여러분도 하늘을 날 수 있습니다!

연료와 엔진을 사용하지 않고 사람의 힘만으로 날아가는 비행기를 본 적이 있나요? 아직 우리나라에는 많이 알려지지 않았지만, 조종사가 다리나 팔의 힘으로 프로펠러를 회전시켜 나는 1인용 비행기, ‘인간동력항공기’가 있습니다.

보통 날개 길이 20~30m, 무게 30~40 kg 정도의 ‘인간동력 항공기’는 사람의 힘을 최대한 활용하기 위해 자전거처럼 페달을 밟아 커다란 프로펠러를 회전하여 앞으로 나아갑니다. 비행기가 빠른 속도로 앞으로 달리게 되면 날개에 양력이 생겨 비행기가 날게 됩니다, 하지만 연료를 태워 힘을 얻는 1인승 초경량비행기도 최소 50마력 즉, 말 50마리가 끄는 힘이 있어야 날개가 뜨는 힘인 양력이 생기기 때문에 인간의 힘으로 비행기를 띄우기에는 비행기의 속도가 느렸습니다. 다행히 기술이 발전함에 따라 설계기술이 좋아지고 탄소섬유 등 아주 가볍고 단단한 소재가 개발되어 비행기의 무게를 줄임으로써 0.5마력 정도인 인간의 힘으로만 비행기를 띄울 수 있게 되었습니다. 

최근에는 일반적인 비행기의 형태 외에도 헬리콥터 모양이나, 날개를 퍼덕이는 형태도 있으며, 순수 인간동력 외에도 비행선의 부력을 이용하거나, 태양전지 등의 친환경 보조동력을 이용한 인간동력 비행기도 개발되고 있습니다.

‘인간동력항공기’의 공식적인 최초 비행기록은 1961년 영국의 대학생들이 만든 항공기로 650m 정도 날았습니다. 가장 멀리 난 비행기는 1988년 그리스의 크레타섬에서 산토리니섬까지 115.11km를 비행한 항공기입니다. 가까운 일본도 1977년부터 오사카 근처의 비와호 호수에서 인간동력 비행기 경진대회를 개최하고 있으며 2003년에 34.65km의 비행 기록을 수립한 바 있습니다. 

우리나라 역시 오는 10월 13일 전라남도 고흥 항공센터에서 사람의 힘만으로 비행기를 띄워서 나는 ‘인간동력항공기’ 시범대회를 개최합니다. 10개의 대학팀과 중학교 1개 팀이 참가하는 이번 대회는 비행기의 나는 원리를 기반으로 창의적이고 실험적인 설계와 이를 바탕으로 튼튼하면서도 최대한 가벼운 비행기를 제작하여, 사람이 페달을 밟는 힘으로만 비행기를 띄워 가장 멀리 나는 대회입니다. 

이 비행기는 크게 주날개, 수직 및 수평 꼬리날개, 조종석, 날개와 조종석이 연결되는 수평 붐, 그리고 프로펠러로 이루어집니다. 기체무게와 조종사를 합한 약 100kg의 하중을 견디기 위해 날개의 가운데와 수평 붐은 탄소섬유로 제작된 파이프가 사용되며, 날개 형상을 만들기 위해서는 경량 스티로폼과 비닐을 주재료로 사용하게 됩니다. 비행기의 자세를 정확하게 유지하기 위해서 수직 및 수평꼬리날개는 조종사가 움직이게 되어있어 경량화 설계는 물론 일반 항공기 설계 지식을 모두 알고 있어야 하는 합니다.

그뿐만 아니라 비행기의 엔진에 해당하는 조종사의 역할도 무척 중요하겠죠? 먼저 몸무게는 가벼워야 합니다. 그래야 비행기를 날게 하는 힘이 덜 필요하겠죠. 하지만 몸무게는 가볍지만, 힘이 없어서 페달 오래 밟을 수 없다면 비행기를 띄울 힘이 부족할 수가 있습니다. 몸무게는 가볍지만 오랜 시간 빠르게 페달을 밟을 수 있도록 체중관리와 체력관리를 함께 한 각 팀의 조종사들이 최선을 다해 인간동력항공기를 타고 멋지게 활공하는 모습을 볼 수 있으면 좋겠습니다.

글 : 권기정 박사(한국항공우주연구원)

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