하늘을 날기 위한 인간의 위대한 도전
무비&사이언스는 영화 속의 상상력이 실제 현실에서 이루어진 과학기술들에 대해 살펴봅니다.
글_최원석 과학칼럼니스트
2015년 10월 21일 영화 개봉 30주년을 맞아 < 백 투 더 퓨처(Back to the Future) >가 재개봉되어 많은 팬들의 관심을 끌었다.
1편에서 드로리안이라는 스포츠카를 개조한 타임머신을 타고 과거로 가서 자신의 미래를 바꾼 주인공은 2편에서는 30년 후 미래로 가서 자식들의 삶에 개입하게 된다. 이때 영화 속 미래가 바로 2015년이었다.
영화 속 2015년에는 하늘을 나는 자동차와 공중을 떠다니는 호버보드 등 여러 가지 발명품이 등장해 당시 관객들의 눈길을 끌었다.
하늘을 날고 싶은 인간의 욕망
고대로부터 많은 문화권에서는 새를 신성하게 여겼다. 날개를 단 인간의 모습은 천사로 상징되었고, 날개 달린 말인 천마는 신성한 동물로 그려졌다.
이처럼 하늘에 대한 동경은 욕망으로 이어졌고, 신화 속의 이카로스처럼 인간은 날개를 달고 하늘에 도전했다.
항공역학에 대한 지식이 없었던 발명가들은 새가 날수 있다면 인간도 날개를 달면 날 수 있을 것이라고 생각하고 ‘날개짓 비행’을 시도했던 것이다.
다빈치의 노트에서 알 수 있는 것처럼 발명가들은 새의 비행모습을 관찰했고, 모방했다.
< 허드슨 호크(Hudson Hawk, 1991) >에서는 다빈치의 발명품으로 보이는 글라이더를 타고 비행하는 장면이 등장하지만 실제로 다빈치가 그것을 제작해 비행에 성공했다는 기록은 없다.
다빈치조차도 비행에 대한 다양한 발명 아이디어만 제공했을 뿐 실제로 그것을 성공으로 이끌지는 못했다. 실패를 거듭한 비행의 역사에 있어 획기적인 전환기를 맞이한 것은 1804년 케일리가 글라이더를 발명하면서부터이다.
새처럼 날개를 사용해 나는 것이 어렵다고 판단하고 고정된 날개를 가진 글라이더를 만든 것이다. 19세기 말 글라이더를 가지고 비행에 대한 연구를 한 릴리엔탈 형제가 있었기에 1903년 라이트 형제의 비행기가 하늘을 날 수 있게 된 것이다.
그렇다면 과연 < 캡틴 아메리카: 윈터 솔져(Captain America: The Winter Soldier, 2014) >의 팔콘처럼 날개짓 비행체는 제작할 수 없는 것일까?
사람이 날개짓으로 하늘을 날기 위해서는 거대한 가슴근육이 필요하며, 이를 기계장치를 이용해 구현하는 것은 아직까지는 어렵다.
마찬가지로 새처럼 날개를 퍼덕여서는 비행을 위한 양력을 얻을 수 없었기 때문에 날개는 고정시키고 공기를 빠르게 흐르게 하는 방식으로 비행기를 만든 것이다.
하지만 오늘날에는 오니솝터(Ornithopter)라고 불리는 소형비행기 경우 새처럼 날개짓하며 하늘을 날 수 있다. 오니솝터의 경우 멀리서 보면 새가 날아가는 것과 비슷하게 보인다.
그리고 오니솝터의 크기가 점차 증가하고 있어 언젠가는 다빈치가 꿈꾸던 오니솝터도 등장할지도 모른다.
거대한 비행선의 등장
라이트 형제의 비행기가 등장하기 전 몽골피에 형제는 공기보다 가벼운 비행에 성공한다. 바로 열기구이다.
몽골피에 형제는 열기구로 하늘을 나는 데 성공했지만 부력의 원리는 알지 못했다. 그래서 사람들은 마법의 가스로 하늘을 난다고 여겼다.
쥘 베른의 소설 < 80일간의 세계일주 >처럼 당시의 열기구는 매우 놀라운 첨단의 교통수단이었다. 하지만 열기구는 바람이 부는 방향대로 움직일 수밖에 없는 단점이 있어, 프로펠러를 장착해 원하는 방향으로 날아가는 비행선이 등장했다.
< 월드 오브 투모로우(Sky Captain And The World Of Tomorrow, 2004) >에서처럼 20세기 초까지 비행선은 점점 커져, 독일에서는 거대한 비행선을 제작하기에 이른다.
힌덴부르크 호가 미국에서 화재사고를 일으킬 때까지 거대한 비행선은 나치의 선전용으로 이용되었다. 사고 이후 거대한 비행선의 시대는 막을 내리며, 한동안 자취를 감췄다.
비행기가 첨단의 이미지를 가지고 있다고 해서 비행선이 과거의 유물이라고 생각해서는 안 된다. 비행선은 고고도로 상승하면 날씨의 영향을 거의 받지 않고 비행할 수 있다.
특정한 위치에서 장시간 머무를 수 있고, 헬륨가스를 채운 기낭의 부력을 이용해 비행하기 때문에 에너지 효율이 높은 친환경 비행체이다.
무엇보다 매력적인 것은 비행기와 달리 활주로가 필요 없기 때문에 산간지방이나 섬에도 물자나 승객을 수송할 수 있다는 점이다. 그래서 물류 수송에서 통신에 이르기까지 다양한 활용 방법이 논의 되고 있는 미래형 비행체로 변신을 시도 중이다.
공중부양 비행체
< 백 투 더 퓨처 2 >의 공중을 날아다니는 자동차는 다양한 영화에 등장해서 특별할 것은 없지만 호버보드(Hover Board)의 경우에는 1편과 연계되어 당시 관객들에게 매우 깊은 인상을 남겼다.
이 영화 외에도 < 명탐정 코난 >에서 코난이나 < 스파이더맨(Spider-Man, 2002) >에 등장하는 그린 고블린도 호버보드를 타고 다닌다.
그렇다면 영화 속에 등장하는 호버보드를 만들 수 있을까? 호버보드가 공중부양을 하려면 중력과 크기는 같고 방향이 반대인 힘을 작용해야 한다.
그러한 방법으로 < 스타워즈(Star Wars, 1977) >의 비행자동차인 랜드스피더처럼 반중력을 이용하면 간단하게 공중에 떠서 날아갈 수 있다.
문제는 반중력이 아직 발견된 적이 없을 뿐만 아니라 존재한다고 하더라도 힘이 그리 크지 않는다는 점이다. 그래서 < 토탈리콜(Total Recall, 2012) >과 같이 최근의 SF영화에서는 반중력 장치가 아니라 자기부상 방식을 많이 사용한다.
자기부상 방식을 이용할 때는 기차와 같이 정해진 궤도나 도로 위에서만 달려야 한다는 단점이 있지만 언제든 실용화시킬 수 있는 기술이다.
< 백 투 더 퓨처2 >와 같은 모습으로 자기부상 방식을 이용한 호버보드도 이미 제작되어 공개되었다.
초전도체와 액체질소를 이용해 자기력으로 호버보드를 공중에 띄운 것이었다. 팬을 이용해 공기를 불어내는 방식의 호버보드도 만들어졌는데, 자기부상 방식과 달리 전용 트랙이 아닌 일반도로에서도 날 수 있다.
그린 고블린의 호버보드는 개인용 비행체인 제트팩에 가까운데 이것도 이미 발명되어 시제품이 나와 있다.
제작사의 시험 비행을 보면 시속 150㎞의 속력으로 하늘을 날아다니는 모습을 볼 수 있다.
이러한 호버보드들은 아직까지는 전용 트랙에서만 작동한다거나 작동시간이 짧다는 등의 단점이 있지만 이것을 개선하는 것은 충분히 가능한 일이다.
따라서 머지않은 미래에 호버보드를 즐기는 젊은이들을 어렵지 않게 볼 수 있을 것이다. 이외에도 영화 속에서 봤던 비행체의 대부분이 개발되어 있다.
물론 개인용 자동차 비행기도 개발되었는데, 영화 속에서처럼 날개가 없이 날아다니는 것이 아니라 도로 위에서는 자동차의 모습으로 달리다가 비행할 때 날개를 펴는 방식으로 작동한다.
영화 속의 반중력 비행체는 과학적인 근거가 미약해 앞으로도 등장할 가능성이 희박하지만, 다른 비행체들은 기술적 개선만 이루어지면 가까운 미래에 이용할 수 있을 것이다.