[뉴 테크놀로지] '꿈의 날개'로 하늘을 지배한다/ 조선일보

[뉴 테크놀로지] '꿈의 날개'로 하늘을 지배한다

채성진 기자

 

입력 : 2014.06.24 04:19

 

 

[보잉·에어버스 차세대 항공기 제작에 활용된 최신 항공역학 기술]

새의 날개·상어 지느러미 같은 모양으로 날개 끝 변형해 공기저항·소음 최소화
엔진·동체 초경량 탄소복합소재로 만들어 무게 줄이고 강도·연료 효율은 높여

항공 기술은 중력과 공기저항이라는 두 가지 장벽을 넘기 위한 끝없는 도전의 과정이다. 더 강하고, 더 가볍고, 더 멀리 날아가는 항공기를 제작하기 위해 보잉과 에어버스가 벌이는 '공중전(空中戰)'이 치열하다. 세계 항공기 제작 산업의 양대 산맥인 두 회사가 내놓은 차세대 항공기 B747-8i와 A350 XWB는 최신 항공역학(aerodynamics)의 결정체(結晶體)다. B747-8i는 기존 보잉 747-400을 대폭 업그레이드한 버전. A350의 'XWB'는 '엑스트라 와이드 보디(eXtra Wide Body)'의 약자로 동체(胴體)의 폭이 넓은 항공기를 뜻한다.

◇초경량 탄소복합소재로 제작… 유해물질·소음 배출 대폭 줄어

항공기의 심장은 강력한 엔진. B747-8i는 GE에서 개발한 터보 팬(turbo fan) 제트엔진 4개를 달았다. 팬 케이스와 블레이드(blade)를 탄소복합소재로 만들어 무게를 줄이고 강도를 높였다. 기존 747 기종보다 좌석을 50석 이상 늘렸지만 연료 소비량은 오히려 16%나 줄었다. 이중으로 꼬인 형태의 연소기(TAPS)로 효율을 높여 질소산화물 배출량을 20% 넘게 줄였다. 엔진 덮개(cowl)의 공기 배출구를 톱니 모양(saw-teeth)으로 만들어 연소된 가스가 엔진을 빠져나갈 때 나는 소음을 30% 줄였다.

        ▲ 이미지를 클릭하시면 그래픽 뉴스로 크게 볼 수 있습니다. / 조선닷컴/ 그래픽=송윤혜 기자

A350 XWB는 영국 롤스로이스가 독점 공급하는 '트렌트(Trent) XWB' 엔진을 달았다. 지름 3m짜리 팬을 달고 고온 터빈 기술을 활용해 길이가 짧지만 효율성이 높다. 에어버스는 A350 XWB 동체의 절반 이상(52%)을 가벼운 탄소복합소재(CFRP)로 만들었다. 조종석 전면과 주 날개 앞쪽 등 충격에 견뎌야 하는 부분(20%)에는 알루미늄 합금 소재를 썼다. 고강도 티타늄을 사용한 부분이 14%나 됐지만 강철을 사용한 곳은 7%에 불과하다. 레이저로 매끈하게 용접해 공기 저항과 볼트·너트의 무게까지 줄였다. 이에 따라 B777·B787 기종에 비해 연료 효율성이 각각 25%, 6%가량 높아졌다.

◇상어 지느러미 모양 '샤크렛'이 날개 끝 소용돌이 제거

공기저항을 제로에 가깝게 만드는 것은 항공기 제작자들의 꿈이다. B747-8i는 항공기 날개 끝 부분을 새의 날개처럼 한 번 더 뒤쪽으로 꺾은 '레이키드 윙팁(Raked Wingtip)' 장치를 달아 소용돌이치며 흘러가는 와류(渦流·vortex)를 잡았다. 또 날개에 설치해 높은 양력(揚力)을 발생시키는 플랩(Flap)의 각도를 최적화해 공기저항과 소음을 줄였다.

A350 XWB는 날개 끝 부분에 상어 지느러미와 비슷한 모양의 '샤크렛(Sharklet)'을 달았다. L자 형태로 부드럽게 위쪽을 향하는 장치가 날개 끝에서 요동치는 와류를 감소시킨다. 항공기 동체와 날개 부분에는 미세한 돌기 모양의 리블렛(Riblet)도 부착했다. 비행 중 강력하게 스쳐가는 공기의 흐름이 동체나 날개와 직접 부딪치지 않고 부드럽게 흘러가도록 만들어 마찰 저항을 최대 1.5%까지 줄인다.

 

 

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