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Part 2. 열기구에서 이온비행기까지, 비행기의 변신

사실 하늘을 날고 싶다는 꿈은 아주 오래전부터 이어져 왔어. 그래서 우리 형제 외에도 많은 사람들이 하늘을 날기 위해 수많은 도전을 했단다. 그리고 그 도전은 열기구에서부터 시작되지.

 

 

 

라이트 형제로 한 번, 제트엔진으로 한 번!

 

사람이 하늘을 비행한 공식적인 첫 기록은 1783년 프랑스의 발명가 몽골피에 형제가 세워요. 열기구를 만들어 하늘을 나는 데 성공했지요. 그들은 천으로 거대한 풍선을 만들고, 그 안에 공기를 뜨겁게 데웠어요. 그럼 풍선 안의 밀도가 낮아지면서 부력이 만들어져 열기구가 떠오르는 거예요.

 
수소를 이용한 기구도 개발되었어요. 수소는 공기보다 가볍기 때문에 풍선에 넣으면 부력에 의해 위로 떠올라요. 하지만 1937년 독일에서 출발해 대서양을 횡단하던 수소비행선 ‘힌덴부르크호’가 착륙할 때 정전기로 인해 불이 나고 말았어요.

 

이후의 비행기는 부력이 아닌 *양력을 이용해 하늘을 나는 형태로 개발됐어요. 새처럼 날개를 양쪽으로 넓게 뻗은 모양이 특징이지요. 독일의 오토 릴리엔탈이 만든 글라이더와 라이트 형제의 플라이어호 모두 새의 모양을 본따 만들었어요.  (*양력 : 공기가 비행기를 떠받치는 힘. 비행기가 날면 기압차에 의해 운동방향의 수직 방향으로 힘을 받아 날아오른다.)

 

1932년에는 독일의 발명가 폰 오하인이 처음으로 제트엔진을 만들었어요. 제트엔진은 주변의 공기를 빨아들여 뜨겁게 달군 뒤, 좁은 통로를 통해 밖으로 내보내요. 이때 엄청난 힘이 만들어지는데, 이 힘을 이용해 앞으로 나아갈 수 있지요. 덕분에 우리는 더 빨리 먼 곳까지 이동할 수 있게 되었답니다. 

 

 

엔진과 프로펠러가 없는 비행기가 있다?!

 

지난 11월 엔진과 프로펠러 없이도 날 수 있는 비행기가 개발됐어요. 미국 메사추세츠공과대학교 스티븐 바레트 교수팀이 이온풍으로 나는 ‘이온풍 추진 비행기’를 만든 거예요. 

 

연구진은 글라이더 모양의 비행기를 만들고, 날개 아래쪽에 비행기를 지탱하는 뼈대를 만들었어요. 그리고 뼈대의 앞쪽에 2만 볼트의 양극을, 뒤쪽 뼈대에 2만 볼트의 음극을 두었지요. 여기에 전류를 흘리면 양극과 음극 사이에 전기장이 만들어지고, 양극에 있던 질소 기체가 전자를 잃고 양이온으로 변해요. 질소 양이온은 비행기 앞쪽의 양극에서 뒤쪽의 음극으로 이동하며 주변의 공기를 뒤로 밀어내는데, 이 공기의 움직임이 ‘이온풍’이에요. 비행기는 이온풍의 반작용으로 앞으로 나아간답니다. 

 

이렇게 만들어진 이온풍 추진 비행기는 10초 간 60m를 날 수 있었어요. 바레트 교수는 “이온풍 비행기는 연료를 사용하거나 배기가스를 만들지 않기 때문에 매우 친환경적이며 소음도 없다”며 “앞으로 기술이 더 발전하면 사람이 타는 이온풍 비행기도 개발될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했어요.

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2018년 24호 어린이과학동아 정보

  • 이윤선 기자 기자
  • 사진 및 도움

    구삼옥(한국항공우주연구원 무인기체계부 책임연구원)
  • 사진 및 도움

    전대근(한국항공우주연구원 항공기체계부 책임연구원)
  • 사진 및 도움

    문형필(성균관대학교 기계공학부 부교수)
  • 기타

    [디자인] 오진희
  • 기타

    [일러스트] 이창우

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