“물리학을 배워서 어디에 쓰지?”


약 8,000만 조회수의 건축 커뮤니케이터와 함께 찾는
물리학의 진짜 쓸모

건물은 왜 무너지지 않고 서 있을까? 문은 왜 손을 놓으면 저절로 닫힐까? 창문을 열지 않았는데도 공기는 어떻게 드나들까? 여름엔 시원하고 겨울엔 따뜻한 공간은 어떻게 만들까? 우리가 매일 생활하는 집과 학교, 상가 곳곳에는 생각보다 많은 물리학이 숨어 있다.
물리학을 배우다 보면 수많은 법칙과 공식 앞에서 ‘이걸 대체 어디에 쓰지?’라는 생각이 들기도 한다. 《건물은 물리학이다》는 그 질문에 우리가 매일 보고 생활하는 ‘건물’로 답한다. 힘과 마찰, 하중과 진동, 공기의 흐름과 기압, 열, 빛, 소리까지. 건물을 이루는 요소와 그 안에서 일어나는 현상을 하나씩 들여다보며, 교과서에서 배운 물리 개념이 건축에 어떻게 쓰이는지 친절하게 짚어 준다. 나아가 본문 곳곳에서 부르즈 할리파, 타이베이 101 등 세계의 건축물을 물리학의 눈으로 들여다보고, 칼럼을 통해 흥미로운 건축 이야기를 만난다. 개념에서 실제 건축으로 시야를 넓혀 가는 구성도 이 책의 읽는 재미를 더한다.
저자 Sho 건축사는 건축 설계와 현장을 두루 거친 현직 건축사이자, 어려운 건축 이야기를 누구나 이해하기 쉽게 풀어내 온 영상 크리에이터다. 2020년부터 SNS로 건축 콘텐츠를 소개해 왔으며, 틱톡 건축 해설 영상은 누적 약 8,000만 회 조회수를 기록할 정도로 활발히 활동하고 있다. 복잡한 공식보다 문과 창문, 벽과 천장, 에어컨과 환기구처럼 익숙한 것에서 출발하는 저자 특유의 쉽고 흥미로운 설명 방식은 이 책에서도 빛을 발한다. 이제, 어렵게만 느껴졌던 물리학이 우리가 매일 보고 쓰는 건물의 이야기로 한층 가깝게 다가온다.

자동차에만 연비가 있을까?
물리학으로 따져 보는 ‘우리 집의 연비’

자동차를 살 때 우리는 연비를 따진다. 그렇다면 집에도 연비가 있을까? 놀랍게도 답은 ‘그렇다’이다. 같은 냉난방을 하더라도 금세 따뜻해지는 집이 있는가 하면, 좀처럼 온기가 오르지 않는 집도 있다. 단열재와 창문의 성능, 햇빛이 들어오는 방향, 공기가 흐르는 길까지. 우리가 사는 공간의 쾌적함에는 모두 물리학의 원리가 작용하기 때문이다.
《건물은 물리학이다》는 열이 이동하는 세 가지 방식인 전도·대류·복사에서 출발해, 단열재와 창문의 성능, 열을 저장하는 성질인 ‘열용량’으로 이야기를 넓혀 간다. 자동차의 연비를 따지듯, 집도 얼마나 적은 에너지로 쾌적한 환경을 유지하는지가 중요하다는 것이다. 책을 따라가다 보면 단열 성능을 높이고 에너지를 효율적으로 쓰는 집이 냉난방 에너지를 줄이는 것은 물론, 이산화탄소 배출까지 줄이는 데 어떤 역할을 하는지 자연스럽게 이해하게 된다.
그렇다면 ‘연비 좋은 집’은 어떻게 만들 수 있을까? 책은 단열재의 두께와 창문의 크기, 계절에 따른 햇빛 활용법을 하나씩 짚어 가며, 열전도율과 열용량 같은 물리 개념이 실제 건축에 어떻게 쓰이는지 보여 준다. 나아가 에너지 소비를 최소화하고 필요한 에너지를 직접 생산하는 제로에너지건축물(ZEB) 개념까지 다루며, 물리학의 실제 ‘쓸모’를 증명한다.

에어컨도 없던 옛집은 어떻게 여름을 견뎠을까?
전통 가옥에서 2050년 미래 주택까지, 좋은 건축에는 물리학이 있다!

에어컨도, 환기 장치도, 고성능 단열재도 없던 시대에 사람들은 더위와 추위를 어떻게 견뎠을까? 《건물은 물리학이다》는 오늘날의 건물뿐 아니라 전통 가옥까지 거슬러 올라가, 사람들이 오래전부터 바람과 햇빛, 열 같은 자연의 힘을 건축에 어떻게 이용해 왔는지 보여 준다. 바람이 지나는 길을 내고, 마루 밑으로 공기를 흐르게 하고, 햇빛을 적절히 받아들이고 막아 내던 옛집의 지혜를 물리학의 눈으로 새롭게 들여다본다.
저자의 시선은 2050년의 미래 주택으로도 향한다. Sho 건축사는 앞으로의 집이 에너지를 소비하기만 하는 공간에서 직접 생산하는 공간으로 바뀔 가능성을 제시한다. 지붕과 외벽, 창문으로 전기를 만들어 배터리나 전기차에 저장하고, AI가 날씨와 전력 사용 패턴을 분석해 에너지를 효율적으로 관리하는 집까지. 현재의 기술을 바탕으로 미래의 생활 공간이 어떻게 달라질지 흥미롭게 제시한다.
미래 건축의 재료로 다시 주목받는 ‘나무’ 이야기도 빼놓을 수 없다. 철과 콘크리트로 가득한 미래 도시라는 익숙한 상상을 뒤집어, 저자는 고층 빌딩과 공동 주택에 목재를 활용하는 새로운 건축의 가능성을 소개한다. 목재를 여러 겹 교차해 붙이는 CLT 기술부터 목조 건축과 탄소 저장의 관계까지 짚으며, 나무가 미래 건축의 재료로 주목받는 이유를 보여 준다.
옛집의 지혜에서 2050년의 미래 주택과 목조 빌딩까지. 《건물은 물리학이다》는 시대를 넘나드는 다양한 건축 사례로, 물리학으로 건물을 바라보는 색다른 재미를 전한다.

추천의 글

익숙한 물리학의 개념으로 건축을 들여다보는 일은 생각보다 흥미롭습니다. 이 책은 중·고등학교 과학 수업에서 배우는 힘이나 마찰 같은 개념에서 출발해, 차근차근 건축의 원리를 깊이 있게 풀어 갑니다.
각 장의 초반에는 이러한 간단한 물리 개념을 소개하고, 왜 건축 과정에서 이를 고려해야 하는지 살펴봅니다. 여기까지 크게 힘들이지 않고 읽다 보면, 이어지는 각 장 중·후반에서는 어느새 건축 현장에서 이러한 원리를 어떻게 고려하고 응용하여 우리가 생활하기에 쾌적한 건축물을 만들어 내는지 이해하게 됩니다.
건축물은 우리 생활에서 떼려야 뗄 수 없는 것이기에, 책을 읽다가 조금만 눈여겨 주변을 둘러보면 책 속의 사례들을 실제로 관찰할 수 있습니다. 누구나 금세 흥미를 갖고 몰입해서 읽을 수 있으리라 기대합니다. 물리를 더 잘 이해하고 공부하고 싶다면 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 건축물을 통해 물리 개념을 더욱 깊이 이해할 수 있을 것입니다.
또 건축을 좋아하거나 진로로 삼고 싶다면 건축물을 이루는 요소들을 체계적으로 이해하며 자신의 관심과 꿈을 구체화하고, 건축가가 하는 일에 대해서도 더 잘 알게 될 것입니다.
건축 기술의 원리를 단순화해 차근차근 잘 설명하고 있기에, 건축 분야에서 발명이나 탐구의 소재를 찾고 싶은 독자에게도 이 책은 좋은 참고가 될 것입니다.
저자는 건축물을 하나의 작품으로 감상하는 방법도 소개합니다. 물리와 건축에 관심이 있는 독자들이 이 책에서 배운 내용을 하나의 잣대로 삼아, 우리 학교와 집, 상가 등 생활 반경 안의 건축물에서 물리학의 원리를 직접 찾아보면 어떨까요?
아는 만큼 보이는 즐거운 배움의 경험을 할 수 있기를 기대합니다.
― 이나리(경기과학고등학교 교사, 《물리학》·《고급 물리학》 교과서 집필)

차례

시작하는 글
추천의 글

제1장 건물을 떠받치는 힘
1-1 건물은 왜 무너지지 않을까- - 힘과 질량, 무게에 관하여
칼럼 | 수영장에서 몸이 둥둥 뜨는 이유는-
1-2 건물이 서 있는 이유 - ‘힘의 균형’을 이해하자
1-3 콘크리트와 철골이 엄청난 무게에도 무너지지 않는 이유 - 지반 개량과 말뚝박기에 관하여
　물리학 관점으로 본 세계의 건축 | 세상에서 가장 무거운 건물을 지탱하는 힘
　칼럼 | 건축사가 하는 일이 뭐냐고-

제2장 문의 돌림힘과 마찰력 - ‘힘의 크기와 방향’에 관하여
2-1 문 여닫기는 회전 운동이다
　칼럼 | 문의 ‘회전 반경’과 통로 설계
2-2 힘을 덜 들이고도 문을 여는 구조 - 지렛대 원리와 돌림힘
　칼럼 | 일상생활 속 돌림힘 비교
2-3 보가 휘는 정도 - ‘지렛대 원리’를 건물에 적용해 보자
　물리학 관점으로 본 세계의 건축 | 한쪽 끝만 고정하고 30m를 띄운다-! - 호키 미술관의 놀라운 구조 기술
2-4 마찰력이란 무엇인가- - 생활을 지켜 주는 ‘작은 저항’

제3장 건물에 가해지는 하중과 진동
3-1 건물이 지탱하는 무게 - ‘하중’
3-2 바람과 태풍으로 인해 벽과 지붕에 가해지는 압력
　물리학 관점으로 본 세계의 건축 | 바람과 싸우는 세계 최고층 빌딩, 부르즈 할리파의 비밀
3-3 지진의 진동, 어떻게 견딜까- - 내진·제진·면진
　칼럼 | 먼 데서 일어난 지진에도 고층 빌딩이 크게 흔들리는 이유는-
　물리학 관점으로 본 세계의 건축 | 거대한 추로 진동을 줄인다
3-4 눈의 고장 사람들은 눈 무게에 어떻게 대처하나-
　칼럼 | 보이지 않는 힘의 가시화 - 현대 건축의 시뮬레이션 기술

제4장 공기의 흐름(환기)과 기압
4-1 공기의 기본적인 성질
4-2 문이 저절로 쾅 닫히는 이유
4-3 온도 차가 만들어 내는 건물 전체의 공기 흐름
4-4 자연환기와 기계환기
4-5 전통 가옥과 현대 고기밀 주택의 공기 흐름 차이
　칼럼 | 법률로 정해져 있는 ‘환기’ 이야기
4-6 주방·화장실 등의 기계환기

제5장 건물의 열 제어
5-1 더위와 추위 조절하기 - 열의 성질과 전달
5-2 열이 이동하는 세 가지 방식 - 전도·대류·복사
5-3 단열재와 ‘열을 품는’ 힘 - 열 이동의 억제와 완화
　칼럼 | 단열재는 어떻게 시공할까-
5-4 열을 저장하는 성질 - ';열용량';
　칼럼 | 집의 ‘연비’를 살펴보자. - 에너지 절약 성능을 나타내는 지표들
　칼럼 | 단열 성능은 벽만의 문제가 아니다! - 창호의 진화가 중요한 이유
5-5 결로의 원리와 곰팡이 대책 - 습도와 온도가 일으키는 문제
5-6 에어컨의 원리 - 열을 이동시키는 기술
　칼럼 | 건물을 볼 때는 어디에 주목해야 할까-

제6장 건물에 빛을 활용하는 방법
6-1 태양의 움직임을 읽는 건축의 지혜 - 채광 디자인
6-2 빛의 통로와 창의 역할 - 투명한 벽의 비밀
　물리학 관점으로 본 세계의 건축 | ‘보여 주기’와 ‘숨기기’를 모두 구사하는 마법의 화장실
6-3 빛은 실내에서 어떻게 퍼지는가- - 반사가 빚어내는 밝기의 마법
6-4 인공조명과의 균형 - 밤을 밝히고 공간을 연출하는 빛
　칼럼 | 왜 색은 ‘그렇게 보이는’ 것일까- - 조명과 색의 물리학

제7장 건물과 소리의 신비
7-1 소리는 어떻게 퍼지는가- - 소리의 여정을 따라가 보자
　칼럼 | 왜 우주에서는 소리가 나지 않을까- - 매질의 중요성
7-2 실내에서 일어나는 소리의 반향 - 울림을 제어하는 건축의 기술
7-3 주파수와 소리의 전달 - 고음과 저음의 성질 차이
　칼럼 | 구멍 난 천장, 울퉁불퉁한 벽 - 공공장소에서 볼 수 있는 ';흡음재’

제8장 물리학으로 만드는 이상적인 공간
8-1 물리학으로 완성하는 이상적인 공간
8-2 자연의 힘을 내 편으로 만드는 옛사람들의 놀라운 지혜
8-3 미리 보는 2050년의 주택
　칼럼 | 2050년, 왜 세계는 ‘목조 빌딩’을 선택할까-

마치는 글
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