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초공기역학  항공기  날개의  설계

작성 : 한국항공우주연구원 장재원 (선임연구원)

   

   항공기 여행은 빠르고 편리하지만, 매년 전 세계적으로 수백만 번의 항공기 이착

륙으로부터 발생하는 배기가스는 지구의 환경에 영향을 미치고 있다. 캐나다 라이어

슨 대(Ryerson University)의 한 연구원이 항공기를 좀 더 환경 친화적으로 만드는 연

구를 수행하고 있다. 기존의 항공기 날개는 제프 시(Jeff Xi) 교수의 형상 변형 날개와 

비교하여 고정적이다. 기존의 날개는 열리고 닫히는 플랩(flap: 항공기 날개의 뒷부분

에  붙어  있는  고양력 장치)과  슬랫(slat: 항공기  날개의  앞쪽에  붙어  있는  고양력 장

치)과 같은 고양력 장치(high-lift device: 항공기 날개의 양력을 증가시키기 위하여 날

개의  면적을  늘리거나  날개  캠버를  변형시키는  장치)를  제외하고  이륙,  상승,  순항, 

하강, 착륙 등과 같은 모든 비행 단계에서 고정된 형상을 유지한다. 제프 시 교수는 

이러한 형상은 공기역학적으로 최적이 아니라고 말했다. 

   항공기가 비행 중에 더 많은 저항이 발생하면 더 많은 연료를 사용하게 되고, 결

과적으로 이것은 더 많은 공기 오염 물질을 배출하게 된다. 특히 항공기 여행에 대한 

의존성이 점점 높아지고 있다는 측면에서 그 문제는 더욱 심각하다. 미국의 연방 항

공국(FAA: Federal Aviation Administration)에 따르면, 전 세계 항공기 여행은 2032년

까지 거의 두 배로 증가할 것으로 예상된다.

   환경 친화적 항공기 개발을 지원하기 위하여 제프 시 교수는 라이어슨 대 항공공

학과 학과장인 폴 월시(Paul Walsh)를 포함한 교수 공동연구자, 대학원생, 학부생 등

과 협력하여 모듈형 항공기 날개의 시제품을 개발하고 있다. 이 모듈형 항공기 날개

는 경량의 재료를 사용하고, 각각의 비행 단계에서의 고유한 공기역학적 요구에 따라 

그 형상을 변환할 수 있다. 그 결과 저항을 줄이고, 연료 소비 및 배출가스를 감소시

킬 수 있다. 

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   연구진은 미국 상표특허청에 이 가변 형상 항공기 날개에 대한 설계를 특허 출원

하였다.  이  기술은  항공기  날개의  길이  방향을  따라  움직이는  튼튼한  들보(beam)에 

의하여  지지되는  이동  가능한  여러  개의  구획으로  구성되며,  기내  상황을  감시하는 

항공기의 내장 컴퓨터에 의하여 작동된다. 이 내장 컴퓨터는 항공기 날개를 더 공기

역학적으로 만들기 위하여 필요에 따라 형상을 바꾸고 새로운 배치를 형성하도록 항

공기 날개에서 각 모듈의 변형을 통제한다. 

   지금까지 이 모듈형 항공기 날개 시제품은 라이어슨 대의 조지 배리 공학 및 전산 

센터(George Vari Engineering and Computing Centre)에 위치한 제프 시 교수의 가변 

구조  시스템  연구실(Reconfigurable  System  Laboratory)에서  시험되고  있다.  제프  시 

교수는 향후 이 항공기 날개 시제품을 대형 풍동(wind tunnel: 비행기 등에 공기의 흐

름이 미치는 영향을 시험하기 위한 터널형 인공 장치)에 넣어 시험할 계획이다. 

※ 이 글은 아래의 링크 기사를 참조하여 작성하였습니다.    
출처  :  http://phys.org/news/2013-10-super-aerodynamic-wing.html