이석원 기자미 항공우주국 나사(NASA) 엔지니어인 데이비드 번즈가 특수 상대성 이론을 활용해 이론적으로 빛의 99% 속도까지 가속할 수 있는 헬리컬 엔진(Helical Engine)을 고안했다고 한다.
헬리컬 엔진의 구조 자체는 단순하다. 구조는 말하자면 바닥에 놓인 상자 안에 앞뒤로 이동할 수 있는 물체가 있다고 치자. 또 이 공간에서 마찰은 생각하지 않는다. 이 물체를 상자에 설치된 스프링 등을 이용해 전방으로 이동시킨다. 이렇게 하면 작용 반작용의 법칙에 의해 상자는 뒤로 움직인다. 물체와 상자 전방 부분이 충돌하면 이동 물체는 뒤로 움직인다. 뒤로 이동한 물체는 이번에는 상자 후방에 충돌한다.
이러면 앞으로 나아가고 있던 상자는 뒤로 돌고 물체는 전방으로 움직인다. 마찰 등에 의한 에너지 손실이 없다면 물체와 상자의 전방부와의 충돌, 물체와 상자 후방부 충돌의 크기는 같기 때문에 결과적으로 상자는 전후에 정기적으로 운동하는 것만으로 어느 한쪽에 나가는 건 아니다.
하지만 만일 물체의 질량이 전방부에 충돌할 때 증가하고 후방부에 충돌할 때 줄어들면 전방부 충돌 크기는 후방부 충돌 크기를 초과해 결과적으로 상자는 앞으로 이동한다.
고안한 나선형 엔진은 물체는 빛 속도에 가까워지면 질량이 된다는 특수 상대성 이론의 결론을 채택한 것이다. 앞뒤로 움직이는 물체로 이온을 이용한 강력한 자기장을 걸어 엔진 전방에 충돌하는 이온을 가속시켜 질량을 늘리는 한편 엔진 후방에 충돌할 때 이온을 감속시켜 질량을 줄여 추력을 얻는 구조다. 고안자에 따르면 헬리컬 엔진을 장시간 구동하면 광속의 99% 속도까지 실현 가능하다고 한다.
물론 헬리컬 엔진은 어디까지나 콘셉트로 다양한 문제점이 있을 수 있다. 추산에 따르면 1N 추력을 얻으려면 165NW 전력과 길이 200m, 직경 12m라는 거대한 엔진이 필요하며 마찰 없는 공간도 필요하다.
한 전문가는 전기장에 의해 이온을 가속시키면 전기장은 이온에 의해 다시 강제하는 힘이 작용하기 때문에 이 엔진을 실행되지 않을 것이라고 밝히기도 했다. 고안자는 실현에 대한 문제점이 있다는 사실을 인정하면서도 실용화되는 아이디어를 발명한다는 건 어려운 일이지만 실현될 수 없는 아이디어라고 해도 공개할 가치는 있다고 설명하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
