문영헌의 비행기 이야기(18)비행기 날개의 역할
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문영헌의 비행기 이야기(18)비행기 날개의 역할
  • 제주경제일보
  • 승인 2021.03.18 08:51
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문영헌 제주항공정책연구소 사무국장.
문영헌 제주항공정책연구소 사무국장.

세계에서 가장 많은 승객을 태울 수 있는 비행기는 무엇일까? 답은 ‘에어버스 A380-800’다. 이 비행기에는 최대 800명의 승객이 탈 수 있고, 내부에 면세점이나 미용실 등의 편의시설도 갖춰져 있다. ‘에어버스 A380-800’의 무게는 275톤인데 그 무게가 약 2배까지 늘어나도 이륙할 수 있다. 약 550톤의 물체가 하늘을 날 수 있는 비결은 무엇일까? 바로 ‘날개’다. 비행기 날개의 단면은 새의 날개처럼 곡선으로 이뤄져 있어 위로 뜨는 힘인 양력을 받기에 유리하다. 또 날개에는 연료를 보관하는 탱크와 엔진도 붙어 있어 비행기가 앞으로 갈 수 있는 추력도 만들어낸다. 결국 비행기가 나는 데 필요한 힘(양력, 추력)이 모두 날개에서 나오는 셈이다.

비행기를 날게 하는 힘이 어디서 나올까. 양 날개에 달렸다.
비행기를 날게 하는 힘이 어디서 나올까. 양 날개에 달렸다.

이렇게 중요한 비행기 날개에 한 가지 비밀이 더 숨어 있으니, 그것이 바로 ‘고양력 장치’다. 이 장치는 비행기에 승객을 태우거나 화물을 실어 전체 무게가 늘어날 때 추가로 양력을 발생시킨다. 에어버스 A380-800의 무게가 2배로 늘어도 무사히 뜨고 내릴 수 있는 이유가 바로 여기에 있는 것이다. 양력은 비행기 날개의 면적이 넓을수록 많이 얻을 수 있다. 따라서 비행기 날개 뒤에 일정한 크기의 패널을 붙여놓아, 필요에 따라 이 패널을 펼치면 날개 면적이 넓어지므로 비행기가 받는 양력을 늘릴 수 있다. 이렇게 펼쳤다 접는 장치를 플랩(flap)이라고 한다. 플랩은 날개 뒤쪽에 주 날개와는 별도로 설치된 장치로서 위 아래로 움직일 수 있다. 비행기의 양력은 비행기 속력의 제곱에 비례하기 때문에 비행기가 착륙하기 위해 속력을 줄이게 되면 양력도 줄어들어 추락할 위험이 있지요. 따라서, 속력이 줄어들더라도 추락하지 않을 만큼의 양력을 제공해주는 고양력장치(플랩)를 날개에 달게 된 것이지요.
플랩을 내리면 날개 뒤쪽이 내려가는 것과 같기 때문에 양력이 증가하는 효과가 있는것이다. 또, 날개가 공기와 닿는 면적이 넓어져 브레이크의 역할도 하기 때문에 착륙할 때 플랩이 없다면 안전한 비행을 기대할 수가 없을 것 입니다.플랩을 펼쳐서 할 수 있는 일이 또 있다. 펼쳐진 플랩을 아래로 꺾어 각도를 조절하는 것이다. 이때 비행기의 운동 방향과 반대로 작용하는 힘인 항력도 증가한다. 물속에 손바닥을 펴서 움직이는 것보다 손바닥을 꺾어서 움직일 때 물의 저항이 많은 것과 같은 원리다. 그래서 플랩이 작동하면 비행기가 천천히 움직여도 양력은 충분히 얻을 수 있다. 덕분에 이륙이나 착륙에 유리하다.

[그림1]
[그림1]

[그림1]은 비행기가 지상에 있을 때, 또는 순항고도를 운항중일 때의 날개 모습이다. 플랩이 주날개 속에 접혀져 있기 때문에 바람의 영향을 받지 않고 정상적인 속도를 유지할
수가 있다.

[그림]비행기가 지상에 있을 때, 또는 순항고도를 운항중일 때의 날개 모습이다.
[그림2]

[그림 2]는 활주로 위를 달리면서 이륙하기위하여 플랩의 패널이 밑으로 펼쳐지는 모습이다. 모든 패널이 펼쳐지는 것은 아니지만 단순히 날아 오르기 위한 양력을 증가 시킬수 있도록
변화되는 모습으로서 이 순간에는 엔진 출력을 가속화시켜서 추진력을 극대화 한다.
객실 내에서도 충분히 확인할 수 있는 장면이다.

[그림2]
[그림3]

[그림3]은 비행기가 착륙을 위하여 활주로에 근접했을 때 플랩의 모든 패널이 큰 각도로
아래로 내려와 있는 모습이다. ‘착륙시에 무슨 양력이 필요할까’라는 착각을 할 수가 있는데
양력이 필요하다. 속도를 최소화 하며 (심지어는 역추력장치 가동-Thrust Reverser-) 착륙
하는데 속도만 줄이면 추락의 위험성이 있어서 반드시 비행기 앞부분이 들려서 내리도록
양력이 필요한 것이다. 그래서 플랩은 이.착륙시 다 필요한 장치이다.

[그림3]
[그림3]

그런데 플랩이 착륙을 위해 작동 되는 순간 작용, 반작용을 하기 때문에 다시 튕겨 올라갈
가능성이 있어 그 가능성을 줄여 주려고 스피드 브레이크를 쓴다.
그것이 바로 플랩과 반대 방향으로 펼쳐지는 ‘스포일러’ 라고 하는 장치이다.
비행기가 착륙시 스포일러 장치가 펼쳐질 때 객실 내에서도 소리를 들을 수가 있다.

앞으로 항공 여행시 비행기 날개를 유심히 관찰해 보시기 바랍니다.
이륙이나 착륙 때 움직이는 날개를 보면 비행기 여행이 색다르게 느껴질수도 있을 것입니다.

                                                                          <제주항공정책연구소 사무국장>

 

 

 

 


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