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초경량비행기란 연료 사람 짐의 무게를 제외한 비행기 자체의 무게가 115.2kg이하인 것을 말한다.

초경량비행기란 어떤 것인가

인류 역사가 시작된 이래로 창공을 날아보겠다는 꿈은 인간의 끊임없는 동경으로서 여러가지의 비화를 남기면서 추구되었다. 사람이 새처럼 깃털을 달고 언덕에서 뛰어내리거나, 평지에서 달린다거나, 헬리콥터처럼 깃을 달아 증기기관으로 돌려보기도 하고, 비행기처럼 날개를 겹쳐놓고 달려보는 등 여러가지 기기묘묘한 방법으로 인간은 비행의 꿈을 실현코자 시도하였으나 실패하였었다. 1783년 11월 27일 열기구를 이용하여 인간은 공간에 떠오를 수 있었다. 그러나 이것은 바람부는 대로 흘러가는 비행기구에 불과하여 인간의 비행에 대한 꿈을 실현시켜 주었다고는 볼 수 없다.

19세기 말에 와서야 글라이더를 써서 비행할 수 있었는데 이 당시에 '키솔'이 운동을 지배하는 승강타 개념 및 방향을 조종하는 방향타 개념을 도입하였다. 이러한 글라이더의 기술에 첨자하여 20세기 초 '라이트'형제는 좌우 균형을 유지하는 에일러론 개념을 도입하여 3차원의 공간에서 3축운동을 조종할 수 있는 조종시스팀에 엔진을 달아 인류 최초의 동력비행에 성공, 비행에 대한 오랜 꿈이 실현됐다.

이때인 1903년 12월 17일 미국 노스캐롤라이나 키티호크 언덕에서 동생 '올리버 라이트'가 12초동안 36m를 비행한 이 비행기가 인류 최초의 초경량 비행기이다(1898년 10월 11일 '헤링'(Augustus M. Herring)이 처음으로 압축공기를 이용한 모터로 프로펠러를 돌리고, 몸의 무게중심을 변화시켜 자세를 잡고 81m를 날았는데, 이때의 동력행글라이더를 최초의 초경량비행기라 볼 수도 있다).

비행기를 분류하면 용도에 따라 여객기 수송기 전투기 폭격기 정찰기 등이 있으며, 크기에 따라 소형비행기, 대형비행기로 나누는데 항공법에 따르면 그 구분을 무게로 5.7t을 기준으로 한다. 그런데 경비행기란 말은, 말 그대로 좀 가벼운 비행기란 뜻이며 엄밀히 구분하기는 힘들다.

마찬가지로 초경량비행기랑 말 역시 아주 가벼운 비행기를 뜻하며, 미연방항공법규에 의하면 연료, 사람, 짐의 무게를 제외한 비행기 자체의 무게가 1백15.2kg 이하의 것을 말한다.

행글라이더에서부터 시작

'라이트'시대 이후 비약적으로 비행시대가 열렸으나, 항공기의 발전추세는 좀더 빠르고, 멀리 나는 쪽으로 갔기 때문에 아마추어 항공애호가의 손에서는 점점 멀어져만 갔다. 그래서 아마추어 항공인들은 열기구나 행글라이더에 만족해야만 했다.

그러던 중 1974~75년 겨울에 미국 위스콘신에서 행글라이더를 즐기던 '존 무디'(John Moody)씨가 행글라이더를 산이나 언덕까지 운반하지 않고 지상에서 직접 활공할 수 있는 고도까지 상승하고자 처음으로 Icarus II 쌍엽행글라이더에 12마력 Go-kart 엔진을 부착하였는데, 이것이 최초의 '현대적 초경량비행기' 이다.

이처럼 초창기에는 행글라이더에 소형엔진을 부착함으로써 원하는 고도까지 상승하고, 그 후에는 엔진을 끄고 완전히 행글라이더로 전환하여 몸의 무게중심을 변화시킴으로써 활공을 하였던 것이다. 이러한 행글라이더는 곧 현재와 같은 형태로 발전하면서 초경략비행기의 붐을 가져왔고, 이어서 갖가지 형태의 초경량비행기가 등장하게 되었다.

이런 비행기들을 분류해보면, 그 제작구조면으로 보아 로갈로 행글라이더에 엔진을 장착한 로갈로타입, 기본적 비행기 형태를 갖추고 케이블로 주하중을 견디는 케이블 타입, 주하중을 알루미늄 파이프로 견디는 스트리트 타입, 일반 경항공기처럼 외팔보 타입 등이 있다.

스포츠나 레저용으로만 비행이 가능

그런데 이러한 흐름속에서 초경량비행기의 붐에 대처하고 기존의 항공교통과 구분, 규제하기 위하여 미국 캐나다 일본 등 각국에서는 기존 항공기와 다른 별도의 규정을 두고 있는데 여기서는 미국쪽 규제내용을 약간 소개하기로 하겠다. 이것은 1982년 8월 미연방항공국에서 제정한 연방항공규정 103으로 그 내용을 보면 다음과 같다.

즉, 초경량비행기는 회사 자체에서 스스로 규제하고, 조종사의 면허나 감항증명이 필요없으며, 설계측면에서 보면 무게 연료 성능 등을 제한하고 있다. 제한규정을 보면, 초경량비행기는 1인승이고 스포츠나 레크레이션용으로만 쓸 수 있으며, 낙하산이나 프로펠러를 제외한 공허하중 (기체만의 중량)이 1백 15.2kg 이하여야 한다고 되어 있고, 수평비행시 최대속도는 시속 1백1km이하이고, 실속 속도는 시속 44km이하여야 하며, 연료의 양은 5US갤런 이하라고 되어 있다. 그리고 그 외에 비행구역 비행허용시간 기상 등에 관한 규제사항이 있다.

이러한 초경량비행기의 주된 특징은 한마디로 날조가 하는 인간의 꿈을 가장 손쉽게 해결해줄 수 있는 기구라는 것이다. 가벼워서 다루기가 쉽고, 작아서 운반 및 보관이 용이하고, 작은 공간에서 이착륙이 가능하며, 값이 저렴하여 개인이 소유하기가 용이하기 때문이다.

기존의 일반항공기가 갇힌 통속에서 창문으로만 지나가는 구름과 산과 들의 전경을 내려다보게 함으로써 인간에게 새처럼 난다는 인상을 별로 주지 못하는데 비해, 초경량비행기는 사방이 트여서 맞바람을 맞아가며 새처럼 나는 듯한 기분을 만끽할 수 있다.

돌풍과 기류에 약한 게 결점
 

일반적으로 초경량비행기의 제원은 기체무게가 90kg, 날개길이가 9m, 순항속도가 시속 80km, 실속속도가 시속 40km, 지상 15m고도에 이르기까지 이륙거리는 90m, 엔진은 30마력, 활공비는 9대1, 상승률은 분당 1백 50m 정도이다.

이와 같은 특징을 갖는 초경량비행기는 스포츠나 레저 외에 민수용측면에서 농약살포, 산림감시, 항공촬영 등으로 쓰이고, 군수용측면에서는 레이다 스크린에 나타나지 않으므로 야전에서 정찰용으로 쓸 수 있다. 또 소형로킷포나 자동화기를 장착하여 소규모 지상전투를 지원할 수도 있다.

초경량비행기의 가장 큰 결점이라면 돌풍과 기류에 약하다는 것이다. 이런 류의 비행기가 시속 46km정도의 돌풍하에 있게 된다면 하중계수는 4~5정도가 된다. 즉 평상시보다 하중이 4~5배 걸리므로 구조물의 강도가 커야만 하는 것이다. 비행속도는 작고, 날개는 상대적으로 무척 크기 때문에 기류에 민감해 바람이 센 날은 비행이 위험하다. 골바람이 센 산악지형에서는 엔진의 마력이 커야만 쉽게 그 기류를 벗어날 수 있다는 것이다. 또 시계비행에만 의존하기 때문에 주간에만 비행할 수 있다는 것도 큰 약점이다.

80년대초 미국에서 붐일으켜

이러한 초경량비행기는 80년대초 미국내에서 비약적인 성장을 이루었는데 모델수만도 1백40여개나 되고, 대당 6천5백달러 정도인 비행기가 1년에 1만4천여대나 팔리는 실적을 보여주었다. 유럽쪽에는 1백4개의 모델이 있고, 한국 및 일본 대만에도 각각 1개의 모델이 있다.

최근에는 이 비행기의 성장추세가 좀 수그러들었지만, 외부공기와 차단된 조종석 타입, 2인승 타입 등 현대적 항공역학이나 재료를 써서 만든 초경량비행기가 여전히 붐을 이루고 있다. 외부에 개방된 조종석은 조종사에게 벼랑에 선 느낌을 주기 때문에 폐쇄형 조종석 타입이 인기가 있으며, 2인승의 제원은 총무게 3백15kg, 유효하중 1백80kg, 엔진은 45마력, 날개면적은 18㎡, 15m고도에 이르는 이륙거리는 90m 정도인데 초경량비행기는 일반 경비행기의 조종술 훈련으로도 인기가 있다. 또한 복합재료 신재료를 써서 가볍고, 항공역학적 형상으로 만들어서 상업용 경비행기와 비슷하게 보이고, 값은 저렴하다.

근본적으로 항공기는 각 부분이 각각의 역할을 하도록 설계되어 있다. 예를 들면, 날개는 양력발생, 꼬리날개는 수평유지, 동체는 사람을 채우고, 엔진은 추진력을 발생시킨다.

날개·엔진·동체에 따라 기종 다양해
 

그러면 초경량 비행기에 있어서 각 부분들은 어떤 특징들을 갖고 있는지 알아보기로 하자.

날개는 날개의 수에 따라 단엽기와 복엽기, 형태에 따라 직사각형 타입과 테이퍼 타입이 있고, 날개면이 위에 1개인 것과 또는 윗면 아랫면 2개인 것, 만든 재료에 따라 천 복합재료알루미늄합금 나무 등이 있다. 꼬리날개가 앞에 있느냐, 뒤에 있느냐에 따라 카나드형, 일반형이 있으며, 엔진에 붙은 프로펠러가 비행기 앞부분에 있는가 뒷부분에 있는가에 따라 견인식, 미는식이 있다.

동체는 사람을 외부공기와 차단시키느냐 아니냐에 따라 개방형 캐빈과 폐쇄형 캐빈으로 나누고, 동체를 만드는 재료에 따라 파이프형과 복합재료형이 있다. 그리고 동체와 날개의 결합형태에 따라 케이블형, 스트러트형, 외팔보형 등이 있다.

초경량비행기 개발면에서 보면 초경량비행기는 일반 비행기에 비하여 간단하지만 기본적 구조 및 운동은 같으므로 설계시 각 부분이 제대로 기능을 발휘하고 하중을 전달하도록 해야 한다.

제작면에서는 일반적으로 도면과 알맞은 재료만 있으면기초적 공구로 누구나 손쉽게 제작할 수 있다. 그러나 국내에서는 소형엔진의 구입이 힘들고, 믿을 수 있는 재료 구입도 어렵거니와 항공용부품 자체가 없어서 일일이 제작해야만 하는 어려움이 있다.

초창기의 한국은 시험비행수준

우리나라에 초경량비행기가 처음으로 등장한 때는 1983년부터인데 한국과학기술원에서 연구용 목적으로 2개모델의 초경량비행기 제도를 도입, 제작해서 1984년에 시험비행을 실시한 바 있다. 그중 'B1-RD' 초경량비행기는 고익 견인식 우포 케이블식 엘리베이터 러더 에일러론의 3축 조종시스팀 등 전형적인 형이고, 다른 모델인 'DRIFTER'의 경우는 엔진부착이 미는식이고 날개가 한겹이 아닌 두겹이다.

같은해에 대한항공연구소에서 2개의 모델을 도입하여 연구용으로 활용하고, 복제품을 제작하여 시험비행을 실시한 바 있다. 그중 'X-99' 초경량비행기는 'DRIFTER' 와 비슷한데 다른 점은 이중조종식의 2인승이고, 'SIROCO'는 복합재료를 써서 동체 및 날개의 스파를 제작했다는 점이 다르다. 또한 한 행글라이더 동호인 모임에서는 일본에서 로갈로 행글라이더에 소형엔진을 부착한 초경량비행기를 도입하여 제주해협을 무사히 횡단한 바 있다.

한편 한국 항공대학교 순수 학생 동호인 모임인 "항공기 제작 연구회" 에서는 1984년 11월부터 1986년 11월까지 'X-1' 초경량비행기를 국내 최초로 개발하여 1986년 11월 22일 오후 3시에 공개시험비행에 성공, 우리나라의 본격적인 초경량비행기 레저시대를 예고했다.

그런데 이같은 학생들의 노력에 비하여, 사회적 여건은 이를 뒷받침해주지 못하고 있는 실정이다. 우리나라의 경우 아직까지 초경량비행기에 대한 항공법에서의 규정은 명확히 되어 있지 않지만, 서서히 규제의 움직임을 보이고 있다. 하지만 한국의 항공발전을 위한 저변확대라는 점에서 국가방위와 민간의 안전에 무관한 공역을 지정하여 아마추어 항공인들이 꿈의 나래를 펼 수 있도록 하는 것이 바람직하지 않을까 하는 생각이 든다.

외국에서는 제한지역을 제외한 공역에서는 비행을 허용하고 있으며 항공기에 대한 감항증명, 형식증명 및 조종사증이 필요없도록 하고 있다. 즉 본인의 책임아래 자율적인 비행을 하도록 하고 있는 것이다.

우리나라도 사회적 여건이 항공인들이 꿈의 나래를 펼수 있는 방향으로 이루어져서, 많은 항공인들에게 실제적인 배움의 장이 될 수 있고, 장차 선진 항공국이 되는데 디딤돌의 일익을 담당하도록 하였으면 좋겠다.