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성층권  상승  무동력  글라이더  Perlan  II

작성 : 한국항공우주연구원 황승재 (선임연구원)

      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  Enevoldson

을  태우고  상승비행을  함으로써  증명되었다. 

      성층권까지  무동력  상승비행에  성공하려면  특정한  지역에서  기류가  산을  넘

을  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  만

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족하는  지역은  미국  캘리포니아  시애라  네바다  산맥,  남아메리카  안데스  산맥, 

뉴질랜드  남알프스  산맥,  스웨덴  케브네카이세  산맥,  유럽  알프스  산맥,  그린란

드에  위치한  산들,  미국  로키  산맥,  러시아  우랄  산맥  등이  있다.  이렇게  발생한 

상승기류는  대부분  대류권과  성층권의  권계면(tropopause)을  벗어나지  못하지

만,  남극과  북극을  중심으로  발생하는  ”the  polar  vortex"는  종종  mountain 

waves를  대류권과  성층권의  권계면(tropopause)을  벗어나  성층권까지  끌어  올

리는데  이런  강력한  상승기류를  “stratospheric  mountain  waves"라  한다.  그리

고  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  있

다.

[그림 2] Stratospheric mountain waves

      위와  같은  모든  조건을  만족하는  최적의  비행  장소인  남아메리카  안데스  산

맥에  위치한  아르헨티나  El  Calafate에서  무동력  글라이더인  Perlan  II을  이용하

여  2015이나  2016년에  고도  27km(90,000ft)  이상  상승비행시험을  수행할  예정

이다.       

     

※ 이 글은 아래의 링크 기사를 참조하여 작성하였습니다.

http://aviationweek.com/blog/airbus-backs-glider-record-bid

http://www.perlanproject.org