전자제품부터 다이어트에 목숨 거는

사람들까지 모든 것이 경박 단소를 추구하는 이 마당에, 거꾸로 점점 크고

뚱뚱해지는 것이 있죠. 바로 여객기

엔진입니다. 뭐 엔진도 크기가 다 다른 거였어요.

이러시는 분들은 1960년대, 70년대 비행기와 요즘 비행기를

비교해 보면 단박에 알 수 있는데요. 그 당시

엔진은 길고 홀쭉했죠. 반면 최근 엔진들은 짧고 뚱뚱한

느낌이고, 크기도 훨씬 커졌죠. 자동차

엔진도 배기량을 줄이고 성능은 높인

다운사이징 유행인데, 비행기 엔진도 더

작아지면서 성능은 높일 수 없는 걸까요?

엔진 성능이 좋아졌으니 더 커진 건

당연한 거 아니야라고 생각할 수도 있을 텐데요. 사실 엔진이 커지는

이유는 엔진 앞에 달린 팬의 지름이 커지고 있기 때문입니다. 최초의 제트 여객기인 보잉 707을 보면

엔진이 핫도그 소시지처럼 길고 홀쭉한 모양인데요, 이때는 센

자체가 없는 터보 제트 엔진입니다. 이후 연료 효율을 높이기 위해 엔진에

팬을 달게 되는데, 이게 터보팬

엔진이죠. 그리고 이때부터 엔진의 지름이

커졌습니다. 하지만 같은 터보팬 엔진이라 해도

팬의 지름은 최신 기종이 더 큰데요,

에어버스의 베이스 모델인 A320만 봐도

초기 버전의 엔진과 최신 버전인 A320 네오 엔진을 비교해보면

확연한 차이를 알 수 있죠. 왜냐하면

최신 엔진이 추구하는 연료 효율과 저소음이라는 두 마리 토끼를 동시에

잡는 방법이 바로 팬을 크게 만드는 것이기 때문이죠.

큰 팬은 더 많은 추력을 생성해 그 자체로 추력에 플러스가 됩니다. 마치

또, 이때 팬이 만들어내는 추력은 엔진 코어 쪽에 뜨겁고 시끄러운

제트류를 감싸 소음을 차단해주는 효과도 있습니다. 또 추력을 늘리기

흡입한 공기를 더 빠른 속도로 배출하는 것보다 더 많은 양의 공기를 흡입해 더 느린 속도로 배출하는 편이 더 좋은 연비를 얻을 수 있는 방법입니다.

이때 팬이 내보내는 공기량과 엔진 내에서 연소시키는 공기량의 비율을 바이패스비라고 하는데, 이것이 연비를 좌우하게 됩니다.  보잉 737 맥스 사고의 근본 원인도 이 엔진 크기에 있습니다.

즉, 초기 버전보다 커진 엔진을 기존 기체에 무리하게 장착해서 문제가 된 것입니다. 지금까지 엔진 중 가장 크다는 G9X 엔진의 지름은 심지어 보잉 737의 동체와 비슷할 정도로 커졌습니다.

물론 그렇다고 팬의 크기를 마냥 늘릴 수만은 없습니다. 엔진이 커질수록 공기 저항 역시 늘어나고, 팬 블레이드의 끝단이 너무 빨라져 음속에 도달하게 되면 소음이 발생합니다.

학력 증가 등의 문제가 발생하기 때문이죠

대응하기 위해 고안한 것이 터빈과 팬

사이의 변속기를 넣어 팬과 터빈이 각각 최적의 회전 속도를

유지할 수 있도록 만든 기어드 터보팬 엔진이죠. 아무튼 이렇게 해서라도 팬의

지름, 즉 엔진 크기를 크게 하려는 이유가 바로 여기에 있는 것이죠

왜 비행기 엔진만 점점 크고 '통통'해지는 걸까?

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비행기로 여행할 때  / TV나 영화를 볼 때  / 항공 전문지를 읽을 때  / 항공 레저를 즐길 때 / 항공 분야에 종사하면서 
항공기, 하늘 그리고 엔지니어링에 대해 갖게 되는 궁금증들을 취재하여 소개합니다.



더스카이맥 theSKYmag

비행기 엔진 크기 증가 현황 및 배경

경박 단소 추세와는 반대로 비행기 엔진은 점점 커지고 무거워짐

1960~70년대 엔진은 길고 홀쭉했으나, 최근 엔진은 짧고 뚱뚱하며 크기가 훨씬 커짐

자동차 엔진 다운사이징과 달리 비행기 엔진은 크기 증가 추세

엔진 성능 향상으로 인한 크기 증가는 부분적 사실이며, 주요 원인은 팬 지름 증가

초기 제트 여객기(보잉 707) 엔진은 길고 홀쭉한 터보 제트 엔진이었음

터보팬 엔진과 연료 효율 및 소음 저감

연료 효율 증대를 위해 엔진에 팬을 장착한 터보팬 엔진 등장, 엔진 지름 증가 시작

최신 터보팬 엔진의 팬 지름이 더 커짐 (A320 초기/최신 버전 비교)

연료 효율과 저소음을 동시에 달성하기 위해 팬 크기를 키움

큰 팬은 추력 증가 및 제트류 감싸 소음 차단 효과

많은 공기량을 느린 속도로 배출하는 것이 연비 향상에 효과적이며, 이때 팬의 역할 중요

엔진 크기 증가의 한계와 기술적 해결책

보잉 737 맥스 사고는 초기 버전보다 커진 엔진을 기존 기체에 무리하게 장착한 것이 원인

G9X 엔진은 보잉 737 동체와 비슷할 정도로 큼

엔진 크기 증가는 공기 저항 증가 및 소음 발생 문제 야기

기어드 터보팬 엔진: 터빈과 팬 사이 변속기를 사용하여 최적 회전 속도 유지, 엔진 크기 증가 문제 해결에 기여