신과학
http://blog.daum.net/truthinlighthttp://www.fourwinds10.com/journals/ [1986년 테슬라 심포지엄[Tesla Symposium]에서 C.R. “제이크” 포셀[C.R. “Jake” Possell]이 발표한 내용. 포셀은 테슬라가 남긴 기술을 바탕으로 “날없는 테슬라 터빈[THE BLADELESS TESLA TURBINE]”을 발명하였고, 이를 다룬 자신의 책, ‘경계층 신기원, 제 2권 : 테슬라 기술 시리즈 [BOUNDARY-LAYER BREAKTHROUGH, Vol. II : Tesla Technology Series]’를 정리하여 ‘테슬라 소사이어티[Tesla Society]’에 발표함.—역자]
C.R. “제이크” 포셀[C.R. “Jake” Possell]
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[인용]
신사 숙녀 여러분, 테슬라 소사이어티[the Tesla Society] 회원 여러분, 그리고 방청객 여러분. 저는 기계 공학자입니다. 저는 개인 사업체를 하나 가지고 있는데, 지난 20년간 새로운 형태의 기술 개발에 매진해 왔습니다. 그런데 제가 개발해 낸 기술은, 바로 신기(神技)에 가까운 천재, 니콜라 테슬라[Nikola Tesla]로부터 얻어진 것입니다. 테슬라는 전기 공학[electrical engineering]뿐만 아니라, 수많은 다른 분야의 연구도 행한 바가 있었습니다. 하지만, 불행히도 테슬라는 최소 25년에서 30년 정도 시대를 앞서 태어났었고, 당시의 야금학[metallurgy]은 오늘날의 수준에 미치지 못했습니다.
테슬라가 고안해 낸 여러가지 아이디어들은 외면받았고, 문자 그대로 책상 서랍 속에 20년에서 30년 동안 묻혀 있었던 것입니다. 약 20년 전, 저는 아주 우연히 테슬라가 남긴 연구물을 접할 기회가 있었습니다. 대부분의 사람들과 마찬가지로, 나는 당시 니콜라 테슬라[Nikola Tesla]라는 이름을 전혀 들어 본 적이 없었습니다. 물론 이 소사이어티에 계신 분들은 그의 역량을 잘 알고 계실 것입니다. 그런데 그가 잠깐 ‘외도’의 대상으로 연구했던 것은 바로 터빈과 펌프[turbines and pumps]에 관한 것이었습니다. 이 새로운 기술을, 오늘날 우리에게 어느 정도 알려진 학문 분야의 하나로 규정해 보자면, ‘공기역학[aerodynamics]’이라고 할 수 있을 것입니다.
경계층 효과[The Boundary Layer Effect]
[하톤 : 혹시 당신들 “경계층[boundary layer]”이 무엇인지는 알고 있습니까? 잘 모르겠다구요? 만약 당신이 ‘경계층’이 무엇인지도 모른다면, 어떻게 세상을 ‘구해[S-A-V-E]’ 낼 수 있겠습니까?? 나아가 이미 다른 누군가가 그 문제에 대해 글을 쓴 적이 있기에, 만약 우리가 같은 주제를 다시 다루는 일이 허락되지 않는다고 할 것 같으면 (저작권 문제 등으로 인하여—역자), 도대체 무슨 수로 당신들이 이에 대해서 알 수 있겠습니까? 나는 당신들이 당면해 있는 문제들을 이미 이해하기 시작했기를 바랍니다! 자, 그럼 ‘유치원 교육’부터 다시 시작해 봅시다.]
비행기가 공기 중을 고속으로 비행할 때에는, 날개와 동체를 비롯하여 비행기의 모든 부분 위로 들러붙는 얇은 공기층이 형성됩니다. 이 공기층은 비행기의 비행 속도와 동일한 속도로 움직입니다. 이 때, 비행기를 둘러싸고 있는 활발하지 않는 공기층와 이 경계층 사이에는 ‘측면 작용[sheer action]’ 혹은 ‘측평면[sheer plane]’이라고 불리는 것이 생겨 납니다. 그런데, 이 측평면에서는 견인력이 형성되어 비행기를 뒤로 잡아 끄는 것입니다. 공기역학자들[aerodynamicists]은 말하기를, 만약 우리가 마술 지팡이가 있어서, ‘경계층 견인 효과[boundary layer drag]’를 제거하거나 최소화 시킬 수 있다면, 비행 속도를 약 40%정도 더 증대시킬 수 있거나 혹은 동일 수준의 마력을 덤으로 얻을 수 있다고 합니다. 공기역학에 있어서, 경계층 견인 효과는 전혀 원치 않는 부산물인 것입니다.
그런데, 테슬라는 기존 개념을 180도 돌려놓을 수 있었습니다. 테슬라는 경계층 견인 효과가 유용하게 쓰일 수도 있을 것이라고 봤던 것입니다. 일반적으로 말해서, 이처럼 원치 않는 효과를 유발하는 기제가 있을 때, 오히려 이를 정반대로 돌려 놓을 수 있을 경우, 놀라운 변화 내지는 기술 상의 진보를 가져올 수 있는 것입니다. 바로 이것이 정확히 경계층 견인 효과 관련 기술 상에 일어난 일입니다. 기본적으로 우리가 해낸 것은, 달리 말해, 테슬라가 제안했던 것은, 일련의 평평한 디스크[flat discs]들로 된 터빈을 만드는 일이었습니다. 이러한 디스크들은, 금속을 주형 틀로부터 찍어 내어 만들 수 있습니다. 여러분들이 알아야 될 사실이 있다면, 주형 틀을 이용하는 것[stamping]은 금속 제작물을 만드는 방식 가운데 가장 값싼 방식입니다. 가령 사람들이 타고 다니는 자동차를 연상해 볼 것 같으면, 차량 전체도 하나의 금속 주형 틀로부터 만들어질 수 있습니다. 찍어내는 방식은 부품을 만드는 데도 가장 저렴한 방식입니다. 평평한 금속으로부터 평평한 디스크를 찍어 낸 다음, 이를 포갤 수 있습니다. 여러분들도 아시다시피, ‘엔진의 회전자(로터)[rotor]’도 평평한 금속에서 찍어 낸 얇은 디스크들로 만들어집니다. 회전자 디스크들 간에 적절한 공간이 확보되면, 회전자는 축[shaft]을 따라 올라가게 됩니다.
테슬라 터빈 펌프[The Tesla Turbine Pump]
이 장치는 완벽하게 역작용을 일으킬 수 있습니다. 축에 전원이 공급되면 디스크들은 돌아가게 되고, 우리는 펌프를 하나 갖게 됩니다. 유체[fluid]가 고속으로 주입되면, 디스크의 양쪽 면 모두에 경계층 효과가 생겨나고, 이 때 우리는 터빈을 하나 가진 셈입니다. 유체는 터빈의 배출구가 되는 가운데 구멍을 통해 빠져 나오기 전까지, 안쪽으로 향하는 나선 방향으로 진행해 들어갑니다. 그런데, 우리는 다시 정반대되는 작용을 일으키도록 축에 전원을 공급하여 이것이 순환하게 만들 수 있습니다. 이 때, 디스크들은 ‘펌프 측의’ 디스크들이 되는 것입니다. 말하자면, 안쪽으로 들어간 유체들은, 디스크 주변 가장자리로 퍼져 나가기 전까지, 바깥쪽으로 향하는 나선 방향으로 고속으로 진행해 나오게 되는 것입니다. 베르누이 방정식[Bernoulli’s equation](유체의 속도와 압력, 위치 에너지 사이의 관계를 나타낸 식. 흐르는 유체에 대해 유선[streamline] 상에서 모든 형태의 에너지의 합은 언제나 일정하다는 점을 설명—역주)을 살펴보면, 전체 압력은 속도 제곱(동압력—역주)에 정압력[static pressure]을 더한 값을 갖습니다. (Ptotal = V2 + Ps2) 이 간단한 방정식으로부터 알 수 있는 사실은, 만약 우리가 ‘속도 제곱’의 값을 변환시키게 되면, 정압력값이 달라져야 한다는 것입니다. 유체가 펌프 가장자리로 고속으로 빠져 나올 때, 유체상의 에너지 전체 압력은, 일정한 속도 속에 형성됩니다. 이것은 펌프 기술에 있어서 아주 흥미로운 개념으로, 이에 대해 저는 잠시 뒤에 다시 설명하겠습니다.
이 때, 펌프 바깥쪽으로 빠져 나오는 고속의 유체는 ‘확산기[diffuser]’라는 장치 속으로 들어가게 됩니다. 확산기는 점차적으로 팽창하는 표면들 위로 유체가 퍼져 나가도록 하는 것이 목적입니다. 유체의 움직임은 느려지고, 속도는 감속되며, 정압력은 증대됩니다. 유체의 정압력을 증대시키는 것이 바로 펌프의 기능이기도 합니다. 이 기구의 이 장치와 관련하여 특이한 점이 하나 있다면, 일반적인 펌프와는 달리, ‘양력(揚力)(유체 속을 수평으로 운동하는 물체가 유체로부터 받는 힘으로, 진행방향에 대해 수직인 위쪽으로 가해지는 힘—역주) 표면[lifting surfaces]’이 존재하지 않는다는 것입니다. 원심성 펌프[the centrifugal pump]도, 풍향 펌프[the vane pump]도, 피스톤 펌프[the piston pump]도 모두 유체를 따라 움직이는 양력 표면을 가집니다. 그렇지만, 바로 여기에, 이러한 장비들을 이용하는 데에 있어서의, 기본적인 난점들이 존재하는 것입니다.
바로 이 점에 있어서, 테슬라 접근법, 또는 경계층 접근법은 분명한 장점들을 갖습니다. 이들, 디스크들 각각의 양쪽 면 모두에 존재하는 경계층은, 경계층 견인 효과를 일으키는 유체를 잡아 당겨, 이를 더 가속시키게 됩니다. 그러면, 원심력은 유체를 펌프 바깥쪽으로 몰아 가게 되고, 유체는 가장자리를 통해 빠져나갑니다. 터빈 안에서 우리는 이를 반대로 작동시켜 줍니다. ‘일련의 분사구[series of nozzles]’를 통해 유체를 고온, 고압으로 만들어 주는 것입니다. ‘분사구[nozzle]’의 역할은 ‘확산기[diffuser]’의 역할에 정반대가 되는 것입니다. 압력과 온도를 증대시켜 유체를 고속으로 만들어 주는데, 이를 통해 유체를 터빈 바깥쪽의 ‘접선[tangential]’으로 보내는 것입니다. 우리는 고속 상태에서 이렇게 하게 됩니다. 그러면, 이것은 터빈 내 디스크의 양쪽 면 위로 경계층이 형성되도록 만들어 줍니다. 압력률[the pressure ratio]에 따라 유체는 터빈 중심으로 밀어붙여지는 것입니다. 경계층 견인 효과를 통해, 모든 에너지를 디스크쪽으로 전달하고 나면, 터빈 중심에는 아래쪽으로 향하는 나선형 통로[helical path]가 형성됩니다.
이러한 방식의 에너지 전달 과정을 분석해 보면, 추진력과 반발력으로 구동되는 ‘보편적인 날있는 터빈[conventional bladed turbine]’에서 보다, 이 터빈에서는 어떤 대상을 밀어 붙이는 데에 있어서, 훨씬 더 효과적인 잠재력을 가질 수 있는 것입니다. 물론 ‘양력 표면[lifting surfaces]’이 없기 때문에, 유체 혹은 그 어떤 물질이라도 터빈을 통과해 지나가는 것은, 다른 것들 위로 가 닿을 여지가 없는 것입니다. 이는 기존 펌프의 한계점들이었던 것입니다.
일반적인 펌프들에 있어서는, ‘캐비테이션[cavitation]’(프로펠러 뒤쪽에 생기는 진공 현상—역주)이라는 현상이 발생합니다. 캐비테이션은 액체 안에 공기 방울들이 형성될 때 생깁니다. 이 기포들은 바깥쪽 가스로부터 생겨나 액체에 섞이기도 하고, 또는 장치 내부로 액체가 통과할 때 발생하는 비등작용[boiling]으로 만들어지기도 합니다. 높은 증기압을 가지면서도, 끓는 점이 아주 낮은 여러가지 액체들이 존재합니다. 만약 우리가 한가지 액체에 가해지는 정압력을 낮춰주면, 이 액체는 보통 때보다 더 낮은 온도에서 끓게 됩니다. 예를 들어 우리가 물을 휘트니산[Mt. Whitney] 꼭대기나 파이크스산 봉우리[Pikes Peak]에 가지고 올라가면, 물은 212°F에서 끓지 않습니다. ; 물은 보다 낮은 온도에서 끓는 것입니다. 마찬가지로, 우리가 물을 일반적인 펌프 안으로 통과시킬 때에도, 예를 들어 물은 165°F에서 끓게 되는데, 이는 펌프 가장자리에서 발생하는 흡입력으로 정압력이 낮아졌기 때문에 그런 것입니다. 내부적으로, 해당 액체로부터 기포들이 생겨나게 되는데, 이들은 펌프를 빠져 나와야 합니다. 그런데, 실제로 발생하는 일은, 양력 표면이 뒤따라 생겨나 이 기포들을 터트려, 기포들을 붕괴시키는 것입니다. 이것은 파열(외파)[explosion]의 반대 현상을 일으킵니다.—내파[implosion]. 이 내파 현상이 일어남과 동시에, 액체는 기포가 있던 빈 공간 안으로 달려드는 것입니다. 이 ‘내부돌진[inrush]’은 펌프의 양력 표면을 파들어[dig away] 가게 됩니다. 극단적인 캐비테이션 현상이 일어나는 상태에서 일정시간 펌프를 작동시키게 된다면, 펌프의 회전자는 마치 레이스가 달린 커튼처럼 보일 것입니다. 실상, 저는 회전축과 그 끝에 타다 남은 찌꺼기들이 붙어 있는 펌프들을 봐 왔습니다. 캐비테이션 현상 때문에 회전자의 나머지 부분들은 완전히 사라져 버렸던 것입니다. 하지만, 이것은 펌프에 있어서 꽤나 심각한 문제입니다.
그런데, 이에 더해, 펌프 회전자 상의 캐비테이션 효과만큼, 혹은 그 보다 더 나쁜 현상도 펌프 하류부분[downstream of pump]에 발생합니다. 펌프 안에서의 캐비테이션으로 인해, 펌프 하류부분에는 커다란 압력 불안정 상태[pressure fluctuations]가 생기는 것입니다. 이러한 압력 불안정은 통을 반으로 쪼개버릴 수도 있고, ‘열 교환기[heat exchanger]’를 찢어버릴 수도 있습니다. 석유 화학 공장에서건, 여타의 화학공장에서건, 펌프상에 캐비테이션이 발생하는 한, 이로 인한 ‘압력 불안정 현상’은 모든 형태의 손상을 야기할 수 있는 것입니다. 끓는 점이 매우 낮은, 물이 아닌 액체, 가령, 이소펜탄[isopentane]을 펌프질한다고 할 것 같으면, 펌프안에 캐비테이션이 발생하지 않도록 만드는 것은 거의 불가능합니다.
하지만, 테슬라 터빈[the Tesla Turbine] 또는 경계층 펌프[boundary layer pump]는 어떠한 ‘양력 표면’도 갖지 않습니다.[하톤 : 이 문장을 다시 읽어 보십시오!] 따라서, 캐비테이션이라고 하는 현상이 이 펌프 안에서는 발생할 수가 없는 것입니다. 이는 우리가 액체와 기체를 함께 펌프질 할 수도 있다는 것을 의미합니다. 실상 우리는 세가지의 물질 상태에 있는 것 모두를 펌프질 할 수 있습니다. 물론 세가지 물질 상태란, 액체, 기체, 고체를 말합니다.[하톤: 심지어, 스펠트[Spelt](사료용 밀)나 감자도 펌프질 할 수 있다는 말입니다.]
다른 펌프 회사들은 미심쩍게 생각하지만, 어떻게 우리가 고체를 펌프질 할 수 있다는 것일까요? 이 경우, 양력 표면은 ‘침범[impingement]’에 직면하게 됩니다. 양력 표면이 고체를, 예를 들면, 모래 알갱이들을 치는 것입니다. 양력 표면상의 이 접촉은 바로 양력 표면을 닳게 만들고 이를 파들어 가는 것입니다. 따라서, 만약 우리가 세가지 단계의 물질 모두를 기존의 펌프로 펌프질하게 되면, ‘캐비테이션 작용’에 ‘침범 작용’ 두가지가 동시에 발생하는 것입니다. 물론 그러한 현상이 발생하는 한, 펌프는 이내 쓸모 없게 됩니다. 금새 파괴되어 버리고 말 것입니다. 얼마나 빨리 고장나느냐가 문제가 될 뿐일 것입니다.
만약 펌프 가동 속도를 높인다면, 이 현상은 훨씬 더 빨리 발생할 것이고, 더 신속한 방식으로 펌프는 파괴되고 말 것입니다. 만약 펌프 가동 속도를 낮춘다면, 이 현상은 긴 시간대에 걸쳐 보다 오랫동안 발생할 것입니다. 여하튼 이러한 점은 기존 펌프의 또 한가지 단점입니다. 펌프 수명을 늘리려면, 가급적 펌프 가동 속도를 낮춰줘야 합니다. 이렇게 하면, 방금 제가 이야기 한 것, 즉 펌프가 단시일 안에 신속하게 고장나는 일을 막아 줄 수 있습니다. 그런데, 현실적으로 펌프를 매일 사용하는 사람들이, 펌프를 어떻게 쓰는 지를 알면 놀랄 것입니다. 사람들을 펌프질을 할 때, 액체를 사용해야 된다는 사실을 잘 알고 있습니다. 물의 온도는 60°F 정도에, ‘뉴튼이 정의한 순수한 액체 상태[pure Newtonian fluid]’가 표준적인 상황에 가장 알맞습니다. 그렇지만, 불행히도, 제 고객들 가운데, 그 어느 누구도, 깨끗하고, 차고, 순수한 물을 사용하지 않습니다. 사람들은 유황산[sulfuric acid]과 같은 고약한 액체나, 바닥에 유리 재질이 섞여 있는 물, 혹은 모래나 다른 화학 물질이 포함된 더러운 물도 종종 펌프질하게 되는데, 이러한 것들은 금속을 상하게 만들 수 있습니다. 펌프가 사용되는 현실 세계에서의 문제점이라면, 이러한 환경에서 사용되는 기존의 펌프들은 모두 ‘양력 표면’을 갖는 장치들이라는 것입니다.
우리가 처한 유일한 곤란함이 있다면, 그건 우리 회사가 소규모 회사라는 점입니다. 우리는 문자 그대로 사탕 가게 앞에 서 있는 아이나 다름없습니다. 우리는 해보고 싶은 것도, 이뤄보고 싶은 것도 너무 많은데, 이를 다 해 볼 수는 없는 것입니다. 그래서 우리는 산업체에서 가장 유용하게 쓰일 수 있는 기술과 관련하여, 가장 중요하다고 판단되는 걸 선별해야 하는 것입니다. 어쨌든 우리는 여러가지 실험들을 해 봤고, 나는 가급적이면 간단하게 우리가 시행했던 것들 가운데 몇가지를 소개할까 합니다. [하톤 : 독자들 가운데 단 한 사람이라도, 제이크 포셀[Jake Possell], 혹은 “포셀 펌프[Possell Pump]”에 대해서 들어 본 적이 있습니까? 아마 없을 것입니다! ‘테슬라와 포셀[Tesla-Possell]’에 관련한 이야기는 어쩌면, ‘저메인과 러셀[Germain-Russell]’의 경우에 느꼈던 생소함만큼이나 낯설게 여겨지지 않습니까? “펌프나 터빈[pump-turbine]”과 같은, 이 엄청나게 중요한 대상을 어떻게 간과할 수 있는 겁니까? 그러고 싶거든, 계속 그렇게 하십시오. 도리스[Doris]와 E.J.는 모두 이미 10년 전에 포셀이 세가지 물질 상태를 모두 펌프에 이용하는 것을 직접 본 적이 있습니다. 도리스와 래리[Larry]는 ‘무진동 ‘심장’ 펌프[a pulseless heart pump]’를 일반에 공개하는 문제로 전화통화를 한 적도 있었습니다. 그렇지만, 이것은 나중에 ‘반쯤 완성될[semi-developed]’ 수 밖에 없었습니다. 사실 나는 “반쯤 망친[half-assed]”이라는 표현이 더 적절할 것으로 봅니다. 이 중요한 사안에 대해서 어떻게 “단지 일을 관둬 버리고”[“just off” the work-bench] 말 수가 있는 겁니까? 이 놀라운 기계는 감자 껍질도 펌프질 할 수 있었고(다른 어떤 펌프도 그렇게 못합니다.), 그러고도 완벽하게 세척될 수 있었습니다. 당신들은 실상 ‘문제’를 해결하는 데 필요한 여러가지 것들을 이미 가졌었던 것입니다.—그렇지만, 엘리트들이 이 귀한 선물을 어딘가에 갖다 묻어버릴 때까지, 당신들은 자고, 자고, 자고, 또 잤습니다.]
우리는 세가지 물질 상태를 펌프에 이용할 수 있습니다. 우리는 경계층 효과에 의한 장비 손상을 일으킴이 없이, 세가지 물질 상태 중 두가지를 한꺼번에 펌프질 할 수도 있습니다. 달리 말하자면, 우리는 기체와 고체를 한번에 펌프질 할 수 있는 것입니다. 이것이 바로 이 펌프의 특성이기도 합니다. 나는 우리 회사가 어쩌면 이 세상에서 유일하게, 회전자[rotor]에 손상을 입힘이 없이 고체와 기체를 함께 펌프질 할 수 있는 펌프를 만드는 회사가 아닐까 생각합니다. 사실상 경계층이 회전자와 펌프 내부를 ‘보호’해 주는 것입니다. 이 펌프를 통과해 지나가는 고체 물질들은 펌프 안 쪽의 어떠한 표면도 결코 건드리지 않습니다. 달리 말하자면, 고체 물질들은 하나의 디스크의 경계층과 인접한 다른 디스크의 경계층 사이를 통과해 지나가는 것입니다.
한 명의 엔지니어로서 나는 이 사실을 많은 사람들에게 이야기했습니다. 하지만, 항상 미심쩍어하는 답변들만 돌아 왔습니다. “당신은 그게 그렇게 될 거라고 생각하는지 모르겠지만, 실제로 그렇게 안되면 어떡할래요?” 사실 우리 스스로도 이에 대한 확신을 갖기 위해서, 여러가지 실험들을 해 봤는데, 그 가운데 한 번은, 해변에서 커다란 펌프를 가지고 바닷물을 한 번 펌프질해 보기로 했습니다. 우리는 장시간에 걸쳐 시행해 봤습니다. 이에 쓰일 펌프를 만들기 전에, 우리는 회사 시설 감독관을 시켜 그리스 펜[grease pencil]으로 펌프 회전자 바깥에 작은 표시를 하게 했고, 그런 다음에 펌프를 조립했습니다. 우리는 불순물로 가득찬 바닷물을 펌프질해 봤습니다. 우선 여기에는 아주 많은 양의 소금이 들어 있었고, 다량의 모래 알갱이들, 조개 껍질들, 해초들, 그 밖의 온갖 것들이 다 들어 있었습니다. 이 모든 것들이 다 펌프를 통과해 지나가게 되는 것이었습니다. 하루 24시간 동안 돌리기를 2주 동안 계속 한 다음, 우리는 펌프를 분해시켜 봤습니다. 유레카[Eureka]! 바로 회전자 위에 그리스 펜으로 작은 표시를 해 둔 것이 고스란히 남아 있었던 것입니다. 우리는 엄지 손가락으로 그 표시를 지워 봤는데, 금새 지워졌습니다. ‘경계층 보호 작용[the boundary layer protection]’은 실제로 작동했던 것입니다. 바로 이것이 이 펌프의 핵심 사안인 것입니다.
테슬라 터빈 발전기[The Tesla Turbine Generator]
이 특수한 기술을 다루기 전에, 저는 가스 터빈업을 하는 몇몇 사업체에서 일한 적이 있었습니다. 내가 처음 테슬라의 연구물을 접하게 되었을 때, 나는 이것이야말로 가스 터빈 분야에 있어서 비용 절감의 신기원을 이룰 수 있을 것이라고 봤습니다. 오늘날의 야금술[metallurgy]과 향상된 베어링[bearings] 및 밀봉[seals] 기술, 그 밖의 여러가지 기술들을, 테슬라가 오래 전에 고안해 낸 원리와 실제로 접목시켜 보는 일은 가능할 것으로 생각되었습니다. 물론 우리는 당연히 그렇듯 군대를 찾아 갔습니다.
군대는 전통적으로 우리가 ‘소모용 엔진[expendable engine]’이라고 부르는 엔진들을 필요로 하는 조직체입니다. 이는 아주 짧은 기간 동안만 쓰이는 엔진들입니다. 만약 우리가 보통의 기업체들, 말하자면, 제네랄 일렉트릭[General Electric]사나 웨스팅하우스[Westinghouse], 도시바[Toshiba] 또는 롤스 로이스[Rolls Royce]와 같은 곳에서 만든 가스 터빈을 찾는다고 할 것 같으면, 여기서 만든 제품들은 작은 장비 하나라도 그 제조 비용이 너무 비싸고, 너무 자본 집약적인 것입니다. 만약 여러분이 이러한 장비 하나를 구매하여, 공장에다 옮겨 놓고, 회사 회계 담당 직원에게 다음과 같이 물어봤다고 해 봅시다. : 이 제품의 본전을 뽑으려면 얼마나 걸릴 것 같습니까? 그러면 그는 다음과 같이 대답할 것입니다. : 아마 앞으로 십 년은 족히 더 걸릴 겁니다. 엄청난 비용을 쏟아 부은 이상, 그 값을 환수하는 데에 수 년이 넘게 걸리는 게 지극히 당연하겠지요. 그런데, 군대에서는 십 년 동안 쓸 엔진을 찾는 게 아니라, 십 분 동안 쓸 엔진을 찾고 있음을 잘 생각해 보십시오. 십 년 동안 본전을 뽑기 보다가, 십 분만에 본전을 뽑기란 물론 훨씬 더 어려울 것입니다.
나는 여러분들이 앉은 자리에서 볼 수 있도록 작은 장비 하나를 가지고 나왔습니다. 이것은 한국 전쟁[the Korean War]동안 미 해군[the U.S. Navy]이 썼던 것으로, 우리가 만든 것입니다. 용도가 무엇인지는 말하지 않겠습니다. 비밀사항이거든요. 하지만, 이게 무엇인지 정도는 말해 줄 수 있는데, 그럼, 여러분들은 아마 그 용도를 짐작해 보실 수는 있을 것입니다. 이 장비는 ‘소모용 가스 터빈 전기 발전 장치[expendable gas turbine electrical generating plant]’라는 것입니다. 이것은 두 단계를 거치는 압축기[compressor]로 구성되어 있습니다. 이 기계는 공기를 집적하고 압축시켜, 이 안에서 연료와 함께 섞는 것입니다. 이 때 쓰이는 연료는 프로판[propane] 가스입니다. 그러고 나면 이 프로판 가스 / 산소 혼합물은 ‘버너 통[burner can]’으로 들어가게 되는데, 이것은 이 기계 상부에 있는 보석조각 같은 작은 장치물로서 그곳에서 연소가 일어나는 것입니다. 이 버너 통은 불꽃을 ‘붙잡아 둘 수’ 있는데, 그렇게 되면, 불꽃이 바깥으로 빠져 나가지 않게 됩니다. 그 때, 뜨거운 가스는 아래의 작은 ‘날없는 터빈[bladeless turbine]’으로 들어가게 되는데, 이것은 직경이 단 1인치 밖에 되질 않습니다.
이 장치는 3만 피트 상공에서 작동되는 것입니다. 이것은 그 가동 속도를 몇 분의 1초에서, 백만분의 1초까지 끌어 올리게 됩니다. 화약 충전으로 그렇게 하는 것입니다. 여기 이 작은 기계의 끝부분, 그러니까 터빈 맨 끝부분엔, 작은 은색의 물체가 있는데, 이것은 ‘두 개의 극을 가진 교류 발전기[two pole alternator]’ 혹은 ‘발전기[generator]’라고 부를 수 있는 것으로, 전기를 생산해 냅니다. 터빈과 같은 축[shaft] 상에 있는 것입니다.
3만 피트 상공에서 속도를 올리게 될 때, 이것은 약 100 와트의 전기를 생산하는 것입니다. 배터리가 들어갈 공간도 필요한데, 이건 좀 큰 편으로, 1평방 피트[a foot square] 정도입니다. 그렇지만, 배터리는, 온도가 -65°F에 이르게 되는, 그러한 고도에서 많은 전기를 생산해 내지는 못합니다. 따라서, 우리는 배터리 바깥을 둘러싸는 쪽에 걸쳐, 가열을 위한 일종의 장치를 해 두어야 하는 것입니다. 배터리가 작동할 수 있도록 더 많은 에너지를 공급해야 하는 것입니다. 바로 여기 있는 이 작은 장치물이 100 와트의 전력을 생산해 내게 됩니다.
장비를 작동시키고 10분이 지난 다음, 이 기계가 수면에 이르는 고도까지 하강하게 되었을 때에는, 약 180 와트의 전력을 생산하게 됩니다. 그런 다음, 이것은 파괴됩니다. 전체 수명이 단지 10분인 셈입니다. 이 말은 기계를 10분 이상 사용할 수 없다는 뜻이 아닙니다. 이것이 작동되도록 고안된 상황, 즉 ‘임무’가 부여된 상태에서, 10분 정도의 수명을 가지고 사용된다는 말입니다. 이걸 만드는 건, 우리 회사로서는 아주 흥미로운 작업이었습니다. 그렇지만, 불행히도 한국 전쟁은 이내 종료되었습니다. 우리 회사는 작고 자본이 빈약한 회사로서, 이후 군대와 계속 거래하기가 아주 힘들다고 판단했습니다. 그래서 우리는 우리가 만든 것을 ‘(레인지의) 안쪽 버너[the back burner]’에 부착해 보기로 했습니다.
여러분들도 어쩌면 짐작해 볼 수 있겠지만, 우리로서는 힘든 과정들이었습니다. 왜냐하면, 우리는 전력 생산에 있어서, ‘경계층 개념[the boundary layer concept]’을 실제로 적용해 볼 수 있는, 보다 더 큰 어떤 것을 만들어 보고 싶었는데, 그러려면 당장에 돈이 필요했습니다. 그래서 우린 그 장치를 ‘레인지 안쪽 버너’에 집어 넣는 걸 고안해 냈던 것입니다. 자본이 빈약한 소규모 회사가 살아남기 위한 일종의 자구책이었습니다. 군대 쪽에서는, 금요일 저녁에 직원들 임금을 지급해야 한다는 사실을 이해하지는 못하는 것 같았습니다. 그들은 통상, 다음 주에, 다음 달에, 혹은 이 다음에 주긴 줄 거니까 걱정하지 말라고 했습니다. 비용을 지불하는 게 그들에겐 그렇게 중요한 문제가 아니었지만, 우리에겐 생사가 달린 문제였습니다.
그래서 우리는 터빈을 레인지 안쪽 버너에 부착하기로 결정했었고, 동시에 ‘경계층 펌프[boundary layer pumps]’ 개발도 계속 추진할 수 있었던 것입니다. 어쨌거나 이 연구를 계속하기로 했던 것이 회사로서는 좋은 결정이었던 게, 이 펌프는 기존의 가스 터빈에 비해 그 설계의 복잡성이 채 10분의 1도 안되었기 때문입니다. 거의 독창적인 방식으로 작동되는 이 펌프들을 개발해 냄으로써, 우리 회사는 이어지는 여러 해에 걸쳐 번창할 수 있었습니다. 현재 우리는, 다시 터빈 분야에만 매진해 볼 수도 있을 것 같은, 또 거대 업체들이나 군부대와도 다시 거래를 터서, 20년 전에 머리 속으로만 해 볼 수 있었던 작업들을 재개해 볼 수도 있을 것 같은 생각이 들 정도의 입지에 도달하게 되었습니다. [하톤 : 이건 1986년도 이야기입니다. 당신들 가운데, 최근에 ‘포셀 펌프 또는 터빈[POSSELL PUMPS—OR TURBINES]’에 대해서 들어 본 사람이 몇이나 됩니까????]
……
가스 터빈에 내재한 문제점들
오늘날 여러가지 형태의 터빈들이 존재합니다. 물을 이용한 터빈, 증기 터빈, 그리고 가스 터빈도 있습니다. 터빈은 아주 다양한 분야에서 사용됩니다. 제가 좀 전에 여러분들에게 보여드렸던 터빈은, 한국 전쟁 당시 만든 것으로, 관련 설명을 드렸었죠. 38년 전에도 이미 터빈은 그런 식으로 사용되었던 것입니다. 지난 수년간에 걸쳐, 우리는 이 기술을 바탕으로 많은 특허를 따내어 왔습니다. 우리가 우리 시에서 최초로 특허를 받았던 것 역시 바로 테슬라의 기술에 근거한 것이었습니다. 물론 우리는 항상 다른 사람들에게 ‘경계층 견인 효과[boundary layer drag]’와 관련된 이 모든 아이디어들은 전부, 교류[alternating current] 전기를 발명했던 천재, 니콜라 테슬라[Nikola Tesla]가 최초로 창안했던 것이라고 말했습니다.
그런데, 이 분야에서 현재 진행 중인 것들 가운데, 아주 재미있고도 흥분되는 사안들이 몇 가지 있습니다. 마치 이런 모임에 나와서 빛의 속도를 인자[factor]별로 나누는 것에 정통한 박사님의 설명을 듣는 것만큼이나 참신한 내용들입니다. 현재 진행 중인 연구들이 앞으로 다가올 세상에 기여하게 될 일을 생각해 보면, 나는 내가 ‘경계층 터빈’에 대해서 가졌던 것만큼이나 짜릿한 흥분을 느끼게 됩니다. 우리가 연구하고 있고, 또 구상하고 있는 것들이 앞으로 해내게 될 작용들과 관련하여, 나는 여러분들이 대강의 조망이나마 가져볼 수 있도록 설명드리고자 합니다. 증기 터빈 안에는 뒤틀린 비행기 날개 모양으로 생긴 일련의 날들[series of blades]이 들어 있습니다. 이들은 터빈 중심부의 큰 회전자[rotor]에 부착되어 있습니다. 증기가 들어오면, 날개에 부딪히거나 터빈의 날에 부딪혀 미는 작용을 하는 것입니다. 이것은 ‘추진[impulse]’이라 불립니다. 터빈의 뒤쪽은 날개처럼 굽어 있습니다. 흘러 들어온 유체는 여기까지 간 다음, 주위의 날을 잡아 끄는 ‘반작용[reaction]’이라고 불리는 힘을 만들어 냅니다. 앞서도 이야기했다시피, 경계층 터빈은 양력 표면을 갖지 않기 때문에, 우리는 오직 평면 디스크 시스템을 가지고 있을 뿐입니다.
터빈에 있어서, 일반적으로 직면하게 되는 최대의 난점이라면, 그건 바로 ‘온도의 영향’과 ‘날에 가해지는 압력’입니다. 여러분들도 추정해 볼 수 있겠지만, 압력과 온도를 올리면, 증기 사이클이 되든, 가스 사이클이 되든, 뭐가 되든, 사이클 효율성은 증대됩니다. 누구나가 다 터빈 안쪽의 온도와 압력을 순간적으로 증대시키려고 애쓰는 것입니다. 그렇게 해야만, 1톤의 석탄이든, 1갤런의 석유든, 그 무엇이든 간에, 대개 전력 얻는데 쓰이는 화석 연료 단위당 효율성을 증대시켜, 더 많은 전기를 얻을 수가 있기 때문입니다.
그렇지만 사람들은 때때로 특수한 기술에 있어서 잘못된 사고방식을 갖고 있기도 합니다. 예를 들어 불과 몇 년 전에, 우리는 캘리포니아에서 제임스 와트[James Watt]의 증기 기관을 ‘재발명’해 내려고 노력하는 일군의 사람들을 볼 수 있었습니다. 그들은 증기 터빈을 ‘재발명’하고 있던 중이었습니다. 불행히도 그들은, 공공 도서관에 찾아가서, 책 한 권을 집어 들고, 그러한 장치에 있어서 효율성을 높이려면 어떻게 해야 되는지에 대해서 그저 읽어보기만 하면 그만이었지만, 그럴 정도로 현명하지는 못했던 것입니다. 증기 터빈, 증기 피스톤 엔진 그리고 기타 관련 부속들은 기계 공학적으로 아주 깔끔한 배열을 갖고 있긴 했지만, 불행히도, 이들은 내재적으로 아주 큰 비효율성을 안고 있는 것입니다. 여태껏 만들어져 온 대부분의 복잡한 증기 기관차들은, 모두 3단 확장 2단 합성 장치들[triple expanding, double compounded device]로, 열 효율성이 채 14% 정도 밖엔 되질 않습니다. 디젤 엔진[diesel engine] 역시 보다 효율적인 것이라고는 하나, 기껏해야 36%에서 38% 정도의 효율성을 가질 뿐입니다. 오늘날 우리가 증기 엔진으로 달리는 기차를 더 이상 볼 수 없는 것은 바로 이 때문이기도 합니다. 열 효율이 훨씬 높은 디젤 엔진으로 기관차를 만드는 게 더 나은 것이지요.
저는 엔지니어로서, 제 경험으로 얻어낸 몇 가지 방식들이 있습니다. 제가 알아 낸 이 몇 가지의 경험칙들을 여러분들에게 설명하면, 아마도 내가 이야기하는 것들을 더 잘 이해하실 수 있으실 것입니다. 예를 들어 볼 것 같으면, 우리가 화석 연료를 연소시킬 때, 화학량적 결합[stoichiometric combination]이라는 측면에서, 연료와 공기가 최적 비율로 섞였을 때, 가스 터빈 안의 날들에 전해지는 온도는 3,000°F가 훨씬 넘게 되고, 이건 오늘날의 기술로 올릴 수 있는 한계 온도에 해당하는 것입니다. 만약 날들이 늘어나서 바깥쪽 케이스를 치게 되면, 장비를 완전히 망가뜨리고 말게 됩니다. 우리가 해야 되는 일이란, 외부로부터 엄청난 양의 차가운 공기를 불어 넣어, 뜨거운 가스와 섞이게 하여, 온도를 낮춰 주는 것입니다. 그래야 장비 안에 적정 수준의 온도가 유지되는 것입니다.
하지만, 이게 그다지 좋은 방식이 아니라는 사실을 알기 위해서, 여러분이 꼭 공기역학 전문가[aero dynamicist]나, 열역학 전문가[thermo dynamicist]가 되어야 할 필요는 없습니다. 만약 여러분이 어떤 대상의 온도를 올려주면, 거기서 일정량의 에너지를 얻을 수 있습니다. 여기에다 차가운 공기를 더해 준다면, 전체 에너지량도 당연히 떨어지는 것입니다. 오늘날 이런 방식으로 가스 터빈 안에서 유지되는 한계 온도는 약 2000°F입니다. 세상에서 가장 발달된 군사용 엔진도 제가 알기로는, 2050°F에서 구동됩니다. 웨스팅하우스[Westinghouse], 제네럴 일렉트릭[general Electric], 도시바[Toshiba], 롤스 로이스[Rolls Royce]—모두 다 가스 터빈 분야 업체들입니다.—와 같은 회사들은 모두 터빈 안의 이 온도를 올려줄 수 있는 방법을 찾는데, 그들의 노력을 다 쏟아 붓고 있습니다. 해마다 그들은 이 온도를 11도 혹은 14도, 또는 그런 정도만큼 더 올리고 있습니다. 야금 기술과, 독특한 기계공학적 설계의 결합을 통해, 때로는 신소재 사용을 통해 그렇게 하는 것입니다. ‘우리는 이 온도를 11도 더 올려줄 수 있습니다.’ 이렇게 이야기하고 나서, 그들은 전화번호부만큼이나 두꺼운 보고서를 출간하여, 홍보하는 것입니다. ‘우리가 올해 무슨 일을 해 냈는지 보세요. : 온도를 11도나 더 올렸답니다.’ 늘 이러는 것입니다.
그런데, 제가 여기서 지적하고 싶은 것으로, 경험에 따른 법칙 중 가장 흥미로운 것이 한가지 있다면, 터빈 내부 온도를 350°F 올리게 될 때, 그 엔진으로부터 생성되는 마력은 두 배로 증대된다는 것입니다. 달리 말하자면, 여기 가령 제네럴 일렉트릭사의 제트 엔진이 하나 있는데, 우리가 마술 지팡이를 흔들어서 그 내부 온도를 350°F 더 올려주면, 4만 파운드가 아닌 8만 파운드의 동력을 얻을 수 있습니다. 물론 이건 저만 알고 있는 사실이 전혀 아닙니다. 제트 엔진 업계의 누구나가 다 잘 알고 있습니다. 그들은 문자 그대로 ‘터빈 온도 증대’라는 담벼락을 경쟁적으로 기어올라가고 있는 것입니다.
이제 경계층 터빈으로 눈을 한 번 돌려 봅시다. 우선 여기에는 날이 없습니다. 대개 날의 뿌리 부위에는 ‘결합 만곡[combined bending]’이라고 불리는 ‘압력 현상[stress phenomenon]’이 생깁니다. 그런데 이건 ‘최악의 압력 상태[the worst stress level]’을 보여줍니다. 이건 엔지니어들을 거의 미치게 만드는 골치거리입니다. ‘결합 만곡’은 어떤 장비에서건, 가장 나쁜 형태의 압력을 만들어 내는 것입니다.
그런데, 기존 엔진에서는, 이 현상을 더 악화시켜 주는 것으로, 날의 뒤쪽 끝부분이 날카로운 가장자리 쪽으로 쏠리는 일이 발생합니다. 이를 두고, ‘샤피 효과[Charpy effect]’ 또는 ‘새김눈(노치) 효과[notch effect]’라고 부릅니다. 이 날카로운 가장자리 부분에서 ‘만곡 효과[bending effect]’는 가장 커지는 것입니다. 또한 바로 여기가 날이 망가지는 부분이기도 합니다. 이 지점에서 날은 깨지기 시작합니다. 우리가 터빈의 온도를 더 올려주면, 날의 수명은 거기서 끝나 버립니다. 날을 부러져 날아가 버릴 것이고, 이 때 물론 터빈의 수명도 종료됩니다.
만약 당신이 비행기를 탄 적이 있다면, 엔진 포드[pod](제트 엔진이나 무기 등이 들어가는 비행기의 동체나 날개 밑의 유선형 공간—역주)를 한 번쯤 봤을 것입니다. 엔진 포드의 바깥 가장자리에는 빨간색 선이 그어져 있습니다. 이 빨간 선은, 엔진이나 비행기 관련 분야에서 일하는 기계공들에게 이 선과 일직선으로 서지 말라는 뜻으로 그어져 있는 것입니다. 이 선을 그어 둔 곳은, 엔진이 낡거나 문제가 생겼을 때, 날들[blades]이 바깥으로 튀어 나올 수 있는 자리입니다. 마치 소총의 탄환처럼 튀어나올 수 있는 것입니다. 인접한 지역의 다른 카운티[county]까지 날아갈 수 있습니다. 여러분들이 잘 몰랐을 사항 한가지를 말씀드리자면, 모든 엔진 기계공들을 이 빨간 선을 대단히 주의깊게 지켜보고 있다는 것입니다. 만약 그들의 행동을 관찰할 기회가 있다면, 자연히 보게 되겠지만, 이들이 이 빨간선 근처로 가야할 때가 있다면, 그들은 아주 빨리 지나가는 것입니다. 아무도 이 위험 영역에 일직선으로 서려고 하지는 않습니다.
하지만, 경계층 터빈 상에는 날이 없습니다. ‘결합 만곡[combined bending]’ 현상도 발생하지 않습니다. 이 터빈 안에 그런 것들은 없습니다. 존재하는 것이라고는 오직 ‘두가지 힘[two forces]’밖에 없습니다. 그 중 하나는 원심력[centrifugal force]입니다. ‘평면 디스크[flat disk]’ 자체가 회전할 때 그 무게로 인해 생기는 것입니다. 디스크 안에서 생겨나는 원심력이 존재합니다. 이 힘이 디스크를 움직일 수도, 깨어버릴 수도, 바깥으로 튀어 나가도록 만들 수도 있습니다. 일반적인 터빈의 날에 생기는 ‘결합 만곡 압력 상태[combined bending stress level]’에서 원심력이 차지하는 비중은 대단히 낮습니다. 또 한가지의 힘은, 디스크로부터 축으로 동력이 전달될 때의 회전력[torque]에서 비롯되는 작은 압력입니다.
나는, 우리가 재미삼아 해 본 것이면서, 동시에 날없는 터빈의 놀라운 장점들을 우리 스스로 한 번 확인해 보려고 했던 실험에 대해서, 여러분들에게 이야기하려고 합니다. 우리는 ‘가변 진동 모터[variable frequency motor]’에다, 터빈이 마치 압축기나 펌프인 것 마냥 설치해 본 적이 있었습니다. 실험이 끝나고 우리가 알아낸 사실은, 일정 수준의 압력 상태 이상으로 디스크를 과하게 돌렸을 때, 원심력과 ‘측면에 가해지는 힘[sheer forces]’은 디스크를 찢어서 둘로 나눠버릴 수도 있다는 것이었습니다.
일반적인 터빈의 날의 부피에 비해 볼 때, 평면 디스크의 부피는 상당히 작습니다. 바로 이 때문에 기존의 날은 이웃 ‘카운티’까지 날아갈 수도 있는 것입니다. 상대적으로 크기도 큰 데다가 고속으로 돌아가는 것입니다. 처음 내던져진 방향을 따라 계속 날아가게 되는 것입니다. ‘테슬라 터빈’에서의 ‘디스크의 부피’는 일반 터빈의 ‘날의 부피’에 비해 훨씬 작다고 말했습니다.
우리는 테슬라 터빈의 가동 속도를 높여, 단번에 분당 5000 회전[5000 revolutions per minute]까지 올렸습니다. 85,000 rpm 부근까지 올렸을 때, 이들 디스크들 가운데 하나가 한계점에 이르러 파열되었습니다. 우리는 대폭발이 일어날지도 모를 것 같아서, 모두가 주위에 웅크린 채 있었습니다. 우리는 여기에다 5000 rpm을 더 올려 보기로 했습니다. 사실 우리는, 혹시 실험실 전체를 다 날려버릴까 봐서, 혹은 그와 비슷한 일이 벌어질까 봐서 겁이 좀 났습니다. 그런데, 갑자기 귀에 이어폰을 낀 채, 장비를 만지고 있던 한 친구가 말했습니다. : “방금 삑하는 소리가 들렸어요. 터빈에 무슨 일이 발생한 것 같습니다.” 다른 사람들은 어떤 소리도 듣질 못했습니다. 나머지 사람들은 무슨 일이 일어났는지 아무도 간파해내질 못했습니다. 하지만 우리는 터빈을 멈추고 한 번 살펴보기로 했습니다. 우리는 터빈이 관성에 따라 움직이도록 얼마간 놔둬야 했는데, 제로 rpm으로 돌아오는 데는 시간이 좀 걸렸기 때문입니다.
그런데, 우리가 터빈 케이스를 열어 봤을 때, 너무나 놀라고 만 것이, 다른 디스크들보다 조금 더 두꺼웠던 것으로, 터빈 맨 바깥쪽에 있던 디스크가 폭발해, 아예 사라져 버렸기 때문이었습니다. 처음에 우린 그것이 어딘가 안쪽으로 흘러 들어갔을 것이라고 생각했습니다. 유량계[flow meter] 안쪽이나 통제 밸브[control valves] 안쪽, 혹은 어디라도 그런 쪽으로 들어갔을 것 같았습니다. 우리는 파이프를 다 분해하기 시작했습니다. 어디론가로 도망간 조각들을 찾으려고 했던 것입니다. 온 벽을 다 뒤지고, 파이프를 죄다 분해하고, 다 흔들어 봤지만, 결국 발견되지 않았습니다. 우리는 말했습니다. : “도대체 이 부품 조각들이 어디로 간 거야? 혹시 주차장까지 날아간 거 아냐?”
충분히 그럴 수 있을만한 일이었습니다. 우리는 바깥(우리는 커다란 콘크리트 건물의 2층에 있었습니다.)으로 나가, 정말로 주차장에서 이 디스크 조각들을 핀셋으로 집어 올릴 수 있었습니다. 조각들은 약 4분의 1 평방 인치 크기였습니다. 이 부품 조각들은, 터빈을 빠져 나가, 통제 밸브를 빠져 나가, 유량계를 빠져 나가, 그 밖의 모든 장비들과 파이프까지 다 빠져 나가, 우리도 모르는 사이 주차장까지 용케 날아갔던 것입니다. 그렇지만 여러가지 의문의 그림자 너머 우리가 한가지 확신할 수 있었던 것은, 이 터빈은 설령 과도하게 돌려서 부품이 폭발하더라도, 그 위험도가 아주 낮다는 것이었습니다. 이 사실이 왜 중요한 지에 대해서는 있다가 설명드리겠습니다.
또 다른 놀라운 사실이 있었다면, 터빈은 다른 어떤 것과 반드시 연결되어 있어야 한다는 점입니다. 예를 들어, 우리가 터빈을 차량 안에 부착한다고 해 봅시다. 잠시만 이를 관찰해 보도록 합시다. 왜냐하면 지금 우리가 이야기하고 있는 것은 아주 흥미로운 대상이기 때문입니다. 터빈은 제로 rpm에서 최대 회전력[torque]을 가집니다. 이 점을 곰곰이 생각해 보십시오. ‘가속’이라는 문제와 관련하여 이것이 의미하는 바는 무엇이겠습니까? 우리가 자동차 클러치를 놓게 될 때, 대개 그 놓는 순간 이전에 모터를 2000 rpm정도로 올려줘야 합니다. 자동차 시동이 꺼져서 다시 시작하지 않으려면 그래야 하는 것입니다. 제로 rpm상에서, 일반적인 내연 엔진은 제로 회전력을 갖습니다. 가속을 위해서는 좋은 것이 아닙니다. 클러치를 놓기 전에 엔진 속도를 올려 줘야만 차량의 가속을 위해 적절한 회전력을 가질 수 있는 것입니다. 그렇지만, 이 터빈은 정확히 그 반대입니다. 이 터빈은 제로 rpm에서 최대 회전력을 가집니다. 클러치를 놓았을 때, 가속하기 더 좋은 준비 상태가 되는 것입니다. 우리는 갑자기 머리에 불이 번쩍 들어 오는 것 같았고, 날아오르는 듯한 기분, 순간 머리가 부지런히 돌아가는 것 같았습니다.
예전 1967년, 어떤 신사 한 분, 우리 모두가 TV에서 보기에 잘 알고 있는 사람은, 인디애나폴리스[Indianapolis]에서, 가스 터빈이 장착된 경주용 차량에 탑승했습니다. ‘날있는 형태의 터빈[bladed type turbine]’은 큰 회전력을 가지기에, 그 드라이버에게는, “조심하게. 스로틀[throttle] 밸브를 너무 꽉 잡지 말게. 그러지 않았다간, 자네는 하프 축[half shaft]을 비틀어 끊어 버릴 수도 있을 걸세.”와 같은 주의가 주어졌습니다. 어쨌거나 이 터빈이 탑재된 차량을 몰던 그는, 다른 차에 접근한 다음 유유히 이들을 추월할 수 있었습니다. 어쩌면 여러분들은 다음과 같이 물어볼 수도 있을 것입니다. “왜 당신은 지금 당장 인디애나폴리스 자동차 대회에 나가, 당신의 터빈을 장착한 차량을 시험해 보지 않는 겁니까?” 여기엔 두가지 이유가 있습니다. 첫째, 자동차 경주 대회를 주관하는 USAC는 가스 터빈을 금하고 있습니다. 또한 모든 차주들도 “우리는 우리 경주용 차량에 가스 터빈을 넣을 수가 없어요. 이건 창문을 날려버릴 수도 있거든요. 우린 경주용 차량에 가스 터빈을 사용하길 원치 않습니다.”라고 말합니다. 자동차 제조 업체측도, 대회 주관사측도 모두 가스 터빈을 금지시키고 있는 것입니다. 이것이 다른 것보다 좋거나 성능이 뛰어나지 않아서가 아니라, 그 성능이 너무 좋아서 그러는 것입니다.
오늘날 우리의 궁극적인 목적은 ‘경계층 가스 터빈’을 차량에 부착하는 것입니다. 어쩌면 처음엔 인디애나폴리스 자동차 경주대회 출전 차량에, 다음엔 트럭에, 그런 다음에 어쩌면 일반 차량에도 장착할 수 있을 것입니다. 왜 이것이 그렇게 흥분되는 일일까요? 우리는 앞서 터빈 내부 온도 350°F 상승시 동력이 두 배가 된다는 경험 법칙에 대해 이야기한 적이 있습니다. 이것이 왜 그렇게 중요할까요? 나는 여러분들에게 평면 디스크는 보다 낮은 압력 상태를 갖는다는 이야기도 했습니다. 또한 나는 여러분들에게 우리의 특이한 경험담도 들려 줬습니다. 왜 이러한 것들이 그렇게 중요한 것일까요?
초고온 가스 터빈[The Ultra High Temperature Gas Turbine]
이것이 의미하는 바는, 보통의 날있는 터빈을 사용하는 경쟁 업체들에 비해 우리는 터빈 내부온도를 더 올려 줄 수 있다는 것입니다. 현재 우리 회사에서 만든 가스 터빈의 경우, 구동시 터빈 내부 온도가 2200°F에 달하는데, 이건 지금껏 사용되어 온 어떠한 터빈보다가도 150°F가 더 높은 수치입니다. 약 10년 전 한 영국 회사는 신소재 한가지를 가지고 나왔습니다. 대개 금속은 가열시 점차, 점차 더 약해집니다. 지금 여기서 우리가 이야기하고 있는 온도, 그러니까 2000°F 이상의 경우, 온도는 사실상 금속에 아주 치명적인 영향을 미치게 되어, 금속은 대단히 약해지는 것입니다. 2500°F 이상의 온도에서, 우리가 일반적으로 알고 있는 금속은 약 3000psi 의 장력(張力)[tensile strength]을 갖게 되는데, 이건 시든 상추 수준입니다. 이런 금속들로 터빈의 부품을 만든다는 건 당연히 좋을 리가 없겠죠. 그 때문에 지속적으로 신소재를 찾아나가는 것입니다.
영국 회사가 선보인 신소재라는 것은, ‘항공 우주 세라믹[aerospace ceramic]’이라는 것이었습니다. 이것은 질화 규소[silicon nitride]로 만든 고순도의 세라믹입니다. 규소는 지표면에서 7번째로 풍부한 원소이기도 합니다. 해변은 대체로 전부 다 규소입니다. 규소는 단지, 아주 흥미로운 물질일 뿐만 아니라, 아주 다량으로 존재하기에, 값도 무척이나 쌉니다. 그런데 질화 규소에 관한 정말이지 깜짝 놀랄만한 사실이 한가지 있습니다. 왜인지는 저한테 물어보지 마세요. 저도 모르니까요. 어떤 이유에서인지는 모르겠지만, 이 질화 규소라는 것은 온도가 증대되면 그만큼 약해지는 것이 아니라, 오히려 점점 더 단단해 지는 것입니다. 질화 규소는 가열하면 할수록 튼튼해지는 물질입니다. 우린 이렇게 말했습니다. “좋아, 이걸 한 번 써 보자. 어떤 일이 생기는지 보자.” 질화 규소를 2500°F라는 엄청난 온도 속에 두어 봤습니다. 그랬더니 질화 규소의 장력은 3000 psi가 아닌 80,000psi까지 올라가는 것이었습니다. 우리는 이 물질의 엄청난 활용도를 가늠해 볼 수 있었습니다. 제트 엔진의 내부 부품들을, 뜨거우면서도 단단해지는 질화 규소로 만들지 않을 이유가 어디 있겠습니까? 이 분야의 사람들은 이를 위해 노력 중에 있습니다. 어쩌면 여러분들도 짐작해 볼 수 있겠지만, 이는 고순도 물질이어야 합니다. 거푸집에 넣고, 엄청난 압력을 가해야 합니다. 동시에 약 3000°F 부근까지 온도를 올려줘야 합니다. 뜨겁고도 잘 압축된 질화 규소를 만드는 데 쓰이는 장비는 값싼 것이 아닙니다. ‘열간 정수압 처리[HIP-Hot Isostatic Pressing]’라는 새로운 공정을 거쳐야 하는 것입니다.
이 일을 할 수 있는 회사들이 여럿 있습니다. 여러분들은 어쩌면 잡지에서 HIP에 대해 이야기하는 광고를 본 적도 있을 것입니다. 이제 이것이 무엇인지는 여러분들도 알게 되었습니다. HIP는 질화 규소와 같은 물질을 엄청난 고압, 고온 속에 집어 넣어, 장기간 소결(燒結)(신터링)[sintering]시킨 다음, 가스 터빈 상에서 아주 유용한 특성을 띨 수 있도록 만드는 것입니다. 이 물질로 만들어진 터빈을 우리는 ‘초고온 가스 터빈[The Ultra High Temperature Gas Turbine]이라고 부릅니다. 다행히도 이 고온, 고압의 질화 규소의 강도는 2700°F 근처에 이르는 온도까지 계속 높아졌습니다. 하지만, 그 이후로는 수직 낙하했는데, 사실 다른 물질들은 그 보다 훨씬 낮은 온도에서 이미 그렇게 되는 것입니다. 내가 여러분들에게 말씀드릴 수 있는 것은, 우리는 이들 평면 디스크들을 상대적으로 저렴한 방식으로 만들 수 있다는 것입니다. 디스크가 ‘한 번 뛰어 오를 때’, 2200°F와 2700°F 사이를 오가는 것입니다.
자, 보십시오. 이제 우리는 기존에 우리가 알던 엔진들에 비해 마력이 세 배에 달하는 엔진을 갖게 되는 것입니다. 이것은 이 업계에 엄청난 충격파를 던져 줄 것입니다. 우선 이것은 군부대에 아주 매력적인 엔진이 될 것인데, 이러한 타입의 엔진은 엄청난 추가적인 동력을 생산해 낼 수 있기 때문입니다. 궁극적으로, 우리가 이렇게 고온까지 올릴 수 있는 한, 우리는 또한 장비의 열효율성도 증대시킬 수 있습니다. 우리는, 항공 업체들이, 비행기 운행에 사용되는 연료비 증가로 인해, 이윤이 창밖으로 다 날아간다고 불평하는 내용을 담은 글들을 많이 봤습니다. 만약 당신이 장비가 되든, 소재가 되든, 뭐가 되든, 이를 이용해, 승객당 연료비 혹은 마일당 연료비를 절감할 수 있는 방법을 갖고 있다면, 아마 그들은 당신을 서로 잡아당기려고 난리일 것입니다. 바로 ‘초고온 터빈’은 엄청난 가능성을 갖고 있는 것입니다.
[하톤 : 그들이 정말로 당신을 서로 잡아당기려고 난리일 것 같습니까? 실상은 그렇지 않습니다.—‘거대 업체들[BIG BUSINESS]’에게 있어서, 이것은 ‘단점’이기에, 그들은 그렇게 하지 않는 것입니다! 경쟁 업체가 존재하지 않는 것은 바로 이 때문이기도 합니다.—이러한 형태의 효과적인 기술과 관련하여서는 오직 ‘절도[THEFT]’와 ‘비밀주의[SECRECY]’만이 존재합니다. 그럼 이런 것에 관한 이야기를 지금 왜 하는 것이냐고 묻는 겁니까? 왜냐하면, 언젠가 진정으로 “연구와 개발”에 힘쓰는, 아주 “소수의 사람들”이, 다소 제한적인 용도로나마 이러한 기술들을 다시 사용하게 될 ‘기회’가 있을 것이며, 바로 그 때, 이 기술들은 그 빛을 보는 ‘날’을 맞을 것이기 때문입니다. FTA(자유무역협정)[FREE TRADE AGEEMENTS]를 통하게 되면, 메이저급 기업들이라고 하더라도, 오히려 손해를 보게 될 것이며, ‘은행가들[Banksters]’은 지속적으로, 어떤 물건이 누구에게 팔리든 간에, 사사건건 ‘훼방[Stranglehold]’을 놓을 것입니다. 그렇게 될 때, ‘연구’를 위해 ‘융자’받은 대출금들은 어디론가 ‘증발’해 버릴 것이며, ‘연구자들’은 “매장”되고 말 것입니다.—종국적으로는, 바로 “카르텔[THE CARTEL]”이 기업체도 상품도 죄다 몰수해 버리는 것입니다. 그런데, 당신들이 ‘자유 시장[FREE MARKET]’이라는 ‘대로[BIG WAY]’로 내몰리는 대신에 받는 것이란, 그저 하찮은 몇가지 인센티브에 불과한 것입니다. 잘 기억하십시오. 때로는 좀 적은 것이 “많은 것”보다 훨씬 더 낫습니다. 이러한 신기술에 바탕한 제품들은 이미 비밀 군수 공장이나 관련 시설 등지에서 사용 중에 있습니다.—헛다리를 짚지는 말기 바랍니다. 그런데, 당신들은 이러한 기술들이 비록 소규모로 활용되더라도 개발해 내려고 애쓰고 있지만, 이 ‘힘든 전환의 시기[a very bad period of transition]’에, 이러한 것들은 오직 개별적인 수준에서만 그 진귀함을 보여 줄 수 밖에 없는 것입니다. 당신들 앞에 실제로 제시되는 ‘모든 새로운 것들’은, 대개 실제적인 활용이 곤란한 것들입니다. 그리고 그저 “땜질”한 수준[“tinkering” scale]에 불과한 기술들은 “빅 보이들[big boys]”의 이목을 끌지 못할 것이고, 그들에게 어떠한 경계심도 불러 일으키지 못할 것입니다.—바람이 많은 국가에서, “풍력 발전기[Wind Charger]”같은 것들, 혹은 그 이상의 어떤 것들은, 늘 소규모의 가정용 대체 에너지 공급 수단 정도에 머물고 마는 것입니다.
이러한 종류의 신기술들과 관련하여, “자유 무역[free trade]”이 증대되면 증대될수록, 이 기술들은 오직 ‘영세 규모’로만 번창하게 되는 것입니다.—왜냐하면 당신들은 “경쟁”을 원치 않기 때문입니다. ‘경쟁하지 않는 것’이 포인트인 것입니다. 만약 당신이 이런 식의 접근법을 갖는 자들이 생각하는 ‘장점’을 잘 이해하지 못하겠다면, 부디 우리 팀원들로부터 멀리 물러서 있기 바랍니다.]
팔렝스[THE PHALANX]
이어서, 저는 여러분들에게, 지금 제가 작업 중에 있는 아주 흥미로운 계획 한가지에 대해서 더 이야기할까 합니다. 이것은 비밀로 분류되는 것이 아닙니다. 어쩌면 여러분들이 그렇게 생각할 수도 있겠지만, 실제로는 그렇지 않습니다. 이건 이미 세상에 알려졌습니다. 이에 대해서 군대도 더 이상 함구할 수는 없게 되었습니다. 이것은 바로 새로운 형태의 비행체인 것입니다. 우리는 이를 VTOL이라고 부릅니다. 말하자면, 비행접시처럼 수직으로 이착륙하는 비행체이지요. 예전에는 만들 수 없었던 것을, 왜 이제서야 만들 수 있게 되었을까요? 그 이유라면, 바로 출력대 중량비[power to weight ratio], 달리 말해, 동체 무게를 감당해 낼 수 있을만한 출력을 가진 엔진이 문제였기 때문입니다. 그런데, 바로 이 새로운 ‘초고온 테슬라 날없는 터빈[ultra high temperature Tesla bladeless turbine]’이 이를 가능하게 만들어 주는 것입니다. 우리는 이미 이 엔진을 장착한 시작품[prototype]을 만들었습니다. 앞서 말했다시피, 이 엔진은 2200°F에서 구동됩니다. 우리는 가까운 장래에, 2700°F에서 작동되는 엔진을 만들 계획을 갖고 있습니다. 이 일이 완료되면, 우리는 이 업계에서 혁신적인 ‘출력대 중량비’를 갖게 될 것입니다. 그렇게 되면, 완전히 새로운 차원의 비행체를 만드는 일이 가능해 지는 것입니다.
[하톤 : 이제 제이크[Jake]와 졸리는 눈을 하고 있는 모든 다른 사람들은 잘 들어보기 바랍니다.—당신들은 지금 당신들이 그 기술에 대해 특허라도 가졌다고 생각합니까? 비행체에 관한 기술은, 당신이 도면에 설계도를 그리자마자, 도둑질 당해, 이미 제작에 들어갔습니다. 그런데 당신은 지금, 당신이 어느 정도 보호되고 있다는 환상을 갖고 있는 것 같습니다. 러시아인들은 이와 관련된 모든 기술들을 이미 반세기 전에 보유했었고, 여태 이를 사용해 왔습니다. 그들은 ‘코스모스페어[Cosmospheres]’를 보유하고 있는데, 이것은 ‘극저층 우주 비행 및 동체 유지 능력[extra-low space flight and maintenance]’ 등을 가진 비행체입니다. 이 비행체는 “태양 전기 입자[solar electric particles]”와 ‘빛[light]’을 동력원으로 사용합니다! 오늘날 이러한 기술들은, 엘리트들을 위해, 행성과 행성 내 모든 생명체들을 통제하는 데에도 사용됩니다.—그러는 것이 ‘허락’되는 한 계속 그렇게 하는 것입니다. 나는 이 이상은 언급하지 않겠습니다.]
이 비행체는 여러분들이 어쩌면 들어 봤을 수도 있겠지만, 영국에서 만든 해리어기[the Harrier]와도 비슷합니다. 해리어기는 ‘호크 시들레이[Hawker Siddley]’라 불리는 업체에서 만들어졌습니다. 이것은 38년 전에 만들어진 것입니다.[하톤 : 지금으로 치자면 45년 전, 거의 반세기 전이군요! ( 1993년 9월 26일 구술—역주)] 모든 사람들이 해리어기를 두고, 최신예 비행기라고 생각합니다. 하지만 그렇지 않습니다. 오래된 모델인 것입니다. 하지만, 심지어 오늘날에 조차도, 유일한 형태의 모델인 것입니다. 군부대와 다른 조직들은 해리어기의 잠재력과 그 역량에 대해 이제서야 조금씩 깨닫기 시작했습니다. 해리어기는 ‘페가수스[Pegasus]’라고 불리는 기존의 날있는 타입의 엔진을 사용했습니다. 그런데, 페가수스가 처음 해리어기 시작품에 장착되었을 때, 그 추진력이 너무 약해서, 비행체를 지면에서 이륙시키기 위해서는 연료통을 전부 비워야 했을 정도였습니다. 결국 그들은, 비행체를 이륙시키기 위해, 렌치를 비롯하여 고정되어 있는 않은 모든 부속품들을 죄다 떼어내야 했습니다. 해리어기는 이런 조건 아래에서만 날 수 있었습니다. 이것은 STOL이라 불립니다.—저속 이착륙[Slow Take Off and Landing]. 심지어 이 비행체가 갑판 위로 떠 오르는 데 있어서, 페가수스가 최초 구동력을 얻는 걸 돕기 위해서는, 동체를 앞으로 좀 밀어서 약간의 추진력을 더해줘야 했습니다. 오늘날에는 ‘비행체 운반기[aircraft carrier]’의 앞부분에서 이러한 작업이 행해집니다. 비행체 운반기가 15노트 속도로 달려서 바람을 만들어 주는 것입니다. 이 15노트는 해리어기가 비행체 운반기 갑판 위를 이륙하는 데 있어 필수적인 것입니다.
하지만, 우리의 새로운 비행체는 이륙을 위해 밀어주거나 해야 할 필요가 전혀 없습니다. 여러분들은 이 비행체를 주차장에 주차시킬 수도 있을 것이고, 어디 뒷골목에 대어 놓아도 될 것입니다. 이륙을 위한 비행장 같은 것도 필요 없습니다. 이것이 무엇을 의미하는 지를 한번 생각해 보십시오. 우리는 비행장을 비롯 모든 부수적인 여건에 따른 불편함을 제거할 수 있는 것입니다. 달리 말해서, 예전 같으면, 전쟁 상황에 적군들이 우리 활주로 상에 폭탄 두어발만 떨어뜨리고 가게 되면, 누군가가 그 구멍을 채워서 활주로를 다시 이륙에 적합하도록 정상화시켜 놓지 않는 이상, 비행장과 비행기들은 마비되는 마는 것이었습니다. 이 비행체는 어디 큰 나무 밑에다가 세워 놔도 됩니다. 다시 끄집어 내서 이륙할 수 있는 것입니다. 물론 헬리콥터가 할 수 있는 일은 전부 다 할 수 있습니다. 왜 이 점이 중요할까요? 베트남 전쟁[Vietnam war] 때에도 그러했지만, 모든 군사 전략들은 헬리콥터를 통해 수행됩니다. 우리는 베트남 전쟁에서 27,000대의 헬리콥터를 잃었습니다. 누군가가 소총 한자루 들고서, 근처에 앉아 있다가, 지나갈 때 한 방 당겨버리면 그만이었습니다. 단 한 발의 총알이 헬리콥터의 회전익에 맞게 되면, 헬리콥터는 나선형 소용돌이를 그리며 추락하고 마는 것입니다. 이 새로운 비행체는 그런 식의 총알 한 방에 그렇게 취약하지 않습니다.
실상, 이 비행체에는 초고온 터빈 두 개가 장착되는데, 지면에서 이륙하여 일정한 고도까지 올라간 다음에는, 비행체 후위에 있는 몇몇 ‘가변 분사구들[variable nozzles]’로부터 추진력을 얻게 됩니다. 이들은 비행체 ‘지지 시스템[support system]’의 일부인 것입니다. 이 비행체는 공기 중을 마하 2.5의 속도로 날 수 있습니다. 신사 숙녀 여러분, 이건 F-16이나 F-18 전투기보다도 빠른 것입니다! 우리가 보유하고 있는 장치들은 비단 헬리콥터를 구시대의 유물로 만들어 줄 뿐만 아니라, 오늘날 쓰이는 어떠한 군사용 전투기들보다도 더 빨리 날 수 있는 것입니다.
여러분들은 테슬라 터빈이 항공 기술에 기여한 바가 무엇인지를 이제 좀 이해하셨을 것입니다. 당연히 그렇겠지만, 군대는 이에 굉장히 관심이 많습니다. 물론 이에 관심을 보이는 몇몇 다른 사람들도 있습니다. 얼마 전에 저는 페더럴 익스프레스사[Federal Express] 사장을 만나 이걸 보여준 적이 있습니다. 그는, “나는 이걸 소포 배달용으로 쓰고 싶소.”라고 말하더군요. 우리는 군대와도 접촉을 갖고 있습니다. 저는 그들에게 이게 꽤나 괜찮은 물건이 될 수 있을 것이라고 말해 줬습니다. 만약 원치 않으면, 이 다음에 새로운 전쟁이 터지거든 그 때 보자고 했습니다. 그 경우, 어쩌면 그들은 페더럴 익스프레스사 비행체들 위에 새로 도색을 하고, 미공군 마크를 그려 넣은 다음, 타고 다녀야 할지도 모르겠지요.
여기 계신 분들 가운데 관심이 있으신 분들에게는 이 비행체의 모습을 담은 사진도 몇 장 보여드리겠습니다. 오늘날 우리는 5대의 비행체를 갖고 있습니다. 지난 2년간 제작된 것들입니다. 올 해 말 쯤이면, 아마 하늘에서 볼 수 있을 것입니다. [하톤 : 저런!! 그런데 이 비행체들은, 번번이 목격 사례가 보고되는, “소리없이” 하늘을 나는 UFO들과도 아주 똑같이 생겼군요.] 제 생각에, 롱 비치[Long Beach]에 있는 격납고에서 우리가 만든 첫번째 비행체가 떠오르게 되면, 아마 또 하나의 H.G. 웰스 에피소드[H.G. Wells episode](1938년 10월 30일 할로윈데이, CBS 라디오 방송국에서 H.G. Wells의 소설, ‘세계 전쟁[The War of the Worlds]’의 일부가 방송되었는데, 이를 많은 미국인들이 ‘화성인들의 지구 침공’의 실제 상황으로 오인한 소동—역주)가 발생하지 않을까 싶습니다. 많은 사람들이 아마 다음과 같이 말할 것입니다. “이봐, 나 방금 비행접시를 봤어. 여기 롱비치에서 말야!” 신사숙녀 여러분, 이건 비행접시가 아닙니다. 이건 새로운 ‘팔렝스 VTOL 비행체[the Phalanx VTOL aircraft]’로, 여기서 제작된 것입니다. [하톤 : 제작소들은 여러군데 산재해 있습니다. 특히, 뉴멕시코주[New Mexico]와 네바다주[Nevada]에 있으며, 에드워드 공군 기지[Edwards (AFB)] 근처에도 있습니다.] 저 먼 우주에서 외계인들이 타고 온 것인 줄 알고, 겁먹지 마십시오. [하톤 : 이야기 중간에 갑자기 화제를 딴 데로 돌려서 미안합니다만, 어쩌면 당신들도 추정해 볼 수 있겠지만, 이에 대한 태도는 오로지 당신들한테 “달려”있는 것입니다. 사실 나는 당신들을 앉혀 놓고, 지금과 같은 과학이나 항공학 수업을 하고 있을 시간도 없고, 흥미도 못 느낍니다. 그렇더라도 이건 내 전문 분야이자, 내가 관심 있어 하는 분야인 것만큼은 사실입니다.—내 관심의 대상은 당신들의 ‘정치와 전쟁[POLITICS AND WARS]’이 아닌 것입니다!!]
차량이나 비행체에 이러한 터빈을 사용하는 것과 관련하여, 저는 한가지 더 이야기하고 싶은 것이 있습니다. ‘고온 터빈’은 말그대로 가능한 것입니다.—이 점에 있어서 여러분들이 제 말을 믿어도 좋은 것이, 왜냐하면 나는 여러분들에게 (예전에 제가 보여 줄 수 없었던 어떤 것들을) 이제는 실제로 보여줄 수 있기 때문입니다.—자동차 앞 좌석 서랍 안에 넣어도 될 만큼, 작게 만들어진 가스 터빈을 보게 될 날도 머지 않았습니다. 그것 하나 만으로도, 여러분들이 일찍이 본 예가 없을 만큼, 잘 달리는 자동차를 구동하는 데에, 충분한 마력이 제공되는 것입니다. 속력은 상상을 초월할 것입니다. 게다가 조용하기까지 합니다. 또한 이 자동차는 오늘날의 내연 기관[internal combustion engines]을 장착한 차량으로 할 수 없는 여러가지 일들을 해 낼 수 있습니다. 이 차는 어떤 연료든지 다 사용할 수 있습니다. 이 차에는 기존의 석유를 넣을 수도 있습니다. 하지만, 분말 석탄[powdered coal]을 넣어도 됩니다. 만약 여러분이 원한다면, 톱밥[saw dust]을 넣고 달릴 수도 있습니다. 어떤 연료든 다 되는 것입니다. 원하신다면, ‘셰날레즈 블랙 레이블[Shenaleeze Black Label]’(맥주 브랜드 명—역주)을 넣어도 됩니다. 그러한 연료로도 달릴 수 있는 것입니다.—물론 ‘셰날레즈 블랙 레이블’을 거기 집어 넣는 건, 너무 돈 낭비가 될 것입니다.
여하튼, 제가 생각하는 것이 바로 이런 것들입니다. 경청해 주셔서 감사합니다.
[인용의 끝]
하톤 : 어쩌면 당신들은, 왜 내가 내 서기들의 모든 시간과 정력을 소모하게 만드는 법적 분쟁들을 관두고 싶어 하는 지를 이해할 수 있을 것입니다. 당신들에게 남겨진 나날들 속에서 ‘생존법’을 알려 줄 수 있는, 이런 내용들을 다루는 데에 쏟아 부을 시간과 정력도 늘 부족한 게 현실입니다. 바로 그 때문에, 나는 “끝까지 싸우기”를 원치 않는 것입니다. 나는 아주 한정된 임무와 수행해야 될 일들이 있기 때문이며, 또한 “어딘가에” 흩어져 있을 많은 당신들, 바로 이 글들을 기다리는 것이 자신들의 임무이기도 한 자들이 있기 때문이기도 합니다.—제이크 포셀[Jake Possell]은, 그가 원하는 한, 이 글이 필요한 사람들 가운데서도, 뚜렷이 부각되는 한 명입니다.
나의 ‘접촉’과 관련해서는 항상 넘쳐나는 루머들이 있습니다. 그 중 가장 흔한 것은, 내가 “악마”라거나, “존재하지 않는 자”라거나, 혹은 어쩌면, “적-그리스도[anti-Christ]”일지도 모른다는 것입니다. 하지만 나는 ‘당신들이 기다리는 그리스도[THE CHRIST YOU AWAIT]’와 함께 움직이고 있습니다. 당신들이 기다리는 그리스도의 호스트들을 내가 지휘하고 있는 것입니다. 자, 그럼, 당신들과 나 사이에, 누가 더 “크리스챤[Christian]”일 것 같습니까?? 이제는 ‘정보들’을 접하고, “악마와 함께 추어 온 그 식상한 춤”을 그만 출 때가 된 것입니다. ‘당신들’을 말하는 것이냐구요? 그럼, 당신들 말고, 내가 지금 누구 이야기하는 것이겠습니까??
부디 ‘지혜’가 당신들의 발걸음을 인도해 주길 바랍니다. 이 문제와 관련하여, 온갖 참견과 엉뚱한 상상들로부터 비롯된 어설픈 질문들은 이제 좀 그만 하십시오. 수천명의 사람들이 테슬라의 기술과 관련된 분야에서 일하고 있습니다. 또한 나와 함께 이 일을 하는 사람들은 당신들의 질문에 일일이 다 답변을 줄 수도 없는 상황입니다. 부디 뭔가를 우리에게 보낼 때는, 답변이 늦어질 수도 있음을 이해해 주십시오. 어떠한 완벽한 기계도 존재하지 않습니다.—아직 당신들의 행성 위에서는 그런 것입니다. 그렇지만, 완벽하게 완료된 작업과 사용가능해진 어떤 것들은 있습니다.—그렇지만 꼭두각시들의 마스터들[PUPPETMASTERS] 때문에, 당신들의 손에는 결코 넘겨지지 않을 것입니다. 분별력은 지식보다 나은 것입니다. 만약 당신이 뭔가 “허풍을 떨고” 싶다면, 부디 나는 빼놓고 그렇게 하십시오. 나는 내가 무엇을 하고 있는지를 잘 알고 있습니다. 나는 앞에 놓인 ‘험난하고 유혈이 낭자한 길[DUSTY BLOODY ROAD]’을 볼 수 있습니다. 나는 심지어 선의의 논쟁이나 토론이라고 하더라도 이에 응할 생각이 없습니다. 난국 상황에 대한 여러가지 국면들이나 세세한 점들과 관련하여, 적들이 지어내는 온갖 허튼소리들로 인해 ‘길을 잃기’에는, 당신들에게 남겨진 시간은 너무나도 짧은 것입니다.
주목해 주셔서 감사합니다. 나는 당신들 모두가 당장 어딘가에 뛰어 들어, 열심히 뭔가를 만들어 내라고 부탁하는 것이 아닙니다.—우리는 ‘바퀴를 다시 발명’할 필요는 없습니다.—하지만 ‘바퀴를 발명하는 일’은, 당신들의 행성 위에서, 반복되고, 반복되고, 또 반복되어 왔습니다. 졸리는 사람들이여, 이제는 당신들도 자라서, “어른”이 될 때가 된 것입니다. 하나님은 ‘그 분의 천상[His Heavens]’에 늘 현존해 계십니다.—그런데, 여기 이 당신들의 세상에서는, 그 어느 것 하나 제대로 된 것이 없는 실정입니다! Salu.
피닉스 저널 제 78권, “The Iron Trap Around America”, 제 12, 13장, pp. 178-200.
http://www.fourwinds10.com/journals/
C.R. “제이크” 포셀[C.R. “Jake” Possell]
……
[인용]
신사 숙녀 여러분, 테슬라 소사이어티[the Tesla Society] 회원 여러분, 그리고 방청객 여러분. 저는 기계 공학자입니다. 저는 개인 사업체를 하나 가지고 있는데, 지난 20년간 새로운 형태의 기술 개발에 매진해 왔습니다. 그런데 제가 개발해 낸 기술은, 바로 신기(神技)에 가까운 천재, 니콜라 테슬라[Nikola Tesla]로부터 얻어진 것입니다. 테슬라는 전기 공학[electrical engineering]뿐만 아니라, 수많은 다른 분야의 연구도 행한 바가 있었습니다. 하지만, 불행히도 테슬라는 최소 25년에서 30년 정도 시대를 앞서 태어났었고, 당시의 야금학[metallurgy]은 오늘날의 수준에 미치지 못했습니다.
테슬라가 고안해 낸 여러가지 아이디어들은 외면받았고, 문자 그대로 책상 서랍 속에 20년에서 30년 동안 묻혀 있었던 것입니다. 약 20년 전, 저는 아주 우연히 테슬라가 남긴 연구물을 접할 기회가 있었습니다. 대부분의 사람들과 마찬가지로, 나는 당시 니콜라 테슬라[Nikola Tesla]라는 이름을 전혀 들어 본 적이 없었습니다. 물론 이 소사이어티에 계신 분들은 그의 역량을 잘 알고 계실 것입니다. 그런데 그가 잠깐 ‘외도’의 대상으로 연구했던 것은 바로 터빈과 펌프[turbines and pumps]에 관한 것이었습니다. 이 새로운 기술을, 오늘날 우리에게 어느 정도 알려진 학문 분야의 하나로 규정해 보자면, ‘공기역학[aerodynamics]’이라고 할 수 있을 것입니다.
경계층 효과[The Boundary Layer Effect]
[하톤 : 혹시 당신들 “경계층[boundary layer]”이 무엇인지는 알고 있습니까? 잘 모르겠다구요? 만약 당신이 ‘경계층’이 무엇인지도 모른다면, 어떻게 세상을 ‘구해[S-A-V-E]’ 낼 수 있겠습니까?? 나아가 이미 다른 누군가가 그 문제에 대해 글을 쓴 적이 있기에, 만약 우리가 같은 주제를 다시 다루는 일이 허락되지 않는다고 할 것 같으면 (저작권 문제 등으로 인하여—역자), 도대체 무슨 수로 당신들이 이에 대해서 알 수 있겠습니까? 나는 당신들이 당면해 있는 문제들을 이미 이해하기 시작했기를 바랍니다! 자, 그럼 ‘유치원 교육’부터 다시 시작해 봅시다.]
비행기가 공기 중을 고속으로 비행할 때에는, 날개와 동체를 비롯하여 비행기의 모든 부분 위로 들러붙는 얇은 공기층이 형성됩니다. 이 공기층은 비행기의 비행 속도와 동일한 속도로 움직입니다. 이 때, 비행기를 둘러싸고 있는 활발하지 않는 공기층와 이 경계층 사이에는 ‘측면 작용[sheer action]’ 혹은 ‘측평면[sheer plane]’이라고 불리는 것이 생겨 납니다. 그런데, 이 측평면에서는 견인력이 형성되어 비행기를 뒤로 잡아 끄는 것입니다. 공기역학자들[aerodynamicists]은 말하기를, 만약 우리가 마술 지팡이가 있어서, ‘경계층 견인 효과[boundary layer drag]’를 제거하거나 최소화 시킬 수 있다면, 비행 속도를 약 40%정도 더 증대시킬 수 있거나 혹은 동일 수준의 마력을 덤으로 얻을 수 있다고 합니다. 공기역학에 있어서, 경계층 견인 효과는 전혀 원치 않는 부산물인 것입니다.
그런데, 테슬라는 기존 개념을 180도 돌려놓을 수 있었습니다. 테슬라는 경계층 견인 효과가 유용하게 쓰일 수도 있을 것이라고 봤던 것입니다. 일반적으로 말해서, 이처럼 원치 않는 효과를 유발하는 기제가 있을 때, 오히려 이를 정반대로 돌려 놓을 수 있을 경우, 놀라운 변화 내지는 기술 상의 진보를 가져올 수 있는 것입니다. 바로 이것이 정확히 경계층 견인 효과 관련 기술 상에 일어난 일입니다. 기본적으로 우리가 해낸 것은, 달리 말해, 테슬라가 제안했던 것은, 일련의 평평한 디스크[flat discs]들로 된 터빈을 만드는 일이었습니다. 이러한 디스크들은, 금속을 주형 틀로부터 찍어 내어 만들 수 있습니다. 여러분들이 알아야 될 사실이 있다면, 주형 틀을 이용하는 것[stamping]은 금속 제작물을 만드는 방식 가운데 가장 값싼 방식입니다. 가령 사람들이 타고 다니는 자동차를 연상해 볼 것 같으면, 차량 전체도 하나의 금속 주형 틀로부터 만들어질 수 있습니다. 찍어내는 방식은 부품을 만드는 데도 가장 저렴한 방식입니다. 평평한 금속으로부터 평평한 디스크를 찍어 낸 다음, 이를 포갤 수 있습니다. 여러분들도 아시다시피, ‘엔진의 회전자(로터)[rotor]’도 평평한 금속에서 찍어 낸 얇은 디스크들로 만들어집니다. 회전자 디스크들 간에 적절한 공간이 확보되면, 회전자는 축[shaft]을 따라 올라가게 됩니다.
테슬라 터빈 펌프[The Tesla Turbine Pump]
이 장치는 완벽하게 역작용을 일으킬 수 있습니다. 축에 전원이 공급되면 디스크들은 돌아가게 되고, 우리는 펌프를 하나 갖게 됩니다. 유체[fluid]가 고속으로 주입되면, 디스크의 양쪽 면 모두에 경계층 효과가 생겨나고, 이 때 우리는 터빈을 하나 가진 셈입니다. 유체는 터빈의 배출구가 되는 가운데 구멍을 통해 빠져 나오기 전까지, 안쪽으로 향하는 나선 방향으로 진행해 들어갑니다. 그런데, 우리는 다시 정반대되는 작용을 일으키도록 축에 전원을 공급하여 이것이 순환하게 만들 수 있습니다. 이 때, 디스크들은 ‘펌프 측의’ 디스크들이 되는 것입니다. 말하자면, 안쪽으로 들어간 유체들은, 디스크 주변 가장자리로 퍼져 나가기 전까지, 바깥쪽으로 향하는 나선 방향으로 고속으로 진행해 나오게 되는 것입니다. 베르누이 방정식[Bernoulli’s equation](유체의 속도와 압력, 위치 에너지 사이의 관계를 나타낸 식. 흐르는 유체에 대해 유선[streamline] 상에서 모든 형태의 에너지의 합은 언제나 일정하다는 점을 설명—역주)을 살펴보면, 전체 압력은 속도 제곱(동압력—역주)에 정압력[static pressure]을 더한 값을 갖습니다. (Ptotal = V2 + Ps2) 이 간단한 방정식으로부터 알 수 있는 사실은, 만약 우리가 ‘속도 제곱’의 값을 변환시키게 되면, 정압력값이 달라져야 한다는 것입니다. 유체가 펌프 가장자리로 고속으로 빠져 나올 때, 유체상의 에너지 전체 압력은, 일정한 속도 속에 형성됩니다. 이것은 펌프 기술에 있어서 아주 흥미로운 개념으로, 이에 대해 저는 잠시 뒤에 다시 설명하겠습니다.
이 때, 펌프 바깥쪽으로 빠져 나오는 고속의 유체는 ‘확산기[diffuser]’라는 장치 속으로 들어가게 됩니다. 확산기는 점차적으로 팽창하는 표면들 위로 유체가 퍼져 나가도록 하는 것이 목적입니다. 유체의 움직임은 느려지고, 속도는 감속되며, 정압력은 증대됩니다. 유체의 정압력을 증대시키는 것이 바로 펌프의 기능이기도 합니다. 이 기구의 이 장치와 관련하여 특이한 점이 하나 있다면, 일반적인 펌프와는 달리, ‘양력(揚力)(유체 속을 수평으로 운동하는 물체가 유체로부터 받는 힘으로, 진행방향에 대해 수직인 위쪽으로 가해지는 힘—역주) 표면[lifting surfaces]’이 존재하지 않는다는 것입니다. 원심성 펌프[the centrifugal pump]도, 풍향 펌프[the vane pump]도, 피스톤 펌프[the piston pump]도 모두 유체를 따라 움직이는 양력 표면을 가집니다. 그렇지만, 바로 여기에, 이러한 장비들을 이용하는 데에 있어서의, 기본적인 난점들이 존재하는 것입니다.
바로 이 점에 있어서, 테슬라 접근법, 또는 경계층 접근법은 분명한 장점들을 갖습니다. 이들, 디스크들 각각의 양쪽 면 모두에 존재하는 경계층은, 경계층 견인 효과를 일으키는 유체를 잡아 당겨, 이를 더 가속시키게 됩니다. 그러면, 원심력은 유체를 펌프 바깥쪽으로 몰아 가게 되고, 유체는 가장자리를 통해 빠져나갑니다. 터빈 안에서 우리는 이를 반대로 작동시켜 줍니다. ‘일련의 분사구[series of nozzles]’를 통해 유체를 고온, 고압으로 만들어 주는 것입니다. ‘분사구[nozzle]’의 역할은 ‘확산기[diffuser]’의 역할에 정반대가 되는 것입니다. 압력과 온도를 증대시켜 유체를 고속으로 만들어 주는데, 이를 통해 유체를 터빈 바깥쪽의 ‘접선[tangential]’으로 보내는 것입니다. 우리는 고속 상태에서 이렇게 하게 됩니다. 그러면, 이것은 터빈 내 디스크의 양쪽 면 위로 경계층이 형성되도록 만들어 줍니다. 압력률[the pressure ratio]에 따라 유체는 터빈 중심으로 밀어붙여지는 것입니다. 경계층 견인 효과를 통해, 모든 에너지를 디스크쪽으로 전달하고 나면, 터빈 중심에는 아래쪽으로 향하는 나선형 통로[helical path]가 형성됩니다.
이러한 방식의 에너지 전달 과정을 분석해 보면, 추진력과 반발력으로 구동되는 ‘보편적인 날있는 터빈[conventional bladed turbine]’에서 보다, 이 터빈에서는 어떤 대상을 밀어 붙이는 데에 있어서, 훨씬 더 효과적인 잠재력을 가질 수 있는 것입니다. 물론 ‘양력 표면[lifting surfaces]’이 없기 때문에, 유체 혹은 그 어떤 물질이라도 터빈을 통과해 지나가는 것은, 다른 것들 위로 가 닿을 여지가 없는 것입니다. 이는 기존 펌프의 한계점들이었던 것입니다.
일반적인 펌프들에 있어서는, ‘캐비테이션[cavitation]’(프로펠러 뒤쪽에 생기는 진공 현상—역주)이라는 현상이 발생합니다. 캐비테이션은 액체 안에 공기 방울들이 형성될 때 생깁니다. 이 기포들은 바깥쪽 가스로부터 생겨나 액체에 섞이기도 하고, 또는 장치 내부로 액체가 통과할 때 발생하는 비등작용[boiling]으로 만들어지기도 합니다. 높은 증기압을 가지면서도, 끓는 점이 아주 낮은 여러가지 액체들이 존재합니다. 만약 우리가 한가지 액체에 가해지는 정압력을 낮춰주면, 이 액체는 보통 때보다 더 낮은 온도에서 끓게 됩니다. 예를 들어 우리가 물을 휘트니산[Mt. Whitney] 꼭대기나 파이크스산 봉우리[Pikes Peak]에 가지고 올라가면, 물은 212°F에서 끓지 않습니다. ; 물은 보다 낮은 온도에서 끓는 것입니다. 마찬가지로, 우리가 물을 일반적인 펌프 안으로 통과시킬 때에도, 예를 들어 물은 165°F에서 끓게 되는데, 이는 펌프 가장자리에서 발생하는 흡입력으로 정압력이 낮아졌기 때문에 그런 것입니다. 내부적으로, 해당 액체로부터 기포들이 생겨나게 되는데, 이들은 펌프를 빠져 나와야 합니다. 그런데, 실제로 발생하는 일은, 양력 표면이 뒤따라 생겨나 이 기포들을 터트려, 기포들을 붕괴시키는 것입니다. 이것은 파열(외파)[explosion]의 반대 현상을 일으킵니다.—내파[implosion]. 이 내파 현상이 일어남과 동시에, 액체는 기포가 있던 빈 공간 안으로 달려드는 것입니다. 이 ‘내부돌진[inrush]’은 펌프의 양력 표면을 파들어[dig away] 가게 됩니다. 극단적인 캐비테이션 현상이 일어나는 상태에서 일정시간 펌프를 작동시키게 된다면, 펌프의 회전자는 마치 레이스가 달린 커튼처럼 보일 것입니다. 실상, 저는 회전축과 그 끝에 타다 남은 찌꺼기들이 붙어 있는 펌프들을 봐 왔습니다. 캐비테이션 현상 때문에 회전자의 나머지 부분들은 완전히 사라져 버렸던 것입니다. 하지만, 이것은 펌프에 있어서 꽤나 심각한 문제입니다.
그런데, 이에 더해, 펌프 회전자 상의 캐비테이션 효과만큼, 혹은 그 보다 더 나쁜 현상도 펌프 하류부분[downstream of pump]에 발생합니다. 펌프 안에서의 캐비테이션으로 인해, 펌프 하류부분에는 커다란 압력 불안정 상태[pressure fluctuations]가 생기는 것입니다. 이러한 압력 불안정은 통을 반으로 쪼개버릴 수도 있고, ‘열 교환기[heat exchanger]’를 찢어버릴 수도 있습니다. 석유 화학 공장에서건, 여타의 화학공장에서건, 펌프상에 캐비테이션이 발생하는 한, 이로 인한 ‘압력 불안정 현상’은 모든 형태의 손상을 야기할 수 있는 것입니다. 끓는 점이 매우 낮은, 물이 아닌 액체, 가령, 이소펜탄[isopentane]을 펌프질한다고 할 것 같으면, 펌프안에 캐비테이션이 발생하지 않도록 만드는 것은 거의 불가능합니다.
하지만, 테슬라 터빈[the Tesla Turbine] 또는 경계층 펌프[boundary layer pump]는 어떠한 ‘양력 표면’도 갖지 않습니다.[하톤 : 이 문장을 다시 읽어 보십시오!] 따라서, 캐비테이션이라고 하는 현상이 이 펌프 안에서는 발생할 수가 없는 것입니다. 이는 우리가 액체와 기체를 함께 펌프질 할 수도 있다는 것을 의미합니다. 실상 우리는 세가지의 물질 상태에 있는 것 모두를 펌프질 할 수 있습니다. 물론 세가지 물질 상태란, 액체, 기체, 고체를 말합니다.[하톤: 심지어, 스펠트[Spelt](사료용 밀)나 감자도 펌프질 할 수 있다는 말입니다.]
다른 펌프 회사들은 미심쩍게 생각하지만, 어떻게 우리가 고체를 펌프질 할 수 있다는 것일까요? 이 경우, 양력 표면은 ‘침범[impingement]’에 직면하게 됩니다. 양력 표면이 고체를, 예를 들면, 모래 알갱이들을 치는 것입니다. 양력 표면상의 이 접촉은 바로 양력 표면을 닳게 만들고 이를 파들어 가는 것입니다. 따라서, 만약 우리가 세가지 단계의 물질 모두를 기존의 펌프로 펌프질하게 되면, ‘캐비테이션 작용’에 ‘침범 작용’ 두가지가 동시에 발생하는 것입니다. 물론 그러한 현상이 발생하는 한, 펌프는 이내 쓸모 없게 됩니다. 금새 파괴되어 버리고 말 것입니다. 얼마나 빨리 고장나느냐가 문제가 될 뿐일 것입니다.
만약 펌프 가동 속도를 높인다면, 이 현상은 훨씬 더 빨리 발생할 것이고, 더 신속한 방식으로 펌프는 파괴되고 말 것입니다. 만약 펌프 가동 속도를 낮춘다면, 이 현상은 긴 시간대에 걸쳐 보다 오랫동안 발생할 것입니다. 여하튼 이러한 점은 기존 펌프의 또 한가지 단점입니다. 펌프 수명을 늘리려면, 가급적 펌프 가동 속도를 낮춰줘야 합니다. 이렇게 하면, 방금 제가 이야기 한 것, 즉 펌프가 단시일 안에 신속하게 고장나는 일을 막아 줄 수 있습니다. 그런데, 현실적으로 펌프를 매일 사용하는 사람들이, 펌프를 어떻게 쓰는 지를 알면 놀랄 것입니다. 사람들을 펌프질을 할 때, 액체를 사용해야 된다는 사실을 잘 알고 있습니다. 물의 온도는 60°F 정도에, ‘뉴튼이 정의한 순수한 액체 상태[pure Newtonian fluid]’가 표준적인 상황에 가장 알맞습니다. 그렇지만, 불행히도, 제 고객들 가운데, 그 어느 누구도, 깨끗하고, 차고, 순수한 물을 사용하지 않습니다. 사람들은 유황산[sulfuric acid]과 같은 고약한 액체나, 바닥에 유리 재질이 섞여 있는 물, 혹은 모래나 다른 화학 물질이 포함된 더러운 물도 종종 펌프질하게 되는데, 이러한 것들은 금속을 상하게 만들 수 있습니다. 펌프가 사용되는 현실 세계에서의 문제점이라면, 이러한 환경에서 사용되는 기존의 펌프들은 모두 ‘양력 표면’을 갖는 장치들이라는 것입니다.
우리가 처한 유일한 곤란함이 있다면, 그건 우리 회사가 소규모 회사라는 점입니다. 우리는 문자 그대로 사탕 가게 앞에 서 있는 아이나 다름없습니다. 우리는 해보고 싶은 것도, 이뤄보고 싶은 것도 너무 많은데, 이를 다 해 볼 수는 없는 것입니다. 그래서 우리는 산업체에서 가장 유용하게 쓰일 수 있는 기술과 관련하여, 가장 중요하다고 판단되는 걸 선별해야 하는 것입니다. 어쨌든 우리는 여러가지 실험들을 해 봤고, 나는 가급적이면 간단하게 우리가 시행했던 것들 가운데 몇가지를 소개할까 합니다. [하톤 : 독자들 가운데 단 한 사람이라도, 제이크 포셀[Jake Possell], 혹은 “포셀 펌프[Possell Pump]”에 대해서 들어 본 적이 있습니까? 아마 없을 것입니다! ‘테슬라와 포셀[Tesla-Possell]’에 관련한 이야기는 어쩌면, ‘저메인과 러셀[Germain-Russell]’의 경우에 느꼈던 생소함만큼이나 낯설게 여겨지지 않습니까? “펌프나 터빈[pump-turbine]”과 같은, 이 엄청나게 중요한 대상을 어떻게 간과할 수 있는 겁니까? 그러고 싶거든, 계속 그렇게 하십시오. 도리스[Doris]와 E.J.는 모두 이미 10년 전에 포셀이 세가지 물질 상태를 모두 펌프에 이용하는 것을 직접 본 적이 있습니다. 도리스와 래리[Larry]는 ‘무진동 ‘심장’ 펌프[a pulseless heart pump]’를 일반에 공개하는 문제로 전화통화를 한 적도 있었습니다. 그렇지만, 이것은 나중에 ‘반쯤 완성될[semi-developed]’ 수 밖에 없었습니다. 사실 나는 “반쯤 망친[half-assed]”이라는 표현이 더 적절할 것으로 봅니다. 이 중요한 사안에 대해서 어떻게 “단지 일을 관둬 버리고”[“just off” the work-bench] 말 수가 있는 겁니까? 이 놀라운 기계는 감자 껍질도 펌프질 할 수 있었고(다른 어떤 펌프도 그렇게 못합니다.), 그러고도 완벽하게 세척될 수 있었습니다. 당신들은 실상 ‘문제’를 해결하는 데 필요한 여러가지 것들을 이미 가졌었던 것입니다.—그렇지만, 엘리트들이 이 귀한 선물을 어딘가에 갖다 묻어버릴 때까지, 당신들은 자고, 자고, 자고, 또 잤습니다.]
우리는 세가지 물질 상태를 펌프에 이용할 수 있습니다. 우리는 경계층 효과에 의한 장비 손상을 일으킴이 없이, 세가지 물질 상태 중 두가지를 한꺼번에 펌프질 할 수도 있습니다. 달리 말하자면, 우리는 기체와 고체를 한번에 펌프질 할 수 있는 것입니다. 이것이 바로 이 펌프의 특성이기도 합니다. 나는 우리 회사가 어쩌면 이 세상에서 유일하게, 회전자[rotor]에 손상을 입힘이 없이 고체와 기체를 함께 펌프질 할 수 있는 펌프를 만드는 회사가 아닐까 생각합니다. 사실상 경계층이 회전자와 펌프 내부를 ‘보호’해 주는 것입니다. 이 펌프를 통과해 지나가는 고체 물질들은 펌프 안 쪽의 어떠한 표면도 결코 건드리지 않습니다. 달리 말하자면, 고체 물질들은 하나의 디스크의 경계층과 인접한 다른 디스크의 경계층 사이를 통과해 지나가는 것입니다.
한 명의 엔지니어로서 나는 이 사실을 많은 사람들에게 이야기했습니다. 하지만, 항상 미심쩍어하는 답변들만 돌아 왔습니다. “당신은 그게 그렇게 될 거라고 생각하는지 모르겠지만, 실제로 그렇게 안되면 어떡할래요?” 사실 우리 스스로도 이에 대한 확신을 갖기 위해서, 여러가지 실험들을 해 봤는데, 그 가운데 한 번은, 해변에서 커다란 펌프를 가지고 바닷물을 한 번 펌프질해 보기로 했습니다. 우리는 장시간에 걸쳐 시행해 봤습니다. 이에 쓰일 펌프를 만들기 전에, 우리는 회사 시설 감독관을 시켜 그리스 펜[grease pencil]으로 펌프 회전자 바깥에 작은 표시를 하게 했고, 그런 다음에 펌프를 조립했습니다. 우리는 불순물로 가득찬 바닷물을 펌프질해 봤습니다. 우선 여기에는 아주 많은 양의 소금이 들어 있었고, 다량의 모래 알갱이들, 조개 껍질들, 해초들, 그 밖의 온갖 것들이 다 들어 있었습니다. 이 모든 것들이 다 펌프를 통과해 지나가게 되는 것이었습니다. 하루 24시간 동안 돌리기를 2주 동안 계속 한 다음, 우리는 펌프를 분해시켜 봤습니다. 유레카[Eureka]! 바로 회전자 위에 그리스 펜으로 작은 표시를 해 둔 것이 고스란히 남아 있었던 것입니다. 우리는 엄지 손가락으로 그 표시를 지워 봤는데, 금새 지워졌습니다. ‘경계층 보호 작용[the boundary layer protection]’은 실제로 작동했던 것입니다. 바로 이것이 이 펌프의 핵심 사안인 것입니다.
테슬라 터빈 발전기[The Tesla Turbine Generator]
이 특수한 기술을 다루기 전에, 저는 가스 터빈업을 하는 몇몇 사업체에서 일한 적이 있었습니다. 내가 처음 테슬라의 연구물을 접하게 되었을 때, 나는 이것이야말로 가스 터빈 분야에 있어서 비용 절감의 신기원을 이룰 수 있을 것이라고 봤습니다. 오늘날의 야금술[metallurgy]과 향상된 베어링[bearings] 및 밀봉[seals] 기술, 그 밖의 여러가지 기술들을, 테슬라가 오래 전에 고안해 낸 원리와 실제로 접목시켜 보는 일은 가능할 것으로 생각되었습니다. 물론 우리는 당연히 그렇듯 군대를 찾아 갔습니다.
군대는 전통적으로 우리가 ‘소모용 엔진[expendable engine]’이라고 부르는 엔진들을 필요로 하는 조직체입니다. 이는 아주 짧은 기간 동안만 쓰이는 엔진들입니다. 만약 우리가 보통의 기업체들, 말하자면, 제네랄 일렉트릭[General Electric]사나 웨스팅하우스[Westinghouse], 도시바[Toshiba] 또는 롤스 로이스[Rolls Royce]와 같은 곳에서 만든 가스 터빈을 찾는다고 할 것 같으면, 여기서 만든 제품들은 작은 장비 하나라도 그 제조 비용이 너무 비싸고, 너무 자본 집약적인 것입니다. 만약 여러분이 이러한 장비 하나를 구매하여, 공장에다 옮겨 놓고, 회사 회계 담당 직원에게 다음과 같이 물어봤다고 해 봅시다. : 이 제품의 본전을 뽑으려면 얼마나 걸릴 것 같습니까? 그러면 그는 다음과 같이 대답할 것입니다. : 아마 앞으로 십 년은 족히 더 걸릴 겁니다. 엄청난 비용을 쏟아 부은 이상, 그 값을 환수하는 데에 수 년이 넘게 걸리는 게 지극히 당연하겠지요. 그런데, 군대에서는 십 년 동안 쓸 엔진을 찾는 게 아니라, 십 분 동안 쓸 엔진을 찾고 있음을 잘 생각해 보십시오. 십 년 동안 본전을 뽑기 보다가, 십 분만에 본전을 뽑기란 물론 훨씬 더 어려울 것입니다.
나는 여러분들이 앉은 자리에서 볼 수 있도록 작은 장비 하나를 가지고 나왔습니다. 이것은 한국 전쟁[the Korean War]동안 미 해군[the U.S. Navy]이 썼던 것으로, 우리가 만든 것입니다. 용도가 무엇인지는 말하지 않겠습니다. 비밀사항이거든요. 하지만, 이게 무엇인지 정도는 말해 줄 수 있는데, 그럼, 여러분들은 아마 그 용도를 짐작해 보실 수는 있을 것입니다. 이 장비는 ‘소모용 가스 터빈 전기 발전 장치[expendable gas turbine electrical generating plant]’라는 것입니다. 이것은 두 단계를 거치는 압축기[compressor]로 구성되어 있습니다. 이 기계는 공기를 집적하고 압축시켜, 이 안에서 연료와 함께 섞는 것입니다. 이 때 쓰이는 연료는 프로판[propane] 가스입니다. 그러고 나면 이 프로판 가스 / 산소 혼합물은 ‘버너 통[burner can]’으로 들어가게 되는데, 이것은 이 기계 상부에 있는 보석조각 같은 작은 장치물로서 그곳에서 연소가 일어나는 것입니다. 이 버너 통은 불꽃을 ‘붙잡아 둘 수’ 있는데, 그렇게 되면, 불꽃이 바깥으로 빠져 나가지 않게 됩니다. 그 때, 뜨거운 가스는 아래의 작은 ‘날없는 터빈[bladeless turbine]’으로 들어가게 되는데, 이것은 직경이 단 1인치 밖에 되질 않습니다.
이 장치는 3만 피트 상공에서 작동되는 것입니다. 이것은 그 가동 속도를 몇 분의 1초에서, 백만분의 1초까지 끌어 올리게 됩니다. 화약 충전으로 그렇게 하는 것입니다. 여기 이 작은 기계의 끝부분, 그러니까 터빈 맨 끝부분엔, 작은 은색의 물체가 있는데, 이것은 ‘두 개의 극을 가진 교류 발전기[two pole alternator]’ 혹은 ‘발전기[generator]’라고 부를 수 있는 것으로, 전기를 생산해 냅니다. 터빈과 같은 축[shaft] 상에 있는 것입니다.
3만 피트 상공에서 속도를 올리게 될 때, 이것은 약 100 와트의 전기를 생산하는 것입니다. 배터리가 들어갈 공간도 필요한데, 이건 좀 큰 편으로, 1평방 피트[a foot square] 정도입니다. 그렇지만, 배터리는, 온도가 -65°F에 이르게 되는, 그러한 고도에서 많은 전기를 생산해 내지는 못합니다. 따라서, 우리는 배터리 바깥을 둘러싸는 쪽에 걸쳐, 가열을 위한 일종의 장치를 해 두어야 하는 것입니다. 배터리가 작동할 수 있도록 더 많은 에너지를 공급해야 하는 것입니다. 바로 여기 있는 이 작은 장치물이 100 와트의 전력을 생산해 내게 됩니다.
장비를 작동시키고 10분이 지난 다음, 이 기계가 수면에 이르는 고도까지 하강하게 되었을 때에는, 약 180 와트의 전력을 생산하게 됩니다. 그런 다음, 이것은 파괴됩니다. 전체 수명이 단지 10분인 셈입니다. 이 말은 기계를 10분 이상 사용할 수 없다는 뜻이 아닙니다. 이것이 작동되도록 고안된 상황, 즉 ‘임무’가 부여된 상태에서, 10분 정도의 수명을 가지고 사용된다는 말입니다. 이걸 만드는 건, 우리 회사로서는 아주 흥미로운 작업이었습니다. 그렇지만, 불행히도 한국 전쟁은 이내 종료되었습니다. 우리 회사는 작고 자본이 빈약한 회사로서, 이후 군대와 계속 거래하기가 아주 힘들다고 판단했습니다. 그래서 우리는 우리가 만든 것을 ‘(레인지의) 안쪽 버너[the back burner]’에 부착해 보기로 했습니다.
여러분들도 어쩌면 짐작해 볼 수 있겠지만, 우리로서는 힘든 과정들이었습니다. 왜냐하면, 우리는 전력 생산에 있어서, ‘경계층 개념[the boundary layer concept]’을 실제로 적용해 볼 수 있는, 보다 더 큰 어떤 것을 만들어 보고 싶었는데, 그러려면 당장에 돈이 필요했습니다. 그래서 우린 그 장치를 ‘레인지 안쪽 버너’에 집어 넣는 걸 고안해 냈던 것입니다. 자본이 빈약한 소규모 회사가 살아남기 위한 일종의 자구책이었습니다. 군대 쪽에서는, 금요일 저녁에 직원들 임금을 지급해야 한다는 사실을 이해하지는 못하는 것 같았습니다. 그들은 통상, 다음 주에, 다음 달에, 혹은 이 다음에 주긴 줄 거니까 걱정하지 말라고 했습니다. 비용을 지불하는 게 그들에겐 그렇게 중요한 문제가 아니었지만, 우리에겐 생사가 달린 문제였습니다.
그래서 우리는 터빈을 레인지 안쪽 버너에 부착하기로 결정했었고, 동시에 ‘경계층 펌프[boundary layer pumps]’ 개발도 계속 추진할 수 있었던 것입니다. 어쨌거나 이 연구를 계속하기로 했던 것이 회사로서는 좋은 결정이었던 게, 이 펌프는 기존의 가스 터빈에 비해 그 설계의 복잡성이 채 10분의 1도 안되었기 때문입니다. 거의 독창적인 방식으로 작동되는 이 펌프들을 개발해 냄으로써, 우리 회사는 이어지는 여러 해에 걸쳐 번창할 수 있었습니다. 현재 우리는, 다시 터빈 분야에만 매진해 볼 수도 있을 것 같은, 또 거대 업체들이나 군부대와도 다시 거래를 터서, 20년 전에 머리 속으로만 해 볼 수 있었던 작업들을 재개해 볼 수도 있을 것 같은 생각이 들 정도의 입지에 도달하게 되었습니다. [하톤 : 이건 1986년도 이야기입니다. 당신들 가운데, 최근에 ‘포셀 펌프 또는 터빈[POSSELL PUMPS—OR TURBINES]’에 대해서 들어 본 사람이 몇이나 됩니까????]
……
가스 터빈에 내재한 문제점들
오늘날 여러가지 형태의 터빈들이 존재합니다. 물을 이용한 터빈, 증기 터빈, 그리고 가스 터빈도 있습니다. 터빈은 아주 다양한 분야에서 사용됩니다. 제가 좀 전에 여러분들에게 보여드렸던 터빈은, 한국 전쟁 당시 만든 것으로, 관련 설명을 드렸었죠. 38년 전에도 이미 터빈은 그런 식으로 사용되었던 것입니다. 지난 수년간에 걸쳐, 우리는 이 기술을 바탕으로 많은 특허를 따내어 왔습니다. 우리가 우리 시에서 최초로 특허를 받았던 것 역시 바로 테슬라의 기술에 근거한 것이었습니다. 물론 우리는 항상 다른 사람들에게 ‘경계층 견인 효과[boundary layer drag]’와 관련된 이 모든 아이디어들은 전부, 교류[alternating current] 전기를 발명했던 천재, 니콜라 테슬라[Nikola Tesla]가 최초로 창안했던 것이라고 말했습니다.
그런데, 이 분야에서 현재 진행 중인 것들 가운데, 아주 재미있고도 흥분되는 사안들이 몇 가지 있습니다. 마치 이런 모임에 나와서 빛의 속도를 인자[factor]별로 나누는 것에 정통한 박사님의 설명을 듣는 것만큼이나 참신한 내용들입니다. 현재 진행 중인 연구들이 앞으로 다가올 세상에 기여하게 될 일을 생각해 보면, 나는 내가 ‘경계층 터빈’에 대해서 가졌던 것만큼이나 짜릿한 흥분을 느끼게 됩니다. 우리가 연구하고 있고, 또 구상하고 있는 것들이 앞으로 해내게 될 작용들과 관련하여, 나는 여러분들이 대강의 조망이나마 가져볼 수 있도록 설명드리고자 합니다. 증기 터빈 안에는 뒤틀린 비행기 날개 모양으로 생긴 일련의 날들[series of blades]이 들어 있습니다. 이들은 터빈 중심부의 큰 회전자[rotor]에 부착되어 있습니다. 증기가 들어오면, 날개에 부딪히거나 터빈의 날에 부딪혀 미는 작용을 하는 것입니다. 이것은 ‘추진[impulse]’이라 불립니다. 터빈의 뒤쪽은 날개처럼 굽어 있습니다. 흘러 들어온 유체는 여기까지 간 다음, 주위의 날을 잡아 끄는 ‘반작용[reaction]’이라고 불리는 힘을 만들어 냅니다. 앞서도 이야기했다시피, 경계층 터빈은 양력 표면을 갖지 않기 때문에, 우리는 오직 평면 디스크 시스템을 가지고 있을 뿐입니다.
터빈에 있어서, 일반적으로 직면하게 되는 최대의 난점이라면, 그건 바로 ‘온도의 영향’과 ‘날에 가해지는 압력’입니다. 여러분들도 추정해 볼 수 있겠지만, 압력과 온도를 올리면, 증기 사이클이 되든, 가스 사이클이 되든, 뭐가 되든, 사이클 효율성은 증대됩니다. 누구나가 다 터빈 안쪽의 온도와 압력을 순간적으로 증대시키려고 애쓰는 것입니다. 그렇게 해야만, 1톤의 석탄이든, 1갤런의 석유든, 그 무엇이든 간에, 대개 전력 얻는데 쓰이는 화석 연료 단위당 효율성을 증대시켜, 더 많은 전기를 얻을 수가 있기 때문입니다.
그렇지만 사람들은 때때로 특수한 기술에 있어서 잘못된 사고방식을 갖고 있기도 합니다. 예를 들어 불과 몇 년 전에, 우리는 캘리포니아에서 제임스 와트[James Watt]의 증기 기관을 ‘재발명’해 내려고 노력하는 일군의 사람들을 볼 수 있었습니다. 그들은 증기 터빈을 ‘재발명’하고 있던 중이었습니다. 불행히도 그들은, 공공 도서관에 찾아가서, 책 한 권을 집어 들고, 그러한 장치에 있어서 효율성을 높이려면 어떻게 해야 되는지에 대해서 그저 읽어보기만 하면 그만이었지만, 그럴 정도로 현명하지는 못했던 것입니다. 증기 터빈, 증기 피스톤 엔진 그리고 기타 관련 부속들은 기계 공학적으로 아주 깔끔한 배열을 갖고 있긴 했지만, 불행히도, 이들은 내재적으로 아주 큰 비효율성을 안고 있는 것입니다. 여태껏 만들어져 온 대부분의 복잡한 증기 기관차들은, 모두 3단 확장 2단 합성 장치들[triple expanding, double compounded device]로, 열 효율성이 채 14% 정도 밖엔 되질 않습니다. 디젤 엔진[diesel engine] 역시 보다 효율적인 것이라고는 하나, 기껏해야 36%에서 38% 정도의 효율성을 가질 뿐입니다. 오늘날 우리가 증기 엔진으로 달리는 기차를 더 이상 볼 수 없는 것은 바로 이 때문이기도 합니다. 열 효율이 훨씬 높은 디젤 엔진으로 기관차를 만드는 게 더 나은 것이지요.
저는 엔지니어로서, 제 경험으로 얻어낸 몇 가지 방식들이 있습니다. 제가 알아 낸 이 몇 가지의 경험칙들을 여러분들에게 설명하면, 아마도 내가 이야기하는 것들을 더 잘 이해하실 수 있으실 것입니다. 예를 들어 볼 것 같으면, 우리가 화석 연료를 연소시킬 때, 화학량적 결합[stoichiometric combination]이라는 측면에서, 연료와 공기가 최적 비율로 섞였을 때, 가스 터빈 안의 날들에 전해지는 온도는 3,000°F가 훨씬 넘게 되고, 이건 오늘날의 기술로 올릴 수 있는 한계 온도에 해당하는 것입니다. 만약 날들이 늘어나서 바깥쪽 케이스를 치게 되면, 장비를 완전히 망가뜨리고 말게 됩니다. 우리가 해야 되는 일이란, 외부로부터 엄청난 양의 차가운 공기를 불어 넣어, 뜨거운 가스와 섞이게 하여, 온도를 낮춰 주는 것입니다. 그래야 장비 안에 적정 수준의 온도가 유지되는 것입니다.
하지만, 이게 그다지 좋은 방식이 아니라는 사실을 알기 위해서, 여러분이 꼭 공기역학 전문가[aero dynamicist]나, 열역학 전문가[thermo dynamicist]가 되어야 할 필요는 없습니다. 만약 여러분이 어떤 대상의 온도를 올려주면, 거기서 일정량의 에너지를 얻을 수 있습니다. 여기에다 차가운 공기를 더해 준다면, 전체 에너지량도 당연히 떨어지는 것입니다. 오늘날 이런 방식으로 가스 터빈 안에서 유지되는 한계 온도는 약 2000°F입니다. 세상에서 가장 발달된 군사용 엔진도 제가 알기로는, 2050°F에서 구동됩니다. 웨스팅하우스[Westinghouse], 제네럴 일렉트릭[general Electric], 도시바[Toshiba], 롤스 로이스[Rolls Royce]—모두 다 가스 터빈 분야 업체들입니다.—와 같은 회사들은 모두 터빈 안의 이 온도를 올려줄 수 있는 방법을 찾는데, 그들의 노력을 다 쏟아 붓고 있습니다. 해마다 그들은 이 온도를 11도 혹은 14도, 또는 그런 정도만큼 더 올리고 있습니다. 야금 기술과, 독특한 기계공학적 설계의 결합을 통해, 때로는 신소재 사용을 통해 그렇게 하는 것입니다. ‘우리는 이 온도를 11도 더 올려줄 수 있습니다.’ 이렇게 이야기하고 나서, 그들은 전화번호부만큼이나 두꺼운 보고서를 출간하여, 홍보하는 것입니다. ‘우리가 올해 무슨 일을 해 냈는지 보세요. : 온도를 11도나 더 올렸답니다.’ 늘 이러는 것입니다.
그런데, 제가 여기서 지적하고 싶은 것으로, 경험에 따른 법칙 중 가장 흥미로운 것이 한가지 있다면, 터빈 내부 온도를 350°F 올리게 될 때, 그 엔진으로부터 생성되는 마력은 두 배로 증대된다는 것입니다. 달리 말하자면, 여기 가령 제네럴 일렉트릭사의 제트 엔진이 하나 있는데, 우리가 마술 지팡이를 흔들어서 그 내부 온도를 350°F 더 올려주면, 4만 파운드가 아닌 8만 파운드의 동력을 얻을 수 있습니다. 물론 이건 저만 알고 있는 사실이 전혀 아닙니다. 제트 엔진 업계의 누구나가 다 잘 알고 있습니다. 그들은 문자 그대로 ‘터빈 온도 증대’라는 담벼락을 경쟁적으로 기어올라가고 있는 것입니다.
이제 경계층 터빈으로 눈을 한 번 돌려 봅시다. 우선 여기에는 날이 없습니다. 대개 날의 뿌리 부위에는 ‘결합 만곡[combined bending]’이라고 불리는 ‘압력 현상[stress phenomenon]’이 생깁니다. 그런데 이건 ‘최악의 압력 상태[the worst stress level]’을 보여줍니다. 이건 엔지니어들을 거의 미치게 만드는 골치거리입니다. ‘결합 만곡’은 어떤 장비에서건, 가장 나쁜 형태의 압력을 만들어 내는 것입니다.
그런데, 기존 엔진에서는, 이 현상을 더 악화시켜 주는 것으로, 날의 뒤쪽 끝부분이 날카로운 가장자리 쪽으로 쏠리는 일이 발생합니다. 이를 두고, ‘샤피 효과[Charpy effect]’ 또는 ‘새김눈(노치) 효과[notch effect]’라고 부릅니다. 이 날카로운 가장자리 부분에서 ‘만곡 효과[bending effect]’는 가장 커지는 것입니다. 또한 바로 여기가 날이 망가지는 부분이기도 합니다. 이 지점에서 날은 깨지기 시작합니다. 우리가 터빈의 온도를 더 올려주면, 날의 수명은 거기서 끝나 버립니다. 날을 부러져 날아가 버릴 것이고, 이 때 물론 터빈의 수명도 종료됩니다.
만약 당신이 비행기를 탄 적이 있다면, 엔진 포드[pod](제트 엔진이나 무기 등이 들어가는 비행기의 동체나 날개 밑의 유선형 공간—역주)를 한 번쯤 봤을 것입니다. 엔진 포드의 바깥 가장자리에는 빨간색 선이 그어져 있습니다. 이 빨간 선은, 엔진이나 비행기 관련 분야에서 일하는 기계공들에게 이 선과 일직선으로 서지 말라는 뜻으로 그어져 있는 것입니다. 이 선을 그어 둔 곳은, 엔진이 낡거나 문제가 생겼을 때, 날들[blades]이 바깥으로 튀어 나올 수 있는 자리입니다. 마치 소총의 탄환처럼 튀어나올 수 있는 것입니다. 인접한 지역의 다른 카운티[county]까지 날아갈 수 있습니다. 여러분들이 잘 몰랐을 사항 한가지를 말씀드리자면, 모든 엔진 기계공들을 이 빨간 선을 대단히 주의깊게 지켜보고 있다는 것입니다. 만약 그들의 행동을 관찰할 기회가 있다면, 자연히 보게 되겠지만, 이들이 이 빨간선 근처로 가야할 때가 있다면, 그들은 아주 빨리 지나가는 것입니다. 아무도 이 위험 영역에 일직선으로 서려고 하지는 않습니다.
하지만, 경계층 터빈 상에는 날이 없습니다. ‘결합 만곡[combined bending]’ 현상도 발생하지 않습니다. 이 터빈 안에 그런 것들은 없습니다. 존재하는 것이라고는 오직 ‘두가지 힘[two forces]’밖에 없습니다. 그 중 하나는 원심력[centrifugal force]입니다. ‘평면 디스크[flat disk]’ 자체가 회전할 때 그 무게로 인해 생기는 것입니다. 디스크 안에서 생겨나는 원심력이 존재합니다. 이 힘이 디스크를 움직일 수도, 깨어버릴 수도, 바깥으로 튀어 나가도록 만들 수도 있습니다. 일반적인 터빈의 날에 생기는 ‘결합 만곡 압력 상태[combined bending stress level]’에서 원심력이 차지하는 비중은 대단히 낮습니다. 또 한가지의 힘은, 디스크로부터 축으로 동력이 전달될 때의 회전력[torque]에서 비롯되는 작은 압력입니다.
나는, 우리가 재미삼아 해 본 것이면서, 동시에 날없는 터빈의 놀라운 장점들을 우리 스스로 한 번 확인해 보려고 했던 실험에 대해서, 여러분들에게 이야기하려고 합니다. 우리는 ‘가변 진동 모터[variable frequency motor]’에다, 터빈이 마치 압축기나 펌프인 것 마냥 설치해 본 적이 있었습니다. 실험이 끝나고 우리가 알아낸 사실은, 일정 수준의 압력 상태 이상으로 디스크를 과하게 돌렸을 때, 원심력과 ‘측면에 가해지는 힘[sheer forces]’은 디스크를 찢어서 둘로 나눠버릴 수도 있다는 것이었습니다.
일반적인 터빈의 날의 부피에 비해 볼 때, 평면 디스크의 부피는 상당히 작습니다. 바로 이 때문에 기존의 날은 이웃 ‘카운티’까지 날아갈 수도 있는 것입니다. 상대적으로 크기도 큰 데다가 고속으로 돌아가는 것입니다. 처음 내던져진 방향을 따라 계속 날아가게 되는 것입니다. ‘테슬라 터빈’에서의 ‘디스크의 부피’는 일반 터빈의 ‘날의 부피’에 비해 훨씬 작다고 말했습니다.
우리는 테슬라 터빈의 가동 속도를 높여, 단번에 분당 5000 회전[5000 revolutions per minute]까지 올렸습니다. 85,000 rpm 부근까지 올렸을 때, 이들 디스크들 가운데 하나가 한계점에 이르러 파열되었습니다. 우리는 대폭발이 일어날지도 모를 것 같아서, 모두가 주위에 웅크린 채 있었습니다. 우리는 여기에다 5000 rpm을 더 올려 보기로 했습니다. 사실 우리는, 혹시 실험실 전체를 다 날려버릴까 봐서, 혹은 그와 비슷한 일이 벌어질까 봐서 겁이 좀 났습니다. 그런데, 갑자기 귀에 이어폰을 낀 채, 장비를 만지고 있던 한 친구가 말했습니다. : “방금 삑하는 소리가 들렸어요. 터빈에 무슨 일이 발생한 것 같습니다.” 다른 사람들은 어떤 소리도 듣질 못했습니다. 나머지 사람들은 무슨 일이 일어났는지 아무도 간파해내질 못했습니다. 하지만 우리는 터빈을 멈추고 한 번 살펴보기로 했습니다. 우리는 터빈이 관성에 따라 움직이도록 얼마간 놔둬야 했는데, 제로 rpm으로 돌아오는 데는 시간이 좀 걸렸기 때문입니다.
그런데, 우리가 터빈 케이스를 열어 봤을 때, 너무나 놀라고 만 것이, 다른 디스크들보다 조금 더 두꺼웠던 것으로, 터빈 맨 바깥쪽에 있던 디스크가 폭발해, 아예 사라져 버렸기 때문이었습니다. 처음에 우린 그것이 어딘가 안쪽으로 흘러 들어갔을 것이라고 생각했습니다. 유량계[flow meter] 안쪽이나 통제 밸브[control valves] 안쪽, 혹은 어디라도 그런 쪽으로 들어갔을 것 같았습니다. 우리는 파이프를 다 분해하기 시작했습니다. 어디론가로 도망간 조각들을 찾으려고 했던 것입니다. 온 벽을 다 뒤지고, 파이프를 죄다 분해하고, 다 흔들어 봤지만, 결국 발견되지 않았습니다. 우리는 말했습니다. : “도대체 이 부품 조각들이 어디로 간 거야? 혹시 주차장까지 날아간 거 아냐?”
충분히 그럴 수 있을만한 일이었습니다. 우리는 바깥(우리는 커다란 콘크리트 건물의 2층에 있었습니다.)으로 나가, 정말로 주차장에서 이 디스크 조각들을 핀셋으로 집어 올릴 수 있었습니다. 조각들은 약 4분의 1 평방 인치 크기였습니다. 이 부품 조각들은, 터빈을 빠져 나가, 통제 밸브를 빠져 나가, 유량계를 빠져 나가, 그 밖의 모든 장비들과 파이프까지 다 빠져 나가, 우리도 모르는 사이 주차장까지 용케 날아갔던 것입니다. 그렇지만 여러가지 의문의 그림자 너머 우리가 한가지 확신할 수 있었던 것은, 이 터빈은 설령 과도하게 돌려서 부품이 폭발하더라도, 그 위험도가 아주 낮다는 것이었습니다. 이 사실이 왜 중요한 지에 대해서는 있다가 설명드리겠습니다.
또 다른 놀라운 사실이 있었다면, 터빈은 다른 어떤 것과 반드시 연결되어 있어야 한다는 점입니다. 예를 들어, 우리가 터빈을 차량 안에 부착한다고 해 봅시다. 잠시만 이를 관찰해 보도록 합시다. 왜냐하면 지금 우리가 이야기하고 있는 것은 아주 흥미로운 대상이기 때문입니다. 터빈은 제로 rpm에서 최대 회전력[torque]을 가집니다. 이 점을 곰곰이 생각해 보십시오. ‘가속’이라는 문제와 관련하여 이것이 의미하는 바는 무엇이겠습니까? 우리가 자동차 클러치를 놓게 될 때, 대개 그 놓는 순간 이전에 모터를 2000 rpm정도로 올려줘야 합니다. 자동차 시동이 꺼져서 다시 시작하지 않으려면 그래야 하는 것입니다. 제로 rpm상에서, 일반적인 내연 엔진은 제로 회전력을 갖습니다. 가속을 위해서는 좋은 것이 아닙니다. 클러치를 놓기 전에 엔진 속도를 올려 줘야만 차량의 가속을 위해 적절한 회전력을 가질 수 있는 것입니다. 그렇지만, 이 터빈은 정확히 그 반대입니다. 이 터빈은 제로 rpm에서 최대 회전력을 가집니다. 클러치를 놓았을 때, 가속하기 더 좋은 준비 상태가 되는 것입니다. 우리는 갑자기 머리에 불이 번쩍 들어 오는 것 같았고, 날아오르는 듯한 기분, 순간 머리가 부지런히 돌아가는 것 같았습니다.
예전 1967년, 어떤 신사 한 분, 우리 모두가 TV에서 보기에 잘 알고 있는 사람은, 인디애나폴리스[Indianapolis]에서, 가스 터빈이 장착된 경주용 차량에 탑승했습니다. ‘날있는 형태의 터빈[bladed type turbine]’은 큰 회전력을 가지기에, 그 드라이버에게는, “조심하게. 스로틀[throttle] 밸브를 너무 꽉 잡지 말게. 그러지 않았다간, 자네는 하프 축[half shaft]을 비틀어 끊어 버릴 수도 있을 걸세.”와 같은 주의가 주어졌습니다. 어쨌거나 이 터빈이 탑재된 차량을 몰던 그는, 다른 차에 접근한 다음 유유히 이들을 추월할 수 있었습니다. 어쩌면 여러분들은 다음과 같이 물어볼 수도 있을 것입니다. “왜 당신은 지금 당장 인디애나폴리스 자동차 대회에 나가, 당신의 터빈을 장착한 차량을 시험해 보지 않는 겁니까?” 여기엔 두가지 이유가 있습니다. 첫째, 자동차 경주 대회를 주관하는 USAC는 가스 터빈을 금하고 있습니다. 또한 모든 차주들도 “우리는 우리 경주용 차량에 가스 터빈을 넣을 수가 없어요. 이건 창문을 날려버릴 수도 있거든요. 우린 경주용 차량에 가스 터빈을 사용하길 원치 않습니다.”라고 말합니다. 자동차 제조 업체측도, 대회 주관사측도 모두 가스 터빈을 금지시키고 있는 것입니다. 이것이 다른 것보다 좋거나 성능이 뛰어나지 않아서가 아니라, 그 성능이 너무 좋아서 그러는 것입니다.
오늘날 우리의 궁극적인 목적은 ‘경계층 가스 터빈’을 차량에 부착하는 것입니다. 어쩌면 처음엔 인디애나폴리스 자동차 경주대회 출전 차량에, 다음엔 트럭에, 그런 다음에 어쩌면 일반 차량에도 장착할 수 있을 것입니다. 왜 이것이 그렇게 흥분되는 일일까요? 우리는 앞서 터빈 내부 온도 350°F 상승시 동력이 두 배가 된다는 경험 법칙에 대해 이야기한 적이 있습니다. 이것이 왜 그렇게 중요할까요? 나는 여러분들에게 평면 디스크는 보다 낮은 압력 상태를 갖는다는 이야기도 했습니다. 또한 나는 여러분들에게 우리의 특이한 경험담도 들려 줬습니다. 왜 이러한 것들이 그렇게 중요한 것일까요?
초고온 가스 터빈[The Ultra High Temperature Gas Turbine]
이것이 의미하는 바는, 보통의 날있는 터빈을 사용하는 경쟁 업체들에 비해 우리는 터빈 내부온도를 더 올려 줄 수 있다는 것입니다. 현재 우리 회사에서 만든 가스 터빈의 경우, 구동시 터빈 내부 온도가 2200°F에 달하는데, 이건 지금껏 사용되어 온 어떠한 터빈보다가도 150°F가 더 높은 수치입니다. 약 10년 전 한 영국 회사는 신소재 한가지를 가지고 나왔습니다. 대개 금속은 가열시 점차, 점차 더 약해집니다. 지금 여기서 우리가 이야기하고 있는 온도, 그러니까 2000°F 이상의 경우, 온도는 사실상 금속에 아주 치명적인 영향을 미치게 되어, 금속은 대단히 약해지는 것입니다. 2500°F 이상의 온도에서, 우리가 일반적으로 알고 있는 금속은 약 3000psi 의 장력(張力)[tensile strength]을 갖게 되는데, 이건 시든 상추 수준입니다. 이런 금속들로 터빈의 부품을 만든다는 건 당연히 좋을 리가 없겠죠. 그 때문에 지속적으로 신소재를 찾아나가는 것입니다.
영국 회사가 선보인 신소재라는 것은, ‘항공 우주 세라믹[aerospace ceramic]’이라는 것이었습니다. 이것은 질화 규소[silicon nitride]로 만든 고순도의 세라믹입니다. 규소는 지표면에서 7번째로 풍부한 원소이기도 합니다. 해변은 대체로 전부 다 규소입니다. 규소는 단지, 아주 흥미로운 물질일 뿐만 아니라, 아주 다량으로 존재하기에, 값도 무척이나 쌉니다. 그런데 질화 규소에 관한 정말이지 깜짝 놀랄만한 사실이 한가지 있습니다. 왜인지는 저한테 물어보지 마세요. 저도 모르니까요. 어떤 이유에서인지는 모르겠지만, 이 질화 규소라는 것은 온도가 증대되면 그만큼 약해지는 것이 아니라, 오히려 점점 더 단단해 지는 것입니다. 질화 규소는 가열하면 할수록 튼튼해지는 물질입니다. 우린 이렇게 말했습니다. “좋아, 이걸 한 번 써 보자. 어떤 일이 생기는지 보자.” 질화 규소를 2500°F라는 엄청난 온도 속에 두어 봤습니다. 그랬더니 질화 규소의 장력은 3000 psi가 아닌 80,000psi까지 올라가는 것이었습니다. 우리는 이 물질의 엄청난 활용도를 가늠해 볼 수 있었습니다. 제트 엔진의 내부 부품들을, 뜨거우면서도 단단해지는 질화 규소로 만들지 않을 이유가 어디 있겠습니까? 이 분야의 사람들은 이를 위해 노력 중에 있습니다. 어쩌면 여러분들도 짐작해 볼 수 있겠지만, 이는 고순도 물질이어야 합니다. 거푸집에 넣고, 엄청난 압력을 가해야 합니다. 동시에 약 3000°F 부근까지 온도를 올려줘야 합니다. 뜨겁고도 잘 압축된 질화 규소를 만드는 데 쓰이는 장비는 값싼 것이 아닙니다. ‘열간 정수압 처리[HIP-Hot Isostatic Pressing]’라는 새로운 공정을 거쳐야 하는 것입니다.
이 일을 할 수 있는 회사들이 여럿 있습니다. 여러분들은 어쩌면 잡지에서 HIP에 대해 이야기하는 광고를 본 적도 있을 것입니다. 이제 이것이 무엇인지는 여러분들도 알게 되었습니다. HIP는 질화 규소와 같은 물질을 엄청난 고압, 고온 속에 집어 넣어, 장기간 소결(燒結)(신터링)[sintering]시킨 다음, 가스 터빈 상에서 아주 유용한 특성을 띨 수 있도록 만드는 것입니다. 이 물질로 만들어진 터빈을 우리는 ‘초고온 가스 터빈[The Ultra High Temperature Gas Turbine]이라고 부릅니다. 다행히도 이 고온, 고압의 질화 규소의 강도는 2700°F 근처에 이르는 온도까지 계속 높아졌습니다. 하지만, 그 이후로는 수직 낙하했는데, 사실 다른 물질들은 그 보다 훨씬 낮은 온도에서 이미 그렇게 되는 것입니다. 내가 여러분들에게 말씀드릴 수 있는 것은, 우리는 이들 평면 디스크들을 상대적으로 저렴한 방식으로 만들 수 있다는 것입니다. 디스크가 ‘한 번 뛰어 오를 때’, 2200°F와 2700°F 사이를 오가는 것입니다.
자, 보십시오. 이제 우리는 기존에 우리가 알던 엔진들에 비해 마력이 세 배에 달하는 엔진을 갖게 되는 것입니다. 이것은 이 업계에 엄청난 충격파를 던져 줄 것입니다. 우선 이것은 군부대에 아주 매력적인 엔진이 될 것인데, 이러한 타입의 엔진은 엄청난 추가적인 동력을 생산해 낼 수 있기 때문입니다. 궁극적으로, 우리가 이렇게 고온까지 올릴 수 있는 한, 우리는 또한 장비의 열효율성도 증대시킬 수 있습니다. 우리는, 항공 업체들이, 비행기 운행에 사용되는 연료비 증가로 인해, 이윤이 창밖으로 다 날아간다고 불평하는 내용을 담은 글들을 많이 봤습니다. 만약 당신이 장비가 되든, 소재가 되든, 뭐가 되든, 이를 이용해, 승객당 연료비 혹은 마일당 연료비를 절감할 수 있는 방법을 갖고 있다면, 아마 그들은 당신을 서로 잡아당기려고 난리일 것입니다. 바로 ‘초고온 터빈’은 엄청난 가능성을 갖고 있는 것입니다.
[하톤 : 그들이 정말로 당신을 서로 잡아당기려고 난리일 것 같습니까? 실상은 그렇지 않습니다.—‘거대 업체들[BIG BUSINESS]’에게 있어서, 이것은 ‘단점’이기에, 그들은 그렇게 하지 않는 것입니다! 경쟁 업체가 존재하지 않는 것은 바로 이 때문이기도 합니다.—이러한 형태의 효과적인 기술과 관련하여서는 오직 ‘절도[THEFT]’와 ‘비밀주의[SECRECY]’만이 존재합니다. 그럼 이런 것에 관한 이야기를 지금 왜 하는 것이냐고 묻는 겁니까? 왜냐하면, 언젠가 진정으로 “연구와 개발”에 힘쓰는, 아주 “소수의 사람들”이, 다소 제한적인 용도로나마 이러한 기술들을 다시 사용하게 될 ‘기회’가 있을 것이며, 바로 그 때, 이 기술들은 그 빛을 보는 ‘날’을 맞을 것이기 때문입니다. FTA(자유무역협정)[FREE TRADE AGEEMENTS]를 통하게 되면, 메이저급 기업들이라고 하더라도, 오히려 손해를 보게 될 것이며, ‘은행가들[Banksters]’은 지속적으로, 어떤 물건이 누구에게 팔리든 간에, 사사건건 ‘훼방[Stranglehold]’을 놓을 것입니다. 그렇게 될 때, ‘연구’를 위해 ‘융자’받은 대출금들은 어디론가 ‘증발’해 버릴 것이며, ‘연구자들’은 “매장”되고 말 것입니다.—종국적으로는, 바로 “카르텔[THE CARTEL]”이 기업체도 상품도 죄다 몰수해 버리는 것입니다. 그런데, 당신들이 ‘자유 시장[FREE MARKET]’이라는 ‘대로[BIG WAY]’로 내몰리는 대신에 받는 것이란, 그저 하찮은 몇가지 인센티브에 불과한 것입니다. 잘 기억하십시오. 때로는 좀 적은 것이 “많은 것”보다 훨씬 더 낫습니다. 이러한 신기술에 바탕한 제품들은 이미 비밀 군수 공장이나 관련 시설 등지에서 사용 중에 있습니다.—헛다리를 짚지는 말기 바랍니다. 그런데, 당신들은 이러한 기술들이 비록 소규모로 활용되더라도 개발해 내려고 애쓰고 있지만, 이 ‘힘든 전환의 시기[a very bad period of transition]’에, 이러한 것들은 오직 개별적인 수준에서만 그 진귀함을 보여 줄 수 밖에 없는 것입니다. 당신들 앞에 실제로 제시되는 ‘모든 새로운 것들’은, 대개 실제적인 활용이 곤란한 것들입니다. 그리고 그저 “땜질”한 수준[“tinkering” scale]에 불과한 기술들은 “빅 보이들[big boys]”의 이목을 끌지 못할 것이고, 그들에게 어떠한 경계심도 불러 일으키지 못할 것입니다.—바람이 많은 국가에서, “풍력 발전기[Wind Charger]”같은 것들, 혹은 그 이상의 어떤 것들은, 늘 소규모의 가정용 대체 에너지 공급 수단 정도에 머물고 마는 것입니다.
이러한 종류의 신기술들과 관련하여, “자유 무역[free trade]”이 증대되면 증대될수록, 이 기술들은 오직 ‘영세 규모’로만 번창하게 되는 것입니다.—왜냐하면 당신들은 “경쟁”을 원치 않기 때문입니다. ‘경쟁하지 않는 것’이 포인트인 것입니다. 만약 당신이 이런 식의 접근법을 갖는 자들이 생각하는 ‘장점’을 잘 이해하지 못하겠다면, 부디 우리 팀원들로부터 멀리 물러서 있기 바랍니다.]
팔렝스[THE PHALANX]
이어서, 저는 여러분들에게, 지금 제가 작업 중에 있는 아주 흥미로운 계획 한가지에 대해서 더 이야기할까 합니다. 이것은 비밀로 분류되는 것이 아닙니다. 어쩌면 여러분들이 그렇게 생각할 수도 있겠지만, 실제로는 그렇지 않습니다. 이건 이미 세상에 알려졌습니다. 이에 대해서 군대도 더 이상 함구할 수는 없게 되었습니다. 이것은 바로 새로운 형태의 비행체인 것입니다. 우리는 이를 VTOL이라고 부릅니다. 말하자면, 비행접시처럼 수직으로 이착륙하는 비행체이지요. 예전에는 만들 수 없었던 것을, 왜 이제서야 만들 수 있게 되었을까요? 그 이유라면, 바로 출력대 중량비[power to weight ratio], 달리 말해, 동체 무게를 감당해 낼 수 있을만한 출력을 가진 엔진이 문제였기 때문입니다. 그런데, 바로 이 새로운 ‘초고온 테슬라 날없는 터빈[ultra high temperature Tesla bladeless turbine]’이 이를 가능하게 만들어 주는 것입니다. 우리는 이미 이 엔진을 장착한 시작품[prototype]을 만들었습니다. 앞서 말했다시피, 이 엔진은 2200°F에서 구동됩니다. 우리는 가까운 장래에, 2700°F에서 작동되는 엔진을 만들 계획을 갖고 있습니다. 이 일이 완료되면, 우리는 이 업계에서 혁신적인 ‘출력대 중량비’를 갖게 될 것입니다. 그렇게 되면, 완전히 새로운 차원의 비행체를 만드는 일이 가능해 지는 것입니다.
[하톤 : 이제 제이크[Jake]와 졸리는 눈을 하고 있는 모든 다른 사람들은 잘 들어보기 바랍니다.—당신들은 지금 당신들이 그 기술에 대해 특허라도 가졌다고 생각합니까? 비행체에 관한 기술은, 당신이 도면에 설계도를 그리자마자, 도둑질 당해, 이미 제작에 들어갔습니다. 그런데 당신은 지금, 당신이 어느 정도 보호되고 있다는 환상을 갖고 있는 것 같습니다. 러시아인들은 이와 관련된 모든 기술들을 이미 반세기 전에 보유했었고, 여태 이를 사용해 왔습니다. 그들은 ‘코스모스페어[Cosmospheres]’를 보유하고 있는데, 이것은 ‘극저층 우주 비행 및 동체 유지 능력[extra-low space flight and maintenance]’ 등을 가진 비행체입니다. 이 비행체는 “태양 전기 입자[solar electric particles]”와 ‘빛[light]’을 동력원으로 사용합니다! 오늘날 이러한 기술들은, 엘리트들을 위해, 행성과 행성 내 모든 생명체들을 통제하는 데에도 사용됩니다.—그러는 것이 ‘허락’되는 한 계속 그렇게 하는 것입니다. 나는 이 이상은 언급하지 않겠습니다.]
이 비행체는 여러분들이 어쩌면 들어 봤을 수도 있겠지만, 영국에서 만든 해리어기[the Harrier]와도 비슷합니다. 해리어기는 ‘호크 시들레이[Hawker Siddley]’라 불리는 업체에서 만들어졌습니다. 이것은 38년 전에 만들어진 것입니다.[하톤 : 지금으로 치자면 45년 전, 거의 반세기 전이군요! ( 1993년 9월 26일 구술—역주)] 모든 사람들이 해리어기를 두고, 최신예 비행기라고 생각합니다. 하지만 그렇지 않습니다. 오래된 모델인 것입니다. 하지만, 심지어 오늘날에 조차도, 유일한 형태의 모델인 것입니다. 군부대와 다른 조직들은 해리어기의 잠재력과 그 역량에 대해 이제서야 조금씩 깨닫기 시작했습니다. 해리어기는 ‘페가수스[Pegasus]’라고 불리는 기존의 날있는 타입의 엔진을 사용했습니다. 그런데, 페가수스가 처음 해리어기 시작품에 장착되었을 때, 그 추진력이 너무 약해서, 비행체를 지면에서 이륙시키기 위해서는 연료통을 전부 비워야 했을 정도였습니다. 결국 그들은, 비행체를 이륙시키기 위해, 렌치를 비롯하여 고정되어 있는 않은 모든 부속품들을 죄다 떼어내야 했습니다. 해리어기는 이런 조건 아래에서만 날 수 있었습니다. 이것은 STOL이라 불립니다.—저속 이착륙[Slow Take Off and Landing]. 심지어 이 비행체가 갑판 위로 떠 오르는 데 있어서, 페가수스가 최초 구동력을 얻는 걸 돕기 위해서는, 동체를 앞으로 좀 밀어서 약간의 추진력을 더해줘야 했습니다. 오늘날에는 ‘비행체 운반기[aircraft carrier]’의 앞부분에서 이러한 작업이 행해집니다. 비행체 운반기가 15노트 속도로 달려서 바람을 만들어 주는 것입니다. 이 15노트는 해리어기가 비행체 운반기 갑판 위를 이륙하는 데 있어 필수적인 것입니다.
하지만, 우리의 새로운 비행체는 이륙을 위해 밀어주거나 해야 할 필요가 전혀 없습니다. 여러분들은 이 비행체를 주차장에 주차시킬 수도 있을 것이고, 어디 뒷골목에 대어 놓아도 될 것입니다. 이륙을 위한 비행장 같은 것도 필요 없습니다. 이것이 무엇을 의미하는 지를 한번 생각해 보십시오. 우리는 비행장을 비롯 모든 부수적인 여건에 따른 불편함을 제거할 수 있는 것입니다. 달리 말해서, 예전 같으면, 전쟁 상황에 적군들이 우리 활주로 상에 폭탄 두어발만 떨어뜨리고 가게 되면, 누군가가 그 구멍을 채워서 활주로를 다시 이륙에 적합하도록 정상화시켜 놓지 않는 이상, 비행장과 비행기들은 마비되는 마는 것이었습니다. 이 비행체는 어디 큰 나무 밑에다가 세워 놔도 됩니다. 다시 끄집어 내서 이륙할 수 있는 것입니다. 물론 헬리콥터가 할 수 있는 일은 전부 다 할 수 있습니다. 왜 이 점이 중요할까요? 베트남 전쟁[Vietnam war] 때에도 그러했지만, 모든 군사 전략들은 헬리콥터를 통해 수행됩니다. 우리는 베트남 전쟁에서 27,000대의 헬리콥터를 잃었습니다. 누군가가 소총 한자루 들고서, 근처에 앉아 있다가, 지나갈 때 한 방 당겨버리면 그만이었습니다. 단 한 발의 총알이 헬리콥터의 회전익에 맞게 되면, 헬리콥터는 나선형 소용돌이를 그리며 추락하고 마는 것입니다. 이 새로운 비행체는 그런 식의 총알 한 방에 그렇게 취약하지 않습니다.
실상, 이 비행체에는 초고온 터빈 두 개가 장착되는데, 지면에서 이륙하여 일정한 고도까지 올라간 다음에는, 비행체 후위에 있는 몇몇 ‘가변 분사구들[variable nozzles]’로부터 추진력을 얻게 됩니다. 이들은 비행체 ‘지지 시스템[support system]’의 일부인 것입니다. 이 비행체는 공기 중을 마하 2.5의 속도로 날 수 있습니다. 신사 숙녀 여러분, 이건 F-16이나 F-18 전투기보다도 빠른 것입니다! 우리가 보유하고 있는 장치들은 비단 헬리콥터를 구시대의 유물로 만들어 줄 뿐만 아니라, 오늘날 쓰이는 어떠한 군사용 전투기들보다도 더 빨리 날 수 있는 것입니다.
여러분들은 테슬라 터빈이 항공 기술에 기여한 바가 무엇인지를 이제 좀 이해하셨을 것입니다. 당연히 그렇겠지만, 군대는 이에 굉장히 관심이 많습니다. 물론 이에 관심을 보이는 몇몇 다른 사람들도 있습니다. 얼마 전에 저는 페더럴 익스프레스사[Federal Express] 사장을 만나 이걸 보여준 적이 있습니다. 그는, “나는 이걸 소포 배달용으로 쓰고 싶소.”라고 말하더군요. 우리는 군대와도 접촉을 갖고 있습니다. 저는 그들에게 이게 꽤나 괜찮은 물건이 될 수 있을 것이라고 말해 줬습니다. 만약 원치 않으면, 이 다음에 새로운 전쟁이 터지거든 그 때 보자고 했습니다. 그 경우, 어쩌면 그들은 페더럴 익스프레스사 비행체들 위에 새로 도색을 하고, 미공군 마크를 그려 넣은 다음, 타고 다녀야 할지도 모르겠지요.
여기 계신 분들 가운데 관심이 있으신 분들에게는 이 비행체의 모습을 담은 사진도 몇 장 보여드리겠습니다. 오늘날 우리는 5대의 비행체를 갖고 있습니다. 지난 2년간 제작된 것들입니다. 올 해 말 쯤이면, 아마 하늘에서 볼 수 있을 것입니다. [하톤 : 저런!! 그런데 이 비행체들은, 번번이 목격 사례가 보고되는, “소리없이” 하늘을 나는 UFO들과도 아주 똑같이 생겼군요.] 제 생각에, 롱 비치[Long Beach]에 있는 격납고에서 우리가 만든 첫번째 비행체가 떠오르게 되면, 아마 또 하나의 H.G. 웰스 에피소드[H.G. Wells episode](1938년 10월 30일 할로윈데이, CBS 라디오 방송국에서 H.G. Wells의 소설, ‘세계 전쟁[The War of the Worlds]’의 일부가 방송되었는데, 이를 많은 미국인들이 ‘화성인들의 지구 침공’의 실제 상황으로 오인한 소동—역주)가 발생하지 않을까 싶습니다. 많은 사람들이 아마 다음과 같이 말할 것입니다. “이봐, 나 방금 비행접시를 봤어. 여기 롱비치에서 말야!” 신사숙녀 여러분, 이건 비행접시가 아닙니다. 이건 새로운 ‘팔렝스 VTOL 비행체[the Phalanx VTOL aircraft]’로, 여기서 제작된 것입니다. [하톤 : 제작소들은 여러군데 산재해 있습니다. 특히, 뉴멕시코주[New Mexico]와 네바다주[Nevada]에 있으며, 에드워드 공군 기지[Edwards (AFB)] 근처에도 있습니다.] 저 먼 우주에서 외계인들이 타고 온 것인 줄 알고, 겁먹지 마십시오. [하톤 : 이야기 중간에 갑자기 화제를 딴 데로 돌려서 미안합니다만, 어쩌면 당신들도 추정해 볼 수 있겠지만, 이에 대한 태도는 오로지 당신들한테 “달려”있는 것입니다. 사실 나는 당신들을 앉혀 놓고, 지금과 같은 과학이나 항공학 수업을 하고 있을 시간도 없고, 흥미도 못 느낍니다. 그렇더라도 이건 내 전문 분야이자, 내가 관심 있어 하는 분야인 것만큼은 사실입니다.—내 관심의 대상은 당신들의 ‘정치와 전쟁[POLITICS AND WARS]’이 아닌 것입니다!!]
차량이나 비행체에 이러한 터빈을 사용하는 것과 관련하여, 저는 한가지 더 이야기하고 싶은 것이 있습니다. ‘고온 터빈’은 말그대로 가능한 것입니다.—이 점에 있어서 여러분들이 제 말을 믿어도 좋은 것이, 왜냐하면 나는 여러분들에게 (예전에 제가 보여 줄 수 없었던 어떤 것들을) 이제는 실제로 보여줄 수 있기 때문입니다.—자동차 앞 좌석 서랍 안에 넣어도 될 만큼, 작게 만들어진 가스 터빈을 보게 될 날도 머지 않았습니다. 그것 하나 만으로도, 여러분들이 일찍이 본 예가 없을 만큼, 잘 달리는 자동차를 구동하는 데에, 충분한 마력이 제공되는 것입니다. 속력은 상상을 초월할 것입니다. 게다가 조용하기까지 합니다. 또한 이 자동차는 오늘날의 내연 기관[internal combustion engines]을 장착한 차량으로 할 수 없는 여러가지 일들을 해 낼 수 있습니다. 이 차는 어떤 연료든지 다 사용할 수 있습니다. 이 차에는 기존의 석유를 넣을 수도 있습니다. 하지만, 분말 석탄[powdered coal]을 넣어도 됩니다. 만약 여러분이 원한다면, 톱밥[saw dust]을 넣고 달릴 수도 있습니다. 어떤 연료든 다 되는 것입니다. 원하신다면, ‘셰날레즈 블랙 레이블[Shenaleeze Black Label]’(맥주 브랜드 명—역주)을 넣어도 됩니다. 그러한 연료로도 달릴 수 있는 것입니다.—물론 ‘셰날레즈 블랙 레이블’을 거기 집어 넣는 건, 너무 돈 낭비가 될 것입니다.
여하튼, 제가 생각하는 것이 바로 이런 것들입니다. 경청해 주셔서 감사합니다.
[인용의 끝]
하톤 : 어쩌면 당신들은, 왜 내가 내 서기들의 모든 시간과 정력을 소모하게 만드는 법적 분쟁들을 관두고 싶어 하는 지를 이해할 수 있을 것입니다. 당신들에게 남겨진 나날들 속에서 ‘생존법’을 알려 줄 수 있는, 이런 내용들을 다루는 데에 쏟아 부을 시간과 정력도 늘 부족한 게 현실입니다. 바로 그 때문에, 나는 “끝까지 싸우기”를 원치 않는 것입니다. 나는 아주 한정된 임무와 수행해야 될 일들이 있기 때문이며, 또한 “어딘가에” 흩어져 있을 많은 당신들, 바로 이 글들을 기다리는 것이 자신들의 임무이기도 한 자들이 있기 때문이기도 합니다.—제이크 포셀[Jake Possell]은, 그가 원하는 한, 이 글이 필요한 사람들 가운데서도, 뚜렷이 부각되는 한 명입니다.
나의 ‘접촉’과 관련해서는 항상 넘쳐나는 루머들이 있습니다. 그 중 가장 흔한 것은, 내가 “악마”라거나, “존재하지 않는 자”라거나, 혹은 어쩌면, “적-그리스도[anti-Christ]”일지도 모른다는 것입니다. 하지만 나는 ‘당신들이 기다리는 그리스도[THE CHRIST YOU AWAIT]’와 함께 움직이고 있습니다. 당신들이 기다리는 그리스도의 호스트들을 내가 지휘하고 있는 것입니다. 자, 그럼, 당신들과 나 사이에, 누가 더 “크리스챤[Christian]”일 것 같습니까?? 이제는 ‘정보들’을 접하고, “악마와 함께 추어 온 그 식상한 춤”을 그만 출 때가 된 것입니다. ‘당신들’을 말하는 것이냐구요? 그럼, 당신들 말고, 내가 지금 누구 이야기하는 것이겠습니까??
부디 ‘지혜’가 당신들의 발걸음을 인도해 주길 바랍니다. 이 문제와 관련하여, 온갖 참견과 엉뚱한 상상들로부터 비롯된 어설픈 질문들은 이제 좀 그만 하십시오. 수천명의 사람들이 테슬라의 기술과 관련된 분야에서 일하고 있습니다. 또한 나와 함께 이 일을 하는 사람들은 당신들의 질문에 일일이 다 답변을 줄 수도 없는 상황입니다. 부디 뭔가를 우리에게 보낼 때는, 답변이 늦어질 수도 있음을 이해해 주십시오. 어떠한 완벽한 기계도 존재하지 않습니다.—아직 당신들의 행성 위에서는 그런 것입니다. 그렇지만, 완벽하게 완료된 작업과 사용가능해진 어떤 것들은 있습니다.—그렇지만 꼭두각시들의 마스터들[PUPPETMASTERS] 때문에, 당신들의 손에는 결코 넘겨지지 않을 것입니다. 분별력은 지식보다 나은 것입니다. 만약 당신이 뭔가 “허풍을 떨고” 싶다면, 부디 나는 빼놓고 그렇게 하십시오. 나는 내가 무엇을 하고 있는지를 잘 알고 있습니다. 나는 앞에 놓인 ‘험난하고 유혈이 낭자한 길[DUSTY BLOODY ROAD]’을 볼 수 있습니다. 나는 심지어 선의의 논쟁이나 토론이라고 하더라도 이에 응할 생각이 없습니다. 난국 상황에 대한 여러가지 국면들이나 세세한 점들과 관련하여, 적들이 지어내는 온갖 허튼소리들로 인해 ‘길을 잃기’에는, 당신들에게 남겨진 시간은 너무나도 짧은 것입니다.
주목해 주셔서 감사합니다. 나는 당신들 모두가 당장 어딘가에 뛰어 들어, 열심히 뭔가를 만들어 내라고 부탁하는 것이 아닙니다.—우리는 ‘바퀴를 다시 발명’할 필요는 없습니다.—하지만 ‘바퀴를 발명하는 일’은, 당신들의 행성 위에서, 반복되고, 반복되고, 또 반복되어 왔습니다. 졸리는 사람들이여, 이제는 당신들도 자라서, “어른”이 될 때가 된 것입니다. 하나님은 ‘그 분의 천상[His Heavens]’에 늘 현존해 계십니다.—그런데, 여기 이 당신들의 세상에서는, 그 어느 것 하나 제대로 된 것이 없는 실정입니다! Salu.
피닉스 저널 제 78권, “The Iron Trap Around America”, 제 12, 13장, pp. 178-200.
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