1. 최초의 #열기구 ?
하늘로 올라간 최초의 기구는 프랑스의 몽골피에 형제가 만든 열기구였다. 형인 몽골피에는 연기가 하늘로 올라가는 것을 보고 연기를 채운 주머니를 만들면, 그것이 상승할 것이라고 생각하고, 리옹근교의 들판에서 큰 종이주머니에 연기를 채워서 공중으로 올리는 실험을 해서 약 300m나 상승시킬 수 있었다.
종이 조각이 불에 타서 연기가 위로 올라가는 것을 보고 영감을 얻었다는 이야기도 있고 다른 계기를 통해 열기구에 대한 아이디어를 떠올렸다는 의견도 있다. 빨랫줄에 걸려 있던 치마 속으로 연기가 들어가 치마가 공중에 떠오르는 것을 보았다는 설, 셔츠를 말리려고 목 부분을 잠근 채로 난로 위에 걸어두었다가 셔츠가 날아오르듯 부푸는 모습을 보았다는 일화도 있다.
아무튼 몽골피에 형제는 1782년 11월부터 열기구에 대한 실험을 시작했다. 그들은 집안이 부유했기 때문에 실험에 필요한 시간과 돈을 어렵지 않게 충당할 수 있었다. 몽골피에 형제는 천과 종이로 만든, 속이 빈 거대한 기구 밑에서 불을 피워 뜨거운 공기가 그 안에 들어가게 했다. 이런 식으로 만들어진 열기구는 약 2킬로미터까지 올라갔다. 그때가 1782년 12월 14일이었다.
1783년 6월 5일에는 많은 사람들이 몽골피에 형제의 공개실험을 구경하기 위해 몰려들었다. 형제는 린넨 천 조각을 이어 붙여 지름이 12미터에 달하는 기구를 만들었고, 이어 붙인 자리에 종이를 덧붙여 가열된 공기가 밖으로 새어나가는 것을 막았다. 기구 아래쪽에는 용기가 달려 있었고, 그 안에서는 불이 연기를 내며 타고 있었다. 당시에 몽골피에 형제의 열기구는 1,800미터 높이까지 떠올라 10분 동안 2.5킬로미터 이상을 날아갔다.
[네이버 지식백과]열기구 - 몽골피에 형제와 비행의 발명 (세상을 바꾼 발명과 혁신, 송성수, 생각의힘)
사람을 하늘로 올려 보내다
1783년 9월 19일에 몽골피에 형제는 루이 16세가 지켜보는 가운데 베르사유 궁전에서 이색적인 실험을 했다. 이 실험에 사용된 열기구의 명칭은 ‘레베이용(Réveillon)’이었는데, 기구의 제작에 참여한 벽지 제조업자의 이름을 딴 것이었다. 열기구 아래쪽에는 우리가 달려 있었고, 그 안에는 양, 오리, 수탉이 타고 있었다. 열기구는 8분 동안 440미터 높이까지 올라가 3킬로미터를 날아간 후 인근 숲에 착륙했다. 당시에 루이 16세는 열기구에 탑승한 양을 자신의 개인 동물원에서 키웠다고 한다.
루이 16세는 목숨을 담보로 하는 그 실험에 사형 집행을 기다리는 죄수를 태우자고 제안했다. 그러나 26세의 젊은 의사로 모험을 좋아하던 로지에(Pilâtre de Rozier)가 탑승을 자청했다. 그는 “인류 최초의 유인비행이라는 영광은 사형수가 아닌 선한 사람에게 주어져야 한다.”라고 주장했다. 로지에는 비행을 승인받기 위해 루이 16세 앞에서 수소의 가연성에 대한 실험을 수행하기도 했다. 한 차례의 예비 실험을 거쳐 1783년 11월 21일에는 파리 서쪽에 위치한 볼노뉴 숲의 뮈에트 성에서 사람을 하늘로 올려 보내는 행사가 벌어졌다. 승객은 로지에와 육군 장교인 로랑 다를랑드(François Laurent d’Arlandes)였다.
두 모험가는 수만 명의 사람들이 환호성을 올리며 지켜보는 가운데 파리의 하늘을 460미터까지 올라갔다. 비행 도중 기구의 천에 불이 붙었지만, 비상용으로 준비한 스펀지와 물로 불을 끌 수 있었다. 공중에 뜬 지 25분 후 두 모험가는 이륙한 곳에서 10킬로미터 떨어진 카이예 언덕에 착륙했다. 역사상 최초로 사람이 하늘을 나는 데 성공했던 것이다.
#열기구의 원리 ?
한마디로 부력이라고 할수 있습니다.
다음 그림과 같이 풍선 A, B가 있습니다.
A B
A풍선은 헬륨가슬 주입해서 만들었고,
B풍선은 입으로 풍선을 불어 부피를 동일하게 만들었습니다.
A풍선은 공중으로 떠오르지만, B풍선은 떠오르지 않습니다.
그러면 두 풍선의 부력이 달라서 그럴까요?
많은 사람들은 풍선 부력의 크기를 A가 B보다 크다 라고 생각합니다. 하지만,
풍선부력의 크기는 A = B 입니다.
무슨 소리냐고요?
지금부터 그 설명을 해보겠습니다.
1. 유체의 밀도를 ρ라 하고,
2. 물체의 부피를 V라 하며,
3. 중력가속도를 g라 하겠습니다.
부력의 크기는 물체에 의해 의해 넘쳐지는 유체의 무게이며 물체의 부피(V)만큼 유체가 넘쳐나므로 유제의 무게는 mg=ρVg (밀도 ρ=
, m=넘쳐난 유체의 질량)이며 이것이 물체에 작용하는 부력이다.
두 풍선을 감싸고 있는 대기(유체)의 밀도는 같고, 두 풍선의 부피도 같고, 중력가속도가 같기 때문에 두 풍선의 부력은 같다고 할수 있습니다.
그럼 부력은 같은데 입으로 분 풍선은 뜨지 않고 헬륨 기체를 넣은 풍선은 왜 뜰까요?
그 이유는 풍선의 무게 즉 풍선 안의 기체의 무게가 다르기 때문입니다.
물체가 위로 뜬다는 것은 아래로 작용하는 풍선의 중력보다 공기에 의해 위로 작용하는 부력이 더 크다는 것인데 풍선 안에 들어 있는 기체 자체의 무게가 입에서 나온 이산화 탄소보다 헬륨가스가 훨씬 가볍다는 것입니다. 따라서 입으로 본 풍선은 중력이 부력보다 커서 아래로 내려오며, 헬륨가스가 들어 있는 풍선은 상대적으로 부력이 중력보다 커서 위로 떠오르는 것입니다. 이제 같은 풍선인데 왜 뜨고 뜨지 않는지 아셨죠? 그럼 우리도 한번 풍선을 위로 한번 날려볼까요?
