[지식 칼럼] 항공기는 어떻게 날 수 있을까(1)

지식 칼럼

이번 설 연휴를 통해 95만명이 인천공항을 통해 입/출국하였고 역대 최다라고 한다. 매년 연휴를 맞이할 때마다 역대 최다 이용객이라는 뉴스를 접하는 것 같다. 이렇게 많은 승객들을 싣고 항공기는 어떻게 하늘로 날아오를까? 항공사 면접에 종종 등장하는 항공기가 나는 원리에 대한 물음에 대답할 수 있는 사람은 95만명 중 얼마나 될지 모르겠다. 항공기에 작용하는 4가지 힘(양력, 중력, 추력, 항력) 중 양력과 추력을 증대 시켜서 하늘로 날아오르게 해야 하는데, 항공기에 어떤 비밀이 숨겨져 있어 이를 가능하게 하는지 간단히 말해보려 한다.

흔하게 접하는 자동차가 앞으로 가는 힘, 즉 추력은 엔진의 힘으로 얻는다는 것은 간단하게 알 수 있겠지만 양력은 어떻게 얻는단 말인가? 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지는 베르누이의 원리를 기본으로 날개는 설계되어 있다. 바람은 고기압에서 저기압으로 불어오듯이 날개 밑면은 압력이 상대적으로 높고 윗면은 낮게 될 때 아래서 위로 밀어올리는 양력이 생기는 것이다. 날개 표면을 따라 흐르는 공기의 흐름이 날개 윗면과 아랫면의 면적의 차이로 인해 각 공기 흐름 속도가 달라지고 압력차가 생기게 된다. 이정도의 압력차이를 만들기 위해서는 항공기는 충분한 속력을 가질 때 300톤이 넘는 대형 항공기를 들어 올리기 시작한다. 대형항공기는 140노트(250km/h 이상), 작은 세스나는 55노트(100km/h) 정도에서 이륙속도를 갖게 된다.

 

그런데, 날개가 변한다, 이/착륙시 양력을 더 받기 위해서. 이때 이용하는 것이 고양력 장치이다. 이륙시에는 속력이 강해야(추력 증가) 앞으로 나가며 날아오르고(양력 증가), 착륙시에는 속력을 줄이고(항력증가) 천천히 내려와(양력 증가) 활주로에 터치다운 하는 차이가 있다. 어쨋건 이/착륙시 양력은 증가되어야 함은 확실하다.

 

항공기 날개의 고양력 장치는 항공기가 이륙, 순항, 착륙을 할때 날개의 표면적과 모양을 바꾸어 각 시점에서의 적절한 양력을 받도록 한다. 날개의 면적을 최대한 넓히는 플랩과 슬랫이라는 녀석들이 바로 이 고양력 장치다. 항공기 날개 앞쪽과 뒷쪽에 붙어 날개의 면적을 넓혔다 줄였다 하는데 날개의 면적이 넓어야 고양력을 얻을 수 있어 이/착륙시에는 플랩과 슬랫이 날개 안에서 밖으로 나와 면적을 증가시킨다.  기종에 따라 부르는 방식이 조금 다르지만 날개 앞쪽(Leading Edge) 에 장착되어 있는 녀석이 슬랫, 날개 뒷쪽(Trailing Edge)에 붙어 있는 녀석을 플랫이라고 한다. 이 플랫, 슬랫이 항공기 이/착륙시 슬그머니 나와 양력을 증가시켜 안전한 운항을 하도록 해준다.

 

다음번 비행기를 타게 된다면, 마침 창가 밖으로 항공기 날개가 보인다면, 이/착륙시 유심히 보길 바란다. 날개의 앞과 뒤가 쭉 늘어나는 광경을 보게 될 것이다!  날개의 변하는 모습을 보며 비행의 또다른 즐거움을 느끼기 바란다.

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Asisay

Asisay

운동과 독서를 좋아하고 새로운 것에 대한 호기심이 많습니다. 이를 바탕으로 항공사 입사 후 FAA A&P 취득 등 항공분야의 꿈을 계속 키워가고 있습니다. 항공대 졸업, University of North Dakota에서 교환학업과 NASA Lunabotics Competition 참가/우승을 통해 항공과 가까워 졌습니다. 수년의 인천공항 현장정비 경력이 있으며, 현재 항공사에서 운항/정비 규정을 담당하고 있습니다.

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