비 오는 날 신호 대기 중에 앞차 브레이크등이 확 켜지면, 발끝에 저절로 힘이 들어가요. 그럴 때 내 차를 길바닥에 붙들어 주는 둥근 고무는 도대체 어떤 과정을 거쳐 만들어졌을까요? 그 궁금증을 따라가다 보니 생각지도 못한 곳까지 가게 됐어요. 이미지 출처: NASA 타이어 회사는 왜 우주 기관의 소프트웨어를 찾았을까요? 자전거 앞바퀴에 바람이 빠졌을 때를 떠올려 보세요. 평소엔 바퀴가 무얼 하는지 의식조차 못 하다가, 일단 흐물거리면 그제야 얼마나 큰 짐을 지고 있었는지 알게 되죠. 자동차 바퀴라면 더 말할 것도 없겠죠. 새 우산을 살 때 살대를 구부려 보며 튼튼한지 가늠해 본 적 있나요? 겉모습만으로는 알 수 없는 속이 궁금해지는 순간이죠. 타이어를 볼 때도 똑같은 궁금증이 드는 건 저만이 아닐 거예요. 굿이어는 더 강하고 안전한 타이어를 설계하기 위해 MAC 소프트웨어를 취득했어요. 이 소프트웨어는 나사의 미시역학 해석 코드(Micromechanics Analysis Code)예요. 이름이 길고 낯설어서 벌써 어렵게 느껴지시나요? 차근차근 풀어 볼 테니 걱정하지 않으셔도 돼요. 굿이어는 나사 글렌 연구센터와 Great Lakes Industrial Technology Center가 구성한 컨소시엄을 통해 이 소프트웨어의 사용 계약을 얻었어요. 컨소시엄이라는 단어가 낯설다면, 같은 반 친구들이 모여 만든 동아리쯤으로 상상해 봐도 좋아요. 그 상상을 안고 다음 이야기로 넘어가 볼까요? 이 해석 소프트웨어 안에는 무엇이 들어 있을까요? 요리 앱을 열면 레시피와 재료 목록이 나란히 떠 있어서, 따로 찾아 헤맬 필요가 없죠. 계산 도구를 열었을 때도 그런 편안함이 있다면 좋겠다고 생각해 본 적 있나요? 이제 소프트웨어의 속을 슬쩍 들여다볼게요. MAC 소프트웨어에는 내장 재료 데이터베이스와 여러 대표 체적 요소(representative volume elements)가 포함되어 있어요. 이름만 보면 딱딱한 용어가 줄줄이 이어지는 느낌이죠. 서...

퇴근길에 버스 뒤를 따라가다 보면 바퀴가 맨홀 뚜껑을 밟는 순간 '덜컹' 하는 소리가 나요. 별생각 없이 지나치지만, 그 둥근 쇳덩이는 하루 종일 크고 작은 차의 무게를 받아내고 있어요. 길 위에는 이렇게 눈에 띄지 않아도 묵묵히 힘을 견디는 물건이 꽤 많아요. 이번 글은 그런 바닥 위의 물건을 다시 보게 하는 소재 이야기예요. 가볍게 만들면서 튼튼하게도 만드는 일은 생각보다 어려워요. 여행 가방을 쌀 때 짐은 줄이고 싶은데 가방은 든든했으면 하는 마음과 똑같아요. 건물을 짓는 사람도, 비행기를 만드는 사람도 같은 욕심을 품고 일해요. 그 욕심을 따라가 보면 뜻밖에도 샌드위치가 등장해요. 이미지 출처: NASA 맨홀 뚜껑 위를 지날 때 왜 덜컹거릴까요? 덜컹거리는 소리는 바퀴가 바닥의 높낮이 차이와 만날 때 나요. 뚜껑이 조금만 들떠 있어도 무거운 차가 지날 때마다 충격이 되풀이돼요. 길 위의 물건은 가만히 있는 것 같지만 사실 하루 종일 망치질을 당하는 셈이에요. 그래서 바닥에 놓이는 재료는 갑자기 오는 큰 힘보다 반복되는 힘을 견디는 능력이 중요해요. 묵직한 쇠 뚜껑을 손으로 들어 보려 한 적이 있나요? 무게가 곧 든든함처럼 느껴지지만, 옮기고 여닫는 사람에게는 부담이 되기도 해요. 그렇다고 얇고 가볍게만 만들면 휘거나 깨지기 쉬워요. 가벼움과 튼튼함은 시소의 양쪽 끝에 앉은 아이들처럼 한쪽이 올라가면 다른 쪽이 내려가기 마련이에요. 이런 고민은 바닥뿐 아니라 다리와 배, 비행기에서도 비슷해요. 가벼우면 연료도 덜 들고 옮기기도 쉬운데, 약해지면 안 되니까요. 그래서 재료를 연구하는 사람들은 오래전부터 같은 무게로 더 강하게 만드는 숙제를 붙들어 왔어요. 이 숙제는 끝이 보이지 않는 계단 오르기와 닮았어요. 가볍고 단단한 구조는 어떤 원리로 만들어질까요? 종이를 넓게 펴서 양쪽 끝을 잡고 들면 축 처져요. 그런데 얇은 종이 판 사이에 빨대를 촘촘하게 끼워 붙이면 같은 종이로도 훨씬 덜 휘어요. 바깥의 판은 늘어나고 줄어드는...

욕실 벽에 붙은 오래된 스티커를 떼어 본 적 있나요? 손톱으로 긁다가 드라이어까지 꺼냈는데, 끈적한 자국만 남아 한숨 쉬던 장면이요. 작은 스티커 하나도 이렇게 애를 먹이는데, 로켓이나 비행기처럼 거대한 물체의 페인트라면 어떨까요? 이번에는 그런 커다란 물체의 겉면을 벗겨내는 기술 이야기를 들려드릴게요. 이미지 출처: NASA 거대한 로켓 통의 페인트는 어떻게 벗겨냈을까요? 발사 장면에서 불꽃을 뿜으며 솟아오르는 로켓을 화면으로 본 적 있을 거예요. 그렇게 커다란 몸체에 칠해진 페인트는 나중에 어떻게 벗겨낼까요? 기록의 첫 장면은 마셜 우주비행센터(MSFC)가 USBI(현 프랫 앤 휘트니)에 우주왕복선 고체로켓 부스터의 도장과 열보호재를 고압수로 벗겨내는 시스템 개발을 맡긴 것이에요. 열보호재는 뜨거운 열이 안쪽으로 전해지지 않도록 겉을 감싸는 소재를 말해요. 냄비 손잡이에 씌운 실리콘 덮개를 떠올리면 쉬워요. 그러니 벗겨낼 대상은 페인트 한 겹만이 아니라 열보호재까지 포함돼 있었어요. 고압수는 말 그대로 압력을 높여 내보내는 물이에요. 이 시스템은 고압의 물을 분사하는 방식을 기반으로 해요. 고압 세척기로 자동차를 씻어 본 사람이라면 손끝에 전해지던 묵직한 반동이 기억날 거예요. 집 벽을 다시 칠하기 전에 묵은 페인트를 사포로 긁어내 본 사람이라면 그 준비 작업이 얼마나 품이 드는지 알 거예요. 벽 한 면이 아니라 로켓 통 하나라면 그 품은 훨씬 커지겠죠? 이런 일을 사람 손이 아닌 어떤 방식으로 맡겼을지 궁금해지네요. 물줄기가 페인트를 벗겨내는 원리는 뭘까요? 정원 호스 끝을 엄지손가락으로 반쯤 막아 본 적 있나요? 물이 가늘어지면서 훨씬 멀리, 세게 뻗어 나가요. 같은 양이 좁은 구멍으로 빠져나가려니 속도가 빨라지기 때문이에요. 빨라진 물줄기는 그만큼 큰 힘을 실어 나르죠. 고압수 방식은 이 원리를 힘껏 키운 거예요. 펌프로 물에 강한 압력을 걸고 아주 가는 노즐로 내보내면, 힘이 작은 한 점에 모여요. 그 한 점이 페인트 층의 미세...

이미지 출처: NASA 겨울 아침 앞유리의 성에, 하늘에서도 생길까요? 겨울 아침에 출근하려고 차에 올랐는데 앞유리가 하얗게 얼어붙어 있어서 당황한 적 있지 않나요? 히터를 켜 놓고 성에가 녹기만을 기다리며 시계를 힐끔거리는 몇 분은 유난히 길게 느껴져요. 그래도 땅 위에서는 얼음이 걷힐 때까지 가만히 서 있으면 그만이에요. 급한 마음에 유리 한 귀퉁이만 쓱 닦고 출발하는 사람도 있죠. 하늘 위에서는 사정이 달라요. 비행기는 멈춰 서서 기다릴 수가 없으니까요. 구름 속을 지나는 날개 표면에 얼음이 울퉁불퉁 달라붙는다면 어떤 일이 생길지 한번 상상해 보세요. 성에가 낀 유리 앞에서 느끼는 답답함과는 비교도 안 될 만큼 긴장되는 순간일 거예요. 비행기 날개는 공기를 가르며 떠오르는 힘을 만들어 내는 부분이에요. 매끈해야 할 그 면이 거칠어지는 건 반죽이 들러붙어 엉망이 된 도마 위를 보는 것과 비슷해요. 그래서 날개에 얼음이 맺히는 일은 조종사에게 큰 걱정거리일 수밖에 없어요. 겉으로는 얇은 막 하나가 낀 정도로 보여도 말이에요. 이 문제를 어떻게 풀어 갔는지 하나씩 따라가 볼게요. 켈리 에어로스페이스 서멀 시스템스 LLC는 글렌 연구센터의 연구자들과 함께 제빙 기술 작업을 했어요. 연구자와 기업이 손을 잡으면 어떤 물건이 나올까요? 이름이 낯설어도 괜찮으니 천천히 읽어 주세요. 전기가 열로 바뀌는 원리는 무엇일까요? 식빵을 넣은 토스터 속에서 빨갛게 달아오르는 선과 전기장판이 따뜻해지는 건 같은 원리예요. 전기가 도체를 지나가다 걸림돌을 만나면 그 저항이 열로 바뀌거든요. 도체가 가늘수록, 흘려보내는 전기가 많을수록 더 뜨겁게 달궈져요. 헤어드라이어에서 뜨끈한 바람이 나오는 것도 이 원리와 가까운 이야기예요. 이 사례의 Thermawing은 열전식 제빙 시스템이에요. 열전이라는 말은 전기와 열이 맞물려 일어나는 현상을 폭넓게 가리켜요. 서로 다른 두 물질의 접합부에 전류를 흘리면 한쪽 면은 뜨거워지고 반대편은 차가워지는 열전 효과도 그중 하나예요...

퇴근길 도로 위에서 앞차의 붉은 브레이크등만 멍하니 바라본 적 있으시죠? 시계는 자꾸 앞서가는데 차는 한 뼘도 나가지 않을 때면, 저 위로 날아가 버리면 얼마나 좋을까 하는 생각이 슬며시 들어요. 오늘 가져온 이야기는 그 엉뚱한 상상과 맞닿아 있는 에어 택시 이야기예요. 이미지 출처: NASA 집 근처에서 택시처럼 하늘을 부를 수 있다면? 스마트폰으로 택시를 부르면 얼마 지나지 않아 집 앞 골목에 차가 서요. 내가 서 있는 자리에서 바로 출발한다는 점이 호출 택시의 매력이죠. 한 번 익숙해지면 정류장 시간표를 들여다보던 때로 돌아가기 어렵고요. 그런데 이런 편리함이 하늘에서도 가능하다면 어떨까요? 님버스 그룹은 고객이 지상 택시를 부르는 것과 비슷하게 요청할 때 운항하는 주문형 서비스를 계획하고 있어요. 버스와 호출 택시의 차이를 떠올리면 주문형이라는 말이 훨씬 쉽게 와닿아요. 버스는 약속된 시각에 정해진 길을 달리지만, 호출 택시는 부르는 사람 쪽으로 다가오니까요. 이클립스 500을 에어 택시로 사용하면 승객은 집 근처의 작고 붐비지 않는 공항을 이용해 목적지에 갈 수 있어요. 큰 국제공항을 떠올려 보세요. 긴 체크인 줄과 보안 검색대, 탑승구까지 이어지는 끝없는 복도가 먼저 생각나지 않나요? 반대로 작은 공항은 동네 버스터미널처럼 아담한 곳을 상상하면 쉬워요. 집 근처에서 출발한다는 말을 들으면 현관문을 나서는 순간부터 여행이 시작되는 느낌이 들지 않나요? 공항까지 가는 길이 멀어서 출발도 하기 전에 지쳐 버린 경험, 다들 한 번쯤 있을 거예요. 그런 장면이 조금 달라질 수 있을지 상상만 해도 설레요. 엔진 하나는 얼마나 작고 가벼울까? 윌리엄스 인터내셔널은 이클립스 에이비에이션 코퍼레이션과의 독점 계약에 따라 이클립스 500 항공기용 EJ22 엔진을 제조하고 있어요. EJ22 엔진은 NASA/윌리엄스 FJX-2의 상용 버전이에요. 상용이라는 말은 사고파는 시장에서 쓰이는 제품이라는 뜻이에요. 스마트폰 이름 뒤에 붙은 숫자와 기호처럼 엔...

이미지 출처: NASA 퇴근길 버스 뒤에서 숨을 참아본 적 있나요? 횡단보도 앞에서 신호를 기다리는데, 앞에 서 있던 낡은 버스가 출발하며 뿌연 연기를 훅 내뿜어요. 어느새 소매로 코를 막고 고개를 돌리게 되죠. 그 연기가 어디에서 나오는지 곰곰이 따져 본 적은 별로 없을 거예요. 엔진이 조금만 더 작고 깨끗하다면 이 길의 공기가 어떻게 달라질까 하는 상상이 문득 들기도 하고요. 엔진 이야기가 우주와 이어진다고 하면 조금 낯설게 느껴지죠? 정비소의 기름 냄새가 먼저 떠오르는 주제니까요. 그런데 NASA 글렌 연구센터의 SBIR(중소기업 혁신연구) 지원을 통해 Moller International이 회전식 엔진용 새 코팅을 만들었어요. 이 코팅은 차량의 연료 소비를 크게 개선하고 배출가스를 줄여요. 새 코팅은 Moller의 자회사인 Freedom Motors, Inc.가 생산하고 유통하는 Rotapower 엔진에 적용돼요. 이름이 길고 낯설어도 걱정할 필요는 없어요. 이 글에서는 엔진이 어떤 원리로 돌고 얇은 막이 왜 필요한지를 하나씩 풀어 볼 거예요. 천천히 따라오다 보면 길가에서 스치는 엔진 소리가 조금 다르게 들릴지도 몰라요. 회전식 엔진은 피스톤 엔진과 무엇이 다를까요? 보통 자동차 엔진 속에서는 피스톤이 실린더 안을 위아래로 오가며 움직여요. 이렇게 왕복하는 움직임을 크랭크축이 빙글빙글 도는 회전으로 바꿔서 바퀴에 힘을 전하죠. 자전거 페달을 밟는 다리의 오르내림이 바퀴의 회전으로 바뀌는 것과 비슷해요. 다만 방향을 바꿔 가며 오가는 부품이 많을수록 떨림과 마찰이 생기기 쉬워요. 회전식 엔진은 발상이 달라요. 둥근 삼각형 모양의 회전자가 한 방향으로 계속 돌면서 엔진 안쪽 벽과의 사이에 연소할 공간을 만들어요. 어느 구석에서는 공기와 연료가 들어오고, 그 옆에서는 불꽃이 튀고, 마지막 자리에서는 다 탄 가스가 빠져나가는 일이 동시에 이어져요. 수레를 앞뒤로 밀고 당기는 것보다 한 방향으로 굴리는 쪽이 수월한 것과 비슷하죠. 금속 부품끼리...

이미지 출처: NASA 충전 케이블을 꽂다가 멈칫한 적, 있으세요? 밤늦게 침대에 누워 휴대폰 충전 케이블을 꽂다가 방향이 맞지 않아 멈칫한 적 있죠? 어두운 방에서 더듬더듬 구멍을 찾다 보면 별것 아닌 일도 은근히 신경 쓰여요. 그런데 이 작은 동작이 전기뿐 아니라 액체와 기체까지 다뤄야 하는 규모로 커진다면 어떨까요? 이번 글에서는 그 커다란 연결 이야기를 풀어 볼게요. 엄빌리컬은 전력, 통신, 계측값, 그리고 추진제·가압 기체·냉각제 같은 유체를 한 곳에서 또 다른 지점으로 전달하는 대형 장치예요. 집으로 치면 전기선과 인터넷선, 수도관, 가스관을 떠올리면 비슷한 풍경이 그려져요. 종류가 제각각인 길이 모두 필요한 곳까지 이어져야 집이 돌아가잖아요. 하나라도 끊기면 불편한 정도가 아니라 생활이 멈추겠죠? 많은 발사체와 행성 시스템, 로버가 엄빌리컬 결합을 필요로 해요. 결합이라는 말이 낯설다면 플러그를 콘센트에 꽂는 순간을 떠올리면 돼요. 그 짧은 동작이 제대로 되어야 다음 일이 시작되죠. 꽂히지 않은 플러그 앞에서는 전기밥솥도 그냥 무거운 냄비일 뿐이에요. 주유소에서 노즐을 꽂고 뽑을 때 손끝에 전해지는 묵직한 느낌, 기억나세요? 자동차에 기름을 넣는 일도 이런데 로켓은 어떨지 상상이 되나요? 이제부터 그 상상을 하나씩 풀어 볼게요. 준비물은 호기심 하나면 충분해요. 연결 하나가 그렇게 중요할까요? 이 결합 과정은 안정적이고 저렴한 우주 접근을 좌우하는 요인이에요. 택배가 아무리 빨리 와도 현관문이 열리지 않으면 물건을 받을 수 없잖아요. 길이 막히면 출발이 아무리 훌륭해도 소용이 없는 거죠. 중간 어딘가가 끊기면 앞뒤가 멀쩡해도 흐름은 멈춰요. 캠핑장에서 호스를 수도꼭지에 잘못 끼우면 물이 새서 옷이 다 젖어요. 그 순간 일정은 뒤로 밀리고 모두가 수건부터 찾게 되죠. 규모가 거대할수록 어긋남의 대가도 함께 불어나는 법이에요. 마당 물놀이라면 웃고 넘어가지만, 소방 호스였다면 이야기가 달라지겠죠? 재택근무 중 화상회의 직전에 공유기 선...