열기구 속 뜨거운 공기의 무게는 얼마일까?

뜨거운 공기는 차가운 공기보다 가볍지만, 무게가 없는 건 아니에요. 20°C, 해수면에서 공기는 1m³에 약 1.204kg이에요. 99°C로 데우면 1m³에 0.949kg, 120°C에서는 0.898kg이에요. 열기구는 아래가 뚫려 있어서, 안의 공기가 데워져 팽창하면 일부가 빠져나가고 남은 공기는 옅어져요.

가장 많이 쓰는 열기구 크기는 약 2,800m³예요. 99°C 공기로 채우면 공기가 2,686kg, 120°C면 2,542kg 들어 있어요. 저희가 쓴 2.6톤은 그 사이로, 약 110°C 공기 기준이에요. 같은 풍선을 20°C 바깥 공기로 채우면 3,410kg이에요.

부력은 풍선이 밀어낸 바깥 공기의 무게에서 안에 든 뜨거운 공기의 무게를 뺀 값이에요. 99°C로 데운 2,800m³라면 723.5kg이고, 120°C에서는 867.3kg으로 늘어나요. 풍선, 바구니, 버너, 프로판 연료, 사람까지 모두 이 안에 들어와야 해요.

조종사가 마냥 공기를 데울 수는 없어요. 카메론의 형식 증명서에 따르면 나일론 천을 보호하기 위해 풍선 온도가 120°C를 넘으면 안 돼요. 이 한도 안에서 띄우면 풍선은 보통 400~500시간을 비행한 뒤 천을 갈아야 해요. 카메론의 10만 세제곱피트(약 2,800m³)급 열기구는 인증된 최대 이륙 중량이 풍선까지 모두 포함해 907kg이에요. 이 크기의 열기구에는 3~5명이 타요.

콜트와 선더 브랜드까지 아우르는 카메론의 형식 증명서에는 최대 이륙 중량이 160kg밖에 안 되는 콜트 17A(498m³)부터, 최대 이륙 중량 5,103kg인 Z-750(2만 1,238m³)까지 실려 있어요. 99°C로 데우면 작은 기종 속 공기는 약 470kg, Z-750 속 공기는 약 20톤이에요. 1만 7,000m³까지 되는 관광용 열기구는 승객을 스물네 명보다 훨씬 많이 태울 수 있어요.

풍선 자체는 그에 비하면 가벼워요. 카메론은 약 2,974m³, 높이 약 20m인 Z-105의 표준 무게를 113kg으로 적고 있는데, 안에 담는 공기의 20분의 1도 안 돼요.