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현재 사람이 우주로 나가기 위해서는 미국의 우주왕복선이나 러시아의 소유즈 우주선을 타야한다.

우주선을 한 번 쏘아 올리기 위해서는 천문학적인 비용이 든다.

또 쏘아 올리기 좋은 ‘길일’을 놓치기라도 하면 다음 발사까지 기다려야 한다.

이런 문제를 해결하기 위해 ‘미국항공우주국’(NASA)은 기발한 계획을 생각해냈다.

우주로 사람과 화물을 실은 ‘엘리베이터’를 쏘아 올린다는 것.

엘리베이터를 이용하면 우주선보다 돈을 적게 들이고 우주로 나갈 수 있다.

우주로 나갈 날짜를 비교적 자유롭게 선택할 수 있는 것도 강점이다.

구상은 간단하다.

적도 바다 위에 위치한 지구 쪽 승강장과 3만5000km 상공에 위치한 인공위성(또는 소행성)을 케이블로 연결해 엘리베이터 방식으로 사람과 화물을 옮긴다.

인공위성은 엘리베이터의 무게 중심을 잡는 ‘추’의 역할을 한다.

또 지구를 돌며 ‘원심력’을 만들며 엘리베이터를 고정해주는 ‘닻’의 역할도 인공위성의 몫이다.

인공위성을 따라 우주엘리베이터가 지구를 돌게 되면 지구 밖으로 향하는 원심력과 지구 내부를 향하는 중력이 균형을 이루기 때문에 안정된 케이블은 수직으로 매달려 있을 수 있다.

지금까지 우주까지 엘리베이터를 지탱할 튼튼한 케이블을 만들 소재가 없다는 것이 걸림돌이었지만 신소재 ‘탄소나노튜브’가 등장하며 계획은 활기를 띠기 시작했다.

탄소나노튜브는 강철의 5분의 1 수준으로 가볍지만 강철보다 100배나 강하다.

탄소나노튜브를 한꺼번에 많이 만들어낼 수 있게 되면 케이블 제작은 문제 없다는 얘기다.

하지만 아직 문제가 남았다.

먼저 예상 높이가 50km에 달하는 승강장을 만들기 위해서는 지금까지의 건물들과는 완전히 다른 설계와 건설비가 필요하다.

다행히 적도에는 고층건물에 피해를 줄 수 있는 허리케인이나 토네이도 같이 강력한 바람이 불지 않기 때문에 다른 지역보다는 상황이 낫다.

또 다른 문제는 지구 주변을 둘러싼 ‘밴앨런대’.

밴앨런대는 지구를 둘러싸고 있는 고에너지 입자들이 모인 층으로 고도 1000~2만km에 있다.

지구로 날라 오는 태양풍을 막아주는 역할을 하는 반면 인간을 포함한 생물체에 유해한 방사선이 가득한 위험 지대다.

만약 우주엘리베이터를 탄 사람들이 밴앨런대를 지나가게 되면 우주인이 일반적으로 받는 양의 약 200배에 해당하는 방사선을 쬐게 된다.

이 때문에 우주엘리베이터 설계자들은 처음 계획보다 엘리베이터를 더 두껍고 튼튼하게 만드는 방법을 고민 중이다.

★ 날고자하는 인간의 꿈을 실현한‘엔진’ 인간에게 있어서 하늘을 난다는 것은 오래전부터 품어온 꿈이었다.

이러한 꿈을 실현하기 위해 인간은 공기보다 가벼운 비행선이나 기구를 이용하여 하늘을 날았지만 만족스럽지 못했다.

바람을 이용하는 글라이더를 제작하여 비행이 보다 자유로워지기는 했지만 역시 동력의 도움이 없는 비행은 자유 비행과 거리가 멀었다.

그러나 현대는 350톤이 넘는 거대한 대형 여객기가 400명이나 승객을 태운 채 비행하는 일이 가능해졌다.

실로 경이로운 일이 아닐 수 없다.

뿐만 아니라 지구의 반 바퀴에 가까운 서울～뉴욕 사이를 무착륙으로 직항할 수 있으며 심지어 음속보다도 더 빠르게 비행하는 것도 가능해졌다.

이러한 것을 모두 가능하게 해주는 것은 바로 비행기의 엔진이다.

비행기는 새들처럼 날개를 움직여 동력을 얻는 것이 아니라 엔진의 힘에 의존하므로 비행기의 발달과정은 엔진의 발달에 따라 좌우됐다고 해도 과언이 아니다.

인류 역사상 처음으로 발명된 엔진은 증기기관이지만 항공기에 장착된 첫 엔진은 가솔린 엔진이었다.

라이트 형제가 처음으로 동력비행에 성공할 수 있었던 것도 바로 이들 형제가 스스로 만든 가볍고 힘이 센 가솔린 엔진을 이용하여 프로펠러를 돌렸기 때문에 가능했던 것이다.

★ 왕복엔진 피스톤의 왕복운동으로 회전축을 돌려서 얻은 추진력을 이용하는 비행기를 피스톤기라고 한다.

엔진은 피스톤이 왕복운동을 하기 때문에 왕복 엔진(Recipro Engine)이라고 하고, 이를 장착한 비행기를 레시프로기(Recipro Plane)라고도 부른다.

가솔린 엔진은 1885년 독일의 다임러(G.

Daimler)가 발명한 것으로 항공기에 사용되는 피스톤 엔진도 현재 사용되고 있는 자동차 엔진과 기본적으로 다를 것이 없다.

다만 엔진 냉각방식 면에서 자동차 엔진은 대부분 냉각수를 이용한 수냉식을 사용하고 있지만, 비행기는 대기속을 고속으로 비행하기 때문에 공기를 이용한 공냉식을 주로 사용한다는 점에서 차이가 있다.

★ 터보제트와 오징어 프로펠러를 돌려 추진력을 얻는 프롭기는 엔진의 힘을 아무리 강하게 만들어도 항공기 속도에 한계가 있었다.

프로펠러의 정점을 이루었던 2차 대전당시에도 시속 750킬로미터 이상의 속도는 낼 수 없었으며, 승객도 최대 100명 정도를 태우는 수준에서 벗어날 수 없었다.

따라서 프로펠러식 비행기로서는 보다 멀리, 보다 빨리, 보다 높이 날고 싶어 하는 인간의 무한 욕구를 채우기에 부족했다.

그 결과 개발된 것이 바로 제트엔진이다.

제트엔진은 공기를 흡입해서 압축한 뒤 연료와 함께 연소시킬때 발생한 제트 가스를 강력하게 뒤로 분출시켜 그 반작용으로 추진되는 원리로 작동된다.

제트엔진은 가솔린 엔진이 나온 지 50년이 넘어서야 등장했다.

하지만 그 원리는 동물세계에서 흔히 찾아 볼 수 있는 것이었다.

제트추진 원리를 이용하는 가장 대표적인 동물은 오징어이다.

오징어는 흡입구를 통해 흡수한 바닷물을 수축해 고압으로 만든 다음 강하게 뒤로 방출하여 바다 속을 이동하고, 바다 표면으로 10미터 이상 뛰어오르기도 한다.

제트엔진 작동원리도 오징어와 다를 바 없다.

엔진의 앞쪽으로 들어온 공기는 압축기에서 압축되는데, 이때 압축된 공기의 온도는 섭씨 100～300도로 높아지게 된다.

이 공기는 다시 연소실에서 제트연료와 혼합되어 2,500도로 연소되고, 이때 발생한 고온 제트가스가 뒤에 있는 터빈을 돌리게 된다.

돌아가는 터빈은 다시 압축기를 돌려 연소가 연속으로 이루어지게 하며, 터빈을 통과한 고온 고압의 가스는 추진 노즐을 통해 뒤로 분출되면서 항공기는 그 반동으로 추진력을 얻게 된다.

이와 같이 고온가스로 터빈을 돌려 운동에너지를 얻는 엔진을 총칭하여 가스터빈 엔진이라 한다.

가스터빈 엔진 중에서 항공기에 탑재되는 가장 기본적인 형태의 엔진은 터보제트 엔진이며, 터보제트 엔진은 터보프롭이나 터보팬, 터보샤프트 엔진 등의 모체가 된다.

★ 터보프롭 / 터보샤프트 엔진 터보프롭 엔진은 터보제트 엔진을 프로펠러 회전용으로 개조한 것이다.

초기의 터보제트 엔진은 연료를 과다하게 소비했기 때문에 소음과 효율, 경제성면에서 문제가 되었다.

이를 개선하기 위해 제트엔진의 원리를 이용하면서도 효율과 경제성이 높도록 개발한 것이 터보프롭 엔진이다.

터보프롭 엔진은 제트가스의 반동력을 이용하여 추진력을 얻기 보다는 터