한국항공우주연구원

   지난 7월 28일, 에어버스사와 Perlan Project research organization은 무동력 글라이더인 Perlan II를 이용하여 고도 27km(90,000ft) 이상 상승비행하여 대기 및 오존층 기상정보를 수집하는 공동연구를 진행한다고 발표하였다. Perlan II는 날개길이 25m, 동체길이 10m, 기체 무게 500kg에 총 이륙중량 770kg인 2인승 무동력 글라이더(sailplane)이다. 

[그림 1] Airbus Perlan II Sailplane

   과연 무동력 글라이더가 고도 27km 이상 성층권까지 상승이 가능한가? 이 질문에 대한 대답은 지난 2006년 8월 30일에 DG505M 글라이더를 개량하여 무동력으로 고도 15.4km(50,671ft)까지 조종사 Steve Fossett와 Einar Enevoldson을 태우고 상승비행을 함으로써 증명되었다.

   성층권까지 무동력 상승비행에 성공하려면 특정한 지역에서 기류가 산을 넘을 때 생기는 공기의 파동(mountain waves)을 최대한 활용하여야 한다. “Mountain waves"가 생성되려면 1) 거대한 산맥 주변, 2) 바람이 산맥을 향해 거의 수직으로 불어야 하고, 3) 최소한 28km/hr(15knots) 이상의 바람이 불고, 4) 고도가 상승할수록 바람의 속도도 빨라져야 한다.

   이와 같은 모든 조건을 만족하는 지역은 미국 캘리포니아 시애라 네바다 산맥, 남아메리카 안데스 산맥, 뉴질랜드 남알프스 산맥, 스웨덴 케브네카이세 산맥, 유럽 알프스 산맥, 그린란드에 위치한 산들, 미국 로키 산맥, 러시아 우랄 산맥 등이 있다. 이렇게 발생한 상승기류는 대부분 대류권과 성층권의 권계면(tropopause)을 벗어나지 못하지만, 남극과 북극을 중심으로 발생하는 ”the polar vortex"는 종종 mountain waves를 대류권과 성층권의 권계면(tropopause)을 벗어나 성층권까지 끌어 올리는데 이런 강력한 상승기류를 “stratospheric mountain waves"라 한다.

   그리고 the polar vortex 외곽을 따라 빠르게 도는 바람(the polar night jet)은 최대 482km/hr(260knots)의 속도로 양극을 중심으로 돌며 상승기류를 밀어 올린다. Stratospheric mountain waves는 최대 고도 40km(130,000ft)까지 도달할 수 있다.

[그림 2] Stratospheric mountain waves

   위와 같은 모든 조건을 만족하는 최적의 비행 장소인 남아메리카 안데스 산맥에 위치한 아르헨티나 El Calafate에서 무동력 글라이더인 Perlan II을 이용하여 2015이나 2016년에 고도 27km(90,000ft) 이상 상승비행시험을 수행할 예정이다.    

  
※ 이 글은 아래의 링크 기사를 참조하여 작성하였습니다.
 http://aviationweek.com/blog/airbus-backs-glider-record-bid
 http://www.perlanproject.org

 작성 : 한국항공우주연구원 황승재 (선임연구원)