프랭크 휘틀은 어떤 발명품으로 과학사에 한 획을 그었나?
하늘을 날고자 하는 인간의 꿈은 1903년 라이트 형제가 동력비행에 성공하면서 실현되었다. 하지만 사람들은 여기에 만족하지 않고 더 빠른 항공기에 대한 연구를 계속해 왔으며, 이는 초음속 항공기의 개발을 가져왔다. 초음속 항공기는 무엇보다도 제트엔진의 발명으로 가능해진 것이다.1940년대까지 항공기 엔진은 피스톤 내연기관이었으며, 프로펠러를 돌려 추진력을 얻었다. 하지만 프로펠러가 받는 공기 저항 때문에 속도를 높이는 데 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 나온 기술이 바로 제트엔진이다.
제트엔진의 작동 원리를 살펴보면 내부 앞쪽에 팬 모양의 압축기 날개가 있는 것을 볼 수 있다. 이것이 돌면서 공기를 엔진 안으로 빨아들여 연소실로 밀어 넣는다. 연소실에서는 연료가 연소하여 생긴 불꽃으로 공기를 데우고, 데워진 공기는 팽창하여 배출구 쪽으로 나가게 된다. 이렇게 공기가 빠져 나가면서 터빈을 돌리고 터빈이 돌면서 엔진 앞에 있는 팬을 가동시키게 된다.
이와 같은 제트엔진의 발명에 최초로 성공한 사람이 영국의 프랭크 휘틀(Frank Whittle, 1907~1996)이다. 청년 시절 휘틀은 영국왕립공군사관학교에 입학했지만, 평소 위험한 곡예비행을 즐겨 좋은 평가를 받지 못했고, 결국 최종 조종사 시험에도 불합격했다. 하지만 휘틀의 재능을 안타깝게 여긴 상관이 그를 왕립공군대학에 추천해 줌으로써 인생의 큰 전환기를 맞이한다. 이때부터 휘틀은 ‘피스톤을 대신한 터빈엔진용 비행 추진체’를 구상하게 됐다.
휘틀은 이 아이디어를 실현하기 위해 계속 연구한 끝에 1930년 터보제트엔진으로 최초의 특허를 얻었다. 그 뒤 공군에 복무하면서 케임브리지대학에서 연구를 계속하며 1936년 어느 후원자의 도움으로 합작회사인 파워제트 사를 설립하였다. 그리고 이듬해인 1937년 4월 12일, 제트엔진이 완성되어 최초로 엔진을 시험하였다. 비슷한 시기에 독일에서 제트엔진을 연구하던 한스 폰 오하인(Hans von Ohain, 1911~1998)보다 한발 앞선 성공이었다. 하지만 결과는 달랐다. 영국 공군이 제트엔진 개발에 큰 관심을 두지 않은 반면, 독일은 제트엔진을 이용한 최초의 비행기인 ‘하인켈 178’을 1939년에 탄생시켰다.
독일보다 뒤늦게 제트엔진에 관심을 갖게 된 영국은 1941년 5월 15일 휘틀엔진을 장착한 글로스터 E-28/39를 개발하여 영국 최초의 제트기로서 비행에 성공하였다. 이후 휘틀은 제트엔진 개발에 중추적인 역할을 담당하였으며, 1948년 퇴역 후에는 나이트 작위가 수여되었다.
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