안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
열기구는 대기보다 가벼운 공기로 채워진 커다란 기낭과 사람이 탈 수 있는 바구니, 캡슐 또는 곤돌라로 구성된 기구의 일종입니다. 주로 개방식 화염으로부터 생기는 열로 움직이면서 승객들을 실어나르는 기구를 말합니다. 열기구의 작동 원리는 다음과 같습니다.
공기 가열: 열기구 안의 공기를 가열하면 내부의 공기는 팽창하게 됩니다. 이 때문에 내부에 존재하던 공기의 일부가 열기구 밖으로 빠져나가게 됩니다. 주변의 공기와 비교할 때 같은 공간 안에 보다 작은 공기 분자들이 존재하게 됩니다. 부피는 일정한데 질량이 작아진 것이죠.
부력 발생: 결국 주변의 공기보다 기구 안의 밀도가 작아지므로 위쪽으로 올라가려는 힘인 부력이 발생합니다. 점점 밀도가 작아져서 열기구를 아래쪽으로 잡아당기는 중력보다 부력이 커지게 되면 열기구는 하늘로 떠오릅니다.
상승과 하강: 열기구는 뜨거운 공기를 가득 채워서 주위 공기보다 가볍게 만들어 떠오립니다. 하늘로 올라간 기구 내의 공기가 식어 공기의 부피가 작아지면 바깥의 공기가 기구 안쪽으로 들어오게 됩니다. 열기구의 밀도는 주변 공기와 같게 되므로 부력이 사라져, 열기구의 무게 때문에 아래로 내려오게 됩니다.
열기구는 인류 비행 기술의 첫 번째 적용 성공 사례로, 프랑스에서 1783년에 최초로 지상에 매인 밧줄 없이 유인 열기구 비행을 성공시켰습니다. 이후 열기구는 인간의 꿈을 실현시키는 중요한 수단이 되었습니다.
