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스포츠카에 날개를 달면 전투기?

작성일2012.07.23

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작성자 : 기자단

출처 (상 - 공군본부 협조, 하 - 사진기자 임도규)

 

! 저건 육지 제트기야

 

     사촌동생이 길을 가다가 지나가는 스포츠카를 보고 말했다., 저차는 이렇게 빨라 저거 제트기야라는 소리를 듣고 처음엔 그저 순수하다 생각하며 넘어갔지만 어느샌가 눈에서도 자동차에서 제트기가 보이기 시작했다. 자동차종 중에 가장 빠른 스포츠카의 날렵함에서 제트기가 보였다. 여기서 우리의 의문점이 싹텄다. 물론 스포츠카의 속도와 제트기를 닮은 디자인에서 그런 생각이 들게 된것도 없잖아 있을것이다. 이것외에도 무언가가 있을 것같았다.  제트기는 나는 중에 가장 빠른 ,  스포츠카는 탈 것 중에 가장 빠른 이라는 공통점 밖에없을까 차이점은 무엇인지, 유사점은 무엇인지 알고싶어졌다. 두가지의 공통분모인 속도감도 물론 궁금하지만 먼저 스포츠카와 전투기의 심장이라고 할수 있는 엔진에 대해서 먼저 이야기를 해보고자 한다. 스포츠카에 전투기의 엔진을 담는경우도 있다고 하지만, 엔진은 본질부터 분명히 다르다. 심장부 부터 파헤쳐 보자!

 

▲ 스포츠카의 모습 ( 사진 : 임도규협조 )

 

▲F-16  (공군본부 협조)

Section.1 빠른 자동차 엔진이 제트기 엔진 아니였어!

 

자동차와 엔진과 제트기 엔진은 심장부터 달라!

     현대의 고속 고성능 항공기의 대부분의 심장부는 제트엔진 이다. 제트엔진은 시동시를 제외하고 자력회전력을 얻는다.  다시 말해서 자동차 엔진 동작인 왕복엔진에서는 지속적으로 점화를 제공하여야 하지만 제트엔진은 일단 점화가 후부터는 자체적으로 회전력을 유지한다.

     자동차 엔진의 경우 엔진에서 연료의 폭발력으로 크랭크축을 움직여 동력으로 바꾼다. 전투기 엔진은 연료를 터뜨려서 공기의 압축력을 이용한다. 작용 반작용과 같은 것이다. 폭발로 생기는 공기의 응집력을 발산하여 빠져나갈 있는 곳을 만들어 그것이 빠져나감과 동시에 반대편에서 받는 반작용의 힘을 받아서 제트기가 움직일 있게 한다. 우리가 자칫 생각하기에, 자동차 엔진 성능이 굉장히 좋은것이 제트기 엔진이라고 생각할수도 있다. 하지만 자동차와 제트기 엔진은 다른종이다!

 

▲ 제네시스 스포츠카의 엔진모습  [출처 ; 현대자동차관계자] 

 

전투기에도 물론 연료가!

     비행기 삯의 70% 유류비라는 다들 알고 계신지... 비행기를 움직이게 하는데 엄청난 힘을 요구한다. 비행기보다 몇십배 이상 빠른 전투기, 전투기를 움직이는데 드는 연료는 우리의 상상을 초월한다. 연비좋은 자동차 쏘나타 하이브리드의 연비는 21km/l이다. 하지만 제트기의 경우는 18~20L 연료가 1초에 쓰인다. 1리터당 21km가는 차와 1초당 20L 연료를 쓰는 힘의 차이는 확연히 다르.

 

 

Section.2 똑같이 생겼는데 무슨차이지

 

    제트기와 자동차 모두 비슷하게 생겼는데 어째서 제트기는 비행할수 있지 비행기의 날개의 공기흐름을 보면 아래와 같다.

     이는 날개 위쪽은 공기속도가 크고 아래쪽은 공기의 속도가 위쪽보다 작다는 것을 나타낸다. 유체속도가 커지면 압력이 작아지고 유체속도가 작아지면 압력이 커진다는 베르누이 원리에 의해 공기속도가 날개 위쪽은 공기압력이 작고, 공기속도가 작은 날개 아래쪽은 공기압력이 크다는 것을 있다. 그래서 공기압력이 아래쪽에서 공기압력이 작은 위쪽으로 밀어 올리는 힘인 양력이 발생하게 되므로 힘으로 비행기가 날게 되는 것이다스포츠카의 아랫부분이 전투기처럼 볼록 하게생겼다면  스포츠카는 점점 빨리달릴수록 붕 뜨려 할것이다. 띄우기 위해서 사용하는 양력과 그것을 없애기 위한 노력을 봤을때 공기역학은 비행하는것에만 필요하다.

 

 

Section.3 저항을 줄이고 더 빨라지는 디자인

 

    기본적으로 공기역학적인 면을 깔고, 유선형이 포함된다. 공기역학이 비행기를 날게하였다면 속도는 유선형이 책임져야 한다. 위에서 설명한 공기역학적인 면을 아주 간단히 말하자면 전투기를 반으로 자르면 스포츠카’. 라고 정의지으면 쉽게 이해할수가 있을것이다. 스포츠카는 왜 항상 낮고 부드럽고 날렵하게 생겼는가 전투기는 왜 뾰족한 원통에 부드럽고 날렵하게 생겼는가  부드럽고 날렵함. 그것이 바로 유선형이다. 공중에서나 육지에서나 수중에서나 모두 적용되는 유선형’. 하늘에선 비행기의 모습이 유선형이다. 육지에서는 자동차, 그중에서도 스포츠카가 유선형이다.

 

 

    수중에선 잠수함이나 보트가 유선형이다. 하늘을 나는 새의 머리와 몸통, 수중의 돌고래나 물고기의 머리부터 몸통까지, 모두 유선형이다. 다리를 가지고 달리지 않는한 모두 유선형이다. 매질, 즉 우리가 움직이는 주변의 것들. 공중에선 공기, 수중에선 물, 이것들이 매질이 되겠다. 이 매질들은 우리가 움직일때 저항을 준다. 가장 단적인 예로는 보트에서 노를 저을때 앞으로 가는이유는 노의 끝이 넙적해서 물을 밀어낼수 있기 때문이다. 물을 밀어낸다는것은 물의 저항을 제대로 받을수 있다는 의미이다. 만약 노를 평평하게 놓고 젓는다면 헛물만 켤것이다.  저항력이 작아질수록 더 빨라진다는것 모두 알고 있는 것이지만 다시한번 말해보았다.

 

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▲ 좌 - 전투기 꼬리날개 , 우 - 자동차 스포일러 (출처 : 이송섭기자)

 

저항력을 더 줄여주는 알파 요소!

비행기를 타고 가다가 착지 할때쯔음  날개 부분의 작은 뚜껑이 열리는걸 본 사람이 있는가

이것은 저항을 더 크게 만들어 착륙 시간을 줄여준다. 뚜껑을 비행기 날개와 수직으로 서게 열면서 저항을 더 주는것이다. 더 빨리날게 하려면 저것과 반대로 행하면 된다. 자동차에서 예를들어보자. 자동차가 고속으로 달릴때 바람을 맞으면서 달리는 앞과 위라인에는 공기가 자연스럽게 타고돈다. 하지만 엉덩이 부분에선 공기가 진공상태가 된다.  빠르게 달리고 있는 자동차를 뒤에서 끌어당기고 있는 상태가 되는 것이다.  이것을 해결하기 위한것 그것이 바로 리어스포일러이다.  엉덩이를 절벽같이 만들어 진공상태를 만드는 공기저항을 리어스포일러가  잡아준다.

 

Section.4 전투기에 대해 자세히 설명해 준 최원기 대령

    직접 조종하는 사람의 경험이 궁금하다 !

우리가 전혀 접할수 없던 새로운 이야기를 듣기위해 국방대학원 군교수인 최원기 대령을 찾아갔다.

 

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▲전투기에 대해 설명해주는 최원기 대령(52, 국방대학원 군교수)  인터뷰   (사진 : 이송섭)

 

 4-1 무엇이 더 빠른가

     속도를 느끼는데 있어서 자동차가 훨씩 빠르게 느껴질때가 많다고 한다. 저고도 최고 속도 1,480km 전투기와 300km 정도를 달리는 스포츠카의 단편적인 수치로만 봤을때 당연히 제트기가 훨씬 빠르게 느껴질거 같았는데 실제로 빠르게 느껴지는 것은 자동차라 한다. 3 물체들이 있어야 속도감을 느낄 있는데 전투기를 운전 할 때는 위에 구름 밖에 없기 때문에 속도감을 느끼지 못한다고...

 

 4-2 자동차를 운전하는것과 전투기를 조종하는것은 차이가 있나

     우리에게 물어봤다. 여러분은 운전 돌발상황이 생긴다면 어떻게 행동을 하겠는지... 빠르게 달리는 상황에서 앞에 예기치 못한 상황이 발생한다면 브레이크를 밟을 것인가 브레이크를 밟는다 해도 달려오는 속도 때문에 밀려날 것을 생각한다면 분명 핸들을 것이다. 또는 우로 핸들을 것이다. 비행기를 조종할때는 또는 우가 아닌 위로 비행기를 올린다고 했다. 이게 바로 자동차운전은 2차원적인 것이고 비행기 운전은 3차원적이라는 말!

 

날고싶은 스포츠카의 꿈!

 

     달리는 것과 나는 가장 빠른 것을 알아봤다. 둘의 유사점도 찾고 다른점도 찾다보니 흥미로운 점들이 많았다. 사람은 항상 최고를 원하고 나은 것을 원하는 습성이 있다. 그것이 지금 처한 단계에서 한단계 발전을 하는데 있어서 원동력이 된다. 궁금해 하는것, 또 차이점을 알고 인식하고 또다시 물음을 하는것 이것이 모든걸 발전하게 한다. 혹시 톰크루즈 주연의마이너리티리포트라는 영화를 보신적 있으신지. 여기에서는 나는 자동차가 나온다. 공상영화에서 심심치 않게 나는 자동차를 있다. 이번에 개봉한 배트맨에서도 나는 자동차의 결정판을 보여준다. 사람들은 분명 스포츠카와 전투기에 대해 많은 생각을 갖고 의문을 갖기 때문에 미래요소에 나는 자동차를 넣는 것일수도 있다. 미래에는 있는 자동차가 상용화 것이라 한다. 양산이 되기까지 수많은 시행착오가 걸릴것이고, 많은 의문들이 오갈것이다. 얼마나 걸릴지 모르겠지만 가지 탈것의 좋은점이 결합되서 우리에게 필요한 탈것, 이동수단 내지는 운송수단으로 우리의 삶을 풍요롭게 해줬으면 하는 생각을 해본다. 우리가 날고싶어하는 스포츠카의 꿈이라는 주제 정도로 기사를 마치지만, 미래의 엔지니어들이 우리의 꿈을 현실화시켜준다면 더할나위없이 행복할것 같다.

 

 

 

 

 


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