현대 과학의 기술력으로 무한동력은 가능할 수도?

신동민

혹시 무한동력을 상상해본 적이 있나요? 저는 초등학교 시절 읽었던 내일은 발명왕이라는 책에서 카트에 달린 마찰 차로 전기를 생산하는 카트 광고판을 본 적이 있습니다. 이러한 광고판을 보고서 저는 생각했죠. ‘선풍기에 마찰 차를 달아서 다시 전기를 생산하면 계속해서 선풍기를 쓸 수 있지 않을까?’ 하지만 무한동력은 불가능하다는 이야기를 듣고 포기했었습니다. 무한동력이 존재한다면 얼마나 좋을까요. 하지만 우리는 모두 아는 사실이 있습니다. 그것은 무한동력은 실제로 불가능하다는 것입니다. 그렇다면 무한동력은 어째서 존재하지 않는 것일까요?

설명에 앞서 무한동력 즉 영구기관의 정의는 [밖으로부터 에너지의 공급을 받지 아니하고 외부에 대하여 영원히 일을 계속하는 가상의 기관.]으로 쉽게 말해 에너지 공급 없이 무한하게 일을 계속하는 존재를 말합니다. 하지만 여기서 영구기관도 1종과 2종이 있는데요. 위 설명에서의 연구기관은 제1종 연구기관으로 에너지 공급 없이 일을 하는 영구기관입니다. 1종이 있다면 2종도 있는데요. 2종 영구기관의 의미는 흡수한 열을 모두 일로 전환할 수 있는 열기관을 말합니다. 그런데도 무한동력이 존재하지 않는다는 건 누구나 다 아는 사실이죠. 하지만 무한동력이 왜 불가능한지는 “에너지가 빠져나가서 안 됨” , “공기저항이 있잖아” 등등 대부분이 확실한 이유를 말하지 못합니다.

무한동력이 불가능한 이유를 설명하려면 먼저 2가지 법칙을 알아야 합니다. 먼저 알아볼 법칙은 열역학 제1법칙인 에너지 보존의 법칙입니다.

‘에너지 보존의 법칙’ 아마 한 번쯤은 들어 봤을 것이고 대부분은 이 법칙을 알고 있는 사람들이 많을 것입니다. 에너지 보존의 법칙은 한 계 안에서 에너지가 한 물체에서 다른 물체로 옮겨가거나 에너지가 다른 종류의 에너지로 변환될 때 에너지는 생성되거나 파괴되지 않고 계의 에너지 총량은 일정하다는 법칙입니다.

즉 쉽게 말해 에너지의 총량은 일정해서 에너지가 더 생기지 않는다는 것이죠.

위에서 이야기한 “에너지가 빠져나가서 안 됨”, “공기저항이 있잖아” 등등 이야기들이 이 법칙으로 설명한 것입니다. 이 이론만으로도 내 초등학교 시절 생각한 무한동력 선풍기는 불가능하다는 것이라는 게 설명되죠.