[과학살롱]
단위 실수가 낳은, 어처구니없는 참사

2021-01-13 08:32:42

단위가 없는 수자는 무의미하다. 통화 단위만 생각해봐도 원, 딸라, 유로, 파운드, 엔 등 다양한데 이러한 단위를 오해하면 수자의 의미를 크게 착각할 수 있다.


◆파국 맞은 탐사선

1998년, 미국항공우주국은 화성기후 탐사선을 발사했다. 궤도에서 화성을 탐사하고 화성 극지 착륙선과 심우주 탐사선의 통신 중계역할을 맡았다. 발사 후 화성기후 탐사선은 호만 전이 궤도에 들어갔다. 참고로 호만 전이 궤도는 목표한 궤도까지 최소한의 연료로 갈 수 있는 비행궤도를 말하는데 지구와 도달하려는 행성의 위치가 수평을 이루는 지점을 타원형으로 련결하는 비행궤도이다.

탐사선은 1998년 12월 21일과 1999년 3월 4일, 7월 25일, 9월 15일 등 네차례에 걸쳐 경로를 수정했다. 그렇게 9개월에 걸쳐 날아간 탐사선은 1999년 9월 23일, 계획 대로 화성궤도에 진입했다. 탐사선은 화성 뒤쪽을 지나 다시 련락을 취할 예정이였는데 안타깝게도 우주선으로부터 아무런 신호도 받지 못했다.

그런데 한 조사에 따르면 이 미션의 실패가 단위를 오해했기 때문에 발생했다고 한다. 야드파운드법을 메터법으로 변환하지 못해 항법 오류가 발생했고 탐사선은 대기에서 화염에 휩싸였다.

참고로 야드파운드법은 영국 고유의 도량형 단위계를 말한다. 길이에 야드, 질량에는 파운드를 사용하는 반면 메터법은 길이의 단위를 메터로 하고 질량의 단위는 킬로그람으로 나타낸다.

록히드마틴은 우주선의 데이터를 분석한 뒤 항해팀이 사용할 수 있도록 AMD 파일로 기록했는데 문제는 그들이 파운드힘을 계산했지만 AMD 파일은 이 수치를 메터법인 뉴턴으로 오인했다. 1파운드힘은 4.44822뉴턴과 같다. 즉 그들이 파운드 단위로 힘을 표시할 때 AMD 파일은 그것을 뉴턴으로 받아들여 44만 4822배 작게 착각한 것이다.

이 오류로 인해 탐사선은 예정됐던 고도에서 150~170킬로메터를 벗어났다. 결국 화성 표면으로부터 57킬로메터 상공에서 대기권으로 떨어졌고 산산쪼각이 나며 불타버렸다.


◆비뚤비뚤 스웨리예 전함

단위 실수는 17세기 스웨리예 전함도 침몰시켰다. 1628년 8월 10일 스웨리예 전함 바사호는 청동 대포가 64문으로 세계에서 가장 강력하게 무장한 배였다. 대포를 장착하기 위해 상부 갑판도 무겁게 제작됐다. 그런데 바사호는 진수한 지 몇분 만에 완전히 침몰됐다. 두차례 세찬 바람이 불자 전함은 옆으로 기울었고 30명의 목숨과 함께 가라앉았다.

가라앉자마자 청동 대포는 대부분 인양됐지만 나머지는 그대로 긴 시간을 보내야 했다. 그러던 1956년 난파선 전문가 안데스 프란치언이 바사호의 위치를 찾아냈다. 이후 바사호는 인양돼 스톡홀름에 특별히 지어진 박물관에 전시됐다. 거의 300년 가까운 시간 동안 바다 속에 있었지만 바사호는 굉장히 잘 보존돼있었다.

바사호의 침몰 원인을 밝히기 위해 선체 구조를 현대적으로 분석해보니 바사호는 그 당시의 다른 배보다 훨씬 비대칭적이였다. 배의 안정성을 깨뜨린 주요원인은 과적이였지만 선박의 좌현과 우현이 서로 비대칭적인 것도 원인이였다.

그 리유는 복원 과정에서 드러났다. 바사호를 제작할 때 서로 다른 네가지 종류의 자가 사용됐다. 그중 두가지는 ‘스웨리예 피트’자였다. 1피트가 12인치였고 다른 두가지는 ‘암스테르담 피트’자였다. 1피트는 11인치  즉 암스테르탐 1인치는 스웨리예 1인치보다 컸다. 배를 짓는 사람들은 서로 다른 인치를 사용중인 것도 모르고 똑같은 지시를 받으며 작업을 한 결과 배의 크기가 부분적으로 달라졌던 것이다.


◆공중에서 엔진 멈춘 비행기

1983년, 에어 카나다의 최신형 보잉 767는 몬트리올에서 리륙해 카나다 서남부의 에드먼턴으로 향할 예정이였다. 이때 필요한 최소 연료량은 2만 2300킬로그람이였다.

몬트리올에 도착한 비행기에는 연료가 약간 남아있었고 다음 비행을 위해 남은 연료의 량을 계산해야 했다. 문제는 지상 근무원이나 승무원이 비행기 연료를 서로 다른 단위로 계산했다는 사실이다. 필요한 연료의 량은 킬로그람 단위인데 채워넣은 량은 파운드 단위였던 것이다. 1파운드는 0.45킬로그람에 불과했고 결과적으로 연료가 모자라게 됐다.

그렇게 에어 카나다 항공편 143은 에드먼턴으로 향하던중 공중에서 연료를 모두 소진했다. 몇분 후 량쪽 엔진이 꺼졌고 더는 비행할 동력이 없었다. 발전기가 멈추자 항공기의 모든 전자기기도 꺼졌고 조종사들이 의존할 수 있는 유일한 장비는 아날로그식으로 작동하는 라침판, 수평지시기, 대기 속도계, 고도계 뿐이였다.

천만다행인 건 경험이 많은 기장 피어슨이 60킬로메터 넘게 활공하면서 김리에 있는 사용하지 않는 군사기지 비행장으로 비행기를 몬 것이다. 그곳의 활주로는 고작 2200메터였지만 그는 240메터만에 착륙을 완료했다. 왜냐하면 비행기의 앞바퀴가 펼쳐지지 않아서 기체 앞부분이 그대로 바닥에 끌리면서 마찰력을 충분히 얻어 활주로 끝까지 가지 않고 금방 착륙할 수 있었던 것이다. 거대한 려객기를 마치 글라이더처럼 착륙시킨 것은 대단한 성취였다.

당시 이러한 실수가 발생했던 건 1980년대초에는 카나다가 야드파운드법에서 메터법으로 전환을 막 시작했던 시기였기 때문으로 보인다. 이 비행기는 최신형 보잉 767 기종으로 에어 카나다가 메터법을 사용한 최초의 비행기였다. 즉 에어 카나다의 다른 모든 비행기는 여전히 파운드 단위로 연료를 측정하고 있었던 때라 단위 실수가 발생했던 것이다.


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