무덤에 들어 앉은 부자따위엔 관심 없다.

잠자리에 들 때, "우린 놀라운 일을 해냈다"라는 말을 할 수 있는 것이

나에겐 더 중요하다.

1993년 봄, 월스트리트 저널과의 인터뷰 中  / 빌 게이츠와 MS社에 대해

애석하게도, 사람들은 MS에 저항하지 않는다. 뭘 몰라서 그런거다.

롤링스톤 매거진과의 인터뷰 中

나는 내 나이 스울셋에 백만장자가 되었다.

그리고 스물넷에는 억만장자가 되었다.

하지만 스울다섯이 되었을 때,

그런 것들은 아무 의미가 없게 되었다.

왜냐면 나는 돈을 위해서 그런 일들을 한 것이 아니었기 때문이다.

PBS 다큐멘터리, "멍청한 자들의 승리" (1996) 中

MS가 가진 문제는 그들이 "맛"을 가지고 있지 않다는 것이다.

여기서 내가 말하는 "맛"이라는 것은 단순한 느낌을 말하는 것이 아니다.

아주 광범위한 영역을 뜻한다.

그들은 자신만의 착상을 하지 않고,

그들의 생각을 제품에 담지를 않는다.

PBS 다큐멘터리, "멍청한 자들의 승리" (1996) 中

우주엘리베이터는 보통 지구정지 궤도와 지구표면(특히 적도지역)을 연결하는 거대한 케이블 형태의 구조물을 말합니다.

그러나 지구정지궤도 외에도 다양한 천체의 다양한 궤도에 건설이 가능합니다.

예컨데 현실적으로 달궤도의 L1지점과 달표면을 연결하는 궤도엘리베이터가 먼저 건설될 가능성도  있습니다.

우주엘리베이터는 궤도엘리베이터, beanstalks(콩넝쿨,동화 잭와 콩나무를 떠올린다고 해서), space bridges, space lifts, space ladders or orbital towers 등과 같은 다양한 이름으로 불립니다.

  아래의 사진은 위의 상상도에서 보여준 형태의 궤도엘리베이터의 원리를 증명하기위해만든 실험용장비입니다.

분홍색 리본같이 생긴 로프를 검은색 바퀴로 붙잡아 하중을 지탱하면서 위로 올라가는 구조인데, 이런디자인은 바퀴와 케이블간의 접촉면적을 증가시켜서 보다 큰 하중을 지탱할수 있습니다.

실제 궤도엘리베이터역시 고도가 낮은 지역에서의 높은 중력가속도를 고려해서 이러한 리본형태의 케이블을 사용할 가능성이 높습니다.

위의 그림은 리니어모터가 내장된 튜브형태의 우주엘리베이터의 디자인인데 튜브 내부를 통해서 화물을 운반합니다.

리니어모터를 이용하는 방식은 마찰이 없으므로 가속도문제만 없다면 속도를 얼마든지 올리수 있습니다.

그러나 케이블은 하중을 지탱하는 구조외에 리니어모터를 위한 초전도 코일과 그 제어장치등을 한꺼번에 내장하고 있어야 하기때문에 그 총 질량은 상상을 초월할 것입니다.

한편 지구내부의 질량분포는 완전히 구대칭이 아니기 때문에 지구의 중력장역시 지역에 따른 편차가 존재합니다.

일반적인 지구궤도의 경우 지구표면의 중력장의 편차에 따른 오르막과 내리막이 반복되어 계속 상쇄되지만 정지궤도의 경우는 경사진 중력장위에 계속 정지해 있으므로 위부에서 따로 힘을 가하지 않는 이상 그 위치가 계속변하게 됩니다.

이러한 현상을 피할수 있는 지역은 정지궤도상에서는 인도양의 몰디브제도상공과 태평양의 갈라파고스제도상공 두지역뿐입니다.

위의 상상도역시 인동양상공에 설치된 궤도엘리베이터를 그리고 있습니다.   

아래그림은 지구표면의 중력가속도 분포입니다.

지구표면에서 멀리떨어진 정지궤도상에서의 분포는 훨씬 단순해 집니다.

이론적 예측

지구정지궤도롤 올라가기위해 필요한 케이블의 프로파일을 구하기 위해서 간단한 계산을 해봤습니다. (공대생의 포스..ㅎㅎ)

여기서 A는 케이블의 단면적입니다.

A0는 고도 0킬로미터에서의 케이블의 단면적이며, A(r)은 지구 중심으로부터의 미터단위 거리입니다. 

g0는 고도 0에서의 중력가속도, s는 케이블을 구성하는 재질의 인장강도 이며 ρ는 그 재질의 밀도 입니다.

이 공식을 r0에서 정지궤도에 해당하는 r값까지 적분하면 케이블의 부피및 질량을(밀도를 곱하면) 구할수 있습니다. 

그러나 케이블은 고도에따라 재질이 달라질수도 있고 화물의 위치와 질량 등과 같은 다양한 변수가 존재하기 때문에 적분공식으로 한꺼번에 계산하기 보다는 킬로미터단위로 누적되는 하중을 계산한뒤 필요한 구간마다 변수를 수정하는 방식을 사용하기로 했습니다.

계산에 사용된 펙터들은 우선 지구의 질량과 중력상수를 이용해서 적도반지름에서의 중력가속도를 구하고, 여기에 자전에 의한 원심력을 빼는 공식을 입력했습니다. (지구의 자전주기를 정확히 24시간, 86400초라고 했는데, 여기서 약간의 오차가 발생했을지도 모르겠습니다)

위의 공식에서 안쪽의 괄호에 해당하는 부분입니다.  

그다음 지표면으로부터 정지궤도까지의 중력과 원심력의 합을 통해서 케이블에 작용하는 하중의 프로파일을 구한뒤 실제 탄소나노튜브의 인장강도(150Gpa를 적용했습니다)와 밀도(2600kg/m^3으로 적용)를 이용해서 케이블의 무게를 계산하는 것입니다.

우선 중력과 원심력의 합입니다.

y축은 중력가속도의 크기로, 단위는 m/s^2 입니다. x축은 해수면으로부터의 고도로, 단위는 km입니다.

 그래프에서는 잘렸지만 3만6천 킬로미터 보다 약간 못미친 지점에서 0이됩니다.

엑셀파일에선 3만5865킬로미터로 나오는군요.

그 아래로는 중력보다 원심력이우세해져서 중력가속도가 마이너스가 됩니다.

케이블의 제일아래, 고도0 지점에 무게 10톤의 물체가 매달려있을경우의 케이블의 질량과 단면적을 계산해봤습니다.

아래는 케이블의 단면적 프로파일 입니다.

무려 150기가파스칼이나되는 탄소나노튜브의 인장강도덕에 10톤의 하중이 매달려있지만 케이블의 단면적은 불과 0.6제곱밀리미터가 조금넘는 정도입니다.

참고로 케이블카나 엘리베이터에 흔히 사용되는 강철와이어의 인장강도는 0.4기가파스칼에도 못미칩니다. 

x축은 제곱미터단위의 케이블 단면적, y축은 고도입니다.

고도가 올라갈수록 케이블의 무게가 누적되어 단면적이 증가하지만 정지궤도에 접근함에따라서 중력가속도가 0 에 접근, 단면적의 증가속도도 0 에 접근하게됩니다.

킬로미터단위로 누적되는 케이블의 질량을 모두 더해서 전체케이블의 질량을 구해본 결과 약 123톤정도가 나옵니다.

10톤정도의 하중을 지탱하는데 123톤이면 톤당 12.3톤정도가 필요하다는 얘깁니다.

한가지 유념해야 할점은 이건 어디까지나 정지궤도에서 지구방향으로의 케이블만을 고려하는 것이라는겁니다.

22만6천 뉴턴이나되는 케이블의 하중에 대항하기 위해서 정지궤도에서 지구반대방향으로 케이블을 뻗고 그 끝에 소행성과 같은 무게추를 매달아야 합니다.

무게추의 질량에 따라 바깥쪽 케이블의 길이나 질량은 유동적입니다.

이정도 규모의 궤도엘리베이터는 21세기 중반이면 가능할듯합니다.

문제점이라면 순수한 탄소나노튜브를 대량으로 생산해서 이러한 거대한구조물로 제작하는 일을 모두 우주에서 해야한다는것입니다.

달표면에서 10톤의 질량을 지탱하는데는 불과 0.1제곱밀리미터 단면적의 탄소나노튜브만이 필요합니다.

L1지점까지의 케이블의 총질량도 불과 10톤을 조금넘는정도입니다.

지구정지궤도의 12분의 1도 안되는 양이죠.

때문에 실제로 지구정지궤도보다  달궤도의 L1지점에 궤도엘리베이터가 먼저 건설될 가능성이 높은 것입니다.

궤도엘리베이터에대한 구체적인 걸설계획은 아직까지 존재하지 않지만 21세기 중반이후에는 건설이 가능할것이라고 생각됩니다.  

출처 : Across the Universe(http://blog.naver.com/strategicdh/70006508387)

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우주로 가는 엘리베이터가 있으면 가격대 성능비로 사람도 쉽게 수송할 수 있겠군요...

이런것들을 타고 우주를 한번 올라가는 상상도 한번 해봄직할만 합니다.

약 40년쯤 후에는 가능하다니... 제가 60대가 되어서 우주에 한번 올라가봐야 겠군요.

- 소 천-

누구도 알아주지 않는 사람들과의 전쟁과...

주위의 압력과 수 많은 비교대상들...

현실에 대한 암담함에 따른 나의 꿈에 대한 의심...

세상은 적당히 꿈을 꾸는 자는 가만히 두지 않는다...

세상은 이런 사람을 먹이 삼아 밟고 으깨고 짓이겨 점점 자신을 따르는 사람들을 키워나간다...

이 모든것을 이겨 나가도 꿈을 이룰 수 있을지도 의문이다...

나는 적당히 꿈을 꾸는 자인지...

다시 한번 생각하게 한다...

사랑하는 당신... 노랑나비가 봄꽃에 물어보며
수소문하듯 나는 당신을 기다립니다.





아지랑이가 핀 잔디에 누워,
목련이 핀 장독대에 앉아,





개나리가 만발한 담벼락에 기대어
당신을 기다립니다.





하지만 이제는 기다리지 않겠습니다.
이제는 찾아 가겠습니다.





평생을 같이할 당신인데,
진정 함께 할 당신인데...
어찌 앉아서만 기다릴 수 있습니까?





당신을 찾기 위해서라면...
많이도 울겠습니다.
밤을 지새우겠습니다.
거리를 헤메이겠습니다.





산 같은 당신....
당신은 나의 산이라는 생각이 처-억 드니,
당신을 찾지 않을 수 없습니다.





찾는 길이 비록 험하여 쓰러진다 해도
꼬-옥 당신을 찾겠습니다.





새롭게 핀 봄날을 더욱 따습게 하고
내 가슴에서 자라날 봄날을 위해서라도





이 한날, 이 한밤, 이 혼을 다해
당신을 찾고야 말겠습니다.





기어코 당신을 찾아
내 평생의 봄날을 만들겠습니다.


- 소 천-


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이 따스한 봄날!
사랑이 새롭습니다.

나날의 봄날을 위해
오늘부터 새 일로.... 새 마음으로....
당신을 향해 가십시오.


- 찾아가는 날은 언제나 설레입니다 -

출처 : 감동의 편지