한권으로끝내는항공우주관련
수학,물리학의원리들
『하늘의과학』은눈에보이지않지만,항상우리하늘을가득메우고있는수학과과학법칙을5부구성으로설명한다.1부「민항기조종석에서바라본하늘길」은실제비행의현장을보여주는차원에서장조원교수가인천과토론토를오가는보잉787기조종실에직접동석해관숙비행을하며기록한내용을담았다.승객탑승전부터바쁘게진행되는운항브리핑에서운항승무원의편조가편성되는절차까지현장감이한껏묻어나는이야기들이가득하다.인가서류가없으면접근조차불가능한조종실에서혹시라도발생할지모르는식중독을막기위해기장과부기장이서로다른식사메뉴를먹는다는대목에서는화려함의이면에가려보이지않았던,늘긴장의연속인조종사의세계를느낄수있다.
2부「항공기,이륙에서착륙까지」는땅을박차고날아오르는이륙,항공기가하늘에서행하는순항비행과선회비행,마지막으로지상에내려앉는착륙까지비행의전과정을한눈에파악할수있도록쓰였다.수백명의목숨을앗아가는사고를낳을수도있는이륙결심속도와항공기의착륙을좌우하는접근속도,접지속도의개념을다양한삽화와함께살펴보면서비행의단계별로항공기에수학과물리학이어떻게적용되는지를깨달을수있다.더나아가공중에서항공기에작용하는네가지힘인양력,중력,추력,항력을살펴보며비행의원리도이해할수있다.
3부「비행의성패를좌우하는과학원리들」에서는비행이성공하기위해항공기가갖추어야하는사항과이를좌우하는과학원리를살펴본다.속도,벡터,로그함수개념을배우며무게중심이어디에있어야항공기가안정성을유지할수있는지,기체크기와날개의크기에는어떤연관이있는지,비행소음은어떻게측정되는지,항공기는바람이불때어떻게착륙하는지등의궁금증을풀게될것이다.보잉737과에어버스A380을사진으로비교하며항공기가커질수록기체와날개의비율이달라지는모습을실제로확인하는즐거움도있다.
4부「발전하는항공기속첨단과학」에서독자는계속해서발전하는항공기의주요장비와이들이작동하는이론적바탕을확인할기회를얻게된다.삼각함수와미적분,확률에관한지식을쌓으며착륙장치,자동조종장치,관성기준시스템처럼그모습을상상할수밖에없었던장치들을이해할수있다.목적지까지자동으로운항하고착륙하는,마치마법처럼보이는이과정에사실은선형대수의행렬과벡터공간수학이작용하고있음을알아보자.
5부「항공과학,하늘을넘어우주로」는인류의마지막개척지우주로뻗어나가는항공우주과학을다룬다.20세기초미국과소련두강대국의우주경쟁역사와함께작용-반작용법칙,원추곡선,각운동량보존법칙같은물리법칙이로켓의추진력,인공위성의공전궤도,새우주망원경을쏘아올릴위치를어떻게결정하는지살펴보자.비행에대한지식이하늘밖으로까지확장될것이다.
항공우주과학을이끌어갈미래인재를위해
장조원교수는독자들이첨단과학의산물인비행기의매력에흠뻑빠지고비행기를매개로수학과물리학에서즐거움을찾기를바라며『하늘의과학』을집필했다.어린시절자신이장난감조립비행기를분해하고조립하고망가뜨리면서꿈을키웠던것처럼,그는『하늘의과학』이미래에항공우주과학을이끌어갈인재들에게영감을선사하기를바라고있다.
『하늘의과학』에서는중ㆍ고등학교교과과정에포함된수학과물리학이항공우주분야에어떻게응용되는지를다뤘다.어떤함수들이어떻게적용되는지,비교적최근학문적진전을보인확률이론을어떻게활용하고있는지,그리고미분과적분을비롯해벡터와행렬,로그함수,삼각함수등이비행기에응용된사례를다룬다.특히수학과물리학이항공우주과학,또는비행현상과어떻게연관되는지교과서에는수록되어있지않은내용도다뤘다.
-본문에서
올해4월,NASA의우주헬기‘인저뉴어티’가화성에서동력비행을했다.대기밀도가지구의1퍼센트에불가하고중력이지구의3분의1인화성에서동력비행에성공한것은117년전라이트형제의비행에버금가는사건이라평가받는다.코로나19로항공산업이어느때보다어려움을겪고있는현상황도비행을향한인류의꿈을꺾지는못했던것이다.117년전비행을꿈꾼라이트형제처럼,인류의염원을싣고화성에서날아오른인저뉴어티처럼하늘을향한꿈을『하늘의과학』을읽으며키워보는것은어떨까?우리의상상력이경계가없는하늘을향해끊임없이뻗어나갈것이다.1922년한반도최초의비행기가경성하늘을난지근100년이지나이제본격적으로하늘에진출하고달탐사까지꿈꾸는지금의대한민국에서,『하늘의과학』이하늘을나는비밀을이해하고싶은모든이를위한출발점이되기를바란다.
