Grand Award Winner
스페이스X 드래곤 V2
차세대 유인 우주선
미 항공우주국(NASA)는 우주왕복선 퇴역 이후 3년 넘게 러시아의 우주선을 빌려 쓰고 있다. 하지만 머지않아 불편했던 셋방살이도 끝날 것이다. 올해 NASA가 국제우주정거장(ISS)으로 인원과 물자를 수송할 차세대 유인 우주선으로 스페이스X의 ‘드래곤 V2’와 보잉의 ‘CST-100’을 선정했기 때문이다.
이중 특히 주목을 받고 있는 것이 무인 우주화물선 ‘드래곤’의 유인 버전인 드래곤 V2다. 스페이스X는 설계 당시 안전성과 효율성에 중점을 뒀다. 일례로 러시아의 소유즈호를 포함한 기존 우주선은 지구 재돌입 시 낙하산을 활용해 하강 속도를 줄인다. 하지만 이 방식은 착륙 순간 꽤 강한 충격이 가해진다. 하지만 드래곤 V2는 추진식 착륙시스템을 채용, 마치 헬리콥터처럼 연착륙이 가능하다. 그만큼 우주선의 장비 보호에 용이하고, 착륙 정확도도 높다. 특히 드래곤 V2는 지구 복귀 후 재발사까지 수주일이면 족하다. 때문에 임무 기간의 극적인 단축과 수백만 달러의 비용절감을 꾀할 수 있다. 우주라는 미개척지에 대한 접근성이 어느 때보다 향상되는 것이다. spacex.com
구글 X 프로젝트 윙
무인기 배달부
2년간 비밀리에 진행된 구글 X의 ‘프로젝트 윙’이 지난 8월 공개되면서 무인기 배달 서비스의 현실성이 더욱 높아졌다. 테스트 영상을 보면 프로토타입 델타윙 무인기가 고정익기처럼 고속 비행한 뒤 목적지 상공에서 헬리콥터처럼 호버링하면서 줄에 매달린 상품을 지상으로 내려뜨린다. 이렇게 고객과 무인기의 접촉에 따른 사고 위험 없이 상품을 신속 배달한다는 게 구글의 계획이다.
혼다 에어크래프트 혼다제트
저소음 경량 제트기
혼다제트를 보면 뭔가 특이한 점이 발견된다. 이륙추력 1,860㎏의 터보팬 엔진이 날개의 아래가 아닌 위에 장착돼 있다는 게 그것이다. 이를 통해 혼다제트는 동급 경비행기 대비 항력이 줄면서 10%의 속도향상과 12~17%의 연비 개선, 엔진 소음 감소를 이뤘다. 이는 또 객실 공간 확대 효과도 발휘, 조종사 1명과 승객 6명을 탑승시킬 수 있다. 혼다제트는 올 6월 처녀비행에 성공했고, 2015년 인증을 받을 예정이다. hondajet.com
노스롭 그루먼 RQ-180
스텔스 무인기
“RQ-180은 하이엔드급 무인기에 고도의 내구성과 생존성을 융합한 산물입니다. 단순한 감시·정찰임무에 더해 전자공격을 수행할 수도, 스텔스 항공기가 아니면 뚫고 지나가기 어려운 적의 방공망을 통과할 수도 있습니다.”
- 로렌 톰슨, 미국 렉싱턴연구소 군사분석가
NASA 저밀도 초음속 감속기(LDSD)
화성탐사 비행접시
우주에서 극초음속의 속도로 비행하다가 외계행성에 안전하게 착륙하려면 엄청난 제동력이 요구된다. 이에 미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)에서는 LDSD를 활용해 다양한 방법으로 우주선을 제동할 방안을 연구 중에 있다. jpl.nasa.gov
E-볼로 볼로콥터
로터 18개의 옥타데카 콥터
로터가 6개 달린 장난감 헥사콥터의 크기를 사람이 탈 수 있을 정도로 키우고, 로터의 숫자를 3배 늘린다. 그러면 ‘볼로콥터(Volocopter)’가 된다. 직경 1.8m의 탄소섬유 로터 18개를 채용한 덕분에 극도의 안전성과 안정성을 발휘하는데, 로터 몇 개쯤 작동을 멈춰도 정상적 비행에 아무런 문제가 없다. 또한 가볍고 에너지 효율적이어서 단거리 통근수단으로 제격이다. e-volo.com
에어버스 E-팬
2인승 순수 전기항공기
‘E-팬’은 100% 전기로만 구동되는 최초의 훈련기다. 60㎾급 전기모터와 250V 리튬이온 폴리머 배터리가 덕트팬과 항공역학 장치, 안전장치 등 모든 시스템의 동력을 제공한다. 경량 복합소재를 대폭 활용함으로써 중량이 승용차보다 가벼운 550㎏에 불과하며, 배터리 완충 시 최대 75분의 친환경 비행이 가능하다. 에어버스는 2017년을 목표로 2인승 파일럿 훈련기 ‘E-팬 2.0’도 개발 중이다. airbusgroup.com
하이브리드 에어비히클 에어랜더
몬스터 비행선
현존하는 가장 크고, 가장 긴 비행선. 하지만 ‘에어랜더’의 진정한 혁신성은 독창한 외부 디자인에 있다. 제조사에 따르면 이 디자인에 의해 내부에 충전된 헬륨가스의 부양력이 2배 가까이 증진돼 10톤의 화물과 승무원들을 태우고 무려 5일간 비행할 수 있다. 이런 장기 체공 및 수직 이착륙 능력에 힘입어 국경 순찰, 화물수송, 인명 수색·구조 등 쓰임새도 다양하다. hybridairvehicles.com
아이콘 에어크래프트 아이콘 A5
수륙양용 자가용비행기
2인승 경량 스포츠 항공기로 지상과 수상 모두에서 이·착륙할 수 있다. 접이식 날개를 채용해 보관이 용이하고, 비교적 쉽고 빠르게 취득할 수 있는 스포츠 조종사 면허만 있으면 누구나 주인이 될 수 있다. 최대 비행속도는 194㎞, 항속거리는 555㎞다. 지난 7월 상용 모델의 개발이 완료된 상태며, 대당가격은 18만9,000달러로 책정돼 있다. iconaircraft.com
CNSA 창어 3호
중국의 달 토끼
작년 12월 중국국가항천국(CNSA)의 달 탐사선 ‘창어 3호’가 달 착륙선 ‘위투’를 달 표면에 성공리에 착륙시켰다. 이로써 중국은 달 착륙에 성공한 3번째 국가가 됐다. 이후 위투는 달의 토양과 지각구조를 조사하며 달에 대한 인류의 지식을 늘리는데 기여했다. CNSA는 오는 2017년 달에서 표본을 채취해 지구로 귀환하는 임무를 띤 창어 5호를 발사할 계획이다. www.cnsa.gov.cn
Visual Data
고효율 항공여행의 시대
지난 10년간 항공기는 가장 에너지 효율적인 여행수단으로 부상했다. 항공업계가 부단한 노력을 통해 승객 1인당, 거리당 연료소비량을 1970년대와 비교해 75%나 줄인 것. 이로서 항공여행은 자동차와 버스, 열차를 이용한 여행보다 평균 에너지 소비량이 적다. 에어버스의 ‘E-팬’ 같은 순수 전기항공기의 등장은 이 같은 항공업계의 고효율성을 더욱 가속화시켜줄 것이다.
고연비 항공기의 특징
탁월한 공기역학성
동체가 매끄럽고 공기역학성이 뛰어날수록 항력이 적어지며, 이는 연비 향상으로 이어진다. 또한 주날개 끝부분에 소형 수직 날개, 즉 윙릿(winglet)을 만들면 날개 끝의 소용돌이 발생을 줄여 항력 감소에 도움이 된다. 보잉에 따르면 윙릿에 의해서만 4%의 연비 향상이 나타난다. 때문에 일부 항공사는 기존 항공기에도 윙릿을 추가 설치하고 있다.
최적화된 엔진
효율적 엔진의 핵심은 공기 압축을 극대화해 추력을 높이는 것이다. 엔진 설계를 개선해 이의 구현이 가능하다. 덧붙여 효율 증대에 따른 고열을 견딜 수 있는 고내열성 소재들도 개발돼 있다. 이를 통해 적은 연료로 더 강한 추진력을 내는 경량 엔진을 만들 수 있다.
경량화
항공기는 중량을 조금만 줄여도 연비가 눈에 띄게 좋아진다. 실제로 보잉은 드림라이너 제작 시 알루미늄 패널을 리벳으로 결합하던 기존 공법 대신 경량 복합 소재를 통짜로 부착함으로써 패널 결합용 부품 5만개를 줄였다.
탑승정원 확대
항공기 1대에 더 많은 승객을 탑승시킬수록 1인당 연료소비량이 향상된다. 때문에 항공사들은 항공기의 좌석을 늘려 탑승정원을 확대하는 한편 비행편수를 줄이는 형태로 에너지 효율성 증대를 꾀하고 있다.
항공기, 자동차, 버스, 열차의 에너지 효율 비교
자동차의 연비는 1970년대부터 꾸준히 개선됐다. 이를 주도한 것은 설계 분야였다. 차량 외관의 공기역학적 특성을 높이고, 연비를 높인 엔진을 채용한 것. 다만 항공기의 연비 개선 속도가 자동차를 앞서면서 2000년대 이후 연비가 역전됐다.
시외버스의 경우 사실상 연비가 더 악화됐다. 공회전 같은 나쁜 습관이 주요 원인이다. 버스회사가 차종을 쉽사리 교체하지 않는다는 것도 고연비 모델의 보급을 막고 있다. 이를 감안하면 항공기에 연비를 추월당한 것은 당연한 귀결일지 모른다.
열차의 연비는 2000년 이후 지속 개선되고 있다. 승객수 증가와 연료 소비량 절감 효과 덕분이다. 미국 철도여객공사의 경우 공회전 시간에 제약을 두고, 회생 제동 장치를 부착하는 등 추가적인 에너지 절약 정책을 적극 펼치고 있다.
17% 2013년 항공기 공석율. 1970년대에는 44%에 달했다.
이륙추력 (takeoff thrust) 항공기가 활주로에서 이륙하기 직전까지의 엔진 추력.