비행기 엔진

[비행기 엔진] 오징어 원리를 응용해 만든 비행기의 심장


거대한 비행기가 하늘을 나는 것은 언제 봐도 신기합니다. 엔진의 역할이 큰 것 같은데, 대형 비행기 엔진의 힘은 얼마나 되는지 궁금합니다.



항공여행이 보편화된 지금도 무게만 380톤이 넘는 대형 여객기가 하늘을 난다는 것 자체는 경이로운 일이 아닐 수 없습니다.

뿐만 아니라 지구의 반 바퀴에 가까운 서울~뉴욕 사이를 중간에 착륙하지 않고 직항할 수 있으며 심지어 음속에 가까운 속도로 비행할 수도 있으니 말입니다. 이런 일들을 가능하게 하는 것은 바로 비행기의 엔진입니다. 비행기는 새들처럼 날개를 움직여 동력을 얻는 것이 아니라 엔진의 힘으로 날기 때문이지요.

인류 역사상 처음으로 발명된 엔진은 증기기관이지만 항공기에 장착한 것은 가솔린 엔진부터입니다. 라이트 형제도 스스로 만든 가볍고 힘이 센 가솔린 엔진을 사용해 프로펠러를 돌려 인류 처음으로 동력비행에 성공한 것이지요.

그러나 이 프로펠러를 돌리는 가솔린 엔진은 아무리 개량하더라도 힘에 한계가 있었습니다. 시속 750킬로미터 이상을 낼 수 없고 승객도 최대 100명 정도를 태우는 수준에서 벗어날 수 없었지요. 따라서 프로펠러식 비행기로서는 보다 멀리, 보다 빨리, 보다 높이 날고 싶어하는 인간의 욕구를 채우기에는 역부족이었습니다.


제트 엔진 추진 원리는? ‘오징어!’

그래서 개발된 것이 바로 제트 엔진입니다. 제트 엔진은 공기를 흡입해서 압축한 뒤 연료와 함께 연소시켜 생긴 가스를 강력하게 뒤로 분출해 그 반작용으로 전진하게 되는 원리를 이용한 것입니다. 이 제트 엔진은 가솔린 엔진이 나온 지 50년이 넘어서야 등장했지만 그 원리는 동물의 세계에서 흔히 찾아 볼 수 있는 것입니다.

가장 대표적인 동물이 오징어인데, 오징어는 흡입구를 통해 흡수한 바닷물을 수축해 고압으로 만든 다음, 강하게 뒤로 방출해 이동도 하고 바다 표면으로 10미터 이상 뛰어오르기도 합니다.

제트 엔진 작동 원리도 이와 다를 바 없지요. 엔진의 앞쪽으로 들어온 공기를 압축기에서 압축하는데, 이때 압축된 공기의 온도는 섭씨 100~300도로 높아지게 되고, 이 공기는 다시 연소실에서 제트 연료와 혼합돼 2천500도의 고온가스로 변해 터빈을 돌리고, 이때 발생한 고온 고압의 가스를 뒤로 분출해 엔진 맨 뒷부분에 있는 추진 노즐을 통해 고속의 제트 분류를 만들어냄으로써 그 반동으로 추력을 얻게 되는 것이지요.


A380기 엔진 추력 28만 파운드

이러한 제트 엔진은 이후 제트 추진력으로 엔진 팬을 회전시키는 형태의 터보팬 엔진으로 발전해 현재의 민간항공기에 사용되고 있습니다. 점보기에 장착되는 터보팬 엔진 1개의 추력은 5만2천에서 6만2천 파운드 정도가 되고, 총 4개의 엔진이 장착되므로 20만 파운드가 넘는 힘을 가지게 되지요. 1990년대 초에 나온 쌍발기인 B777기는 2개의 엔진을 가지고도 4개의 엔진에 해당하는 추력을 가질 만큼 발달된 엔진을 장착하고 있는데, 엔진 하나가 7만4천에서 11만5천 파운드의 추력을 낼 수 있습니다.

작년부터 상업 운항에 나선 현존하는 가장 큰 초대형 항공기인 A380의 경우는 하나당 7만 파운드의 추력을 내는 엔진 4개가 이 웅장한 항공기를 들어올리고 1만에서 1만5천여 킬로미터를 쉬지 않고 비행할 수 있게 하지요.

쉬지 않고 박동하는 사람의 심장처럼 비행 중 쉬지 않고 작동하면서 비행기를 순항하게 하는 엔진이야말로 항공기의 심장이라고 할 수 있을 것입니다.


[출처] 대한항공 스카이뉴스