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『비행의 시대: 77가지 키워드로 보는 항공 우주 과학 이야기』는 하늘을 향한 끝없는 열정을 한 권에 담아낸 책으로, 항공 우주 분야 키워드 77개를 통해 인류가 어떻게 하늘을 바꿔 왔는지를 보여준다. 이 책은 최신 정보와 원리, 다양한 비행기 기종과 일화를 핵심 단어별로 분류해 빠짐없이 소개하는 본격적인 항공 우주 가이드북이다. 한국항공대학교 항공운항학과 교수 장조원은 우리나라 대표 항공 우주 공학자 가운데 하나로, 이 책 에서 항공 우주 분야의 모든 것을 더욱 쉽고 재미있게 소개하고 있다.

라이트 형제의 꿈에서 라이트세일까지
인간과 비행기의 대서사시

비행기를 발명하는 것은 아무것도 아니다. 비행기를 만드는 것은 뭔가를 한 것이다. 그러나 비행하는 것은 모든 것이다. - 오토 릴리엔탈

지난 6월 7일, 라이트세일이 태양 돛을 펼쳤다. 2016년 정식 발사를 앞두고 시험 비행에 나선 우주 비행체 라이트세일의 시험 비행 성공은 칼 세이건이 텔레비전 「투나잇쇼」에서 태양풍으로 움직이는 우주 돛단배에 대해 이야기한 지 40년 만의 일이다. 칼 세이건 등이 설립한 행성 협회(회장 빌 나이)는 크라우드펀딩을 통해 다음 비행을 준비하고 있으며 현재까지 전 세계적으로 1만 7000여 명이 모금에 참여해 당초 목표 금액 20만 달러를 훌쩍 넘어서고 있다.
라이트 형제가 기존의 글라이더와 달리 동력으로 움직이는 비행기로 하늘을 나는 데 성공한 지 불과 한 세기가 지났을 뿐인데 어느새 인류는 우주 공간에서 중력을 거스르고 있다. 이번에 (주)사이언스북스에서 펴낸 『비행의 시대: 77가지 키워드로 보는 항공 우주 과학 이야기』는 하늘을 향한 끝없는 열정을 한 권에 담아냈다. 이 책은 최신 정보와 원리, 다양한 비행기 기종과 일화를 핵심 단어별로 분류해 빠짐없이 소개하는 본격적인 항공 우주 가이드북이다.
장조원 한국항공대학교 항공운항학과 교수는 우리나라 대표 항공 우주 공학자 가운데 하나다. 장조원 교수는 공군사관학교 항공우주공학과 부교수, 캐나다 라이어슨 대학교 겸임 교수 등을 거쳐 한국항공우주학회 편집이사, 항공우주정책연구원 이사 등을 맡고 있다. 또한 “원격 조종 날갯짓 비행체” 등 다수의 특허 및 실용신안을 보유하고 있으며 한국가시화정보학회 우수 논문상, 한국항공대학교 교원 업적 종합 부문 최우수상, 현대자동차그룹 우수 논문상 등을 수상한 바 있다.저자는 현장과 강단에서의 경험을 통해 전작 『하늘에 도전하다』(중앙북스, 2012년)에 이은 최신작 『비행의 시대』에서 항공 우주 분야의 모든 것을 더욱 쉽고 재미있게 소개하고 있다.

비행의 시대는 어떻게 탄생했는가?

『비행의 시대』는 항공 우주 분야 키워드 77개를 통해 인류가 어떻게 하늘을 바꿔 왔는지를 보여 준다. 1부에서는 비행의 시대에 잊지 못할 순간들을 만든 11개의 사건이 등장한다. 2부에서는 기술의 개발과 역사를 대변하는 비행기들을 엄선해 소개한다. 3부에서는 수학적 공식을 가능한 한 배제하고 비행에 적용되는 자연 법칙과 이론, 시대적 배경을 함께 설명한다. 4부는 비행과 관련된 항공 과학의 비밀을, 5부는 비행 중인 항공기에서 발생할 수 있는 여러 현상을 다루고 있다. 비행의 시대가 만들어지기까지 각계각층에서 두드러진 활약을 펼친 인물들을 소개한 6부와 7부에서는 과학자와 발명가를 비롯해 대중들의 사랑을 받은 작가와 조종사, 우주 비행사 들이 나온다.
인류는 오랫동안 하늘을 나는 꿈을 꾸어 왔다. 「1부 비행의 시대를 만든 11개의 사건」은 새의 날개에서 영감을 얻어 비행 기계를 만들어 낸 항공의 선구자들의 감동적인 순간을 소개한다. 글라이더에서 동력 비행으로, 마침내 대기권 밖 우주 비행까지 이어지는 항공의 역사는 극적인 순간을 수없이 맞이한다. 전투기는 제1차 세계 대전과 제2차 세계 대전의 판도를 바꾸어 놓았고 축적된 기술을 통해 제트 여객기가 개발되어 전 세계는 한층 좁아졌다. 그사이 인간은 달을 밟고 돌아왔으며 맨몸으로 초음속을 돌파했다.

비행기, 하늘길을 바꾸다!
항공 역사의 흥미로운 이야기들 77

1903년 라이트 형제가 첫 동력 비행에 성공함으로써 본격적인 비행의 시대가 열린다. 「2부 우리가 꼭 알아야 할 비행기 11대」는 라이트 형제의 플라이어 호가 날기까지 100여 년 동안 연구를 거듭했던 케일리와 릴리엔탈 등 초기의 항공학자들이 만든 글라이더에서 시작된다. 이후 군용기와 화물 수송기, 여객기 등 다양한 비행기들이 개발된다. 1940년대 호르텐 형제가 개발한 최초의 제트 추진 전익기 Ho 229는 이후 B-2 스피릿과 같은 스텔스기가 만들어지는 계기가 되었다. 초음속 제트 여객기 콩코드는 실용성 문제로 더 이상 날지 않지만 NASA의 기술 지원으로 X-54가 개발 중이다.
비행기는 어떻게 해서 뜨는 것일까? 비행기에 적용되는 기본 물리 법칙은 질량 보존 법칙, 선형운동량 보존 법칙, 그리고 에너지 보존 법칙으로 요약된다. 「3부 비행기를 지배하는 11개의 자연 법칙」은 뉴턴과 베르누이, 오일러, 나비에, 스토크스 등의 발견을 간단한 공식과 그래프를 통해 알기 쉽게 설명하고 있다. 음파의 속도보다 드린 아음속 비행부터 초음속 비행까지, 비행기 안팎에서 벌어지는 물리학의 모든 것을 한눈에 알 수 있다.

하늘 위에서는 무슨 일이 일어날까?
여객기는 왜 결항할까? 조종석은 어떻게 생겼을까? 「4부 아무도 가르쳐 주지 않는 항공 과학 11대 비밀」은 어렸을 적 한번쯤 꿈꾸어 보았을 법한 ‘비행기 조종사가 되려면?’이라는 물음에서 시작된다. 더 나아가 비행기 날개 모양이 각각 다르게 설계된 이유, 엔진의 변천사, 그리고 자동 조종 장치의 원리 등 다양한 의문을 하나하나 풀어본다.
「5부 알수록 재밌는 비행 시 발생 현상 11개」는 비행기에 생기는 여러 신기한 현상들의 원인에 좀 더 과학적으로 접근하고 있다. 청천 난류나 벼락 등 기상 현상은 물론이고 비행기의 구조와 각종 공기 역학적 장치, 무게 중심의 중요성, 속도 측정에 이르기까지 비행기의 모든 것을 빠짐없이 다루고 있다.

항공 우주 과학 100년의 궤적!
「6부 비행의 시대를 만든 사람들」은 라이트 형제는 물론이고 위대한 발명가 레오나르도 다 빈치를 비롯해 비행의 시대가 본격적으로 시작되는 데 기여한 선구자들을 조명한다. 비행 현상의 근본 법칙을 알아낸 뉴턴, 공기 역학의 공식을 만든 베르누이와 오일러, 그리고 뉴턴의 제2법칙에서 나비에-스토크스 방정식을 유도해 비행 시뮬레이션에 기여한 나비에와 스토크스가 있다. 공기 역학자 프란틀과 폰 카르만, 항공기 설계에 기여한 휘트콤과 루탄 역시 빼놓을 수 없다. 또한 폰 브라운과 코롤료프는 냉전 시대 우주 개발의 선구자들이다.
「7부 비행의 시대를 사랑한 사람들」은 과학자와 공학자 외에도 비행의 시대에 영감을 주고 또 받은 인물들을 주목하고 있다. 공상 과학 소설가 쥘 베른은 달 여행을 예언했고 조종사 겸 작가 생텍쥐페리는 자신의 경험을 작품 속에 녹여 냈다. 록히드 형제와 하워드 휴즈는 항공 회사들의 설립자들이자 실제 비행기 조종에도 심취해 발자취를 남겼다. 뛰어난 조종사들 중에는 최초로 대서양 횡단 단독 비행에 성공한 린드버그나 불시에 대서양을 횡단한 코리건, 용병 비행단에서 활약한 셰놀트와 보잉톤, 제2차 세계 대전의 에이스였던 베이더와 리처드 봉, 유명한 여성 조종사 에어하트와 웨그스태프 등이 있다. 후볼트가 창안한 달 궤도 랑데부 방식은 아폴로 계획에 채택되었으며 (구)소련의 가가린과 테레슈코바, 미국의 존 글렌과 샐리 라이드를 시작으로 우주인들이 우주 비행에 나선다. 천문학자이자 작가인 칼 세이건이 남긴 코스모스를 향한 꿈은 보이저호와 함께 태양계 너머로 날아가는 중이다.
인류의 오랜 바람이던 비행이 성공한 이후 항공 우주 산업은 놀랄 정도로 발전해 왔다. 더 빠르게, 더 높게 비행하려는 목표는 이제 더 안전하게, 더 저렴하게, 더 친환경적으로 비행하기 위한 노력으로 거듭나고 있다.

젊은이들이 항공 우주 업계를 이끌 능력 있는 차세대 항공 우주 리더들로 성장했으면 좋겠다. 또한 이 책이 많은 이들의 지적 호기심을 자극하고, 끝없는 도전과 탐구 정신을 키울 수 있다면 더 바랄 것이 없겠다. - 본문에서

머리말 5

1부
비행의 시대를 만든 11개의 사건
1 : 생체 모방에서 탄생한 비행기 15
2 : 전쟁과 금속제 비행기의 출현 21
3 : 제2차 세계 대전과 공군의 등장 29
4 : 20세기 여객기의 발달 35
5 : 최초 제트 여객기 코멧의 불운 69
6 : 세계 최초 후퇴익 항공기의 등장 73
7 : 역사상 최악의 항공기 사고 79
8 : 초대형 여객기 A380의 탄생 91
9 : 맨몸으로 초음속을 돌파한 남자 97
10 : 인간, 달을 밟다 111
11 : 조종사와 카르티에 시계 121

2부
우리가 꼭 알아야 할 비행기 11대
12 : 비행기 개발의 원동력이었던 글라이더 127
13 : 첫 동력 비행을 성공시킨 플라이어 호 135
14 : 하늘을 나는 기차, DC-3 여객기 141
15 : 세계 최초의 실용 제트 전투기, Me 262 149
16 : 최초로 음속의 벽을 돌파한 벨 X-1 155
17 : 첫 초음속 제트 여객기, 콩코드 161
18 : 꼬리 날개가 없는 B-2 전략 폭격기 165
19 : 21세기 항공기 설계 능력을 보인 사이테이션 X+ 179
20 : 하늘의 지배자, 스텔스 F-22 전투기 185
21 : 우주 여행이 가능한 화이트 나이트 193
22 : 국산 초음속 고등 훈련기, T-50 골든 이글 199

3부
비행기를 지배하는 11개의 자연 법칙
23 : 날기 전에 기억해 둘 주요 물리량 207
24 : 비행기에 적용되는 물리 법칙들 217
25 : 비행기는 뉴턴의 제2법칙을 준수한다 223
26 : 에너지 보존 법칙을 따르는 고속 비행기 229
27 : 엔트로피 증가 법칙과 비행기 233
28 : 항공기 날개에서 춤추는 과학 239
29 : 첨단 비행기와 팽이의 회전 원리 247
30 : 비행기 성능을 어떻게 예측할까? 251
31 : 압축성 흐름과 고속 항공기의 발달 257
32 : 항공기 속도 범위에 따른 속도 측정 원리와 방법 265
33 : 입체적이고 복잡한 도로, 하늘 길 277

4부
아무도 가르쳐 주지 않는 항공 과학 11대 비밀
34 : 비행기 조종사가 되려면? 289
35 : 여객기의 지연과 결항에 숨겨진 비밀 295
36 : 항공기 날개는 어떻게 진화했나? 301
37 : 비행기 조종석의 이모저모 313
38 : 비밀스러운 비행 장치 323
39 : 압축 공기를 주입하지 않는 항공기 타이어 353
40 : 한눈에 보는 항공기 엔진의 발달사 359
41 : 자동 조종 장치의 비밀 367
42 : 현대판 창과 방패, 레이다와 스텔스 장치 377
43 : 항공기의 무덤이 있다고? 383
44 : 헬리콥터가 시끄러운 이유 387

5부
알수록 재밌는 비행 시 발생 현상 11개
45 : 항공기에 나타난 흰색 구름과 충격파 현상 393
46 : 여객기는 난기류와 벼락을 어떻게 피할까? 403
47 : 엔진 나셀 스트레이크의 역할 421
48 : 항공기 중량과 균형의 중요성 435
49 : 비행 중에 꼬리 날개가 부러지면? 449
50 : 조종사와 여객기의 피로 457
51 : 항공기가 등속 원운동을 할 수 있을까? 469
52 : 비행기 속도 측정 장치 및 속도의 분류 473
53 : 센서 구멍이 막혀 추락한 여객기 489
54 : 우주에서 날리는 연 495
55 : 숟가락으로 볼 수 있는 와류 505

6부
비행의 시대를 만든 사람들
56 : 비행체를 고안한 천재 과학자, 레오나르도 다 빈치 509
57 : 비행 현상의 근본 법칙을 알아낸 아이작 뉴턴 513
58 : 공기 역학의 범용 공식을 유도한 베르누이와 오일러 517
59 : 비행 시뮬레이션 공식을 유도한 나비에와 스토크스 525
60 : 근대 로켓의 선구자, 고더드와 치올콥스키 531
61 : 세계 최초로 동력 비행에 성공한 라이트 형제 537
62 : 냉전 시대 우주 경쟁의 맞수, 폰 브라운과 코롤료프 547
63 : 최고의 공기 역학자, 프란틀과 제자 폰 카르만 559
64 : 비행기 형상을 한 단계 끌어올린 리처드 휘트콤 569
65 : 미국의 천재 항공기 설계자, 앨버트 ‘버트’ 루탄 575
66 : 뉴턴의 양력 계산 오류 579

7부
비행의 시대를 사랑한 사람들
67 : 상상의 나래를 펼친 작가, 쥘 베른과 생텍쥐페리 585
68 : 항공기 제조 회사를 창업한 록히드 형제와 휴즈 591
69 : 최초 대서양 횡단 비행에 성공한 찰스 린드버그 599
70 : ‘잘못된 방향’의 조종사, 코리건 603
71 : 용병 비행단 플라잉 타이거즈의 셰놀트와 보잉톤 607
72 : 제2차 세계 대전의 에이스, 베이더와 리처드 봉 613
73 : 세계 최초 남녀 우주 비행사, 가가린과 테레슈코바 619
74 : 미국 최초의 남녀 우주인, 존 글렌과 샐리 라이드 625
75 : 『코스모스』의 저자, 칼 세이건 631
76 : 세계 최고의 여성 조종사, 에어하트와 웨그스태프 635
77 : 달 궤도 랑데부를 창안한 존 후볼트 643

참고 문헌 647
도판 저작권 653
찾아보기 655