판타 레이

다 빈치 이후 500년, 과학사에서 감춰진 비밀!
보텍스와 유체의 신비를 추적해 온 천재들의 드라마
누리호 개발에 참여한 터보 엔진 전문가의 유체 역학사!

2021년은 우리나라의 로켓 과학 기술의 역사에서 전환점이 된 해라고 할 수 있다. 5월 로켓 기술의 개발에서 유리 천장 역할을 해 온 한미 미사일 사거리 지침이 종료되었고, 10월에는 대한민국 최초의 저궤도 실용 위성 발사용 한국형 발사체 누리호가 거의 성공적으로 발사되었다. 내년에는 5월과 12월에 2차, 3차 시험 발사가 예정되어 있는데, 발사와 위성체의 궤도 안착에 모두 성공하게 된다면, 과학 기술적 측면에서뿐만 아니라, 산업, 문화 등의 측면에서도 놀라운 발전이 이루어지리라 기대되고 있다.

그런데 로켓 과학과 기술의 핵심에는 유체 역학이 있다. 유체 역학은 기계 공학과를 비롯한 이공대 학생들의 필수 과목이지만, 많은 공학 꿈나무들을 좌절로 이르게 하는 어려움으로 악명이 높다. 현장 과학자를 비롯해, 과학 커뮤니케이터들의 활동이 두드러지는 요즘에도 유체 역학을 주제로 한 책이나 방송 등의 콘텐츠가 부족한 것에는 유체 역학이 가진 난해함이 한몫한다.

그러나 고대 그리스에서 이루어진 이후 2,500년 동안의 과학사와 기술사는 사실 유체 역학 없이는 존재할 수 없었다. 헤라클레이토스가 “모든 것은 흐른다.”라고 언명한 이후 철학자들과 다 빈치 같은 예술가, 데카르트와 라이프니츠 같은 근대 자연 철학자 겸 수학자, 그리고 19세기의 위대한 과학자 켈빈 경에 이르기까지 수많은 천재와 지성들이 소용돌이 흐름이라는 뜻을 가진 보텍스(vortex, 와류 또는 와동)를 중심에 놓고 자신의 사상과 연구를 전개했다. 그러나 천체의 자전과 공전을 보텍스로 설명한 데카르트의 이론을 논파한 뉴턴의 만유인력 이론이 확산되고 화학의 발전과 함께 원자론이 부활하고 아인슈타인의 상대성 이론과 양자 역학이 정립된 이후 ‘유체’에 대한 연구는 에테르와 함께 과학사의 커튼 뒤로 사라지게 되었다.

이와 동시에 과학과 기술의 역사에는 설명되지 않는 구멍들이 생기게 되었다. 왜 우리는 전자의 이동을 전기의 흐름이라고 부르게 되었을까? 왜 경제학자들은 돈의 움직임을 화폐 유동성이라고 부르고 나비에와 스토크스라는 유체 역학자가 개발한 유체 방정식으로 문제를 풀고 있을까? 왜 뉴턴과 라이프니츠는 다투게 되었을까? 왜 아인슈타인은 상대성 이론을 만들게 되었을까? 왜 양자 역학의 슈뢰딩거 방정식은 파동 방정식의 형태를 띠고 있는 것일까? 이런 질문들은 최초의 전자기학 발견자들과 경제학자들, 그리고 수많은 과학자와 수학자 들이 보텍스, 즉 유체 역학 연구자였다는 사실을 알지 못하면 답할 수 없는 것들이다. 과학사의 미싱 링크 뒤에는 유체 역학이 있었던 것이다.

올해 10월 발사된 누리호 로켓 엔진의 핵심 부품인 터보 펌프의 개발자, 민태기 에스엔에이치 기술 연구소 소장이 쓰고 ㈜사이언스북스에서 펴낸 『판타 레이: 혁명과 낭만의 유체 역학사』는 보텍스라고 하는 과학사에서 단 한 번도 밝혀진 적 없는 놀라운 미싱 링크를 추적하며 유체 역학의 역사와 과학의 역사, 그리고 그 과학을 낳은 사회와 사람들의 역사를 추적한다. 자동차 터보 엔진 기술을 개발하고, 누리호에 국내 순수 기술로 개발한 터보 펌프를 납품하면서, 박람강기(博覽强記)한 지식을 바탕으로 《조선일보》에 「사이언스스토리」라는 칼럼을 연재하면서 과학과 사람의 조화를 꿈꾸는 공학자 민태기 박사는 다 빈치의 소용돌이 스케치에서 시작해, 중국 로켓 기술의 아버진 첸쉐썬의 생애까지 600년 가까이의 유체 과학사를 살피며 과학이 세상을 어떻게 바꾸고, 또 세상이 과학과 기술을 어떻게 진화시키는지, 치밀하고 섬세하게 살피면서, 인간과 과학이 이루는 거대한 소용돌이를 헤치고 갈 지침을 이 책을 통해 전달하고 있다.