비행기 날개에 달려있는 유선형은 먼가요?

비행기 날개 달려있는 저것! 주로 연료탱크라고 추측하시는 분들이 많습니다. 사실 이 곳에는 연료가 없고 연료는 날개 안쪽에 있습니다. 그렇다면 이것은 도대체 왜 있는 것일까요?

플랩 페어링

이것은 플랩 트랙 페어링(Flap Track Fairing)이라고 합니다. 이착륙 때 창문을 통해 비행기 날개를 보시면 날개 모양이 변하는 것을 보았을 것입니다. 장치에 따라 명칭이 다르겠지만 여객기의 경우 일반적으로 날개 앞쪽은 슬랫가 있고 날개 뒤쪽은 플랩(Flap)이 있습니다. 이들의 역할에 대해 아주 간략하게 말하면 비행기는 날개에서 양력이란 힘을 얻어 하늘을 날 수 있습니다. 양력은 속도의 제곱에 비례하는데 이착륙 때는 순항할 때 보다 더 느린 속도로 날기 때문에 날개 형상을 변형시켜 저속에 유리한 날개 모양을 만들어주는 것이 좋습니다.

날개 변형

여기서 사용되는 것이 바로 슬랫(Slat)과 플랩(Flap)입니다. 플랩은 고양력 장치라고도 하는데 양력을 증가시키는 역할을 합니다. 이는 여러 종류가 있습니다. 일반 여객기에 가장 많이 쓰이는 플랩은 대표적으로 파울러 플랩(Fowler flap) 또는 슬랫드 플랩(Slatted flap)을 사용합니다. 파울러 플랩은 날개 면적을 먼저 늘리고 그다음 날개 형태를 구부립니다. 뒤로 나오고 아래로 쳐지는 이 두 가지 모션이 반드시 순서대로 있습니다.

Flap Types

슬랫드 플랩은 날개와 플랩 사이에 빈틈이 존재합니다. 직관적으로 봤을 때 왠지 날개와 플랩에 사이가 벌어져 있어서 양력 생성에는 별로 도움이 안 될 거 같지만 역설적이게도 이러한 형태가 더 많은 양력을 만들 수 있습니다. 여하튼 파울러 플랩은 많은 양의 약력을 만들 수 있지만 안정적으로 구동하기 위해서는 아래 그림처럼 복잡한 구동부를 필요로 합니다. 흔히 트랙을 사용하는데 이를 잭 스크류(Jackscrew)라고 부르는 부분이 플랫과 붙어있어 움직입니다.

Fowler Flap

이 잭 스크류는 날개 바깥으로 튀어나와 있기 때문에 이것을 그냥 노출시켰다가는 어마어마한 공기저항을 발생시킵니다. 그래서 이 트랙 주변부에 유선형의 덮개를 씌웁니다. 이렇게 공기저항을 줄여주는 덮개를 통틀어서 페어링이라고 합니다. 그래서 이 부분을 플랩 트랙 페어링이라고 하는 것입니다. 그런데 플랩 중에서 트랙을 사용하지 않을 수도 있을 것입니다. 그래서 이렇게 플랩 부분에 있는 작동 기구를 좀 더 넓은 개념으로 플랩 서포트 페어링(Flap Support Fairing)이라고 합니다. 참고로 최신 기종 보잉 787과 Airbus 320은 파울러 플랩이 아닌 힌지로 구동을 하는데 힌지가 여전히 날개 바깥에 위치하기 때문에 공기저항을 줄이기 위한 유선형 플랩 서포트 페어링이 필요합니다.

보힝 787과 에어버스 320 플랩

날개 전체적인 형태를 공기역학적으로 더 좋게 만들어 주는 기술이 도입되면서 더 간단히 더 가볍게 플랩을 더 깊이 내리므로써 많은 양력을 만들 수 있습니다. 그래서 차세대 기종에 많이 사용되고 있습니다. 플랩 서포트 페어링은 운행 중에 떨어져 나가는 경우가 흔치는 않지만 발생할 수 있습니다. 항공기는 보조장치 하나쯤은 없어도 운항하는데 큰 문제없게 설계되었기 때문에 걱정하실 필요 없습니다. A320을 예로 들면 페어링 하나 정도는 없어도 이륙과 착륙 성능이 아주 조금 감수하고 연료 소모는 약 30% 정도 증가하는 수준입니다.