한국항공우주연구원

유럽이 야심차게 수행하고 있는 Clean Sky 프로젝트(총 연구비 20억 $)의 부분 과제 중 하나인 단발 경헬기에 장착할 디젤 엔진 개발이 순조롭게 진행되고 있다. 이 과제를 위해 26백만 $의 예산이 투입되며, 과제 목표는 기존 헬기에 장착하여 연료 소모를 30% 줄일 수 있는 디젤 엔진을 개발하는 것이다. 지난 3월부터 프랑스의 Trappes에서 440 마력의 기술시현용 엔진의 시험이 수행 중인데 이 엔진은 경주용 차 수준의 성능과 항공 안전에 대한 요구사항을 절충하여 개발되었다. 이 시험이 성공적으로 끝나면 유로콥터의 경헬기인 EC120에 장착하여 지상 및 비행 시험을 할 예정이다.

대부분의 헬기에 장착하는 터보샤프트 엔진과 비교했을 때 디젤 엔진의 가장 큰 장점은 높은 연료 효율이다. 반면 단점은 중량 대비 동력비(power-to-weight ratio)가 낮다는 점이다. 이러한 장점과 단점을 고려하면 디젤 엔진은 경헬기에 장착하는 것이 적절하다는 판단이 내려진다. 왜냐하면 낮은 중량 대비 동력비는 개선된 동체를 적용하고 적은 양의 연료를 씀으로서 상쇄시킬 수 있기 때문이다.

<2013년 파리 에어쇼에 전시된 440마력의 디젤 엔진 1/2 크기 모델, 사진 Thierry Dubois>

이 엔진은 프랑스의 Teos Powertrain Engineering사와 오스트리아의 Austro Engine사의 합작품으로 프랑스 회사는 경주용 차 전문 회사로서 엔진 코어 개발을 주로 담당했고, 오스트리아 회사는 full authority digital engine control (FADEC)을 포함한 감항인증 관련 개발 업무를 맡았다. 오일과 엑세서리를 포함한 엔진의 총중량은 528파운드(240kg)인데 비슷한 성능을 내는 터보샤프트 엔진은 대략 265~285파운드이다. 여기서 동등한 수준의 성능이라는 것이 동력의 힘이 똑 같다는 것을 의미하지는 않는다. 예를 들어 디젤 엔진은 해수면에서 고도 8,000 피트(2,438m)까지 같은 성능을 유지하지만 터보샤프트 엔진은 그렇게 하지 못한다.  

앞으로의 개발 일정을 보면 기술시현용 엔진은 2013년 9월에 테스트 벤치에서 아이언 버드로 옮겨 장착될 것이며, 2014년 1월이나 2월에 기술시현용 헬기에 장착되어 지상시험을 시작할 것이다. 2014년 4월 경 지상시험이 완료되면 이후 2014년 10월까지 비행시험이 계획되어 있다. 현재 수행되고 있는 테스트 벤치에서의 시험은 토크와 진동을 주 시험대상으로 하고 있다. 엔진을 장착하고 비행시험을 하게 될 EC120에 대해서는 이미 약간의 개조 작업이 이루어졌는데, 엔진 장착 부분 개조와 클러치 추가가 그 예이다. FADEC 덕분에 헬기 조종사들은 디젤 엔진의 거동을 터보샤프트 엔진의 거동과 매우 유사하게 느끼게 될 것이다.

참고 :  "European Researchers Test Diesel Alternative to Turboshaft", rotor&wing Wednesday, June 26, 2013

작성 : 한국항공우주연구원 박중용 (책임연구원)