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테슬라 신형 로드스터의 최상위 버전에는 연료 탱크가 있지만, 휘발유는 한 방울도 들어 있지 않다. 탱크에 담긴 것은 압축 가스다. 용량 합계 600리터짜리 용기 두 개가 노즐 열 개에 가스를 공급해 차를 공중으로 밀어 올린다. 2026년 10월 15일, 텍사스의 스페이스X 시험장에서 로드스터는 곡면 벽을 타고 거의 거꾸로 뒤집힐 때까지 올라갔고, 늘어선 다른 테슬라 위를 뛰어넘은 뒤 응결 구름 속에 사뿐히 내려앉았다. 운전석에는 마네킹이 앉아 있었고 비행은 자동화 시스템이 맡았다. 테슬라는 이 버전을 “에어 레디”라고 부르지만, 탱크 하나로 얼마나 오래 땅에서 떠 있을 수 있는지는 밝히지 않았다. 그래서 직접 계산해 봤다. 약 8초, 가장 후하게 쳐도 10.5초다. 이 탱크를 다시 채우는 데는 현재 6~7시간이 걸린다. 공중에서 1초를 보내려면 압축기 앞에서 대략 45분을 보내야 하는 셈이다.
연료 대신 트렁크에 든 것
신형 로드스터는 세 가지 버전으로 나온다. 기본형 퍼포먼스에는 추진 노즐이 없고, 차체 바닥 아래의 공기를 빨아들이는 팬으로 도로에 바싹 붙어 달린다. 스러스트는 가속용 후방 노즐과 200리터 탱크를 더했다. 날 수 있는 것은 로켓뿐이다. 초대받은 사람만 살 수 있는 1인승 모델로, 차체 둘레에 노즐이 달려 있다고 테크크런치는 전했다 . 로켓 버전은 스러스트의 탱크에 400리터를 더해 총 600리터다. 일론 머스크는 양산이 2028년에 시작된다고 말한다.
무대에서 차를 설명한 사람은 테슬라 차량 엔지니어링 부사장 라스 모라비였다. 그는 탱크 용량과 그 안에 든 가스의 질량을 밝혔고, 후방 추진기는 회사 측 설명에 따르면 중력에 맞서 8톤을 받칠 수 있다. 모라비는 차의 자체 무게를 추정치라고 말했다. 최종 수치는 아직 나오지 않았다.
// 알려진 것
가스는 어떤 곳에서는 공기, 어떤 곳에서는 질소로 불리고, 압력도 380기압 또는 690기압으로 엇갈린다. 계산에는 거의 영향이 없다. 공기의 80%가 질소이고, 두 압력을 모두 확인해 볼 것이기 때문이다.
차가운 가스는 노즐에서 얼마나 빨리 나올까
로드스터의 노즐은 아무것도 태우지 않는다. 자동차에 타야 하는 연료를 더하는 건 “영 내키지 않았다”고 모라비는 하젠티와의 인터뷰에서 설명했다 . 가스가 탱크에서 뿜어져 나와 팽창하면서 차를 반대쪽으로 민다. 놓아 버린 풍선과 같은 원리다. 공학에서는 이를 냉가스 추력기라고 부른다. 인공위성이 빠르게 가속할 때가 아니라 몸체를 살짝 돌릴 때 쓰는 장치다.
차가운 질소의 분출 속도는 고등학교 열역학으로 구할 수 있다. 실온의 가스를 380~690기압으로 압축했다가 이상적인 노즐에서 보통 기압까지 팽창시키면 초속 약 700미터가 나온다. 비추력으로는 약 72초이며, 질소로 낼 수 있는 상한선이다. 실제 노즐은 이보다 못하겠지만, 여기서는 후하게 계산한다.
최대 추력으로 2초
가장 화려한 모드부터 보자. 80kN, 700m/s라면 노즐은 초당 약 113kg의 가스를 내뿜는다. 그러면 250kg은 2초 남짓이면 바닥난다. 10월 15일에 선보인 묘기에는 충분한 양이다. 테슬라에 따르면 차는 27피트, 즉 8미터 넘게 뛰어올랐고 공중에서 자기 축을 따라 회전했다고 NBC뉴스가 보도했다 .
정지 비행에는 다른 노즐이 쓰일 것이다. 80kN은 차를 앞으로 미는 후방 노즐의 값이고, 모서리의 노즐은 아래를 향하는데 그 추력을 테슬라는 밝히지 않았다. 필요한 값은 알 수 있다. 1.7톤짜리 차는 땅을 약 16.7kN으로 누르며, 이는 80의 대략 5분의 1이다.
이제 다시 비추력이다. 72초란 질소 1kg이 72초 동안 자기 몸을 떠받칠 수 있다는 뜻이다. 1,700kg의 차는 가스 250kg보다 거의 7배 무겁기 때문에 그만큼, 즉 7분의 1만 떠 있게 된다. 약 10.5초다.
하지만 탱크 속 가스는 실온을 유지하지 않는다. 압력이 떨어지면 남은 질소가 팽창하면서 식는다. 키보드 청소용 압축 공기 캔에 서리가 끼는 것을 본 적이 있을 것이다. 차가워진 가스는 더 느리게 빠져나가고, 끝부분에서는 압력이 더는 분사를 제대로 가속하지 못한다. 이를 보정하면 차는 380기압에서 8.3초, 690기압에서 8.5초 동안 떠 있다. 가스 질량을 모라비의 발언에서 가져왔기 때문에 압력은 결과를 거의 바꾸지 못한다. 690기압이 같은 탱크에 질소를 더 많이 밀어 넣는다면 비행은 길어지겠지만, 그러면 250kg이라는 수치가 틀린 것이 된다.
공중 1초에 압축기 앞 40분
이번에는 반대편이다. 모라비에 따르면 600리터를 모두 채우는 데 지금은 6~7시간이 걸리며, 테슬라는 이를 30분까지 줄이기를 바란다.
비행 8.5초를 위해 6시간을 충전하면, 땅에서 떠 있는 1초당 압축기 앞에서 40분 남짓을 보내는 셈이다. 7시간이면 약 50분이다.
에너지도 적지 않다. 손실이 전혀 없는 완벽한 압축기라 해도 질소 250kg을 압축하는 데 압력에 따라 36~39kWh가 든다. 실제 압축기는 열이 나서 더 많이 쓴다. 비교하자면 미국의 평균 가정은 2022년에 하루 약 30kWh의 전기를 구입했다 . 탱크 하나로 8초를 날려면 집 한 채가 하루에 쓰는 것보다 많은 에너지가 든다.
우리가 모르는 것
이 계산은 가정 위에 서 있다. 테슬라는 작동 압력도, 정확한 가스도 공개하지 않았다. 1,700kg이라는 수치는 400리터 추가 탱크가 없는 버전을 말하는 것일 가능성이 크며, 로켓은 그것을 달면 더 무겁다. 분출 속도도 후하게 잡은 값이다. 가스 일부는 차체의 수평을 잡고 방향을 돌리는 노즐로 간다. 이런 보정은 하나같이 비행 시간을 줄이기만 한다.
테슬라는 탱크당 비행 시간을 밝히지 않았다. 첫 묘기가 끝난 뒤 일론 머스크는 이 차가 “반드시 안전을 최우선으로 설계한 차는 아니다”라고 말했고, 테슬라는 로켓이 공공 도로 주행 승인을 받지 않았다고 한다.
교통 체증을 뛰어넘는 것도 불가능하다. 앞으로 나아가는 데는 힘이 들지 않고 가스가 차를 띄워 놓는 데에만 쓰인다고 가정해 보자. 시속 60km로 8초면 약 130미터, 도시 블록의 절반을 간다. 1903년 12월 17일 라이트 플라이어의 첫 비행은 12초 동안 이어졌다 . 나무와 천으로 만든 비행기가 123년 전에 공중에 머문 시간이, 2026년의 플라잉카보다 길다.
