그림자

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1. 개요
2. 광원에 따른 그림자
3. 통신에서의 음영
4. 그림자의 속력
5. 천문 현상에서의 그림자
6. 그림자의 활용
7. 문화적 현상으로서의 그림자
8. 한국 사회와 그림자
참조

1. 개요

그림자는 빛이 물체에 가려져 생기는 어두운 영역을 의미하며, 광원의 종류에 따라 다양한 형태를 띤다. 점광원, 면광원, 원광원 등 광원의 특성에 따라 그림자의 크기, 형태, 윤곽이 달라지며, 천문 현상, 통신, 문화, 심리학 등 다양한 분야에서 그림자의 개념이 활용된다. 그림자는 빛의 직진성, 파장, 물체의 크기 등에 의해 발생하며, 그림자의 속도는 빛보다 빠를 수 있다. 문화적으로는 그림자는 어둠, 악, 영혼, 심리적 측면 등 다양한 상징성을 가지며, 종교, 문학, 심리학 등에서 중요한 개념으로 다루어진다.

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그림자

2. 광원에 따른 그림자

점광원은 "'''본영'''"이라고 불리는 단순한 그림자만을 드리운다. 점광원이 아닌 "확장된" 광원의 경우, 그림자는 본영, 반그림자, 외그림자로 나뉜다. 광원이 넓을수록 그림자는 더 흐릿해진다. 두 개의 반그림자가 겹치면 그림자가 서로 끌려서 합쳐지는 것처럼 보이는데, 이를 그림자 블리스터 효과라고 한다.

확장된 광원에서 그림자 영역의 윤곽은 광원의 가장 바깥쪽 영역에서 방출되는 빛의 광선을 추적하여 찾을 수 있다. 본영 영역은 광원의 어떤 부분에서도 직접적인 빛을 받지 않아 가장 어둡다. 반면, 반그림자는 광원의 일부에 의해 조명되어 중간 정도의 밝기를 가진다.

광원이 두 개 이상인 경우, 여러 개의 그림자가 생기며, 겹치는 부분은 더 어둡고, 밝기나 색상의 다양한 조합이 나타난다. 확산 조명일수록 그림자 윤곽이 부드러워지고 희미해져서 사라진다. 흐린 하늘의 조명은 눈에 보이는 그림자를 거의 생성하지 않는다.

우주의 진공에서는 확산 대기 효과가 없으므로 빛과 어둠 사이의 고대비 경계로 뚜렷하고 선명하게 구분되는 그림자가 생성된다.

그림자는 빛이 직진성을 가지기 때문에 생기는 물리 현상이다. 빛의 파장에 비해 그림자의 원인이 되는 물체가 매우 거대하기 때문에 윤곽이 뚜렷한 그림자가 성립한다. 전파는 빛과 본질적으로 다르지 않은 전자기파이지만, 파장이 매우 길어 인체나 건조물 등에 의한 그림자는 생기지 않는다.

2. 1. 점광원

점광원은 한 점에서 빛이 방사되는 광원을 말한다. 촛불을 작은 광원으로 생각할 때, 관측하는 물체가 충분히 크면 촛불은 점광원으로 생각할 수 있다.^[1] 빛은 역제곱 법칙에 따라 거리가 멀어질수록 세기가 약해진다.^[1] 촛불 앞에 물체가 있으면, 물체와 촛불의 거리에 따라 그림자의 크기는 상이 맺히는 곳의 거리에 제곱하여 커진다.^[1]

빛의 점광원은 '''본영'''이라고 불리는 단순한 그림자만을 만든다.^[2] 점광원은 이상적인 개념이며, 실제 광원은 크기를 갖는다.^[3]

2. 2. 면광원 (평행 광원)

태양과 같이 매우 크거나 멀리 있는 광원을 면광원이라고 하며, 이러한 광원에서 나오는 빛은 거의 평행하게 들어온다. 면광원에 의한 그림자는 물체의 윤곽과 유사하며, 상이 맺히는 면의 각도에 따라 달라진다.^[6]

정투영의 경우: 스크린 평면이 평행하게 진행하는 빛과 직각으로 교차하는 경우, 물체의 윤곽과 그림자의 윤곽은 합동이며, 왜곡이 없고 크기에도 차이가 없다.
사투영의 경우: 스크린 평면이 평행하게 진행하는 빛과 비스듬히 교차하는 경우, 물체의 그림자는 두 방향에서 폭의 변화는 없고 길이만 일정한 비율로 커진다.

저녁에 태양의 고도가 낮아지면 지면에 생기는 사람의 그림자는 길게 늘어난다. 이는 사투영의 경우에 해당하며, 그림자는 폭의 변화 없이 길이만 커진다. 그 결과, 사람의 그림자는 길이를 n배 한 것뿐인 왜곡이 없는 "세로로 늘어난 모습"이 된다.

서치라이트와 같은 점광원으로 비추는 경우, 지면에 생기는 사람의 그림자는 멀리 떨어질수록 폭도 커지지만, 태양과 같은 면광원이 만드는 그림자는 멀어져도 폭은 일정하다. 즉, 평행 광원에 의해 생기는 그림자보다 점광원에 의한 그림자가 더 왜곡이 크다.

2. 3. 원광원

시직경이 0.5°인 태양은 빛이 모든 방향으로 오지 않고 부분적으로 다른 방향으로 오기 때문에, 그림자의 상이 맺히는 면이 멀수록 그림자가 흐려진다. 태양의 양 끝에서 물체의 끄트머리 한 점으로 오는 두 빛의 경로는 다르다. 이 두 경로가 상이 맺히는 면과 만나는 점을 그어보면, 한 빛은 다른 빛으로 만들어진 그림자 안쪽으로 투사되어 부분적으로 그림자가 지는데, 이를 반그림자라고 한다. 모든 빛이 닿지 않는 부분은 본그림자라고 한다.^[1]

본그림자의 크기는 상이 맺히는 거리가 멀수록 작아진다. 월식은 지구의 본그림자가 달을 완전히 가리는 현상이다. 월식 직전에 달이 붉은색으로 보이는 이유는 달이 지구의 반그림자에 가려져 햇빛에 반사되지 않기 때문이다.^[1]

현실에서 광원은 보통 크기를 가지는데, 점광원이 아닌 "확장된" 광원의 경우, 그림자는 본영, 반그림자, 외그림자로 나뉜다. 광원이 넓을수록 그림자는 더 흐릿해진다.^[1] 본영 영역은 광원의 어떤 부분에서도 직접적인 빛을 받지 않아 가장 어둡다. 반그림자는 광원의 일부에 의해 조명되어 중간 정도의 빛의 강도를 제공한다.^[1]

3. 통신에서의 음영

빛은 직진성이 강하지만, 무선 통신에 사용되는 전파는 회절 현상이 커서 장애물 뒤로도 전달될 수 있다. 하지만, 터널이나 패러데이 새장처럼 전자기파가 차단된 공간에서는 통신이 불가능하며, 이를 음영 지역이라고 한다.

4. 그림자의 속력

그림자의 속력은 빛의 속력보다 빠를 수 있다. 그림자는 물체가 아니라, 오히려 물체의 부재에서 오기 때문에 상대성 이론과 대치되지 않는다.

태양은 하루 동안 극적으로 변하는 그림자를 드리운다. 지면에 드리워진 그림자의 길이는 태양의 고도 각도, 즉 지평선에 대한 각도의 코탄젠트에 비례한다. 해가 뜨고 질 때, ''θ'' = 0°이고 ''cot(θ)'' = ∞일 때, 그림자는 매우 길어진다. 태양이 바로 머리 위로 지나갈 경우 (북회귀선과 남회귀선 사이의 지역에서만 가능), ''θ'' = 90°가 되고, ''cot(θ)'' = 0이 되어 그림자는 물체의 바로 아래에 드리워진다.

이러한 변화는 여행자들, 특히 아라비아 사막과 같은 황량한 지역에서 오랫동안 도움을 주었다.^[6]

증기 단계의 분출 모습. 옐로스톤 국립공원의 캐슬 가이저는 자체 증기에 그림자를 드리웁니다. 박명선도 보입니다.

빛을 가리는 물체에서 투영 표면까지의 거리가 멀수록 실루엣이 커진다(실루엣은 비례하는 것으로 간주됨). 또한 물체가 움직이면 물체가 드리운 그림자는 물체 자체의 움직임 속도보다 비례적으로 더 빠르게 확장되는 치수(길이)를 가진 이미지를 투영한다. 크기와 움직임의 증가는 간섭 물체와 광원 사이의 거리가 더 가까울 경우에도 마찬가지이다.

궁극적으로 이 속도는 빛의 속도를 초과할 수 있다.^[7] 그러나 그림자는 어떠한 정보나 운동량도 전달하지 않으므로 특수 상대성 이론을 위반하지 않는다.

그림자의 가장자리가 벽을 따라 "이동"하는 것처럼 보이지만, 실제로는 그림자의 길이 증가는 간섭 물체로부터 빛의 속도로 전파되는 새로운 투영의 일부이다. 그림자 내의 점들 사이에는 실제로 통신이 없으므로(빛의 속도로 빛의 반사 또는 간섭을 제외하고), 넓은 거리(광년)에 걸쳐 투영되는 그림자는 그림자의 가장자리로 그 거리 사이의 정보를 전달할 수 없습니다.^[8]

5. 천문 현상에서의 그림자

태양의 시직경은 0.5°로, 태양에서 오는 빛이 모두 같은 방향으로 오지 않고 부분적으로 다른 방향으로 오기 때문에 그림자의 상이 맺히는 면이 멀수록 그림자는 흐려진다. 이때 모든 빛이 닿지 않는 부분은 본그림자, 부분적으로 빛이 닿는 부분은 부분그림자라고 한다. 본그림자의 크기는 상이 맺히는 거리가 멀수록 작아진다.^[1]

엄브라, 반음영, 혼영이라는 이름은 흑점과 같이 어둠의 정도를 설명하는 데 사용되지만, 천문 물체가 드리우는 그림자를 나타내는 데 자주 사용된다. 겉보기 등급이 -4 이하인 천문 물체는 인간이 볼 수 있는 그림자를 드리운다.^[2] 지구에 가시적인 그림자를 투영할 수 있는 천문 물체는 태양, 달, 그리고 적절한 조건에서는 금성 또는 목성뿐이다.^[3]^[4] 밤은 행성의 주간인 반구가 궤도상의 별을 향하여 햇빛을 차단함으로써 발생한다.

지구가 달에 드리우는 그림자는 월식이다.^[5] 월식 직전에 달이 붉은색으로 보이는 이유는 달이 지구의 부분그림자에 가려져 햇빛에 반사되지 않기 때문이다. 반대로 달이 지구에 드리우는 그림자는 일식이다.^[5] 일식은 지상에서 관측하는 사람에게는 태양 광구면을 달이 가려 태양으로부터의 빛을 없애는 천문 현상으로 보이지만, 우주 공간에서 지구 표면을 보면 달의 그림자가 서서히 크기를 키우며 지구 표면을 통과해 가는 현상으로 보인다. 이때 지구 표면에 생기는 달의 그림자가 반영인 경우 부분 일식이며, 극히 일부 지역에서 본영이 생기는 경우 지구상의 이 지역에서는 개기 일식이 일어난다.

일식의 경우, 지구상의 관측자는 그림자를 관측하는 것이 아니라 그림자 속으로 들어가지만, 월식은 달 표면에 비치는 지구의 그림자를 관찰하는 천문 현상이다.

지구는 달보다 더 큰 천체이며, 달에서 본 지구의 시직경은 지구에서 본 달의 시직경보다 훨씬 크다(실질적인 크기에서도, 시직경에서도 지구가 달의 약 4배). 이 때문에, 일식에 비해 월식이 더 자주 일어난다.

일식에는 부분 일식, 개기 일식, 그리고 달의 시직경과 태양의 시직경이 매우 비슷하여 드물게 일어나는 금환 일식의 세 종류가 있다. 월식의 경우, 지구의 시직경이 크기 때문에 금환 월식은 없다. 그 대신, 반 그림자 월식이 있으며, 월식에는 반 그림자 월식, 부분 월식, 개기 월식의 세 종류가 있다.

반 그림자 월식은 달에서 보면 지구에 의한 부분 일식으로 보이지만, 지구에서 보는 부분 일식과 다른 점은, 지구에서 보이는 달 표면의 전 영역이 태양의 반 그림자 영역에 들어간다는 것이다. 달 표면 전체에서 보면 지구에 의한 부분 일식이 일어나고 있는 상태이다.

6. 그림자의 활용

고대부터 수목이나 피라미드의 높이를 측정할 때, 그것들이 만드는 그림자의 길이를 이용하는 방법이 사용되었다. 같은 시간에 측정한 막대 그림자의 길이와 비교하여 닮음 계산을 통해 높이를 알아냈다.^[6]

현대에는 인공위성으로 촬영한 지상 사진을 분석하여 산이나 건물의 높이를 측정한다. 위성 사진은 지형의 기복을 평면적으로 보여주기 때문에, 그림자를 이용하여 입체 구조를 파악한다.

이러한 방법은 달 표면의 산이나 분지의 높이 측정에도 사용되었으며, 수성, 화성 등 다른 행성의 지형, 소행성, 외행성의 위성 등의 입체적인 기복을 파악하는 데에도 활용된다.

7. 문화적 현상으로서의 그림자

인간 심리에서 그림자 개념의 다양성과 중요성은 그림자의 신화, 은유와 함께 여러 가지 사상적 의미를 지니며 문화적으로 현상했다. 사람의 삶과 죽음을 둘러싼 그림자의 현상학, 그리고 그림자의 의미를 묻는 문학이 존재한다.^[11]

엄브라, 반음영, 혼영이라는 이름은 흑점과 같이 어둠의 정도를 설명하는 데 사용되지만, 천문 물체가 드리우는 그림자를 나타내는 데 자주 사용된다. 천문 물체는 겉보기 등급이 -4 이하일 때 인간이 볼 수 있는 그림자를 드리운다.^[2] 지구에 가시적인 그림자를 투영할 수 있는 천문 물체는 태양, 달, 그리고 적절한 조건에서는 금성 또는 목성뿐이다.^[3]^[4] 밤은 행성의 주간인 반구가 궤도상의 별을 향하여 햇빛을 차단함으로써 발생한다. 지구가 달에 드리우는 그림자는 월식이며, 달이 지구에 드리우는 그림자는 일식이다.^[5]

시각을 감각의 중심으로 하는 인간에게 빛이 있어 물건이 보이는 경우, 항상 "그림자"가 존재하며, 그림자는 그 원인이 되는 차폐물과 항상 짝을 이루어 존재한다는 생각이 있다. 그림자 속으로 들어가는 것은 빛으로부터 멀어지는 것이며, 일상 세계로부터 어떤 거리를 두는 것이다. 빛에는 어둠이 있고, 빛의 세계에는 어둠의 세계가 있다. 빛과 낮의 세계에 대한 어둠과 밤의 세계라는 대립 구도와 함께 빛과 낮의 세계에 대한 그림자, 즉 황혼의 세계가 있다는 관념이 있다. 빛이 생명의 약동으로 가득한 삶이자 존재라면, 어둠은 죽음이자 무이다. 그 중간에 망령으로서 덧없는 그림자가 존재하는 '그림자의 세계'(명부)가 있으며, 밤의 꿈속에서 보는 어두운 이미지의 세계이다.

'그림자'라는 용어는 빛뿐만 아니라 모든 가림 또는 차단을 위해 사용되는 경우가 많다. 예를 들어, 강수량 감소 지역은 지배적인 풍향과 관련하여 산맥 너머의 건조한 지역을 말한다. 높은 지형은 건조 지역으로 비구름이 들어오는 것을 방해한다. 음향 그림자는 직접적인 소리가 특정 지역 주변에서 차단되거나 우회될 때 발생한다.

어떤 문화권에서는 방치된 그늘을 유령과 유사하다고 여겼다. 그림자에 대한 공포를 "공포증" 또는 "그림자 공포증"이라고 한다. 차야는 힌두교에서 그림자의 여신이다. 문장학에서, 어떤 문장이 "그림자 속에서" (문장의 모습이 배치된 바탕과는 다른 하나 이상의 색상이 아니라 중립적인 색조로 윤곽만 나타나는 것)로 묘사될 때, 기술적으로 "음영 처리된"이라고 묘사된다.

고대 이집트인들은 그림자를 šwt (셧)이라고 불렀는데, 항상 존재하기 때문에 그것이 나타내는 사람의 일부를 포함하고 있다고 추측했다. 이러한 연관성을 통해 사람과 신의 조각상들은 때때로 그림자로 불렸다. 이집트 사자(死者)의 서(BD)에 대한 해설에서, 이집트 학자 오그덴 고엘레트 주니어는 "많은 BD 파피루스와 무덤에서 죽은 자는 무덤에서 나와 그림자 형태로 낮에 나타나는데, 이는 얇고 검으며 특징 없는 사람의 실루엣이다. (중략) 그림자가 BD에서, 특히 신들과 관련하여, 취하는 또 다른 형태는 타조 깃털의 햇빛 가리개인데, 이는 그림자를 만들 수 있는 물건이다."라고 설명한다.^[11]

7. 1. 종교에서의 그림자

꿈이나 상상 속에서 그림자는 사망자나 영혼을 상징하는 이미지로 나타나며, 영혼에 부수되는 제2의 영혼으로 여겨지기도 한다. 자신의 모습을 보는 현상인 자기시는 영혼의 이탈을 의미하며, 도플갱어 현상과 관련이 있다.^[11]

어떤 문화권에서는 자신의 그림자를 보는 것이 죽음을 예고하는 것으로 해석되기도 했다. 자신의 모습을 외부에서 보는 현상은 '그림자 병'이라고도 불렸으며, 이는 죽음을 자각하는 것으로 여겨졌다.^[11]

7. 2. 마술에서의 그림자

마술이나 주술에서 그림자는 빛에 대응하는 어둠으로, 다양한 상징성을 가진다. 타인의 그림자를 밟지 않는 예의범절은 그림자에 영혼의 일부가 있다는 믿음에서 비롯된 것이다.^[11]

닌자의 둔갑술 중 하나인 "그림자 꿰매기"는 그림자를 통해 본체를 공격하는 주술적인 의미를 담고 있다. 닌자가 적의 그림자가 있는 지면에 수리검을 던지면, 본래 물리적 관계가 없는 본체가 다치거나 행동 불능이 된다. 이것은 인형처럼 본체와의 주술적인 관계성을 표현한 것이라 할 수 있다. 그 밖에도 그림자가 본체로부터 멀어져 활동하는 둔갑술도 볼 수 있다. 또 마귀의 본체가 경상이나 그림과 같이 그림자인 경우도 있다.^[11]

7. 3. 심리학에서의 그림자

카를 융의 분석심리학에서 그림자(Schatten)는 자아를 보완하는 원형이다. 그림자는 분석 초기에 나타나는 경우가 많으며, 이성으로 나타나는 아니마·아니무스와 달리, 피분석자와 동성의 인물로 나타나는 경우가 많다.^[11]

그림자는 그 사람의 의식이 억압하거나 충분히 발달하지 않은 영역을 대표하며, 미래의 발전 가능성도 보여준다. 그 사람이 살아보지 못한 반면을 이미지화하는 힘이라고 할 수 있다.^[11]

그림자는 악이나 공포의 대상으로 이미지화되는 등 부정적인 의미를 가지는 경우가 많지만, 이 부정성을 극복하고 자기를 발달시켜야 한다. 융은 그림자를 무의식 속에 억압하는 것이 아니라, 그림자와 대결하고, 자신의 부정적 측면과 결여된 측면으로 의식화하여 자아에 통합하는 것이 자아 발달과 자기실현(개성화 과정)의 길이라고 주장했다.^[11]

7. 4. 문학에서의 그림자

막후인물은 본체를 대신하는 이차적인 존재이다. 쿠로자와 아키라 감독의 영화 《카게무샤》(1980년)는 그림자가 본체를 대체할 수 있는 가능성을 보여준다.^[11] 류케이이치로의 소설 《카게무샤 도쿠가와 이에야스》에서는 세키가하라 전투 초반에 암살된 도쿠가와 이에야스 본인 대신 막후인물인 세라다 지로사부로가 활약하는데, 그림자가 실제 이에야스보다 더 생동감 있고 재능이 넘치는 모습을 보여준다. 전국 시대의 오다 노부나가, 도요토미 히데요시, 도쿠가와 이에야스와 같은 인물들의 성격과 삶의 방식을 보면, 서로 간에 그림자를 투사하고 수용하는 현상이 복잡하게 얽혀 있었다. 융 심리학적 관점에서는 무의식과 자아 사이의 조정을 얼마나 잘했는지가 무장이나 정치가들의 운명을 결정했다고 볼 수 있다.

아델베르트 폰 샤미소의 소설 《그림자를 잃은 남자》에서는 그림자가 인간에게 얼마나 중요한 존재인지를 보여준다. 주인공 페터 슐레밀은 무한한 금화를 얻을 수 있다는 마법의 유혹에 빠져 악마에게 자신의 그림자를 판다. 그러나 부를 얻은 슐레밀은 "그림자"가 자신의 존재 의미와 관련될 정도로 중요하다는 것을 깨닫는다. 그림자는 인간의 자아에 음영을 주어 입체적인 존재로 만들어 준다.

8. 한국 사회와 그림자

(이전 출력이 없으므로, 수정할 내용이 없습니다. 원본 소스, 요약 등 필요한 정보를 제공해주시면 '한국 사회와 그림자' 섹션 내용을 작성하겠습니다.)

참조

_[1] 웹사이트 March of the moons http://www.spacetele[...] 2015-06-24
_[2] 웹사이트 NASA Science Question of the Week https://web.archive.[...] 2013-04-26
_[3] 웹사이트 Young astronomer captures a shadow cast by Jupiter : Bad Astronomy http://blogs.discove[...] Blogs.discovermagazine.com 2011-11-18
_[4] 논문 Jupiter casting a Shadow https://adsabs.harva[...] 2024-05-21
_[5] 웹사이트 Lunar Eclipse vs Solar Eclipse https://www.moonconn[...] 2019-11-27
_[6] 서적 The Edinburgh monthly review 1820
_[7] 논문 https://iopscience.i[...] 2016
_[8] 웹사이트 Is Faster-Than-Light Travel or Communication Possible? http://math.ucr.edu/[...] 1997
_[9] 서적 The Artist's Complete Guide to Drawing the Head https://books.google[...] Clarkson Potter/Ten Speed 2013-08-14
_[10] 웹사이트 Question Board – Questions about Light http://www.pa.uky.ed[...] 2013-04-26
_[11] 서적 The Egyptian Book of the dead: the Book of going forth by day: being the Papyrus of Ani (royal scribe of the divine offerings), written and illustrated circa 1250 B.C.E., by scribes and artists unknown, including the balance of chapters of the books of the dead known as the Theban recension, compiled from ancient texts, dating back to the roots of Egyptian civilization Chronicle Books 1994
_[12] 논문 Energy harvesting from shadow-effect Energy & Environmental Science

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