보잉이 새로운 컨셉의 천아음속 날개를 공개하다

<보잉이 초음속 Ultra Green Aircraft 연구의 일부로 NASA와 합작한 Truss-Braced wing 컨셉의 천아음속 항공기를 공개했다>

보잉이 새로이 개발중인 천아음속(마하 0.8; 955km/h) 날개의 컨셉을 공개했습니다. 공개된 이 날개 컨셉은 항공기로 하여금 좀더 높은 고도, 높은 속도로 비행할 수 있게 한다고 합니다. 기존 날개에 비해 다른 것이 있다면 Wing-Sweep angle이 조정되었다는 것과, 요즘 민항기에는 드물게 보이는 High Wing 에 트러스를 달았다는 것입니다.

<Wing Sweep Angle이 전혀 없는 Maule사의 M-7>

<에어버스 사의 A340-600. 날개가 뒤로 젖혀진 것이 보인다>

Wing Sweep Angle이 무어냐 하면, 날개가 뒤로 젖혀진 각도를 말합니다. 요새 민항기는 보통 마하 0.7-0.8속도로 비행하기 때문에 이러한 Wing Sweep Angle이 필수적입니다. 이렇게 날개가 젖혀져 있으면 높은 속도에서 비행할 때 공기저항을 상대적으로 덜 받게 됩니다. 

최근에 들어서 콩코드 여객기와 같은 초음속 여객기의 부활 소식이 들려오고 있고, 심지어는 음속의 5배가 되는 극초음속(Hypersonic) 비행기의 연구도 활발하게 이루어지고 있습니다. 하지만 아직 상업용 항공기 시장의 주류는 천아음속(Transonic) 비행기인 실정입니다. 

음속이 마하 1인것을 감안하면, 지금의 민항기들은 대부분 마하 0.8 이하의 속도에서 비행하고 있습니다. 이는 마하 0.8~1.2 사이에서 음속장벽이 나타나기 때문입니다. 현재의 기술로는 이 음속장벽을 뚫기 위해 특수 제작된 전투기가 아닌 민항기가 이것을 뚫으려 시도하면 급격이 공기저항이 늘어나 항공기 프레임에 데미지를 줄 수 있습니다.

<음속장벽을 뚫으며 소닉붐을 일으키는 F-18 전투기>

2차 세계대전때 프로펠러기로 초음속을 돌파한 적이 있었습니다. 그런데 이 때 프로펠러는 초음속을 돌파했으나 나머지 프레임이 견디지 못하고 조각이(...) 나 버렸습니다. 이와 같이, 초음속을 돌파하는 건 문제가 아닙니다. 문제는 초음속을 돌파하더라도 어떤 부분은 멀쩡한 반면 분명 데미지를 입는 부분이 있다는 것입니다. 

결국 나사의 과학자들이 고안해 낸 것이 High wing truss 입니다. 얇고 더군다나 접이식(!)의 52m짜리 길이의 날개를 개발해 내, 이런 데미지에 견디도록 설계를 한 것입니다.

콩코드와 같은 초음속 항공기들의 큰 문제점 중 하나가 또 소음이었는데, 이 새로운 날개는 FAA(미국항공청) 소음 기준보다 71데시벨 더 조용하게 개발되었습니다. 또 질소 산화물 배출가스가 71퍼센트 감소했고, 연료도 70퍼센트나 덜 쓴다고 합니다. 2035년 출시된다고 하니 아직 한참 남았지만, 과연 현재의 천음속 항공기를 대체할 수 있을지 기대됩니다.