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미국  NASA의  수직이착륙  기술  개발  동향 

작성 : 한국항공우주연구원 박중용 (책임연구원)

2016년  2월,  미국의  NASA(National  Aeronautics  and  Space  Administration)는  미

래의  항공기  기술을  비약적으로  향상시키기  위해  기술  입증용  시제기인  X-planes를 

개발하는,  10년  기간의  “New  Aviation  Horizons”  계획을  발표한  바  있다.  이  때  제시

된  X-planes로는  전기분산추진항공기,  조용한  극초음속기,  그리고  하이브리드  날개 

항공기가  있는데  반해  수직이착륙기는  누락되어  있다.  그렇다고  해서  NASA가  수직

이착륙  기술  개발을  포기한  것은  아니다.  NASA  AMRD(Aeronautics  Mission 

Research  Directorate)는  다양한  회전익기의  속도,  비행거리,  유상하중,  안전성  그리

고  소음을  개선하기  위한  혁신적인  수직이착륙  기술(RVLT:  Revolutionary  Vertical 

Lift  Technology)  프로젝트에  2015년부터  매년  2천만  미국달러의  예산을  투입하고 

있다.  하지만  예산이  한정되어  가변  속도  파워  터빈  기술(VSPT:  Variable  Speed 

Power  Turbine),  두  단계  속도  드라이브  시스템(Two-Speed  Drive  System)  기술, 

설계  최적화  도구  그리고  회전익기의  소음에  대한  인간  반응의  이해  및  완화  기술과 

같은  네  가지  기술을  집중적으로  개발하고  있다.  NASA의  연구소들인  Langley, 

Glenn,  Ames  연구  센터가  기술  개발을  주도하되  많은  산업체들과  함께  일을  한다.

VSPT  기술은  NASA  Glenn  연구소가  중심이  되고  세계적인  엔진  업체인   

Pratt&Whitney사와  GE사가  참여하여  개발  중에  있다.  2019년  9월까지는  초기  성과

가  도출될  예정이다.  두  단계  속도  드라이브  시스템  기술  역시  NASA  Glenn  연구소

가  중심이  되어  개발  중이다.  2%  미만의  동력  손실  상태에서  50%의  분당회전속도 

감소를  목표로  한다.  과도한  회전속도의  감속이  트랜스미션에  충격을  주기  때문에  이

를  견딜  수  있는  트랜스미션  개발이  핵심이다.  2017년  9월까지  트랜스미션  시연이 

종료될  예정이다.  다분야  해석  및  최적화(MDAO:  Multi-Disciplinary  Analysis  and 

Optimization)  프로세스는  수직이착륙기  설계를  위한  통합  도구  개발을  목표로  한다. 

항공기의  오염물질  방출과  소음  요구사항을  만족하는  개념  설계를  가능하게  하는,  여

러  분야가  통합된  모듈을  제공하는  것이다.  MDAO  프로세스에는  항공기와  부품의  설

계  검증  및  비행  시험의  가능성을  평가하는  최선의  방법을  검증하기  위한  높은  정확

도의  해석과  시험이  포함되어  있다.  NASA  Ames  연구  센터는  수퍼컴퓨터를  이용해

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서  로터  시험에  대한  높은  정확도의  전산유체역학(CFD)  시뮬레이션을  수행한다.  개

념설계와  사이징  도구를  개발하고  검증하는데  사용되는  CFD  코드는  미래의  회전익기 

개념을  탐색하고  최적화하는  MDAO  프레임워크에  통합될  것이다.  NASA  Langley  연

구소는  회전익기  소음을  모델링하고  감소시키는  도구를  개발  중에  있다.  장기적으로 

주로터  블레이드를  더  조용하게  설계하는  방법과  공기력,  구조  그리고  음향을  통합하

는  수학적인  기법을  통해  블레이드의  형상을  최적화하는  방법을  개발하고자  한다. 

이와  같이  NASA는  수직이착륙기의  핵심  기술  개발에  정진하고  있다.  2015년부터 

2025년까지는  기존  형태의  헬리콥터와  같이  익숙한  비행체를  대상으로  기술을  개발

한다면  2025년부터  2035년까지는  이동성과  접근성  그리고  환경  요인을  고려한  새로

운  형상의  비행체와  기술을  개발할  계획이다.               

               

      ※ 이 글은 아래 출처의 기사를 참조하여 작성하였습니다.

vertiflite, November/December 2016, pp. 32-35