시끄러운 항공기 소음 - 줄이는 방법은 없을까?
비행기 소음은 굉장히 성가신 부분입니다. 특히 공항 주변에 사는 사람들이라면 말이죠. 이 글에서는 비행절차, 형상기억합금 등 비행기 소음을 줄일 수 있는 부분들에 대해 알아보도록 하겠습니다
먼저, 비행기 소음의 원인은 무엇일까요? 주 원인은 엔진이고, 부가적으로는 랜딩기어, 날개 등이 있습니다. 먼저 FAA에서 계획한 CLEEN프로그램(Continuous Lower Energy, Emissions, and Noise)에 따르면, 주로 비행절차를 통한 소음 절감 방안을 꾀하고 있는 것 같습니다. 형상기억합금을 통해 항공기 구조 자체를 바꾸는 방법도 있기는 한데, 보수적인 FAA 기관의 특성상 기존에 있는 부분에서 개선하는 방향을 추구하고 있습니다. 참고로 이 CLEEN프로그램은 FAA가 125M$, Boeing, General Electric (GE), Honeywell, Pratt & Whitney (P&W), and Rolls-Royce 나머지 다섯개 회사가 나머지 절반인 125M$씩 출자하여 총 프로젝트 비용만 250M$가 넘는 친환경 프로젝트입니다.
제너럴 일렉트로닉사에서 발행한 소음절감 리포트에 따르면, 현재 소음절감 방안으로는 비행기가 이륙 후 소음이 미치지 않을 고도에 다다르면 추력을 줄이는 것이 있습니다. 이 방법은 소음을 줄여주기는 하지만, 가벼운 비행기나 무거운 비행기에 따라 제각각 달라 일관화되기 힘들다는 단점이 있습니다. 그래서 2008년에 보잉과 제너럴 일렉트로닉사에서 소음 민감 장소에 따른 추력 감속 시점을 조절하는 방법을 개발했습니다. 이러한 절차는 모든 비행기에 적용할 수 있어 관리가 한층 쉽다는 것이 장점입니다.
하지만 이 방법에도 Thrust cutback location에 다다랐을 때 추력을 필요 이하로 줄여야한다는 단점이 있습니다. 필요 이상으로 고도가 올라갔기 때문입니다. 따라서 FAA에서는 두가지 방법을 적절하게 섞어 개선된 방법을 쓰고 있습니다.
장소, 고도에 따라 적절하게 추력을 조절하는 비행절차의 예
칵핏 디스플레이 패널에서는 이렇게 표시된다. Q-CLB가 소음민감구역 시작 지점, CLB가 끝 지점.
항공기 추력을 조절하는 타이밍에 따라 절차를 분류했는데, Early Cutback and Late Restore Points / Early Cutback and Early Restore Points / Lat Cutback and Late Restore Points / Late cutback and Early Restore Points 에 따라 John Wayne Airport (공항코드 KSNA)에서 시뮬레이션 실험을 했는데, 평균적으로 60파운드의 연료가 절감되었습니다. 최대 절감된 방법은 Late Cutback and Late Restore Points 였습니다. (좀더 개선된 Location and Altitude 절차와 Location Only 절차를 비교함)
소음의 경우에는 평소대비 최대 75%가 줄어들었습니다. 이러한 방법을 통해 공항 주변 커뮤니티와 항공사 모두가 WIN-WIN하는 방법을 추구하고 있다는 게 FAA CLEEN프로그램의 요지입니다. 이 프로그램이 참 묘한 것이, 이미 1990년부터 2018년까지 연료 효율이 70%나 올랐는데, 이와 반대로 2010-2018년간 승객 및 항공기 승무원의 숫자는 꾸준히 늘어왔다는 사실입니다. FAA의 친환경 비행 정책 의지를 볼 수 있습니다.
다음 시간에는 형상기억합금과 초음속 항공기의 재등장에 대해 다루어보도록 하겠습니다. 콩코드 항공기가 마지막으로 운용된 게 2003년인데, 20년이 지난 지금 다시 그 매끈한 자태를 볼 수 있을지도 모릅니다.
참고자료: https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/apl/research/aircraft_technology/cleen
https://www.koreascience.or.kr/article/CFKO201318139807894.pdf