[칼럼] 삼각형이 가진 가장 기본적인 사실

선생님이 들려주는 과학이야기

김영주 음성 하당초 교사

"우리 주변에서 삼각형을 찾아볼까요?"
"생각보다 많이 있는 것 같지만, 의외로 많이 없어요."

우리가 도형을 배울 때 아주 쉽게 접근할 수 있으며, 먼저 배우는 것이 삼각형이다. 삼각형은 일직선 위에 놓여있지 않은 3개의 점과 선분으로 이루어져 있다. 모난 부분이 세 개라 세모라고 부르기도 하며, 다각형의 시작은 삼각형이기 때문에 다각형 중에 가장 단순한 모양이 삼각형이라고 할 수 있다.

삼각형이 일상에서 눈에 잘 띄지는 않지만, 다양한 공간에서 삼각형을 활용하고 있다. 강 위에 지어진 다리, 구형으로 이뤄진 지붕, 송전탑 등 주변의 건축물을 자세히 보면 삼각형을 많이 찾을 수 있다. 그렇다면 이런 건물에는 왜 삼각형이 사용될까요?

삼각형은 보기와는 다르게 아주 안정된 형태라 강도와 형태 유지가 필요한 구조물에 사용하기 아주 좋은 도형이다. 삼각형의 세 꼭짓점을 움직이는 형태로 만들어도 삼각형 자체의 모양이나 형태는 정확하게 유지할 수 있으며, 변형이 없다는 것은 튼튼한 구조물을 유지할 수 있다는 뜻이 된다. 

조금 더 쉽게 설명하자면, 삼각형의 세 변의 길이가 바뀌지 않는 한 외부 힘으로 삼각형 모양이 변하는 일은 없다. 그래서 우리 주변의 다양한 건물들의 철골들은 대부분 삼각형의 형태를 이루고 있다.

혹시 수목원에 가본 적이 있을까요? 공간이 탁 트인 수목원에 들어갔을 때, 고개를 들어서 지붕을 본 적 있나요? 지붕을 본 적 있는 사람들은 어떤 도형이 모인 구 형태의 지붕이었나요? 삼각형으로 구성된 이 지붕은 지오데식 돔이라고 부른다. 

삼각형의 한 꼭짓점이 다른 삼각형의 밑면에 닿도록 삼각형을 이어 붙여서 만든다. 그래서 완전히 매끈한 구 형태나 돔 형태는 아니지만 고르지 않고 살짝 각진 형태를 만드는 곳이 특징이다. 이 구조는 아주 가벼우면서도 엄청나게 강하고 튼튼한 구조로 만들어져 있으며, 사각형이나 다른 도형에 비해 안정성이 뛰어난 형태이다. 

벅민스터 풀러는 공학을 활용하여 우리의 일상에 있는 문제는 해결하는데 관심이 많았으며, 그가 대중화한 지오데식 구체와 돔은 여전히 우리 생활에 다양한 문제를 해결해 주고 있다. 이런 구조를 트러스 구조라고 하며, 삼각형을 하나씩 늘려가며 만들어가는 구조로 되어 있다.

우리가 다각형에서 가장 먼저 배우면서, 제일 쉽다고 생각했던 삼각형에는 이런 신기하고 기본적인 사실이 숨어있다. 일상에서 항상 마주치며 쉽게 지나칠 수 있는 도형에 이런 사실이 있다는 것을 이해한다면, 앞으로 보이는 많은 현상들을 쉽게 지나치지 말고 탐구해보는 자세를 가져보는 것은 어떨까요?