영구기관 제작은 가능할까? 결론은 불가능하다!

이런 기계 장치를 생각해본 적이 있는가?

한번 힘을 가하면 영구적으로 작동하는 기계 장치 말이다.

말 그대로 영구적으로 움직이는 기계장치~ 이를 ‘영구기관’ 이라고 부른다.

 

호기심이 생기는데... 다음의 그림을 한번 보자.

이 그림은 네덜란드의 화가 에셔가 말년에 그렸던 <폭포>라는 그림이다.

 

네덜란드 화가 에셔가 그린 <폭포>

 

이 그림을 가만히 살펴보면 아주 신기한 점을 볼 수 있다.

바로 폭포가 떨어지는데, 그 물이 다시 위로 거슬러 올라가 다시 폭포가 되어 떨어진다. 이 그림대로라면 이 폭포는 영구히 순환하며 떨어지게 된다. 바로 영구기관이다.

 

하지만 사실은 이 그림은 착시현상을 그린 그림이다.

그럴듯해보이지만 실제로는 불가능한 장면이다.

 

16세기 후반, 유럽을 중심으로 영구기관에 대한 연구가 유행이었다. 그러나 안타깝게도 모든 연구는 실패로 끝났다. 그래서 일부 물리학자는 에셔의 위 그림을 ‘가장 아름다운 영구기관 풍자화’ 라고 불렀다.

 

아주 오래전 대규모 공업 생산 기술이 발달하기 전에 인류는 하천 위에 설치한 수차나 사람의 힘으로 움직이는 돌절구를 이용해 밀을 빻아 가루로 만들었다. 그러다 보니 이런 생각을 하는 사람도 있었다.

 

 

 

수차로 끌어올린 물로 다시 수차를 움직이면 굳이 강물이 없어도 수차를 계속 돌릴 수 있지 않을까?

 

그렇게 되면 스스로 동력원을 제공하고 계속해서 움직일 수있는 영구적으로 움직이는 꿈의 수차가 만들어지게 된다. 독일의 한 기술자는 17세기 사람들이 연구 제작한 ‘영구기관 수차’ 에 관한 내용을 책에 소개했다.

 

이 수차는 톱니바퀴로 움직이는 맷돌을 만들어 곡류를 빻는 동시에 양수 장치를 움직여 다시금 물을 높은 곳으로 올려보낸다. 그러면 높은 곳으로 올려진 물은 다시 수차를 가동시켜, 결국 끊임없이 순환하게 되므로 수차는 스스로 움직일 수 있게 된다.

 

물론 이 설계도 실현 가능성이 없음이 증명되었다.

이러한 영구기관은 그저 끊임없이 움직이기만 하는 기계가 아니라 계속해서 외부로 에너지를 전송해야 하는데, 이는 ‘에너지 보존의 법칙’ 에 위배되기 때문에 물리학적으로 불가능하다.

 

그동안 수많은 사람이 영구기관 제작에 매달렸으나 모두 실패했다.

어떤 기관이든 에너지의 완전한 전환을 실현하지 못했고 많든 적든 에너지 손실이 발생했기 때문이다. 조금이라도 에너지가 손실된다면 영구기관이라고 볼 수 없다.

 

# 에너지 보존의 법칙 : 에너지는 갑자기 생겨나지도 않고 또 갑자기 사라지지도 않는다. 어떠한 형식에서 다른 형식으로 전환되거나 어떤 물체에서 다른 물체로 전이되기만 하며, 이 과정에서 에너지의 총량은 불변한다. 이를 ‘에너지 보존의 법칙’ 이라고 부르는데 이는 자연계의 기본 법칙 중 하나다.

 

사실 ‘영구기관’은 이미 실현 불가능한 것으로 확정된 주제다.

아직도 많은 사람들이 영구기관에 호기심을 품고 있지만 1775년, 프랑스 과학원(Académie des Sciences)은 결의를 통해 영구기관에 관한 논문 제출을 영원히 거절했다.

 

미국특허청(United States Patent and Trademark Officofiec)도 영구기관에 대한 특허증 발급을 금지했다. 특허청은 영구기관 제작은 불가능하며, 설령 마찰 저항의 영향 없이 초기 운동이 무한히 지속되게 만들었다 하더라도 다른 물체와 작용할 수 없으므로 그 영구적인 운동이 영구기관을 만든 목적과는 상관이 없다고 설명했다.

 

다빈치가 구상한 쇠구슬 영구기관의 개요도

 

역사적으로 수많은 과학자, 기술자가 영구기관 제작에 인생을 바쳤다.

그중에는 유명한 이탈리아의 레오나르도 다빈치도 있는데, 쇠구슬 영구기관이라고 불린 장치를 고안한 적이 있다. 하지만 이후 레오나르도 다빈치는 영구기관이 실현 불가능한 것임을 깨닫고 당시 기술자들에게 더는 영구기관을 만드는 데 도구와 시간, 재능과 정력을 낭비하지 말 것을 권했다. 영구기관은 결코 실현될 수 없기 때문이었다.