대회에 참가한 한국항공우주연구원 팀의 인간동력 항공기.
초고속 자전거로 선물을 빠르게 배달하던 중 난관에 부딪쳤어. 자전거로는 넘을 수 없는 아주 큰 산과 넓은 바다를 만난 거야. 다른 대륙으로 가기 위해서는 하늘을 훨훨 날 수 있는 비행기가 필요한데…. 과연 내 힘만으로 날아오를 수 있을까?
인간동력 항공기의 날개가 커진 이유는?
“난다! 난다!”
지난 2015년 가을 고흥항공센터. 조종사의 발놀림과 함께 앞으로 질주하던 비행기의 양날개가 활처럼 굽어지는 순간, 비행기가 공중으로 ‘붕’ 하고 떠올랐어요. 5m 남짓 떠오른 비행기는 10여 초 동안 45m를 날아간 뒤, 활주로 옆의 풀밭에 무사히 착륙했지요.
이 비행기의 정체는 ‘인간동력 항공기’. 강력한 엔진이 아닌, 한 사람의 힘으로 하늘을 나는 비행기랍니다.
인간동력 항공기는 자전거 페달을 돌려서 작동해요. 자전거 페달이 움직이면 이와 연결된 프로펠러가 돌아가기 시작하죠.
인간동력 항공기의 가장 큰 특징은 날개가 매우 크다는 점이에요. 일반 비행기는 앞뒤 길이와 날개의 폭이 비슷한 반면, 인간동력 항공기는 앞뒤 길이보다 날개폭이 3배 정도 더 길지요. 양력을 더 많이 받기 위해서랍니다.
양력은 공기가 날개를 떠받쳐 위로 뜨게 하는 힘으로, 날개가 클수록 더 커져요. 일반 비행기는 엔진이 있어 적은 양력을 받아도 되지만, 인간동력 항공기는 충분한 양력을 받아야 날 수 있기 때문에 날개가 커야 한답니다.
탄소섬유로 가볍고 튼튼하게인간동력 항공기가 잘 날기 위해서 무게는 매우 가벼워야 해요. 그래서 인간동력 항공기를 만들 때 탄소섬유로 전체 뼈대를 세우고, 날개는 스티로폼으로 채운답니다.
탄소섬유는 가벼우면서도 단단해 자동차, 우주선 등에 많이 사용되는 소재예요. 철보다 무게는 4분의 1밖에 되지 않으면서, 10배나 더 단단하지요. 이처럼 단단하기 때문에 항공기가 빠르게 달리다 떠오를 때도 원래의 형태를 유지할 수 있어요. 이렇게 만든 비행기는 앞뒤 길이 7m, 날개폭 20여m의 큰 크기에도 무게가 100kg밖에 되지 않는답니다.
카이스트의 인간동력 항공기 동아리인 이카루스는 지난해 열린 ‘인간동력 항공기 경진대회’에서 가장 먼 거리(45m)를 비행했어요. 15명의 팀원들은 한 학기 동안 설계에서부터 제작, 비행에 이르기까지 모든 부분을 스스로 했답니다. 이카루스 이진휘 회장은 “작게만 생각했던 사람의 힘으로 크고 무거운 항공기를 띄웠을 땐 정말 짜릿했다”고 말했어요.
인간동력 항공기는 다른 비행기 연구에도 도움이 돼요. 작은 동력으로 날아야 하는 만큼 ‘초경량, 고효율’일 수밖에 없기 때문이죠. 최근 연구가 활발히 되고 있는 태양광 항공기 역시 화석 연료를 사용한 엔진보다는 힘이 약하기 때문에 초경량, 고효율로 만들어야 해요. 그래서 태양광 항공기 연구자들도 인간동력 항공기에 주목하고 있답니다.
