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  뉴먼 장치와 N-머신(2000/02/29 수정)
  글쓴이 : kopsa     날짜 : 99-12-17 16:08     조회 : 8144    
뉴먼 장치와 N-머신

(2000/02/29 수정)

  역사상 영구운동 장치(perpetual motion device)는 여러 발명가에 의해 제시되었으나 실제로 작동하지 않는 것으로 밝혀졌다. 이 때 발명가는 두 가지 부류이다. 하나는 정직하였지만 그것이 영구적으로 작동하지 않는다는 것을 모르고 이런 주장을 한 경우이고 다른 부류는 순전한 속임수를 쓴 경우이다. 대부분 신과학계에서 인용되는 발명자는 전자에 속한다. 따라서 학문적인 토의가 가능하다.

1. 뉴먼 장치

  '뉴먼 장치'는 미국 미시시피 주에서 출생한 뉴먼(Joseph Newman)의 발명품이다. 그의 장치는 작은 전지를 쌓아올려 4-5백 볼트가 나오도록 한 커다란 직류 모터라고 알려져 있다. 그의 발명의 핵심은 전지가 거의 다 소모되어 없어지는 일이 없다는 것인데, 그는 우주의 아원자 입자로부터 발생하는 에너지가 작동 중에 전지를 다시 충전시키기 때문이라고 하였다. 따라서 그의 장치는 입력보다 출력이 큰 초효율 장치일 수밖에  없다.
 
  뉴먼이 말하는 우주의 아원자 입자로부터의 에너지란 무엇일까? 그는 이 입자에 구체적인 이름을 붙이지 않았으나 보통 회전운동입자(gyroscopic particle)라고 부른다. 이 입자가 장치 내에서 자기장을 통과 할 때에 개개 입자 질량의 일부가 동력학적 에너지로 바뀌어 진다는 것이다. 그는 이런 이론을 제시했지만 이것은 이론일 뿐이며 그의 장치가 의미가 있는 것은 출력이 입력보다 많은 점이다. 사실상 그는 물리학자들과는 달리 질량 등에 관심이 없었으며 장치의 초효율성을 증명해 보이는 것으로 자신의 역할은 충분하다고 보았다.
 
  뉴먼은 자신의 '뉴먼 장치'를 갖고 여러 토크쇼에 나와 광고하였다. 이것은 대중의 흥미를 끌기에 충분하였다. 그의 장치를 본 어떤 과학자는 정말이라고 믿기도 하였다. 이 대목은 허창욱 박사의 < 꿈의 신기술을 찾아서>에도 나와 있다. 뒤에 설명할 N-머신의 개발에 관심을 가지고 연구하는 일본의 K씨의 이야기 대목에 다음과 같은 것이 있다.

 "K씨는 미국에서도 장기간 체류한 적이 있는데 이때 독자적으로 미국내의 신기술 개발 현장들을 여러 곳 견학했다고 한다. 그 중에서 가장 인상적인 것으로 뉴먼의 초효율 전기모터를 예로 들었다. 그 자신이 직접 이 장치의 작동 상황을 목격했는데 어림짐작으로도 700%가 넘는 초효율이 발생했다고 한다."

  뉴먼 장치에서 정말로 초효율의 에너지가 발생하는지는 과학적으로 검증함으로써 가능하다. 뉴먼은 1981년 특허 출원이 거절되자 정부를 상대로 소송을 제기하였다. 이때 컬럼비아 연방지방법원은 뉴먼에게 국립표준국(National Bureau of Standards, NBS)에 의뢰하여 장치를 시험받도록 명령하였다. 1986년의 NBS 보고서에는 그의 장치가 조잡하게 만들어진 발전기에 불과하다고 나와 있다.
 
  좀 더 정확히 말하면, NBS는 "어떤 조건에서도 입력이 출력보다 많다"는 결론을 내렸다. 뉴먼은 800%의 효율을 주장하였지만 실제 효율은 27-67%에 불과했다는 것이다. 물론 결과가 이러했으므로 뉴먼의 장치가 특허를 받을 수 없다고 법원이 판결을 내린 것은 당연하다. 이에 뉴먼의 변호사는 상고하였다. 그러나 연방순회상고법원은 지방법원의 판결을 확정하였는데, 판결문에는 지방법원이 NBS에 검토를 요청한 것 등이 정당했다는 내용도 있다.

  이에 대하여 뉴먼은 이 장치야말로 세계평화에 기여할 수 있음에도 불구하고 정부와 교육제도가 창의적인 새로운 아이디어에 대하여 열린 마음을 갖고 있지 않다고 주장하였다. 또한 그는 예언과 하나님을 말했다. 그는 케이시, 노스트라다무스 등을 말하며 1999년까지 세계의 종말을 말하기도 했으며 또한 자신을 하나님의 위대한 예언자라고도 했다.

  이러한 예언적 색채가 과학기술과 조합되어 지지자를 모을 수 있는 것은 뉴에이지의 특징이다. 그가 TV 등을 통해 새로운 에너지원에 대한 연구를 할 수 있도록 기부금을 요청했을 때에 많은 지지자들이 응답하였다. 캘리포니아의 에너지자원사(Energy Resources Limited)에서는 50만 달러를 내었으며 또한 같은 지역의 부동산소개업자 벤베누티(Dan Benvenuti)도 비슷한 액수의 돈을 내었다. 벤베누티는 하나님이 그의 마음속에 세차례 나타나 뉴먼을 만날 것이라고 했다고 말하기도 했다. 그러나 후에 벤베누티는  뉴먼을 상대로 거짓 주장을 했다고 소송을 제기하기도 했다.

2. N-머신

  'N-머신(N-Machine)'은 1825년 패러데이(Michael Faraday)가 발명한 단극발전기(homopolar generator)와 관련이 있다. 이것은 패러데이가 자기장 속에서 금속판을 회전시켜 전류를 발생시킨 최초의 발전기에 속한다. 미국의 발명가 드 팔마(Bruce De Palma)는 패러데이의 단극유도장치의 발생전압을 높이기 위해 회전금속판에 자석을 부착한 결과 입력보다 출력이 높았다고 주장하였는데, 이것이 'N-머신'이다.
 
  이것이 어떻게 가능할 것인가?  드 팔마는 1958년 MIT 전기공학과를 졸업하였으므로 책을 많이 읽었으나 고등학교 중퇴생인 뉴먼보다는 좀 더 과학적인 배경이 있어 보인다. 그러나  N-머신의 지지자는 '공간에너지'라는 말을 서슴치 않고 사용한다. 허창욱 박사의 < 꿈의 신기술을 찾아서 >에서도  N-머신과 공간에너지를 자세히 해설하였는데 다음과 구절이 있다.

  "에너지 보존의 법칙이라는 불변의 과학적 법칙성을 깨뜨리지 않고 이러한 초효율의 에너지현상을 이론적으로 설명하기 위해서는 ....즉 공간 에너지가 장치 시스템에 유입되어 결과적으로 초효율의 에너지 현상이 발생하는 것이라고 밖에는 설명할 수 없다."
 
  허 박사는 현재 이 장치의 연구개발에 몰두하고 있는 대표적인 학자로 인도의 파라마한사 테와리(Paramahansa Tewari)와 일본의 이노마타 박사를 들었다. 이노마타 박사는 1993년, 1994년 국제학술 회의에서 이를 발표하기도 했다는 언급도 있다. 그러나 막상 이노마타 박사를 만난 대목에서 성공 여부 등 확실한 내용을 찾을 수 없다. 드 팔마, 이노마타는 연구비 문제로 고심중이라고 하나 테와리 박사는 오래 전부터 정부자금으로 연구를 해 왔으며 장치의 초효율성을 확실히 인정받고 있다는 대목도 있다.
 
  그러나  초효율 장치의 발명 주장자에게  공통적으로 적용할 수 있는 주장의 입증방법이 있다. 출력에 입력을 연결시켜 과연 영구운동이 가능한지 보라는 것이다. 이런 장치의 개발자는 단순히 입력과 출력 에너지를 측정하여 출력이 입력에 비해 몇 배라는 식으로 말한다. 그러나 이때 전문가가 아니고는 에너지 측정에 대해 잘 모르므로 일반인은 쉽게 이들의 주장을 믿을 가능성이 있다.

  실제 에너지 측정에는 전문성이 요구된다. 가장 소홀히 하기가 쉬운 것이 출력률(power factor)과 파고율(crest factor)이다. 뉴먼은 파고율을 고려하지 않고 초효율을 주장한 경우이다. 물론 NBS에서는 이를 계산에 넣어 100% 이하의 효율인 것을 발견하였다.  N-머신의 초효율 주장도 정확한 에너지 측정에 문제가 있는 것은 아닐까? 케임브리지에서 전자공학박사학위를 획득하고 산업계에서 오래 일한 경험이 있는 커밍(Duncan Cumming)의 이야기를 들어보자. 

  드 팔마의 N-머신에 관심을 가졌던 사람 중에는 스탠퍼드 대학의 전기공학 명예교수 킨치로(Robert Kincheloe)도 있었다. 그는 드 팔마가 구동 모터의 출력률을 제대로 고려하지 않았을 가능성을 생각하여 이런 오류의 문제가 없는 직류모터로 교체하였다. 그럼에도 출력이 입력에 비해 4배나 높은 것을 발견하고 대단히 놀랐다.
 
  그러나 커밍이 킨치로의 시험자료를 검토한 바에 의하면 에너지 측정에 많은 오류가능성이 있었다. 예를 들어 입력을, 정상적인 동력계(dynamometer)로 측정한 것이 아니라 구동모터로 들어가는 전기적 입력을 측정, 나타내었다. 또한 벨트 구동에 의해 발전기는 구동모터에 연결되어 있었다. 이것은 알지 못하는 오류의 가능성을 의미한다. 이보다 발전기 자체 내의 브러시 마찰이 더욱 심각했다. 실제 대부분 조건에서 다양한 에너지 손실은 발전량의 4-5배에 달했다.

  커밍은 이러한 부정확성 때문에 사실상 입력의 증가 대 출력의 증가 비교로서 결론적으로 효율이 어떻다고 말할 수 없는 것이라고 보았다. 그럼에도 킨치로의 실험은 최대 속도에서 전기 출력이 구동모터의 전력과 거의 대등했음을 나타내었다. 브러시 마찰로 인한 높은 손실을 감안한다면 이것은 디자인을 향상시켜 마찰을 줄일 수 있다면 출력이 입력을 초과할 가능성을 나타내는 것처럼 보인다 

  커밍은 1987년 새로운 향상된 N-머신을 설계하여 시험해 보았다. 그러나 효율은 100%이상이 아니었다. 이 결과를 놓고 그는 킨치로와 전화로 이야기를 나누었다. 킨치로는 자신의 실험이 네바다 목장에서 제한된 시간에 드 팔마가 제공한 장치로 수행한 것임을 말하며 아직 여러 오류가 있을 수 있기 때문에  드 팔마에게 좀 더 향상된 장치를 만들면 자신이 좀 더 시험해 볼 수 있다고  말했다고 전했다. 그러나 드 팔마에게서 연락이 없다고 하였다.  물론 드 팔마는 좀 더 큰 정교한 장치를 만들고 있다는 소문이다. 커밍은 다음과 같이 말했다.

  "과학자의 흥미를 끌기 위해서는 일련의 재현성이 있는 측정 결과가 필요하다. 높은 파고율에서 가동되는 머신에 대한 측정결과는, 쉽게 그런 목적의 측정장치를 구할 수 있는데도 만일 파고율조차 측정하지 않는다면 아무 흥미가 없다. 또한 단 한 개의 자료 점은 제한적인 흥미만을 갖게 한다. 믿을 만한 과학적 실험은 일련의 조건(각속도, 전압 등등)에서 일련의 측정결과를 만들어 내야 한다. 그러한 측정들이 조심성 있게 행해지고 새로운 에너지원의 가능성을 나타낸다면 과학계도 흥미를 가질 것이라고 확신한다."

  영구운동기관에 대해 과학계가 무조건 등을 돌리는 것이 아니라 과학적 규격에 맞는 실험을 통해 긍정적인 결과가 나오지 않았기 때문이라는 것이다. 물론 그런 결과라면 주류 과학잡지에 발표가 가능하다. 이때 초효율 장치란 예외적인 주장이므로 예외적인 증거를 요구할 것이지만 어떤 증거든 증거를 제시하는 것 자체가 분명히 과학자의 흥미의 대상이 될 것이다. 그래서 새로운 에너지원의 가능성이 보인다면 모든 과학자들의 엄청난 흥미에 의해 추진되어 빠른 속도로 실용화될 수 있을 것이다. 이것은 단순한 주장에 그치는 영구운동장치와는 커다란 차이가 있다.

3. 참고

1) 강건일, 신과학은 없다, 지성사, 1998.
2) Duncan G. Cumming, The 'N Machine' A Perpetual Motion Notion, 
  Skeptical Inquirer, Fall 1990, p. 71-74.
3) Martin Gardner, The New Age, Notes of A Fringe Watcher,       
  Prometheus Books, Buffalo, New York, 1991.