지났지만 여전히 저런 내용이 버젓이 올라와 있습니다.

그러나 과연 저 내용이 맞는 내용일까요?

당시에도 댓글에 좀 달긴 했지만 워낙 분위기가 일방적으로 흐르는데다가 영화 화면을 정확히 다시 볼 수가 없으니 제가 뭐 착각하거나 놓친 게 있나 싶어 긴 얘긴 안 했었는데요.

이제는 유튜브에서 해당 장면을 간단히 살펴 볼 수 있으니 해당 장면에 대한 오해를 좀 풀어 볼까 합니다.



일단 이 현상을 이해하기 위한 가장 핵심인 요소는 작용과 반작용입니다. 거기에 추가해서 마찰이 없는 상태라는 것도 대단히 중요합니다.
그리고 추가해서 산드라 블록에 발에 얽힌 줄이 국제 우주 정거장(ISS)에 묶여 있거나 고정 되어 있지 않은 상태라는 것도요.

그림1


그림1 왼쪽의 저 줄은 아마 ISS에 도킹 되어 있는 소유즈 우주선이 지구 재 돌입후 바다에 착수 할때 펴지는 낙하산 줄일겁니다. 아마 무슨 사고로 우주에서 펼쳐진 것 같은데 우주에서 펴져야 하는 게 아니어서 저 줄의 상태가 안정적이지 않습니다.
아마 이것 때문에 많이 착각 하시는 것 같은데 줄 자체가 ISS나 소유즈에 단단히 고정 된 상태라면 아무 문제가 없었겠지만 낙하산이 ISS에 걸려있는 덕분에 줄이 우주로 날아가 버리진 않았지만 ISS에 고정 된게 아니라 잡아 당기면 줄줄줄 당겨져 나오는 상태입니다.

이 부분이 대사에는 "줄이 느슨하다"(The rope is loose)로 표현되어 있죠. 여기서 줄은 산드라 블록과 조지 클루니가 잡고 있는 줄이 아니라 그림 왼쪽의 산드라 블록의 발에 걸린 낙하산 줄을 의미합니다. 그래서 "줄이 느슨해서 나한테 끌려 온다" 라고 조지 클루니가 말하고 있죠. 아마 줄이 고정 되어 있지 않다고 했더라면 의미가 더 명확했을 것도 같네요.

그림2


따라서 그림 1에서 보면 왼쪽의 줄은 물리적으로는 연결 되어 있지만 역학적으로 봤을 때 없는 거나 마찬가지입니다. (산드라 블록을 ISS쪽으로 고정하는 힘이 없음). 두 사람은 어디에도 연결 되지 않고 그냥 우주 공간에 둥둥 떠 있는 상태죠.

따라서 그림 1에서 왼쪽 줄을 없애 놓고 보면 이 상황은 지구에서의 상황으로 비교 해 보자면 얼음판 위에 두 사람이 스케이트를 신고 마주 보고 서서 줄을 잡고 있는 상황입니다. 이 상황에서는 한쪽 사람이 줄을 잡아 당기면 반대쪽 사람이 끌려옴과 동시에 줄을 당긴 사람도 반대쪽 사람쪽으로 끌려갑니다. 반대쪽 사람이 잡아 당기지 않아도 말이죠.

이 상황이 이해 안 가시는 분들을 위해 추가 보충 설명을 드리자면 여기서 작용, 반작용과 마찰력을 이해해야 합니다. 먼저 얼음판이 아닌 일반 바닥에서 줄다리기를 하는 아래 그림을 보시죠.

그림 3


위 그림은 우리가 일반적으로 많이 겪게 되는 상황이니 쉽게 이해가 가실 텐데요. 이런 상황에서는 우리가 반대쪽 사람을 잡아 당긴다고 내가 그 쪽으로 끌려가지는 않습니다. 그러나 좀 더 일반적으로 생각해 보면 우주적으로 봤을 때 이런 상황은 좀 더 특수한 상황입니다. 중력권에 있기 때문에 마찰의 힘이 커져서 발생하는 상황이죠. 우리가 너무나 익숙해져 있기 때문에 잊고 있지만 마찰력이 없는 일반적인 (우주적으로 봤을 때) 상황에서는 왼쪽의 사람이 줄을 잡아 당기면 반작용 때문에 오른쪽으로 끌려갑니다. 지구에서는 그 끌려감을 중력으로 인한 지면의 마찰력이 막아 주고 있는 거죠.

위 그림에서 1과 2 화살표는 작용과 반작용을 의미합니다. 작용과 반작용은 모든 힘이 쌍으로 작용한다는 건데 어떤 작용(힘)이 있으면 같은 세기로 반대 방향으로 작용하는 힘(반작용)이 반드시 존재한다는 거죠. 예를 들자면 제트 엔진이나 로케트 같은 경우 뒤쪽으로 공기를 강하게 밀어내서 그 반작용으로 앞으로 나아가죠. 그런데 이런 경우를 제외하면 우리가 일상 생활에서 직관적으로 작용과 반작용을 느끼게 되기가 어려운데 왜냐하면 위 그림의 예시에서 처럼 중력권에 사는 우리의 일상 생활에서는 반작용을 마찰로 상쇄 시켜 버리는 경우가 대단히 많기 때문입니다.

위의 그림을 다시 보시면 작용(1)에 의해 반작용(2)가 생기고 우주적 원리로 보면 왼쪽 사람이 오른쪽으로 끌려가는게 당연합니다. 그러나 우리는 중력권이라는 특수 상황에 살기 때문에 마찰력(3)이 생기고 이 마찰력이 반작용을 상쇄 시킵니다. 그래서 우리는 지구에서 줄다리기를 할 때 반대쪽으로 끌려가지 않죠.

그러나 마찰력이 사라진 얼음판 위에서 한 사람이(두 사람이 아니라) 줄을 잡아 당기면 작용에 의해 반대쪽 사람이 끌려옴과 동시에 반작용에 의해 줄을 당긴 사람도 반대쪽 사람이 줄을 당기지 않았음에도 반대쪽으로 끌려갑니다.

이것이 바로 저 영화 그래비티 속의 상황이라는 거죠.

산드라 블록이 조지 클루니를 구하려고 줄을 잡아 당기면 당길 수록 산드라 블록은 ISS에서 멀어집니다.
다시 말하지만 줄이 ISS에 완전히 고정되어 있다면 산드라 블록이 ISS에서 멀어지려는 힘을 상쇄 시켜 주겠지만 현재는 그런 상황이 아니죠.

그래서 산드라 블록이 조지 클루니를 구하려고 줄을 계속 잡아 당기고 있는 상황이어서 위험하기에 조지 클루니가 줄을 끊습니다.

여기서 이제 2단계로 넘어가야 하는데요.

나무위키에 보면 줄을 끊는다 해도 조지 클루니가 우주 쪽으로 튕겨져 나가는게 말이 안 된다고 쓰여 있죠. 이 부분을 얘기 해 보려고 합니다.

제 생각에도 이 부분에는 영화 묘사에 좀 문제가 있습니다. 그러나 나무위키에서 설명하는 것과는 다른 부분이죠.
일단 산드라 블록이 살려면 조지 클루니가 우주 공간으로 튕겨져 나가야 합니다. 그 부분은 바뀔 수가 없어요. 다시 한 번 작용, 반작용과 마찰력으로 돌아가서 우리가 지구상에서 이동하면서 방향 전환은 90%이상 접촉면과의 마찰력을 이용해서 이루어 집니다. 잘 생각해 보시면 이 부분은 쉽게 이해가 되실겁니다.

반대로 우주 공간에서는 마찰력이 없죠. 마찰력이 없는 이유는 두가지인데 하나는 접촉할 물체 자체가 없고 다른 하나는 중력이 없기 때문입니다. 왜냐하면 마찰력은 접촉면에 수직으로 누르는 힘에 비례하는데 지구에서는 대부분의 경우 이 누르는 힘을 중력이 발생 시키는데 비해 우주 공간에서는 중력이 없기 때문이죠.

따라서 우주 공간에서 이동의 기본은 다시 작용과 반작용입니다. 로켓이 뒤로 공기를 뿜어 앞으로 나아가듯이 우주 비행사의 백팩에는 이런식의 장치가 되어 있습니다. 그러나 윗 영상 초반부에서 이미 분사 장치의 가스를 모두 소모 한 상태입니다.

다시 한 번 영화의 상황으로 돌아가면 산드라 블록과 조지 클루니는 줄에 묶이지 않고 공간상에 둥둥 떠 있는 상태입니다. 다시 말씀 드리지만 왼쪽의 줄은 없는 거나 마찬가지죠. 왼쪽 줄을 잡아 당겨서 ISS로 돌아갈 수 있는 상태가 아닙니다.

다시 말씀 드리지만 우주 공간에서 추진력을 얻는 방법은 오로지 작용, 반작용 뿐입니다. 그렇기에 방법은 단하나 조지 클루니가 ISS와 멀어지는 쪽으로 힘을 발생시켜(작용) 그 반작용으로 산드라 블록이 ISS 방향으로 움직이게 할 수 밖에 없어요.

그러니까 결국 둘 다 살 방법은 애초에 없고 그나마 최선이 조지 클루니가 스스로를 희생해서(ISS와 반대 방향으로 나아감) 산드라 블록을 위한 추진력을 만드는 방법 밖에 없다는 거죠.


그러니까 이 장면에서 조지 클루니의 희생은 눈물샘을 짜내려고 과학적 원칙을 위배한게 아니란거죠.
오히려 과학적으로 볼 때 조지 클루니의 희생이 필수입니다.

단지 이 장면이 좀 문제가 있다는 것은 조지 클루니가 우주 공간으로 나아가려면 산드라 블록 쪽으로 뭘 밀어야 하는 건데 둘 사이에 막대기 같은 걸 가지고 있었다면 간단한데 둘이 끈을 잡고 있어서 좀 문제가 됩니다. 영화상으로는 조지 클루니가 끈을 잡아 당겼다 놓으면서 끈이 탄성이 있어서 산드라 블록이 밀리는 것 처럼 나오는데 솔직히 좀 이상하긴 하네요.

아예 산드라 블록이 끈을 계속 잡아 당겨서 둘이 만난 후 조지 클루니가 산드라 블록을 밀어 내는 식으로 했으면 과학적으로는 더 깔끔했을 거 같긴 한데 그럼 감정을 고조 시키는데 좀 안 좋았으려나요?

아무튼 큰 틀에서는 과학적으로 작용, 반작용에 의해 조지 클루니가 ISS와 멀어져야만 산드라 블록이 산다가 엄연한 사실이기 때문에 감독이 신파를 만들려고 과학적으로 말도 안되는 장면을 넣었다는 비판은 너무 과하다 생각합니다.

이상으로 개인적으로 좋아하는 장면인데 너무 억울하게 욕을 먹는 거 같아서 한 번 글을 써 보았는데 그림도 넣어야 하고 좀 힘든 작업이긴 했네요...ㅠㅠ

아무튼 조금이나마 이 장면을 이해하는데 도움이 되었으면 합니다.


ps: 추가로 이 영화는 NASA 출신 물리학자에게 고증 받은 것으로 알고 있습니다. 저런 중요한 장면에서 기초적인 고증을 안 받았을 가능성이 거의 없죠.