영구기관(永久機關, 영어: Perpetual-Motion Machine)은 한 번 외부에서 동력을 전달받으면 더 이상 에너지를 공급하지 않아도 스스로 영원히 운동하며 일을 하는 기관을 가리킨다. 다시 말해 무한 '동력' 기관이다. 약칭은 PMM. 현실에는 존재하지 않는다.
개요[편집 | 원본 편집]
열역학법칙을 거스르는 장치. 열역학 법칙을 하나라도 거스르게 된다면, 영구기관에 속하게 된다. 쉽게 말하자면 외부로부터 에너지의 공급 없이 무한히 작동하는 기관을 의미한다. 만들어지기만 한다면 광속 돌파 같은 것도 가능할 것이다.
지금까지 수많은 연구와 노력이 있었지만, 아직까지 실제로 작동하는 영구기관은 발견된 적도, 발명된 적도 없다. 하지만 아직도 영구기관에 대해 연구하는 사람들은 많다.
정의와 종류[편집 | 원본 편집]
영구기관의 조건에는 다음 세 가지가 있다.
- 외부에서 에너지를 공급받지 않고 계속 일을 할 수 있어야 한다.[1]
- 계속 일을 하기 위해서 순환과정으로 이루어져야 하며 1회 순환이 끝나면 초기 상태로 되돌아와야 한다.
- 순환과정이 한 번 반복될 때마다 외부에 일정량의 일을 해야 한다.
이상의 조건을 충족시키는 영구기관은, 그 방법론에 따라서 총 3종으로 구분할 수 있다.
| 종별 | 관련 법칙 | 해설 |
|---|---|---|
| 제1종 영구기관 (PMM1) |
에너지 보존의 법칙 | 투입한 에너지보다 기관이 산출하는 에너지가 더 크면 성립. 즉, 허공에서 에너지를 만들어내는 기관이다. |
| 제2종 영구기관 (PMM2) |
엔트로피의 법칙 | 가해진 에너지를 모두 일로 전환한다. 즉, 한 번 에너지를 투입하면 계속해서 운동을 유지하는 기관. |
| 제3종 영구기관 (PMM3) |
불확정성 원리 | 저온 열원의 온도가 절대영도에 도달하는 기관, 즉 열을 아무리 배출해도 냉각장치가 가열되지 않는다. 이게 영구기관인 이유는 열기관은 고온 열원(즉 연소가 일어나는 부분)과 저온 열원(즉 냉각장치)의 열량의 차로 일을 하는 기관이기 때문이다. |
현실에서 영구기관의 조건을 만족시킨 현실성 있는 영구기관은 1·2·3종을 불문하고 아직까지 완성되지 않았고, 앞으로도 그럴 가능성은 매우 희박하다.
가능성[편집 | 원본 편집]
결론부터 얘기하면 그런 거 없다.고양이와 식빵이면 가능하다 열역학 법칙에 정면으로 위배되기 때문. 열역학에 대해서 제대로 배웠다면 에너지 보존법칙과 엔트로피의 법칙과 절대영도의 불가능성에 대해 들어봤을 것이다. 그나마 가능성이 있는 것이 2종 영구기관이지만, 이 역시 실제로 마찰과 같은 것으로 열 에너지로 손실되는 에너지가 발생하기 때문에 결국은 어느 순간에는 기관이 정지하게 되는 것. 누가 영구기관을 만들었다고 가져오면 그냥 사기꾼이라고 생각하면 된다.
아니면 만든 사람이 자신이 만든 물건의 작동원리를 제대로 파악하지 못해, 실제로는 태양으로부터 에너지를 얻어서 돌아가는 것처럼 외부에서 에너지가 꾸준히 공급되어 작동하는 것을 영구기관으로 착각하는 경우다.
실제로 미국 특허청에는 몇 가지 영구기관 디자인이 등록이 되어 있다(...) 다만 특허라는 것의 특성상, 실제로 실행된다기 보다는 그저 기계장치의 설계에 대해서만 특허가 인정된 것이지, 영구기관이 가능하다는 뜻은 아니다. 미국 특허청은 1918년 이후에는 영구기관에 대해 등록을 허가하지 않고 있다.[2]
하지만 아직도 확고한 신념과 과학에 대한 무지와 희망을 가지고 있는 사람들이 존재하기에 영구기관 특허를 등록하려고 하는 경우는 종종 있다. 실제로 1982년 미국의 한 발명가가 수백 킬로그램의 자석과 수 킬로미터의 구리 선을 이용해서 배터리 소비 전력보다 더 큰 전기를 생산할 수 있는 장치를 발명했다고 주장했고, 당연히(...) 특허청은 나가리기각했다. 그러나 그 발명가는 꿋꿋하게 자신의 주장을 굽히지 않았다. 결국 1985년 미 국립 표준국 (National Bureau of Standards)에서 실험 결과, 그냥 밧데리로 돌아가는 장치(...)라는 결론을 내렸지만, 그래도 그 발명가는 자신의 장치가 영구기관이 아니라는 사실을 납득하지 못했다고 한다(...) [3]
단, 다중우주론에서는 가능할 수도 있는데, 이는 다른 우주에서 에너지를 끌어다 쓰는 방법을 사용하는 것이다. 물론 에너지를 빨리는 우주는 어느 순간에 쪼그라들 수 있다. 범우주적으로 보면 영구기관이 아닌 셈이지만. 그리고 이렇게 연결되는 우주라면 그쪽 우주의 외계인이 가만히 있을지도 의문.
의의[편집 | 원본 편집]
과거 열역학 법칙이 알려지기 전에는 기관의 효율을 높이면 영구기관을 만드는 것이 가능하다고 생각하던 시대도 있었다. 그리고 별의별 시도를 다 해 보면서 기관의 효율이 높아지게 된 것 자체는 그나마 긍정적인 결과물이라고 할 수 있다. 그리고 열역학 교과서가 조금 더 두꺼워졌다
대중문화 속의 영구기관[편집 | 원본 편집]
영구기관이라는 개념은 현실적이지 못하지만, 대중문화 매체 속에서는 심심찮게 등장하는 요소다. 특히 고도의 과학 기술이 배경에 깔린 작품에서는 자주 소재로서 사용되고 있다.
- 게임 《동방 프로젝트》의 등장인물 야쿠모 유카리의 스펠 카드 중에는 「제1종 영구기관」이라는 카드가 존재한다.
- 게임 슈퍼로봇대전 시리즈에 나오는 오리지널 메카닉 마장기의 동력원의 이름은 '풀카넬리식 영구기관'이다. 이것도 어디까지나 계약한 정령을 매개로 아스트랄 차원에서 에너지를 끌어오는 것이므로 진정한 의미의 영구기관은 아니다.
- 게임·소설 데몬베인 시리즈에 나오는 메카닉 데몬베인의 동력원 은건수호신기관(銀鍵守護神機關, 콜 레오니스)과 리베르 레기스의 동력원인 무한의 심장은 극중에서 영구기관이라고 불리고 있다.
- 만화 《무한동력》은 영구기관을 소재로 하고 있다.
- 라이트 노벨 《문제아들이 이세계에서 온다는 모양인데요?》에서는 제3종 영구기관이 이야기의 중요 소재로 나온다.
- 판타지 소설 《창세종결자 발틴 사가》에 나오는 아스칼론의 동력인 '전능로'는 영구기관이다.