3월18일자 [『제주경제일보』 ‘문영헌의 비행기 이야기(18) 비행기 날개의 역할]을 소개한 적이 있다.
비행기의 양옆으로 나와 있는 한 쌍의 커다란 주 날개는 육중한 무게를 하늘로 들어 올리는 힘의 원천이기도 하다. 비행기의 주날개(Main Wing)의 구조와 이·착륙 시 날개의 역할, 특히 고양력(高揚力)장치인 플랩(Flap)과 스포일러(Spoiler)에 대해서 알아보았는데, 오늘은 주 날개에 붙어 있으면서 이·착륙을 제외한 운항시간동안 주 날개를 도와주는 보조날개와 작은 날개, 즉 주 날개의 보조익인 Aileron과 Winglet에 대하여 알아보도록 하자.
◆보조익(Aileron-에일러론)은?
비행기의 방향을 전환하는데 활용되는 패널로 날개의 좌우측 후면에 부착(검은색 원)되어 있는데, 조종간이 중립에 있을 때 양쪽 보조날개는 어떠한 변화도 발생하지 않는다. 비행기가 선회를 하기 위해서는 어느 한쪽 날개의 부양력이 적게 발생해야 한다. 좌우측 날개의 양력균형이 깨지면서 한쪽 날개는 상승하고 반대쪽 날개는 하강되어야 비행기는 경사지고 경사의 힘에 의해서 비행기는 선회(旋回)한다. 이같은 역할을 하는 것이 보조익이고 케이블에 의해서 조종실내의 조종간에 연결되어 있다.
예를 들면 제주공항을 중심으로 비행기가 이호동 방면(서쪽)에서 용두암쪽(동쪽)을 향해 착륙할 경우에 비행기는 주로 한림읍 비양도(飛揚島) 상공을 선회하게 되는데 그 때에는 왼쪽 주 날개의 Aileron이 올라가고, 오른쪽 주 날개의 Aileron은 내려가서 왼쪽방향으로 선회하게 된다.
비행기의 방향이 제주공항 활주로를 향해 정방향이 되면 Aileron은 원위치 하여 멈추게 된다.
특히 순항 중 난기류를 만났을 때는 비행기가 심하게 요동치게 되는데 조종실에서는 조종간이 좌우로 움직이지 않도록 진땀을 흘리기도 한다. 기류 변화가 있을 때 Aileron이 순간적으로 미세하게 움직이는 현상을 객실에서도 확인할 수가 있는데 조종실의 상황을 짐작할 수가 있다.
◆윙렛(Winglet)은?
비행기의 날개 끝 부분에 구부러진 듯한 꺾인 부분이 있는 것을 쉽게 볼 수가 있다.
이 부분을 윙렛(Winglet)이라고 하는데, 사전을 찾아보면 영어의 접미사 -let 은 '작은 것, 을 의미하여 ‘작은 날개’라고 하기도 한다.
윙렛이 있는 이유는 와류(渦流,Vortex) 때문이다.
그림에서 보이는대로 왼쪽날개처럼 평평한 날개 끝에서 생기는 와류는 비행기 날개의 상하 압력차 때문에 발생한다. 비행기가 하늘에 뜰 수 있는 것은, 비행기의 속도가 빨라지면 날개 윗면과 날개 아랫면의 압력차가 생겨서 날개 윗면은 저기압, 날개 아랫면은 고기압이 된다.
아래쪽이 더 압력이 강하니까, 위쪽으로 뜨려고 하는 것이다. 그런데, 비행기의 날개 끝부분을 보면 윗면과 아랫면이 평평하게 되어 있어서 고기압의 아랫면에서 저기압의 윗면으로 공기가 휘어져 들어가게 되는데, 이 공기의 회전이 소용돌이처럼 날개 끝부분에 생기는 현상을 Wingtip Vortex(와류) 라고 한다.
와류는 비행기의 항력(Drag)을 발생시키는데, 항력은 비행기의 진행 방향에 반대 방향으로 작용하여, 연료 효율을 떨어뜨린다. '연비'가 감소되는 것이다.
그래서 그림 우측 날개처럼 날개 끝에 윙렛을 달아 와류(wingtip vortex)를 줄이려고 하는 것이다. 윙렛을 적용한 비행기는 약 4~6%의 연비 향상과, 항속 거리 향상이 될 뿐만 아니라 연료가 적게 연소됨에 따라서 배기가스 배출도 줄어들게 된다. 약 6%의 이산화탄소 , 8%의 질소산화물의 감소효과가 있다고 한다.
국내 항공사에서 채택 중인 윙렛은 비행기 제작사별로 구분하면 에어버스 기종은 ⒷⒸⒽ , 보잉기종은 ⒸⒺⒻⒼ로서 B777기종은 날개가 길어서 아예 윙렛이 없고, 특히 대한항공에서 보유중인 기종 중 최신형 장거리용 B787기종은 수직으로 꺾인 윙렛이 없는 대신 날개 끝 부분을 뒤로 꺾여서 와류를 억제하는 방식을 채택한 것이다.
<제주항공정책연구소 사무국장>
