중력으로부터 자유로워지는 방법
STUDY
왜 우리는 하늘을 날 수 없는 걸까요? 중력 때문입니다. (뉴튼 선생님 감사합니다.) 지구 위에 모든 것은 지구 중심으로 잡아당기는 중력으로부터 자유로울 수 없습니다. 달리 생각하면 중력보다 강한 힘을 만들 수 있으면 하늘을 날 수 있는 거죠.
새의 날갯짓을 빼고 가장 오래된 방법은 더운 공기를 채운 열기구입니다. 이 방법은 중력보다 강한 힘을 만들기보다 지구 위에 가득한 공기보다 더 가볍게 만들어 떠오르는 방법입니다. 대기 중에 공기도 중력으로 지구에 당겨져 있기 때문에 무거운 공기가 당겨지는 만큼 가벼운 공기는 떠올라야 합니다. 그 가벼운 만큼의 중량보다 풍선과 바구니가 무거우면 떠오를 수 없게 되겠지요.
1783년 최초의 기구 from Wikipedia
영화에 등장한 집은 무척 가벼운 재질 일껍니다. from Flickr이번엔 중력에 정면으로 도전해 봅시다. 영화 2001 스페이스 오디세이에서 초기 인류가 하늘에 던지는 뼈처럼 하늘로 던져 보는 겁니다. 운 좋게 중력이 도달하는 거리보다 멀리 던지면 우주를 유영하는 뼈가 됩니다. 아주 간단하고 멋지지만 이런 방법으로 비행하는 것은 그다지 추천할 만하지 않습니다.
비행은 아니더라도 이런 방법도 상당히 흥분됩니다. from Wikipedia물체에 직접 힘을 가하는 방법은 비행에 한계가 있습니다. 공기 저항 때문에 처음에 힘이 차츰 줄어들기 때문입니다. 이제 비행체에 지속적으로 힘을 주는 방법을 생각해 봐야겠습니다. 교과서에서 배웠던 적이 있는 작용 반작용의 법칙을 기억해 봅시다. 비행체를 힘것 던지기보다 같은 힘을 비행체에서 발사하는 겁니다. 작용 반작용의 법칙이 맞다면 우리는 던지는 만큼의 힘과 같은 힘으로 중력에 대항할 수 있습니다. 우리는 이 방법으로 1969년에 달까지 도달했습니다. 아이들은 요즘도 페트병에 압력을 가득 담아 중력에 도전하곤 합니다.
작용 반작용의 법칙
페트병 로켓 from Wikipedia어떻게든 중력을 이기는 방법을 궁리했지만 이런 방법으로는 그럴듯한 비행이 가능할 것 같지 않습니다. 마음을 비우고 처음부터 다시 생각해 봅시다. 하늘을 나는 새나 연은 어떻게 중력을 이길 수 있었을까요? 날개는 지금까지 비행에 방해만 되던 공기를 이용하는 방법입니다. 날개를 공기 중에 빠르게 통과시키면 양력을 얻을 수 있습니다. 그 양력을 중력보다 크게 만들 수 있다면 하늘을 날 수 있습니다. 날개는 위로 흐르는 공기의 양과 날개 아래로 흐르는 공기의 양을 다르게 만들 수 있는 형상을 하고 있습니다. 날개 위에 공기가 지나가는 통로가 길면 날개 아래쪽보다 공기가 빠르게 지나가야 합니다. 그렇게 하면 날개 아래 공기가 더 많이 모이게 됩니다. 그 날개 아래쪽의 공기 압력으로 양력을 만듭니다. 중력을 이길 만한 충분한 양력이 생기도록 날개를 만들면 됩니다. 자 이제 하늘을 날기만 하면 됩니다.
떠오르는 원리에 대해 길게 설명하게 되었지만 드론은 프로펠러로만 나는 멀티콥터만으로 한정 지을 수 없습니다. 바보 같은 원리로 나는 드론이 때로는 훨씬 멋진 비행을 할 수 있기 때문입니다. 실제로 데이빗 윈데스텔 (http://rcexplorer.se/)은 기구에 비행기형 드론을 설치해 대기권 넘어 우주를 촬영하기도 했습니다.
http://youtu.be/rpBnurznFio from youtube더 많은 드론 이야기를 만나보세요 : FPV미니드론
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