다단계 로켓

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다단계 로켓

 

 

루마니아 태생의 독일 물리학자 오베르트(Hermann J. Oberth, 1894~1989)는 러시아의 치올코프스키(Konstantin E. Tsiolkovsky, 1857~1935), 미국의 고더드(Robert H. Goddard, 1882~1945)와 함께 현대 로켓공학 및 우주비행학의 기초를 닦은 인물로 평가된다.

 

 

오베르트는 1922년 로켓을 이용한 지구 탈출 가능성을 다룬 학위논문을 제출했지만, 교수들은 그의 논문을 받아들이지 않았다. 오베르트는 물리학 박사 취득에 재도전하는 대신 책을 통해 자신의 아이디어를 세상에 알렸다. 과학기술 공동체의 주목을 받게 된 그는 1929년 유인 우주 탐사에 대한 가능성을 좀 더 체계적으로 다룬 책을 출판했다.

 

오베르트의 기본 아이디어는 치올코프스키나 고더드와 마찬가지로 강한 반발력을 이용해 지구 중력을 탈출할 수 있는 로켓 설계에 있었다. 반발력은 추진제를 폭발시켜 외부로 기체를 분사시킬 때 얻어진다. 그러한 반발력이 지구 중력보다 크다면, 로켓은 지구를 탈출할 수 있게 된다.

 

그러나 로켓과 같은 인공물은 과학 이론을 응용하여 얻어지는 것이 아니다. 로켓의 지구 탈출 가능성 및 탈출 속도는 기존 과학 이론에 근거해 계산될 수 있지만, 어떻게 로켓을 탈출시킬 수 있는가라는 문제는 아니기 때문이다. 과학 이론은 그러한 문제를 푸는 과정에 개입하는 여러 가지 중 하나일 뿐이다. 오베르트에게 가장 큰 문제는 아주 단순한 것이었다. 추진제와 연료는 빠르게 소모되지만, 로켓 몸체의 질량은 일정하게 유지된다. 당시의 기술적 한계로 인해 로켓은 공중으로 올라가다가 십중팔구 추락할 것이다.

 

오베르트는 다단계 추진 로켓을 디자인했다. 대형 로켓에 소형 로켓을 장착시키고, 발사 후 일정 상공에서 대형 로켓을 분리시키는 방식이었다. 대형 로켓이 분리될 때의 반작용으로 인해 소형 로켓은 다시 한 번 가속된다. 이러한 다단계 추진 로켓의 디자인은 지금도 사용되고 있다. 오베르트는 다단계 추진 로켓을 이용한 행성 탐사가 실현되기를 꿈꿨다. 그의 꿈은 아직도 실현되지 않았지만 여러 작가와 연출가의 상상을 자극했다. 1929년 독일 영화감독 랑(Fritz Lang)은 ‘달 속의 여인’(Frau im Mond)이라는 영화를 제작했으며, 기술 자문은 오베르트가 맡았다.

 

 

오베르트는 1929년 액체 연료를 사용한 로켓을 띄웠는데, 로켓 연구의 한 획을 긋게 되는 브라운(Wernher von Braun, 1912~1977)이 그의 조교로 일했다. 둘은 제2차 세계대전 중 독일 나치(Nazi)의 V2 로켓 계획에 참가했다. 전후에 브라운은 미국으로 건너가 평생 로켓을 연구했고, 오베르트는 세계 각지를 돌아다니며 로켓 연구를 도왔다.

 

왜 오베르트는 우주 탐사에 관심을 갖게 된 것일까? 그가 갑자기 우주 탐사에 관심을 갖게 된 것은 아니었다. 오베르트는 어린 시절 쥘 베른(Jules G. Verne, 1828~1905)의 <지구에서 달까지(From the Earth to the Moon)>를 읽고 깊은 감명을 받았다. 쥘 베른의 그 소설은 그에게 로켓을 이용한 유인 우주 탐사에 대한 비전의 통로였던 것이다.

SF 소설이나 영화에는 상상 속에서나 가능할 뿐 실제로는 실현 불가능하거나, 현재의 이론에 상반되는 것들도 담고 있다. 스타트렉에서 빛보다 빠르게 비행할 수 있는 우주선은 현재의 이론에 비추어 실현 불가능한 것으로 여겨진다. 하지만 그 속에는 현재의 과학기술 지식에 근거한 각종 인공물의 디자인, 과학기술의 활용 방식, 그 결과에 대한 평가 방식 등이 배어있다. 그러한 것들은 특정 소설 혹은 영화가 SF와 판타지 중 어느 쪽에 가까운지를 결정해주는 요인들이다.

 

만약 쥘 베른의 소설이 상상 속에서만 가능한 요소 혹은 과학과 기술에 관한 사회적 문제들을 지나치게 많이 담고 있었다면 어린 오베르트에게 유인 우주 탐사에 대한 비전의 통로가 될 수 없었을지도 모른다. 이 점은 SF 장르가 성인층의 점유물이 된 현대 사회에서 나타나는 문제점을 부각시켜준다. 아동 및 청소년의 마음속에 발견에 대한 비전을 심어줄 수 있는 SF 소설이나 만화영화의 자격은 무엇인가? 실례로 전투용 로봇이 현재의 과학기술 수준에 비추어 실현 가능한 것일지라도, 로봇 설계나 제작 과정이 빠진 채 로봇 전쟁 장면으로 꽉 찬 만화영화가 과연 우리 아이들의 마음속에 발견에 대한 비전을 심어줄 수 있을까? 이러한 문제는 우리에게 토론 거리로 남아 있다.

 

 

[물음 1] 다음 글은 무엇에 대한 보기로 활용될 수 있을까요? 

‘오베르트 클래스’는 추진기관을 담은 몸체에 접시를 올려놓은 모양의 우주선들을 일컫는다. 오베르트 클래스(Oberth class)에 속한 우주선은 은하계 행성연방의 정찰, 운반, 탐색을 담당하고 있다. 오베르트 클래스는 23~4세기를 배경으로 한 SF 시리즈 ‘스타트렉, 다음 세대’(Star Trek, The Next Generation)에 등장한다. 극작가이자 방송 연출가인 로덴베리(Eugene W. Roddenberry, 1921~1991)에 의해 탄생한 스타트렉은 SF 시리즈물 중 최장수 프로그램으로 기록된다. ‘트렉키’(Trekkie)는 스타트렉 마니아를 지칭하는 용어로서 영어사전에도 등재되어 있다.

 

 

 

  

 

[물음 2] 오베르트 클래스의 우주선은 오베르트가 생각한 다단계 추진 로켓이 아닙니다. 하지만 우주선의 접시형 부분에 타고 있는 승무원들이 재빨리 탈출해야 하는 위기 상황에 대비해 다단계 추진 로켓의 아이디어는 여전히 쓸모가 있습니다. 그 이유는 무엇일까요?

 

 

 

 

[물음 3] SF 소설도 주제에 따라 여러 성격을 갖습니다. 과학기술 지식을 소개하는 것, 현재의 과학기술 수준에 비추어 디자인 가능한 것, 특정 과학기술의 사용이 가져올 긍정적 혹은 부정적 결과, 과학기술의 현명한 사용법 등이 그러한 주제가 될 수 있습니다. 이미 읽었거나 본 SF 작품은 주로 어떤 주제에 초점을 맞춘 것이었나요? 실례로 ‘쥐라기 공원’의 주된 주제는 무엇이었습니까?

 

 

 

  

 

[물음 4] 오베르트의 학위 논문이 통과하지 못한 이유를 추측해 본다면?

 

 

 

[물음 5] 로켓 발사의 과학적 원리는 무엇입니까?

 

 

 

 

[물음 6] 오베르트가 다단계 로켓을 설계한 이유는 무엇이었습니까?

 

 

 

 

 

[물음 7] 위 글과 다음의 구성 방식을 바탕으로 글을 만들어 본다면?

 

 

   

나의 글:

 

 

 

 

 

 

[물음 8] 다음의 <화제에 대한 정보들>와 <답에 대한 근거들>을 바탕으로 위 글을 새롭게 구성해 본다면?

 

<화제에 대한 정보들>

• 로켓 발사의 과학적 원리

• 로켓을 만드는 데 어려움

 

<답에 대한 근거들>

• 오베르트의 설계 방식

 

나의 글:

 

 

 

 

참고문헌: <생각의 기차 1: 과학적 발견의 연결>