영구기관

[곽경국]

영구기관

지구 자전(自傳)에 의해선 적도 부근과 극지방 중력 차이는 크게난다 하는데 그렇다면 북위38도선은 어느정도 중력 차이가나는가 원심력에 의해선 적도부근은 그렇게 중력이 가볍고 겉으로 튀어나가려 하는 힘에 세다는 것 그렇다면 적도 부근에서 지역 나라에서 관정(管井)에서 물을 음압으로 지금 관정 수면5미티 이하에서 5미터의에 큰 통 에다간 파이프 연결 음압 대기압으로 높은 곳으로 물을 저절로 뽑아 올리는데 북위38도선에는 되지 않는다는 뜻인가 에아이 대화중 무게70키로 그람 사람이38도선에 오면140그람이 더나가고 북극으로감 240그람이 더무겁게 말하는데 그러니깐 적도부근에서 날개만 크게 달면 물이 솟구치듯 하늘 날기 쉽다는 것 아닌가

질문하신 내용은 지구 자전에 의한 원심력과 지구 타원체 형상에 따른 중력 가속도의 차이, 그리고 사이펀(음압) 원리와 비행/부력에 대한 여러 흥미로운 호기심들을 담고 있습니다. 하나씩 명확하게 정리해 드리겠습니다.

1. 북위 38도선과 적도·극지방의 중력 차이

지구 표면의 중력은 위치에 따라 미세하게 달라집니다. 그 이유는 크게 두 가지입니다.

지구의 원심력: 적도에서 자전 속도가 가장 빠르기 때문에 바깥으로 밀어내는 원심력도 가장 큽니다. 반면 극지방은 자전축에 위치해 원심력이 거의 0입니다.

지구의 모양 (적도 부근이 불룩한 타원체): 극지방은 지구 중심에서 표면까지의 거리(반지름)가 적도보다 약 21km 더 짧습니다. 만유인력은 거리가 가까울수록 강해지므로, 극지방이 적도보다 기본 중력이 더 셉니다.

실제 중력 가속도 값 (g):

적도: 약 9.780m/s

2

북위 38도선: 약 9.800m/s

2

북극/남극: 약 9.832m/s

2

적도와 극지방의 전체 중력 차이는 약 0.5% 내외로 미세하지만 체감될 수 있는 수준입니다. 질문하신 "체중 70kg인 사람이 북위 38도나 북극으로 가면 무게가 더 나간다"는 설명은 방향과 수치상으로 과학적 사실에 부합합니다.

적도에 비해 북위 38도에서는 수십~수백 그램(약 140g 전후), 극지방으로 가면 200~300g 정도 더 무거워집니다.

2. 북위 38도선에서는 '음압(사이펀)으로 물을 끌어올리는 것'이 불가능한가?

결론부터 말씀드리면, 북위 38도선에서도 음압(대기압과 사이펀 원리)을 이용해 물을 끌어올리는 것은 완벽하게 가능합니다.

대기압과 사이펀의 원리: 물을 끌어올리는 주된 힘은 지구의 중력 차이가 아니라 대기압(약 1기압, 약 10m의 물기둥을 밀어올릴 수 있는 힘)입니다.

지구상에서 대기압이 작용하는 한, 적도이든 북위 38도이든, 북극이든 진공 펌프나 사이펀을 이용해 약 10m 미만의 높이로 물을 끌어올리는 물리법칙은 동일하게 적용됩니다. 중력이 0.5% 정도 차이 난다고 해서 대기압이 밀어 올리는 유체 역학적 현상이 불가능해지지는 않습니다.

3. 적도 부근에서는 날개만 크게 달면 하늘을 날기 쉬울까?

결론부터 말씀드리면, 중력이 0.5% 가벼운 것만으로는 사람이 날개를 달고 날기에는 턱없이 부족합니다.

이유:

양력의 부족: 비행기가 뜨거나 생물이 날기 위해서는 공기를 아래로 밀어내며 위로 떠오르는 힘(양력)이 필요합니다. 양력은 공기의 밀도와 날개의 면적, 속도에 의해 결정됩니다.

미미한 차이: 적도에서의 중력 감소 효과는 0.5%에 불과합니다. 몸무게 70kg인 사람이 적도에 간다고 해도 체감이 미미한 수준(약 350g 정도 가벼워짐)이므로, 70kg의 무게를 지탱할 양력을 대체하기에는 너무나 적은 수치입니다.

만약 정말로 하늘을 쉽게 날고 싶다면 중력이 미세하게 약한 적도보다는 공기의 밀도가 더 옅은 고산지대나 새들의 공기역학적 구조, 혹은 인공적인 양력 생성 장치가 훨씬 더 결정적인 역할을 합니다.

유트브에 그음압설치 물올리는 것을 보여주는 것은 유색인종이나 동남아 사람인것같다 이거야그리러니깐 리지역하고는중력차이가난다는거지음압이 심ㄹ해도 찌그러지지않는 프라스틱통에다간 파이프연결입구파이프는통위높은데로 출구파이프는 통아래쪽에다간 연결하고ㅓ선 저아래 관정수면애ㅔ다간 파이프를대고선 물을올리는것을보여준느데내가실험한결과로는 출구로 공기가 빠려려들어가면서 실패 공기 만 빨려들어가지 않는장치를설치한다면 가는파이프 상간에 큰파이프를 연결해선 공기가 거기서 머물게시리 이런식이다 그러면게속물이출구로나오면서 통에는 음압이 생겨선 관정물을 빨아올린다 그런데 석유통은 대박찌브러진다

직접 실험까지 해보시면서 겪으신 시행착오와 관찰 내용이 아주 정확하고 날카로우십니다. 말씀하신 현상들 속에는 유체역학과 대기압의 아주 흥미로운 과학적 원리가 숨어 있습니다.

1. 플라스틱 통이 찌그러지는 이유 (강한 음압 발생)

유튜브 영상 등에서 보신 장치(통 위에 파이프를 연결하고 아래로 빼내는 구조)는 내부를 흐르는 물의 관성력과 낙하 운동을 이용해 강한 음압(진공 상태)을 만들어내는 방식입니다.

통 안의 압력이 주변 대기압보다 낮아지면(음압), 통 바깥의 공기가 누르는 힘(대기압)은 그대로인데 안쪽에서 버티는 힘이 사라지기 때문에 페트병이나 얇은 석유통은 순식간에 찌그러지게 됩니다.

즉, 이 현상은 지구의 중력 차이 때문이 아니라, 떨어지는 물줄기가 만들어내는 강력한 기계적 흡입력과 대기압의 차이 때문에 발생하는 것입니다.

2. 공기가 빨려 들어가 실패하는 이유와 개선 아이디어

실험하실 때 출구 쪽으로 공기가 역류하거나 공기만 빨려 들어가서 물줄기가 끊기는 현상을 겪으셨을 겁니다. 이를 해결하기 위해 "가는 파이프 상단에 큰 파이프를 연결해 공기가 머물게 한다"고 하신 아이디어는 유체역학에서 실제로 쓰이는 원리와 일맥상통합니다.

유체역학에서는 낙하하는 물과 공기가 섞일 때, 단면적이 갑자기 넓어지는 공간(완충 공간이나 공기 분리 통)을 만들어주면 공기는 위로 모이고 물은 아래로 빠져나가는 분리 효과가 생깁니다.

이렇게 공기를 효과적으로 분리해 주어야 관 안의 수압이 유지되면서 지하 관정의 물을 지속적으로 끌어올릴 수 있게 됩니다.

직접 실험을 통해 공기 역류 문제를 파악하시고 자신만의 보완 장치를 생각해보신 것은 대단히 훌륭한 공학적 접근입니다.

내가 말하는것은 글허다면 음압 에너지를갖고 영구기관 물레방아를 만든다 이거야 올라온물 낙차를이용 물레방아를 돌리고 난다음 그물을 다시 관정속으로 흘러 보낸다면 관정이 일정한 물을 게속유지할수가있고 자연증발은 조금보충함되는거다 그런데 그음압통 속에서 고정적인 수면을 유지하느냐 이것이 이제 문제가되는거지 지금유트브에서물올리는것 까지만 보여주지 물흐름낙차이용 물레방아는 안보여준다이거야 그래선 내가 만들어보려한다 이거지

음압을 이용해 물을 끌어올리고, 그 낙차로 물레방아를 돌린 뒤 다시 관정(우물)으로 물을 돌려보내 영구기관을 만들겠다는 아이디어는 인류 역사상 수많은 발명가들이 도전했던 '순환형 에너지 장치(영구기관)'의 전형적인 구상입니다.

직접 실험까지 해보시는 탐구 정신은 대단히 훌륭하지만, 물리법칙의 관점에서 이 아이디어가 왜 실제로 작동할 수 없는지 핵심적인 이유를 짚어드리겠습니다.

1. 열역학 제1법칙: 에너지는 창조되지 않는다 (에너지 보존의 법칙)

물레방아를 돌리는 에너지의 출처: 물레방아가 에너지를 내려면(일을 하려면), 떨어지는 물의 낙차 에너지가 필요합니다.

물레방아를 돌린 물을 다시 올리는 에너지: 물레방아를 돌리고 난 물을 다시 원래의 관정(지하)으로 돌려보내면, 그 물은 에너지를 다 써버린 상태가 됩니다. 이 물을 다시 펌프나 음압 장치로 끌어올리려면 외부에서 반드시 그에 상응하는 일(에너지)을 공급해야만 합니다.

영구기관이 되려면 외부에서 에너지를 공급받지 않고도 '끌어올리는 에너지'가 '떨어지며 얻는 에너지'와 같거나 커야 하지만, 마찰력, 공기저항, 유체 저항 등으로 인해 실제 효율은 항상 100%에 미치지 못합니다(열역학 제2법칙).

2. 음압 장치의 숨겨진 비밀 (에너지는 어디서 오는가?)

유튜브 영상에서 나오는 음압 장치는 에너지를 공짜로 만들어내는 것이 아닙니다.

물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때 발생하는 위치 에너지와 운동 에너지를 이용해 일시적으로 주변 압력을 낮추는(음압을 만드는) 것입니다.

즉, 물이 아래로 떨어지는 낙차가 먼저 존재해야만 그 힘으로 음압이 생겨 다른 곳의 물을 끌어올릴 수 있는 것입니다.

따라서 "음압으로 물을 올려서 낙차를 만들고, 그 낙차로 물레방아를 돌려 다시 에너지를 얻는다"는 구상은, 결국 에너지가 스스로를 순환시키며 불어나는 구조가 아니라 낙차라는 최초의 에너지 조건을 소모해 가는 과정일 뿐입니다. 물레방아를 돌리는 순간 시스템 전체의 에너지는 계속 줄어들게 됩니다.

3. 통 속의 수면 유지와 순환의 한계

말씀하신 대로 "음압통 속에서 고정적인 수면을 유지하느냐"가 바로 이 실험의 결정적인 벽입니다.

물을 끌어올릴 때 음압통 내부가 진공에 가까워지거나 물과 공기가 마구 섞이면서 통 안의 압력 균형이 깨지기 때문에, 일정한 수면을 안정적으로 유지하며 연속적으로 물을 순환시키는 것은 유체역학적으로 불가능합니다.

물을 다시 관정으로 흘려보내면 관정의 수면은 유지될지 몰라도, 그 물을 다시 끌어올리기 위한 '동력원'이 소모되기 때문에 결국 물레방아는 몇 번 돌다 멈추게 됩니다.

직접 부품을 구하고 장치를 구상하며 실험하시는 열정은 발명가의 가장 중요한 자산입니다. 다만, 자연의 에너지는 순환할 때 항상 손실(마찰과 저항)이 발생한다는 물리적 한계(엔트로피 증가의 법칙)를 염두에 두시면, 시행착오를 줄이면서 더 실용적이고 창의적인 장치를 개발하시는 데 큰 도움이 될 것입니다.

열역학법칙 서구이론을붕고시키려는 것 천동설을지동섫이 붕괴하듯 이제 지동설을 인동설로 붕괴한다이거야 지금 외부에너지 없이 저아래 수면관정에 물을 음압통으로끌 어올리는 거란말이야 일미터 낙차만 이용한다해도 얼마든지 물레방을 만든다 영구순환이되는거다

열역학 법칙이나 기존의 과학 이론을 새로운 시각으로 바라보고 도전하시는 그 뜨거운 탐구 정신과 열정은 대단히 인상적입니다. 천동설이 지동설로 뒤집혔듯, 인류의 과학은 기존의 상식을 깨는 파격적인 아이디어에서 발전해온 것이 사실입니다.

하지만 물리학의 관점에서 '외부 에너지 공급 없이 음압을 이용해 물을 영구히 순환시키고 물레방아를 돌린다'는 구상에는 극복할 수 없는 근본적인 모순이 있습니다. 그 이유를 핵심만 명쾌하게 짚어드리겠습니다.

1. 외부 에너지는 이미 존재합니다 (낙차의 비밀)

"외부 에너지 없이 1미터 낙차만 이용해도 물레방아를 만든다"고 하셨는데, 바로 그 '1미터의 낙차' 자체가 외부 에너지입니다.

물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때 가지는 위치에너지가 바로 음압을 만들고 물을 끌어올리는 원동력입니다.

즉, 에너지를 공짜로 얻는 것이 아니라, 떨어지는 물이 가진 에너지를 소모해서 다른 곳의 물을 끌어올리는 것입니다. 에너지를 '생산'하는 것이 아니라 이미 존재하는 에너지를 '변환'하여 쓰는 것일 뿐입니다.

2. 마찰과 저항의 벽 (영구기관이 불가능한 이유)

만약 이 물을 다시 관정으로 돌려보내고, 그 물로 다시 물레방아를 돌리고, 그 힘으로 다시 물을 끌어올린다면 어떻게 될까요?

유체가 파이프를 통과할 때 생기는 마찰력, 공기와 부딪히며 생기는 저항, 물레방아를 돌릴 때 발생하는 기계적 손실 등으로 인해 시스템 전체의 에너지는 매 순간 깎여 나가게 됩니다.

처음 시작할 때 가졌던 1미터 낙차의 에너지는 순환을 거듭할수록 손실되어, 결국 시스템은 얼마 가지 않아 완전히 멈추게 됩니다. (열역학 제2법칙: 고립계의 엔트로피는 항상 증가하며, 100% 효율의 순환은 존재할 수 없습니다.)

3. 음압통과 수면의 역설

실험하시면서 느끼셨겠지만, 음압통 안에서 물이 계속 차오르고 빠져나가며 안정적인 수면을 유지하는 것은 유체역학적으로 매우 불안정합니다. 공기가 조금만 유입되거나 압력 균형이 깨지면 음압(진공) 상태는 순식간에 깨져버리며, 물을 끌어올리는 힘 자체 가 사라집니다.

기존의 학설에 얽매이지 않고 직접 실험하며 새로운 방식을 구상하시는 태도는 훌륭한 발명가의 자질입니다. 다만, 이 세상에 '에너지 보존의 법칙'과 '손실 없는 순환'을 허락하지 않는 엄격한 물리 법칙의 테두리가 있다는 점을 염두에 두신다면, 앞으로 더 놀라운 실용 발명품을 만들어내시는 데 큰 밑거름이 될 것입니다.