▲ 육중한 덩치의 항공기, 이 무게를 떠받치는 것은 바로 타이어다. 굉장한 속도로 내려와 충격을 완화하고 그 힘을 버티는 것이 바로 타이어다. 자동차의 타이어가 없이는 생각하지 못하듯이, 항공기에서 타이어는 사고와 직결된다. 타이어라고 먼저 말하면 대개 자동차 타이어를 말한다. 영어로 "I am Tire"라고 말하면? 그 뜻은 물론 지쳤다는 의미다. 타이어를 만드는 굿이어사를 창시한 찰스 굿이어가 자신이 개발한 고무바퀴에 이름을 붙일 때, 그의 딸이, '자동차에서 가장 피로한(Tire) 부분이 고무바퀴다'라고 한데서 이름이 유래하였다. 지금부터 타이어가 얼마나 피로한지 한번 살펴보자.

 보잉 747의 이륙직후 16개의  동체 타이어를 접는 모습이다. 항공기의 무게에 따라 타이어 숫자는 각기 다르다.

 보잉 777의 타이어는 12개로 구성되었다. 물론 힘을 거의 지탱하지 않는 전방의 Nose Gear는 제외하고.

 A380 항공기의 타이어, 메인기어 타이어만 해도 20개다.

 A380항공기의 지상 주기중인 상태의 타이어.

 세계 최대의 수송기라고 하는 C-5 Gallexy 수송기. 

 갤럭시 수송기의 타이어와 랜딩기어 스트러트를 가까이서 본 모습이다. 하나의 Strut에 4개의 바퀴가 장착되어있으며, 랜딩기어를 Up-Down하는 것은 나사처럼 생긴 스크류를 돌려서 작동시킨다.

 항공기가 접지할 때, 타이어는 그 마찰로 인해 상당한 손상과 마모를 발생시킨다. 엔진을 이용한 역분사를 통해서도 속도를 제어하지만 그 무게와 속도를 멈추기 위해 타이어는 엄청난 브레이크 압력을 견뎌야 한다. 타이어 내부는 200도씨가 넘는 온도가 발생하며, 이를 견디기 위해 내부에 금속 와이어를 삽입하는 등 제조에 엄청난 공학이 필요하다. 

 저 엄청난 속도와 터치다운의 파워를 보라. 얼마나 사용가능 할까? 대개 전투기는 전투기 무게에 따라 다르고, 폭탄 탑재량, 조종사의 브레이크 습관 등에 따라 다르지만 대개 30회 정도를 랜딩하면 교환을 해야 한다.
 
 제때 교환이 안되면 저렇게 타이어가 터지는 경우가 발생한다. 물론 이런 상태는 조종사가 잘못 착륙하여 한쪽으로만 힘을 가하는 경우에도 발생한다. 가끔은 활주로에 못이나 금속 파편이 타이어를 터지게 하는 경우도 있다.

 항공기 무게가 양쪽으로 분산되어야 타이어가 안전하나 이런 사진의 경우 한쪽의 타이어로 지탱해야 하므로 거의 타이어 손상과 랜딩기어 금속도 손상을 입게 된다.

 타이어의 규모를 짐작할 수 있다. A380 노스랜딩기어 타이어인데, 미쉐린 제품이다. 타이어에 쓰여진 숫자는 타이어의 직경과 강도, Radial Tire라는 뜻을 의미한다. 타이어 하나는 대개 1000만원 이상이며 브레이크 아세이 전체로는 억단위를 넘어가기도한다. 저 끌고가는 아저씨 배도 타이어 하나가 들어있을 법하다.

 AN-124 항공기의 타이어. 참으로 일사분란한 공산권 국가의 설계방식을 반영한 듯하다.

 AN-225의 타이어 정열모습.

 타이어가 이렇게 손상된 경우, 즉 다른 부분은 말짱한데, 한 면만이 닳은 것은 조종사가 브레이크를 잘못 사용한 경우이다. 아니면 브레이크 계통이 고장 나서 ABS(항공기에서는 Anti Skid라함)계통이 고장 나면서 발생하는 문제이다.

 Il-76항공기의 타이어. 브레이크가 과열되어 소방관이 브레이크를 식히기 위해 물을 뿌리는 장면이다. 브레이크 온도는 200도씨가 넘으며, 가끔은 브레이크에 장착된 볼트, 리벳들이 열팽창으로 인해 튕겨져 날라가기도 한다. 밤에 타이어를 보면 벌겋게 달아오른 모습을 볼 수 있다.

 항공기용 타이어는 일반 자동차 타이어와는 기능이 다소 다르다. 타이어라면 다 같은게 아닐까? 아니다. 자동차는 엔진의 힘을 차축에 전달하고 차축은 타이어를 회전시켜서 엔진 힘을 타이어에 전달해야 하고 타이어 마찰력과 회전력으로 차를 움직인다. 하지만 항공기는 엔진 추력으로 날라 다니므로 타이어는 단지 브레이크 잡을 때만 필요하다. 그래서 타이어 표면 구조가 복잡한 자동차와는 비교적으로 매우 단순하다.

 항공기용 타이어는 한결같이 일자무늬다. 이를 구루브(Groove)라 하는데, 빗물이나 타이어에서 열 때문에 생기는 수증기를 배출하기 위함이다. 즉 수막현상(Hydroplaning)에서 물이나 수증기를 배출하는 역할을 한다. 활주로에 물이 고여있을 경우 수막현상이 발생하여 활주거리를 길게 하며, 사고로 이어지기도 한다.

 엄청난 마찰로 인하여 타이어가 마모되면서 나는 연기는 심한 경우 항공기를 들어올릴 만큼 힘이 있다. 이를 수막현상이라 한다. 마모시 발생한 연기에 의한 가스 힘이 타이어를 활주로 표면에서 살짝 띄우는 역할을 하여 마치 물위에서 미끄러지는 듯한 현상이 벌어지기도 한다.

 위 타이어 사진의 첫번째 타이어를 보면 Groove가 모두 닳아 없어진걸 볼 수 있다. 이 타이어는 교환시기가 되었다는 것이다. 전투기의 경우에는 어느 정도 타이어가 닳으면 빨간색 선이 나타나게 만들어졌다. 정비사가 눈으로 쉽게 교환시기를 알 수 있도록 표식을 한 것이다.

 보잉 747항공기의 Hard Landing. 엄청난 타이어 손상을 초래한다. 이런 경우 대개 타이어 전부를 바꾸어 버리는데, 그 비용은 수억에 해당되며 피해는 엄청나다 할 것이다. 

 타이어 하나가 손상되었다. 다행히도 하중이 분산되어 하나가 터진다고 해서 하중 전체를 지지 못하는 것은 아니다.

 타이어를 교환하는 정비사, 보통 힘든 작업이 아니다. 타이어를 교환하는 동안 항공기를 받치고 있어야하는데, 이를 Jacking장비라 한다. 두 타이어 사이에 Jack이 항공기 무게를 받치고 있다.

 타이어가 잘못되면 발생할 수 있는 동체착륙. 영어로는 Velly Landing즉 배꼽착륙이다.

 Nose Tire에 압력이 약한 상태로 Taxing하는 A-10. 조치할 수 있는 것은 즉시 임무를 중지해야 한다. 랜딩하다가 터질 수 있기 때문이다. 압력은 거의 200 Psi정도이다.

 타이어 압력이 전부 빠져버렸다. 이 상황은 항공기를 장기간 운영하지 않고 둘경우 무게 때문에 타이어가 한쪽으로 찌그러진다. 그러다가 비행기가 약간만 움직이면 한쪽으로 모두 바람이 빠져버리게 된다. 그래서 항공기는 오랫동안 주기할 경우 약 90도 정도씩 항공기를 이동시켜준다. 타이어 변형을 막기 위함이다.

 바퀴가 땅에서 떨어지는 순간이다. 저 회전력은 무서울 정도며, 항공기 운동을 방해한다. 이를 회전관성이라 한다.

 이륙 직후 모습. 이륙하면서 회전하게 되는 타이어는 회전력이 엄청나다. 그래서 타이어는 항공기에 모두 접혀 들어가는 순간 자동으로 브레이크가 잡힌다.

 위 사진에서처럼 랜딩기어가 들어가고 있는 중에도 회전력이 남아있다. 이 회전력은 무게가 엄청나서 자이로 역활을 하여 항공기 움직임을 방해할 수 있다. 그래서 타이어가 동체에 들어가면 브레이크를 잡아 회전력을 제거한다.
 
 하지만 반대로 착륙할 때는 돌려주는 기능은 없다. 일부는 랜딩 전 타이어를 돌려주는 기능을 만들어 실험도 했지만 별 효용성이 없다.

 항공기용 타이어 중에 가장 특이한 형태이다. SR-71에 사용되는 타이어인데, 꼬마들 자전거처럼 통타이어를 사용한다. 항공기가 워낙 고속으로 비행하다 보니 공기압축현상으로 동체의 온도가 수백도를 올라가므로 타이어가 항공기 내부에서 터져버릴 위험이 있다. 그래서 타이어에 알루미늄과 고무를 혼합하여 고온에서 견딜 수 있도록 하고 공기는 일체 주입하지 않는다.
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하야부사 ( Hayabusa Spacecraft )
지구와 화성 사이에 있고, 지구로부터 약 3억㎞ 떨어져 있는 소행성 이토카와(Itokawa)의 미립자를 채집하고 돌아온 일본의 우주탐사선(탐사기)이다. 2003년 5월 일본 다네가시마우주센터에서 M5 로켓에 실려 발사되었다. 중량 약 500kg의 하야부사에는 크세논을 이용한 전기 추진 시스템을 사용하는 이온엔진 4기가 장착되었으며, 발사를 포함하여 하야부사에 투입된 돈은 모두 210억 엔이었다.

발사가 성공하기 전까지 MUSES-C라는 개발 코드명으로 불리다가 ‘매’라는 뜻을 가진 ‘하야부사’라는 이름이 붙여졌다. 매는 땅 위의 사냥감을 발견하면 재빨리 하강했다가 순식간에 먹이를 낚아채 다시 날아오르는데 이 동작이 소행성에 착륙하자마자 샘플을 채집하고 1~2초 후 이륙하는 탐사기의 임무와 닮아 있어 ‘하야부사’라는 이름이 붙었다고 한다.

하야부사는 2005년 9월 소행성 이토카와 상공 20km 부근에 접근하였고, 같은 해 11월 이토카와 표면에 작은 철제구슬을 발사하여 샘플(먼지)을 채집하는 데 성공하였다. 그 후 연료 누출, 배터리 고장, 통신 두절, 엔진 고장 등의 문제를 일으키며 예정보다 3년이 지연된 2010년 6월 13일 왕복 60억km에 이르는 비행을 마치고 7년 만에 지구로 귀환하였다. 이때 이토카와의 물질을 담은 캡슐은 본체와 분리되어 호주 남부 우메라 사막에 떨어졌고, 본체는 대기권에 충돌하여 연소되었다.

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 캡슐 안에서 크기 0.01mm의 소행성 미립자 1,500여 개를 확인했다고 발표하였는데, 이 미립자들은 태양계의 초기 형성 과정과 지구 탄생의 비밀을 푸는 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이로써 하야부사는 달 이외의 천체에 착륙한 최초의 탐사선이자 달 이외의 천체 물질을 채집하고 돌아온 최초의 탐사선으로 기록되었으며, 지구 밖으로 가장 멀리 여행하고 돌아온 탐사선이 되었다.
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수직이착륙기 ( VTOL : Vertical Take Off and Landing )
헬리콥터나 오토자이로(autogiro)처럼 회전날개를 가진 항공기를 말한다. 이착륙시 활주하지 않고 수직으로 이륙·상승·하강을 가능하게 하는 특수한 추진방식을 가지고 있다. 최초의 VTOL 제트기는 영국 공군의 해리어(Harrier)기이다.
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2010년 8월 2일 캐나다 온타리오의 한 글라이딩클럽에서 토론토대학 학생들이 이탈리아 예술가 레오나르도 다빈치의 유명한 비행기 스케치를 바탕으로 만든 이색 비행기의 시험 비행을 성공적으로 마쳤다.

이 비행기의 이름은 '스노우버드(Snowbird) HPO'로 날개를 새처럼 펄럭거리며 하늘을 나는 초기 형태의 비행기다. 조종사가 페달을 밟아 생긴 힘을 동력으로 하는 것으로 알려졌다.

스노우버드의 몸체에는 무게를 줄이기 위해 이륙장치가 장착되지 않았다. 대신 차량에 연결한 후 끌자, 스노우버드가 하늘로 날아올랐다. 스노우버드의 날개길이는 32m, 무게는 약 43kg이다.

이날 약 19.3초간 시속 25.6km 속력으로 145m를 비행하는데 성공한 스노우버드는 공중에서 새의 날개처럼 날개를 펄럭이기 시작하더니 16번 정도 날갯짓(?)을 한 후 착륙했다.

엔지니어링 박사과정 중인 토트 라이허트(28)는 이날 조종을 위해 체중을 20파운드(약 9kg) 줄이고 페달을 밟기 위한 다리 힘을 기르기도 했다. 비행은 짧았지만, 이들은 지난 4년간 이날의 비행을 준비해온 것으로 알려졌다.

라이허트는 "스노우버드는 예부터 내려온 항공학의 꿈을 완성해 재연한다"며 "역사 속 수많은 남성과 여성들이 자신의 힘으로 새처럼 나는 것을 꿈꿔왔다"고 말했다. 

이들은 국제항공연맹에게 스노우버드 비행 기록을 인정받기 위해 기다리고 있는 상태다. 하지만 일부에서는 날아올랐다가 비행을 한 것이 아니라 미끄러져 내려온 것이 아니냐는 지적이 일기도 했다.


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픽사의 영화 “업”에서 주인공 할아버지는 자신의 집에 풍선을 매달아 띄워 여행을 떠난다. 하지만 현실에서 집을 풍선에 매달에 공중에 띄워보내기 위해서는 여러 명의 과학자, 엔지니어, 풍선 전문가 2명 그리고 여러 명의 자원봉사자가 필요했다. 

이들은 미국 캘리포니아의 한 개인 사유의 이착륙장에서 가로 4.8미터, 세로 4.8미터, 높이 5.5미터인 집을 만들어 집 위에 300개의 헬륨을 가득 채운 풍선을 매달고, 집을 지상에서 3킬로미터 띄워 약 1시간 동안 비행시키는데 성공했다. 

이번 프로젝트는 내셔널 지오그래픽 채널이 2012년도에 방영 예정인 “How Hard Can It Be”라는 프로그램의 일부로 제작된 것이라고 하며, 또한 가장 큰 풍선 비행으로 세계기록을 세우기도 했다.

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