한국항공우주연구원

   항공기 여행은 빠르고 편리하지만, 매년 전 세계적으로 수백만 번의 항공기 이착륙으로부터 발생하는 배기가스는 지구의 환경에 영향을 미치고 있다. 캐나다 라이어슨 대(Ryerson University)의 한 연구원이 항공기를 좀 더 환경 친화적으로 만드는 연구를 수행하고 있다. 기존의 항공기 날개는 제프 시(Jeff Xi) 교수의 형상 변형 날개와 비교하여 고정적이다. 기존의 날개는 열리고 닫히는 플랩(flap: 항공기 날개의 뒷부분에 붙어 있는 고양력 장치)과 슬랫(slat: 항공기 날개의 앞쪽에 붙어 있는 고양력 장치)과 같은 고양력 장치(high-lift device: 항공기 날개의 양력을 증가시키기 위하여 날개의 면적을 늘리거나 날개 캠버를 변형시키는 장치)를 제외하고 이륙, 상승, 순항, 하강, 착륙 등과 같은 모든 비행 단계에서 고정된 형상을 유지한다. 제프 시 교수는 이러한 형상은 공기역학적으로 최적이 아니라고 말했다.

   항공기가 비행 중에 더 많은 저항이 발생하면 더 많은 연료를 사용하게 되고, 결과적으로 이것은 더 많은 공기 오염 물질을 배출하게 된다. 특히 항공기 여행에 대한 의존성이 점점 높아지고 있다는 측면에서 그 문제는 더욱 심각하다. 미국의 연방 항공국(FAA: Federal Aviation Administration)에 따르면, 전 세계 항공기 여행은 2032년까지 거의 두 배로 증가할 것으로 예상된다.

   환경 친화적 항공기 개발을 지원하기 위하여 제프 시 교수는 라이어슨 대 항공공학과 학과장인 폴 월시(Paul Walsh)를 포함한 교수 공동연구자, 대학원생, 학부생 등과 협력하여 모듈형 항공기 날개의 시제품을 개발하고 있다. 이 모듈형 항공기 날개는 경량의 재료를 사용하고, 각각의 비행 단계에서의 고유한 공기역학적 요구에 따라 그 형상을 변환할 수 있다. 그 결과 저항을 줄이고, 연료 소비 및 배출가스를 감소시킬 수 있다.

   연구진은 미국 상표특허청에 이 가변 형상 항공기 날개에 대한 설계를 특허 출원하였다. 이 기술은 항공기 날개의 길이 방향을 따라 움직이는 튼튼한 들보(beam)에 의하여 지지되는 이동 가능한 여러 개의 구획으로 구성되며, 기내 상황을 감시하는 항공기의 내장 컴퓨터에 의하여 작동된다. 이 내장 컴퓨터는 항공기 날개를 더 공기역학적으로 만들기 위하여 필요에 따라 형상을 바꾸고 새로운 배치를 형성하도록 항공기 날개에서 각 모듈의 변형을 통제한다.

   지금까지 이 모듈형 항공기 날개 시제품은 라이어슨 대의 조지 배리 공학 및 전산 센터(George Vari Engineering and Computing Centre)에 위치한 제프 시 교수의 가변 구조 시스템 연구실(Reconfigurable System Laboratory)에서 시험되고 있다. 제프 시 교수는 향후 이 항공기 날개 시제품을 대형 풍동(wind tunnel: 비행기 등에 공기의 흐름이 미치는 영향을 시험하기 위한 터널형 인공 장치)에 넣어 시험할 계획이다.

※ 이 글은 아래의 링크 기사를 참조하여 작성하였습니다.  
출처 : http://phys.org/news/2013-10-super-aerodynamic-wing.html 
 

작성 : 한국항공우주연구원 장재원 (선임연구원)