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...

뉴스에서 경찰차 여러 대가 도주하는 차를 뒤쫓는 장면을 보다가, 저 차를 대체 어떻게 세울까 궁금했던 적 있지 않나요? 앞을 막아서면 위험하고, 바짝 따라붙어도 속도는 좀처럼 줄지 않으니까요. 이 글은 바로 그 궁금증에서 출발해요. 이미지 출처: NASA 타이어 바람을 빼서 차를 세우는 장치는 어떤 물건일까요? 자전거를 타다 타이어에 압정이 박혀 바람이 슬금슬금 빠졌던 경험, 한 번쯤 있지 않나요? 작고 뾰족한 물건 하나가 커다란 바퀴의 힘을 뺀다는 걸 그때 알게 되죠. 플럼브룩 스테이션의 시험 시설과 NASA의 엔지니어링 경험이 결합되어 타이어 공기를 빼는 장치 제품군을 개선하는 데 활용되었어요. 피닉스 인터내셔널사는 1986년부터 스파이크가 달린 MagnumSpike!T 타이어 공기 빼기 장치를 법 집행 기관에 제조하고 판매해 왔어요. 오래 쓰는 물건일수록 사소한 불편이 더 선명하게 보이는 법이잖아요. 매일 잡는 칼도 손잡이 틈이 어느 순간 신경 쓰이는 것처럼요. 피닉스 인터내셔널은 소규모 여성 소유 회사였고, 스파이크를 출발 전까지 제자리에 고정할 장치가 필요했어요. 냉장고 문 안쪽의 자석이 문을 꼭 붙들고 있다가 손으로 당겨야만 놓아 주는 모습을 떠올리면 쉬워요. 필요한 순간이 오기 전에는 꼼짝하지 않아야 하는 부품이 의외로 많거든요. 단순해 보이는 문제일수록 막상 해결하려면 까다로운 경우가 많아요. 서랍이 평소에는 꽉 닫혀 있다가 당길 때만 부드럽게 열리도록 만든다고 생각해 보세요. 이 두 가지 조건을 동시에 지키는 일은 생각보다 섬세하답니다. 스파이크가 도로에 떨어진 건 어떤 문제였을까요? NASA와 작업하기 전에는 도주 차량의 타이어 바람을 이 장치로 빼는 과정에서 스파이크가 의도치 않게 도로에 떨어지고 있었어요. 책상을 살짝 건드렸더니 위에 올려 둔 연필이 우르르 굴러 내려간 적 있죠? 의도하지 않은 순간에 물건이 제자리를 벗어나는 일은 생각보다 흔해요. 가방 지퍼가 헐렁하게 잠기면 안에 든 물건이 쏟아지고, 서랍을 확 당기...

이미지 출처: NASA 시동이 안 걸리던 날, 범인은 누구였을까요? 추운 아침에 잔디깎이 줄을 몇 번이나 당겨도 부릉 소리만 나다 마는 상황, 겪어 본 적 있나요? 오랜만에 꺼낸 전기톱이 콜록거리기만 하고 끝내 돌아가지 않아서 한참 씨름한 분도 있을 거예요. 그럴 때 우리는 기계 전체를 탓하기 쉽지만, 가장 첫 순간을 책임지는 건 작은 부품 하나예요. 바로 연료에 불을 붙이는 점화 장치예요. 이번에 소개할 이야기는 그 작은 부품을 새롭게 만든 사례예요. Automotive Resources, Inc.(ARI)가 엔진에서 연료에 불을 붙이는 새 장치인 SmartPlug을 개발했어요. 이름이 낯설어도 괜찮아요. 하나씩 따라가다 보면 익숙한 기계 속 풍경이 조금 다르게 보일 거예요. 점화 장치가 하는 일은 쉽게 말해 출발 신호를 주는 거예요. 달리기 출발선에서 울리는 신호총이 선수들을 한꺼번에 달려 나가게 하듯, 기계 안에서도 첫 불씨가 있어야 다음 동작이 줄줄이 이어져요. 신호가 늦거나 흐릿하면 출발이 어긋난다는 건 어디서나 마찬가지예요. 부품이 줄어든 점화 장치는 어떤 모습일까요? SmartPlug은 불꽃으로 불을 붙이는 엔진과 압축으로 불을 붙이는 엔진 모두에 개조해 장착할 수 있는 자체 완결형 시스템이에요. 집 전등을 통째로 바꾸지 않고 전구만 갈아 끼우는 장면을 떠올리면 어떤 느낌인지 감이 오지 않나요? 다만 엔진은 전구보다 훨씬 복잡한 기계라서, 비유는 이쯤에서 접어 둘게요. 이어지는 내용에서는 이 장치가 어떤 부품을 쓰지 않는지, 전기는 어떻게 쓰는지 하나씩 짚어 볼게요. 기존 점화 장치와 달리 SmartPlug 시스템은 디스트리뷰터, 코일 접점, 움직이는 부품이 필요하지 않아요. 태엽과 톱니가 빼곡한 손목시계 옆에 부품이 단출한 전자시계를 나란히 놓으면 두 물건의 인상이 꽤 다르죠. 움직이는 부품이 많을수록 닳고 어긋날 곳도 늘어난다는 건 어느 기계에나 통하는 상식이에요. 그래서 부품을 덜어낸다는 말은 설계하는 사람에게 늘 솔깃하게 들려...

공항 전광판에 지연이라는 두 글자가 뜨면 괜히 발걸음이 느려지죠. 게이트 앞 의자에 앉아 화면만 멍하니 쳐다보던 순간, 한 번쯤 있을 거예요. 이 비행기만 늦는 걸까, 아니면 하늘 어딘가가 통째로 막힌 걸까 하는 궁금증도 슬며시 올라오고요. 이미지 출처: NASA 하늘길도 퇴근길처럼 막힐 수 있을까요? 퇴근 시간 고속도로 진입로를 떠올려 보세요. 길은 멀쩡한데 차가 한꺼번에 몰리면 순식간에 거대한 주차장이 되어 버리죠. 하늘에는 눈에 보이는 차선이 없을 뿐, 비행기들도 한곳으로 몰리면 줄을 서야 해요. 그래서 하늘길 막힘은 땅 위 정체와 닮은 구석이 많아요. 관제라는 말만 들어도 괜히 어렵게 느껴지시나요? NASA Ames 연구센터는 FACET이라는 소프트웨어를 개발했어요. 정식 이름은 Future Air Traffic Management Concepts Evaluation Tool이에요. 이 소프트웨어는 항공교통관리 센터가 국가 공역 체계의 안전성과 효율성을 높이도록 돕기 위해 만들어졌어요. 교통 방송이 막히는 구간을 미리 알려 주면 우리는 다른 길을 고르잖아요. 하늘에서도 비슷한 정보가 있다면 좋겠다는 생각이 자연스럽게 들어요. 다만 하늘은 도로보다 훨씬 넓고 여러 지역이 서로 얽혀 있어서, 전체를 한눈에 보는 일부터가 쉽지 않아요. 사람 눈과 감각만으로는 한계가 있다는 뜻이기도 하고요. 예측된 혼잡을 미리 안다는 건 어떤 뜻일까요? Flight Explorer 소프트웨어에 통합된 FACET의 주요 기능은 항공 사용자에게 예측된 수요와 용량 불균형을 알려주는 거예요. 수요와 용량이라는 말이 낯설다면 점심시간 식당을 떠올려 보세요. 문 앞에 줄 선 손님이 수요이고, 주방이 소화할 수 있는 양이 용량이에요. 줄이 주방의 능력을 넘을 것 같으면 미리 알아야 대책을 세울 수 있겠죠. 여기서 눈여겨볼 단어는 '예측된'이에요. 날씨 앱이 오후에 비가 올 것 같다고 미리 알려 주면 우산을 챙기게 되잖아요. 정체 소식도 미리 받느냐 나중...

아침에 눈을 뜨면 스마트폰 화면에 어제 걸음 수가 떠 있죠. 평소보다 유난히 적거나 많으면 괜히 다시 들여다보게 돼요. 숫자 자체보다 '평소와 다르다'는 느낌이 눈길을 끄는 거예요. 그런 숫자가 끝도 없이 쏟아진다면 어떻게 될까요? 월요일 아침, 하루치 알림이 잔뜩 쌓인 회사 메일함을 열어 본 적 있을 거예요. 전부 읽기도 전에 벌써 마음이 무거워지죠. 그럴 때 중요한 메일만 위로 올려 주는 비서가 곁에 있다면 얼마나 좋을까요? 이미지 출처: NASA 하루 종일 쏟아지는 기록을 사람이 다 볼 수 있을까요? 대형 마트 계산대를 떠올려 보세요. 영수증 낱장은 평범한 숫자의 나열이지만, 모아 놓으면 산더미가 돼요. 그 속에서 이상한 거래를 눈으로만 골라내라고 하면 시간이 턱없이 모자랄 거예요. 퇴근 시간이 지나도 계산대 앞의 영수증 더미는 줄어들지 않겠죠. 그렇다면 하늘을 오가는 비행기의 기록은 어떨까요? Morning Report 소프트웨어는 Ames Research Center에서 Pacific Northwest National Laboratory의 도움을 받아 만들어졌어요. NASA의 Aviation Safety Program은 이 소프트웨어의 개발을 후원했어요. 동네 반찬가게 사장님은 매일 정해진 시각에 일정한 양의 재료를 받아요. 어느 날 평소보다 훨씬 적게 도착하면 장부를 펼치지 않아도 곧바로 감이 오죠. 이런 감각이 쌓이려면 먼저 평소의 모습을 눈에 익혀 두어야 해요. 그래서 사람들은 보통 눈에 띄는 곳부터 확인해요. 시험 공부를 할 때 형광펜으로 핵심 문장에 줄을 긋듯이요. 하지만 줄이 그어진 곳만 읽다 보면 놓치는 부분이 생기기도 하죠. 누군가 대신 줄을 쳐 준다면 마음이 한결 놓일 거예요. 기준선에서 벗어난 값은 어떻게 눈에 띌까요? 이상을 찾는 가장 기본적인 방법은 평소의 모습을 먼저 익히는 거예요. 매일 정해진 시간에 등교하던 친구가 어느 날 늦게 오면 곧바로 눈에 띄는 것과 같아요. 평소 모습이 기준선이 되...

이미지 출처: NASA 창밖 바람의 속도를 비행기는 어떻게 알까요? 비행기가 덜컹거리며 기내 방송이 흘러나오면 창밖을 괜히 한 번 더 내다보게 되죠. 구름 말고는 보이는 것이 없는데도 바깥 바람이 얼마나 센지 궁금해져요. 달리는 차 창문 밖으로 손을 내밀어 본 사람이라면 공기가 손바닥을 밀어내던 감촉이 기억날 거예요. 하지만 비행기는 손을 내밀 수 없으니 바람의 속도를 알려 줄 다른 방법이 필요하겠죠. 기존에는 항공기에 장착된 여러 개의 프로브로 대기 데이터를 측정했어요. 이름만 들으면 조금 막연하게 느껴질 수도 있어요. 집 안 곳곳에 온도계와 습도계가 따로 놓인 모습을 떠올리면 한결 쉬워요. 각각의 계기는 제 자리에서 맡은 숫자만 알려 주는 셈이죠. 거실에는 온도계, 욕실에는 습도계, 베란다에는 풍속계가 따로 놓인 집을 그려 보세요. 어느 한 곳의 계기가 멈추면 그 방의 정보만 깜깜해지겠죠. 그러면 집주인은 상태를 확인하러 이 방 저 방 돌아다녀야 해요. 계기가 많아질수록 확인해야 할 곳도 함께 늘어난다는 건 누구나 금방 이해해요. 그렇다면 이 장치들이 하던 일을 전혀 다른 방식으로 해낼 수는 없을까요? 보이지 않는 공기를 빛의 변화로 읽는다면 어떨까요? 생각해 보면 일상에서도 비슷한 장면을 자주 만나요. 먼저 빛으로 공기를 읽는다는 말이 무슨 뜻인지부터 풀어 볼게요. 빛으로 공기를 읽는다는 건 무슨 뜻일까요? 빛은 허공을 곧게 달리는 것처럼 보여도 공기를 지날 때 아주 조금씩 휘거나 흩어져요. 공기가 따뜻한지 차가운지, 빽빽한지 성긴지에 따라 그 정도가 달라지기 때문이에요. 여름날 아스팔트 위로 아지랑이가 일렁이는 모습이 대표적인 예예요. 먼 풍경이 물속처럼 흔들려 보이는 것은 뜨거운 공기가 빛을 제멋대로 꺾어 놓기 때문이에요. 그러니 빛이 어떻게 달라져서 돌아오는지를 읽으면 공기를 직접 만지지 않고도 상태를 짐작할 수 있어요. 잔잔한 연못에 돌을 던지고 물결이 퍼지는 모양을 보면 물이 어떻게 움직이는지 대강 알 수 있는 것과 비슷해요. 물에...