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가끔 영화나 만화에서 보면 비행을 잘하던 군용기가 번개를 맞아 추락하는 경우를 보곤 합니다. 오늘은 전투기에 대해 평소에 오해했던 몇가지 사실들에 대하여 살펴보도록 하겠습니다.

1. 전투기가 비행 중 번개를 맞으면 어떻게 될까?

전투기가 비행 중에 갑작스럽게 번개를 맞으면 어떻게 될까요? 드물지만 이런 경우가 가끔 있습니다. 그러나 그동안 번개 때문에 전투기가 추락했거나 조종사가 타격을 입은 경우는 없었습니다. 조종사들의 경우 비행 중 비구름이나 난기류가 흐 르는 곳을 만나게 되면 항로를 바꿔서 비행합니다. 하지만 눈으로  식별되지 않거나 갑작스럽게 생성된 뇌우 지역을 불가피 하게 통과할 경우, 번개를 맞을 가능성이 있습니다. 번개가 항공기에 내리친다면 10억 볼트, 수만 암페어에 달하는 전압과 전류가 항공기 외부 표피를 타고 그냥 아무일 없이 지나갑니다.

항공기에는 벼락의 여파가 기내에 영향을 미치지 않도록 방전 시스템이 잘 갖춰져 있기 때문입니다. 지상에서 피뢰침으로 번개 피해를 방지하듯이, 같은 원리로 항공기 외부 표면의 모든 접 합 부분을 굵은 도체로 연결해 번개를 맞으면 순간 강한 전류가 항공기 외부 표피를 따라 퍼지게 되어 날개와 꼬리날개의 끝부분을 통해 공기 중으로 빠져나가게 됩니다. 하지만 번개가 빠져나가면서 항공기의 일부 전자장비에는 영향을 줄 수도 있다고 합니다.

과학적으로 검증된 이른 바 패러데이의 새장 효과라는 원리를 적용한 이 시스템 덕분에 항공기 내에 탑승한 사람은 안전합니다. 패러데이의 새장 효과란 새장에 전류가 흐르더라도 새장 속의 새가 안전하다는 원리로 천둥, 번개가 칠 때 자동 차 안으로 피신하면 안전한 것도 이 때문입니다. 항공기에 벼락이 칠 경우 항공기의 표면이 벗겨지는 등 그 흔적은 남지만 항공기 내부까지는 충격이 미치지 않는다고 합니다.

2. 전투기는 우주까지 갈 수 없을까?

전투기는 무한정 하늘 높이 올라갈 수는 없습니다. 일정 고도 이상 올라가면 제트 엔진을 연소시킬 수 있는 산소가 희박해지고 대기의 밀도도 낮아져 항공기를 띄우는 힘인 추력 및 양력이 감소하기 때문입니다. 또한 승무원이 저압, 저온이라는 고고도의 극한 환경을 견디기도 어려워집니다. 그렇기 때문에 지구궤도를 벗어나는 우주왕복선의 경우 추진체를 태울 산소를 액화 상태로 직접 싣고 올라가며, 승무원들은 외부와 완벽하게 차단된 조종실에서 특수 우주복을 입은 채 임무수행을 합니다.

우리 공군이 보유하고 있는 전투기 중 KF-16은 한계고도가 5만 피트(16.6)이고 그보다 엔진성능이 뛰어난 F-15의 경우 6만 피트(18.3)까지 올라갈 수 있습니다. 그렇다면 전투기 중에서 가장 높이 나는 것은 무엇일까요? 바로 러시아가 구소련 시절 고고도 방공망을 구축하기 위해 만든 MIG-31 엄청난 엔진 추진력을 가지고 있어 무려 22.8까지 올라갈 수 있습니다.

또한 군용기 중 가장 높이 나는 것은 U-2 정찰기로 한계고도가 9만 피트(27.4)에 이릅니다. U-2기 조종실 대기 압력은 아무리 인위적으로 높여도 3만 피트인 9.1정도에서의 압력밖에 안되서 이 때문에 조종사는 우주복을 입고 이륙 한 시간 전부터 100% 산소를 흡입해 혈중 질소를 제거함으로써 혈중 산소 농도를 높여야 합니다. 이렇듯 전투기가 높이 오르기 위해서는 전투기 자체의 기계적인 한계와 승무원의 항공 의학적인 한계를 동시에 극복해야만 하는 것입니다.

3. 전투기는 왜 후진을 못할까?

최첨단 군사 기술의 결정체인 전투기는 전장의 팔방미인으로 뭐든지 가능할 것처럼 보입니다. 그러나 현존 최강의 스텔스 전투기 F-22 랩터마저도 할 수 없는 일이 있는데 바로 후진제자리 돌기’입니다. 전투기가 후진이나 제자리 돌기를 못하는 이유를 이해하려면 제트엔진과 추력(Thrust)의 원리에 대한 이해가 필요한데, 전투기는 빠른 속도로 활주로를 이륙해 비행해야 하기 때문에 강력한 추진력을 가진 제트엔진을 장착하고 있습니다. 제트엔진의 작동원리는 엔진 내부로 공기를 빨아들여 연료와 혼합해 연소시키고, 이를 통해 발생하는 고압가스와 공기를 엔진 뒤편 노즐로 뿜어내면서 강력한 추진력을 발생시키는데 이것이 바로 추력입니다.

너무 어렵게 느껴진다면, 일단 앞으로 나가는 힘 정도로만 생각하면 됩니다. 일반적인 자동차는 엔진과 바퀴가 직접 연결돼 엔진의 힘을 바퀴로 전달해 앞뒤로 움직이지만 전투기의 바퀴는 자동차와 달리 동력이 직접 전달되지 않습니다. , 바퀴가 움직이는 것이 아닌 제트 엔진 뒤편으로 뿜어내는 추진력으로 바퀴는 그저 굴러가게 되는 것입니다. 제트엔진을 거꾸로 돌릴 수는 없기에, 전투기는 오직 전진만 하게 되며 당연히 전투기는 제자리 돌기도 불가능합니다. 물론 조금씩 앞으로 나가면서 크게 원을 그리며 돌 수는 있지만, 자동차처럼 회전 반경을 줄여서 360도로 방향을 전환할 수는 없습니다.

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