기타공학/비행기2018.09.11 00:30


인간은 과연 몇 g까지 견딜 수 있을까




일반적으로 사람이 견딜 수 있는 최대 중력가속도는 10g 안팎 인 것으로 알려져 있습니다. 



이것도 고도의 훈련을 받은 파일럿의 경우이고, 보통의 일반인은 체중의 다섯 배인 5g를 넘으면 실신 한다고 알려져 있지요.



그런데 파일럿이 긴급 탈출할 때 사용되는 사출좌석의 경우, 로켓이 점화된 순간 가속도가 최대 14g까지 치솟습니다. 



forum.valka.cz




1970년대 개발된 불곰국의 KM-1 탈출 좌석은, 아얘 화끈하게 22g로 파일럿을 쏘아 올렸던 성능을 가졌었지요.



흠, 사람 몸이 10g 정도 까지 버틸수 있다더니.... 대체 어떻게 된 것일까요?



비밀은 바로 시간입니다. 아래를 그래프를 보시면 '시간'축과 '가속도'축으로 이루어진 '산 모양'의 점선들이 눈에 띄는데요.



en.wikipedia.org




정면에서 눌러지는 힘의 경우(빨간색) 0.03초의 짧은 순간이라면 초당 35g의 가속을 견딜 수 있는 것으로 되어 있습니다. 



찰나의 순간이지만 인간의 몸이 의외로 큰 가속도에 견딜 수 있음을 알 수 있지요.



그런데 문득 엉뚱한 생각이 들었습니다. 



'견딜 수 있는건 알겠는데, 대체 저 데이터는 어떻게 만들어진 거지? 


컴퓨터 시뮬레이션인가?'



궁금하면 찾아 봐야죠. 조금 검색을 했더니 놀라운 내용이 찾아 졌습니다. 



만들어진 그래프는 시뮬레이션 결과가 아닌, 실제 사람으로 실험한 실험 결과에 바탕을 두고 있었거든요. ㅎㄷㄷ



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제트 전투기의 시대가 활짝 열린 1950년대, 발전하는 기술에 인간의 신체가 따라가지 못하는 일들이 일어났습니다. 



너무 높이, 너무 빨리 하늘을 올라가다 보니 파일럿들이 산소부족이나 감압병에 시달렸던 것이지요. 



이 중에서도 g포스라 불리는 관성에 의한 중력가속도는, 제트 전투기가 등장하기 전 부터 파일럿을 따라 다녔던 골치 아픈 현상이었는데요. 



HistoricWings.com




덕분에 1941년 세계 최초 g 슈트가 등장 할 정도로 연구가 활발한 편이었습니다.



하지만 초창기 모델을 보면 정말 정말 기초적인 수준으로, 제트 전투기 시대에는 보다 더 뛰어난 내중력복의 개발이 요구 되었습니다. 



그래서 미국은 미공군이 독립한 1947년부터, Air Development Center라는 연구기관을 두어, 항공생리학에 대한 본격적인 연구에 뛰어듭니다.



en.wikipedia.org




당시만 해도 큰 가속도를 내는 마땅한 물체가 없었던 지라, 단일 철로 위에 놓여진 로켓썰매를 사용했는데요. 



실험 방법은 별거 없었습니다. 사람을 직접 태워서 낮은 가속도부터 순차적으로 g포스를 올리는 테스트였거든요;;;



1947년 부터 실시된 실험에서 74명이 선발되어 로켓 썰매에 탑승하게 되었고, 



55명은 앞쪽을 본 채, 19명은 뒷쪽을 본 채, 30g를 넘나드는 안드로메다행 고속 열차를 탑승하는 체험을 하게 됩니다. 



말이 30g이지, 80kg인 몸에 2.4톤의 돌덩이가 짓눌러 진다고 생각해 보세요. 아무나 할 수 있는 테스트는 분명 아닙니다;;;



science.sciencemag.org




심지어 74명 중 한 명인 존 폴 스탭 (John Paul Stapp) 박사는, 1954년에 있었던 29번째 테스트에서, 



5초 만에 시속 1,017㎞를 돌파한 후, 1.4초 만에 급정거 하여, 무려 46.2 g라는 기록적인 가속도를 버텨 내는 위엄을 세우기도 했으니까요;;;; 



경-_-축 세계 최고의 인간탄환 등극. 



스탭박사 이후로 지금까지 어느 누구도 46.2g의 기록을 갱신하지 못했는데요. 



당시 스탭박사 왈, '내 생각엔 아직 더 갈 수 있는데 뭥미?' 라고 말해서 좌중을 놀라게 했다고 하지요.



잘못하면 사람이 죽을 수도 있는 실험인데, 이것 참, 무모하다고 해야 할지 모르겠군요. 여튼 이런 테스트 덕분에 우리가 봤던 저런 그래프가 만들어진 것 만은 분명한데요.




www.af.mil




그래서 존 폴 스탭 박사는 실험 후 어떻게 되었냐고요? 



이런 저런 훈장도 받고, 인간에 가해지는 최대 하중에 대해 계속 연구하면서, 뉴멕시코 리서치 센터의 센터장(New Mexico Research Institute)으로 은퇴 한 뒤,



건강하게 여생을 보내다 1999년 89세의 나이로 조용히 눈을 감았다고 합니다. 



좀 더 갈 수 있었다는 자신의 말을 스스로 증명이라도 하 듯 말이지요. ^^;;;



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Posted by 위저드아이언 wizard_IRON