열기구(熱氣球, 영어: hot air balloon, 프랑스어: montgolfière)는 대기보다 가벼운 공기로 채워진 커다란 기낭(氣囊)과 사람이 탑승할 수 있는 바구니, 캡슐 또는 곤돌라로 구성된 기구(비행체)의 일종이다. 주로 개방식 화염으로부터 생긴 열을 이용하여 움직이면서 승객을 실어나르는 기구를 말한다.
작동 원리
열기구는 부력의 원리를 이용한다. 기낭 내부의 공기를 버너 따위의 가열 장치로 데우면 이상기체 법칙에 따라 내부 공기의 밀도가 외부의 찬 공기보다 낮아져 양력이 발생한다. 대부분의 비행선이나 다른 기구들과 달리 열기구는 아래쪽 부근의 공기가 대기와 기압이 거의 같아 밑면이 반드시 밀봉되어 있을 필요는 없으나, 갑작스러운 기상 변화에는 매우 취약하다. 열기구는 높은 고도로 날 수 있지만 대기권을 돌파할 수는 없으며, 보통 바람에 기체를 맡겨 추진력을 얻는다. 프로펠러 등의 추진 장치를 따로 달고 비행하는 열기구는 열비행선이라고 일컫는다.
구성 요소
현대 열기구의 기낭은 립스톱 나일론이나 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스테르)로 만들며, 버너 불길에 닿는 안감에는 노멕스(Nomex) 등의 내열성 섬유 직물을 사용한다. 기낭의 꼭대기 부분에는 크라운링(crown ring)이라고 부르는 알루미늄 재질의 금속 고리가 달려 있으며, 이는 천 조각들을 이어붙인 부분이 찢어지지 않도록 고정하는 역할을 한다. 기낭 아래쪽에는 탑승석 위에 장착된 버너가 위치하며, 압력 탱크 속에 담긴 프로판 가스를 연료로 사용하여 불을 붙인다.
역사
열기구는 인류 비행 기술의 첫 번째 적용 성공 사례이다. 중국에서는 후한 시대부터 물체에 불을 담아 하늘로 띄워올릴 수 있다는 사실이 알려져 있었으며, 촉나라의 제갈량이 이를 응용하여 만든 풍등(孔明灯)이 열기구의 시초로 여겨진다. 다만 이는 사람이 타지 않은 무인 비행이었다.
유인 열기구 비행의 역사는 프랑스 아노네(Annonay) 지역의 제지 공장을 운영하던 몽골피에 형제(Joseph-Michel Montgolfier와 Jacques-Étienne Montgolfier)로부터 시작된다. 그들은 1782년 11월부터 연구를 시작하여 1783년 9월 19일 오리, 닭, 양 등의 동물을 싣고 열기구 비행 실험을 진행하였다. 같은 해 10월 15일 장프랑수아 필라트르 드 로지에(Jean-François Pilâtre de Rozier)를 조종수로 하여 26m 길이의 밧줄로 땅에 연결된 유인 열기구를 성공적으로 띄웠다.
최초의 자유 유인 비행은 1783년 11월 21일 파리에서 이루어졌다. 필라트르 드 로지에와 후작 프랑수아 로랑 다를랑드(François Laurent d'Arlandes)가 탑승한 이 열기구는 프랑스 국왕 루이 16세가 참관한 가운데 25분간 비행하여 고도 460m에 도달하였다.
1785년 1월 7일에는 장피에르 블랑샤르(Jean-Pierre Blanchard)와 존 제프리스(John Jeffries)가 영국 해협을 횡단하는 비행에 성공하였고, 같은 해 6월 15일 필라트르 드 로지에는 독자적으로 제작한 열기구로 영국 해협 횡단을 시도하다 기체가 혼합되어 폭발하는 사고로 사망하였다. 이는 최초의 항공 사고로 기록된다.
초기 열기구는 군사적 목적으로도 사용되었다. 프랑스 대혁명 당시 플뢰뤼스 전투(Battle of Fleurus)에서 프랑스군이 밧줄로 지상에 매인 유인 열기구를 사용하여 오스트리아군을 정찰한 것이 최초의 사례이다. 이후 미국 남북 전쟁에서도 남북군 모두 정탐용 열기구를 사용하였다.
현대식 열기구는 미국의 발명가 에드 요스트(Ed Yost)에 의해 1950년대에 처음 제작되었으며, 프로판을 연료로 사용한다. 1960년 10월 22일 최초 비행에 성공하였다. 현재 열기구는 주로 레저 및 휴양용으로 사용된다.
기록
2006년 인도의 비제이팟 싱가니아(Vijaypat Singhania)가 21,027m의 고도에 도달하여 열기구 최고 상승 고도 기록을 갱신하였다. 최장 비행 거리 기록은 퍼르 린드스트란드(Per Lindstrand)와 리처드 브랜슨(Richard Branson)이 일본에서 북부 캐나다까지 비행한 7,671.91km이다. 이 비행에 사용된 기낭 부피 74,000m³의 열기구는 열을 이용한 기구 중 가장 큰 것으로 알려져 있다.
