엘리베이터는 언제 처음 만들어졌을까요? 기원전 230년 경, 고대 그리스 과학자 아르키메데스는 밧줄과 도르래만으로 단순한 엘리베이터를 처음 만들었어요. 하지만 이 엘리베이터는 줄이 끊어질 수 있어 사람은 탈 수 없고, 물건만 태울 수 있었지요.
이후 많은 세월이 흘러 1851년, 미국인 발명가 엘리샤 오 티스가 안전장치를 더한 엘리베이터를 만들었어요. 그 뒤에는 미국 뉴욕에서 열린 국제박람회에서 엘리베이터의 밧줄을 끊는 퍼포먼스도 선보였지요. 한쪽으로만 회전하는 톱니바퀴를 달아 밧줄이 끊어져도 엘리베이터가 추락 하지 않는다는 것을 보여주기 위해서였답니다. 덕분에 사람들은 안심하고 엘리베이터를 탈 수 있었지요. 요즘 사용하는 엘리베이터는 오티스가 개발한 것과 거의 비슷해요.
엘리베이터는 지금도 계속해서 진화하고 있어요. 2017년, 독일의 티센크루프 회사는 밧줄을 없애고 자석의 힘을 이용해 수평으로 움직일 수 있는 자기부상 방식의 엘리베이터를 공개했어요. 2020년엔 독일 베를린의 이스트 사이드 타워에 실제로 설치할 예정이라고 밝혔지요. 또 더 먼 미래에는 엘리베이터를 타고 우주로 떠날 수 있을지도 몰라요. 일본 건설업체 오바야시구미는 2050년까지 지구 밖 3만 6000km 높이까지 올라가는 우주 엘리베이터를 완성 할 계획이라고 밝혔거든요. 하지만, 운석 충돌이나 설치 비용 등 여러 극복해야 할 난관이 남아있답니다.
구슬의 움직임을 관찰해 과학적 원리를 배워보자!
‘디스커버리 구슬아 달려라! 마블런 엘리베이터 만들기’ 의 311개의 부품으로 나만의 구슬 미끄럼틀과 간단한 엘리베이터를 만들어 봐요.
그 과정에서 ‘톱니바퀴’와 ‘축바퀴’의 원리도 배울 수 있어요. 톱니바퀴는 톱니의 맞물리는 힘으로 동력을 전달하는 장치예요. 다른 톱니를 돌리거나 체인을 이동시킬 수 있지요. 마블런 엘리베이터의 손잡이를 일정한 속도로 돌리면 연두색과 하늘색 톱니바퀴가 맞물리며 힘이 전달돼요. 한편, 1층의 검은색과 하늘색 톱니바퀴는 축바퀴예요. 축바퀴는 하나의 축에 반지름이 다른 두 바퀴를 고정시켜 동시에 돌도록 만든 장치로, 일을 더욱 수월하게 하도록 돕지요.
여러분이 맷돌과 같은 원판을 돌릴 때, 손잡이가 중심 에 가까이 있는 상황과 중심에서 멀리 있는 상황을 상상 해 봐요. 손잡이가 중심에서 가까이 있을 땐 돌리는 거리는 짧지만, 힘이 많이 들어요. 반면 손잡이가 중심에 멀리 있을 땐 돌리는 거리는 길지만, 힘이 덜 들어가고요.
이처럼 원판을 한 바퀴 돌리는 일은 똑같지만 돌리는 데 필요한 힘과 돌리는 거리를 조절할 수 있어요. 일반적으로 같은 일을 할 때 힘과 거리는 반비례 하거든요. 즉, 하늘색 톱니가 작을수록 더 큰 힘이 필요해요. 대신 조금만 돌려도 물체와 연결된 검은색 톱니바퀴의 체인이 더 많이 회전하지요. 따라서 손잡이가 달린 연두색 톱니의 회전엔 구슬의 무게보다 더 많은 힘이 들지만, 손잡이
를 조금만 돌려도 빠르게 구슬을 올릴 수 있답니다.
