[지식대백과] 자동차·기차·비행기의 바퀴는 왜 다를까?

1. 굴러가기만 하는 게 아니라고? 

기차와 항공기, 자동차, 그리고 우리 친구들이 타는 자전거에는 모두 바퀴가 있어요. 하지만 자세히 보면 바퀴의 크기와 모양, 두께가 달라요. 만약 모든 탈것의 바퀴가 같다면 만들기 쉬울 텐데 왜 모두 다르게 만든 걸까요? 그 이유는 달리는 장소와 바퀴의 쓰임새가 모두 다르기 때문입니다.

2. 먼저 자동차 바퀴부터 살펴볼까요? 

자동차는 울퉁불퉁한 길, 눈이나 비가 내린 길, 고속도로 등 다양한 길을 달려요. 그래서 어디에서든 잘 달릴 수 있어야 하고 필요할 때는 빠르게 멈추는 것도 중요하죠. 이런 특성을 살린 자동차 타이어에는 지그재그 모양의 홈이 많이 파여 있어요. 이 홈은 도로와의 마찰력을 높여 미끄러지는 것을 막아 주고 브레이크를 밟았을 때 자동차가 더 빨리 멈출 수 있도록 도와줘요. 또 자동차 타이어는 충격 흡수를 위해 고무 재질을 사용하는데요. 이 고무 안에는 철심과 같은 보강제를 넣어 더 오래 사용할 수 있게 해준답니다.

3. 그렇다면 항공기 바퀴는 어떨까요? 

항공기 타이어를 자세히 살펴보면 자동차처럼 복잡한 홈 대신 세로 방향의 줄무늬만 있어요. 이는 마찰을 최대한 줄이기 위해서예요. 항공기는 활주로에서 짧은 시간 안에 아주 빠른 속도로 달려야 하늘로 날 수 있거든요. 특이한 점은 항공기 바퀴 안에는 공기 대신 질소가 들어 있다는 사실이에요. 질소는 온도 변화에 강해서 착륙할 때의 큰 충격과 뜨거운 열을 잘 견딜 수 있어요. 항공기 타이어는 착륙할 때 타이어가 충격에 파손되지 않도록 여러 겹으로 단단하게 만들어집니다.

4. 그런데 기차 바퀴는 왜 고무가 아니라 금속일까요? 

기차는 자동차처럼 방향을 바꿀 필요가 없고 항상 같은 길로만 이동하죠. 이런 환경에서는 고무바퀴보다 금속바퀴가 훨씬 더 효율적이에요. 금속 바퀴는 금속 레일과 맞닿을 때 마찰이 적어 적은 힘으로도 멀리 갈 수 있고 무거운 기차를 끌고 가기에도 안성맞춤이죠. 또 잘 닳지 않아 오랫동안 사용할 수 있다는 장점도 있어요. 레일과 바퀴가 정확히 맞물려 달리기 때문에 흔들림이 적고 많은 사람들이 타도 안정적으로 달릴 수 있는 것도 금속 바퀴를 사용하는 이유랍니다.

5. 마지막으로 자전거 바퀴를 살펴볼까요? 

자전거 바퀴는 가볍고 잘 굴러가야 해요. 사람이 직접 페달을 밟아 움직이기 때문에 무거우면 금방 지치거든요. 뿐만 아니라, 자전거는 들고 이동해야 할 때도 있어요. 그래서 자전거 바퀴는 가능한 한 얇고 가볍게 만들고 있어요. 바퀴 안에는 공기가 들어 있어 작은 충격을 흡수해 주고 도로 상태에 따라 잘 달릴 수 있도록 도와줍니다. 산악자전거처럼 울퉁불퉁한 길을 달리는 자전거에는 홈이 깊고 도로용 자전거는 홈이 거의 없는 것도 이 때문이에요.

이처럼 바퀴는 단순히 굴러가기만 하는 도구가 아니라 각 탈것이 가장 잘 움직일 수 있도록 도와주는 중요한 비밀 장치랍니다. 자동차나 자전거를 탈 때 바퀴를 한 번 더 자세히 살펴보세요. 평소에는 그냥 지나쳤던 바퀴 속에 숨어 있는 과학을 새롭게 발견할 수 있을 거예요.