광고
광고
광고
광고

항공기 역사와 드론의 정의- Ⅶ

광고
서울 서대문소방서 허창식 | 기사입력 2023/09/20 [10:00]

항공기 역사와 드론의 정의- Ⅶ

서울 서대문소방서 허창식 | 입력 : 2023/09/20 [10:00]

<지난 호에서 이어지는 내용입니다.>

 

8. 항공기의 역사(1970년대: 헬리콥터 활용성 증대와 항공운송산업의 혁명)

15세기 레오나르도 다빈치가 하늘을 나는 비행체를 상상하면서 그린 스케치는 헬리콥터와 유사한 회전날개 형태를 띠고 있다.

 

물론 실제 현실적인 부분까지 염두에 두고 그린 건 아니지만 당시 헬리콥터(이하 헬기)와 같은 회전날개 비행 방식 또한 인류가 꿈꾸던 이상적인 비행체 중 하나였던 건 분명하다.

 

그리고 20세기에 들어서면서 실제 많은 항공 선구자가 회전날개 형태의 비행체인 헬기를 개발하기 위해 노력했고 서서히 빛을 보기 시작했다. 그러나 실제 헬기가 비행하고 활용되기까진 꽤 오랜 시간이 걸렸다.

 

▲ 천재적 미술가 레오나르도 다빈치가 남긴 ‘다빈치 헬리콥터’다. 땅에 드릴이 회전하면서 들어가는 모습을 보며 생각해 냈다. 나선형 모양의 회전날개를 두 개로 나누고 역회전하는 게 특징이다. 실제 비행에 성공하진 못했다(출처 www.sciencetimes.co.kr).

 

먼저 비행기는 1903년 라이트 형제가 개발한 ‘플라이어’가 등장한 후 본격적으로 발전한 것으로 보고 있다. 플라이어는 제어가 가능한 최초의 비행체다.

 

1907년에는 프랑스의 루이스 블레리오가 2m 높이, 30m 초도 비행(블레리오 5호기)까지 성공했다. 같은 시기 헬기의 경우 프랑스의 폴 코르뉴(1881~1944)가 고도 1m, 체공시간 20초의 초도 비행을 달성했다고 전해진다. 

 

그러나 이후 비행기가 약 1년 만인 1908년 왕복 28㎞ 초도 비행(블레리오 8호기)에 성공하고 1910년대에 제1차 세계대전을 거치면서 수천㎞를 비행할 수 있을 정도로 비행성, 안정성의 비약적인 발전을 이룬 것과 달리 헬기는 비행기의 비행 기술만큼 진보하지 못했다. 

 

헬기와 같은 회전날개 형태의 비행체는 수직 이착륙과 제자리 비행이 용이한 게 가장 큰 장점이다. 회전날개 사용은 이착륙을 위해 긴 활주로가 필요한 고정익 비행기의 단점을 보완할 수 있어 1910년대부터 본격적으로 많은 항공 선구자가 개발을 시도했다. 하지만 그 개발 과정은 절대 쉽지 않았다.

 

고정날개의 비행기보다 공기역학적 계산이 어렵고 동체에 들어가는 부품 등 구조 또한 매우 복합했기 때문이다. 

 

비행기는 전방 추력을 이용한 가속으로 만들어 낸 상대풍이 에어포일(주익)을 거쳐 양력을 생성한다. 양력을 이용한 비행 중에는 좌우 주익과 후면 수평 수직 미익의 타면 각도 조절을 통해 비행 방향과 자세 제어를 할 수 있다.

 

반면 헬기는 제자리 수직 이착륙을 해야 하는 특성상 추력과 양력의 방향이 같아 이륙한 순간부터 자세를 제어할 수 있어야 한다. 

 

특히 양력을 생성하는 메커니즘 과정에는 헬기 상단 날개(블레이드)가 회전하면서 날개 회전 방향과 반대 방향으로 동체가 회전하려는 반작용 현상과 헬기가 전후좌우 수평으로 이동하기 위해 블레이드의 회전축이 틀어지면 발생하는 자이로스코프 프리세션(gyroscope Precession) 현상 등 안정적인 비행 제어를 방해하는 여러 운동 현상이 있다.

 

따라서 그 현상을 이해하고 상쇄하는 기술을 개발할 때까지 다양한 노력과 여러 시행착오가 있을 수밖에 없었다.

 

이처럼 복잡한 비행 메커니즘으로 인해 많은 선구자의 노력에도 현대 방식인 헬기(VS-300)는 비행기보다 늦은 1939년이 다 돼서야 실용화됐다.

 

이후 지속적인 연구 개발을 통해 3년 뒤인 1942년 최초의 양산형 헬기(R-4)가 개발됐다. 제2차 세계대전 이후 1956년에는 최초의 터빈(터보 제트) 헬기(SE-3130 알루에트Ⅱ)가 개발됐다.

 

R-4(1943)

최초 양산형 헬기인 R-4는 실용화 헬기인 VS-300을 기반으로 개발했다. 제조사 모델명은 VS-316, 초기 제식명은 XR-4다. 육군에서 29대의 시제기 생산 계약 이후 일부 성능시험기(YR-4A)로 사용했으며 성능 개량(YR-4B)을 거쳐 1942년부터 양산(R-4B)을 시작했다(출처 namu.wiki/w/R-4).

SE 3130 Alouette Ⅱ(1956)

이전 모델인 SE 3120 Alouette Ⅰ은 1953년 기존 개발된 비행 속도와 거리 기록을 경신했다. 하지만 이미 십여 년 전부터 터빈제트 엔진을 사용한 비행기에 비해 비행 효율이 떨어졌다. 따라서 본격적인 헬기 터빈 엔진 개발이 대두됐고 그 결과 최초의 터빈 제트 엔진 헬기인 SE 3130 Alouette Ⅱ가 탄생했다(출처 en.wikipedia.org/wiki/A%C3%A9rospatiale_Alouette_II).

 

안정된 비행 성능을 바탕으로 헬기를 본격 활용하기 시작한 건 1960년대 이후다. 초기 헬기는 활주로 확보가 어려운 환경에서 비행기를 대신할 수 있는 단순 근거리 수송 용도로 활용했다.

 

하지만 비행기의 이착륙(활주로)장 확보가 어려운 밀림과 같은 환경인 베트남전(1964~1975)에서 병력 수송이나 화물 운반 등의 헬리본 작전으로 확대됐다. 그 결과 전장에서 기존에 경험하지 못한 빠른 기동력과 배치 능력을 보여줬다. 

 

당시 대표적인 헬기는 휴이라고 불리는 다목적 헬기 UH-1이다. 그렇다고 헬기가 만능이었던 건 아니다. UH-1은 강습 시 매우 취약했다. 적군의 지상 공격에 취약해 기관포와 건십을 장착 개량했지만 명중률이 낮고 비행 속도가 느려 적군의 지상 공격으로 격추당할 확률이 높았다.

 

이에 따라 공격형 헬기 개발을 신속히 추진해 UH-1을 일부 활용한 ‘코브라’라는 명칭의 AH-1G가 탄생한다. 이후 지속적인 성능 개량으로 AH-1은 후계기인 1983년 ‘아파치’로 불리는 AH-64가 개발ㆍ양산될 때까지 미국의 공격용 헬기로 자리 잡았다. 

 

UH-1D Iroquois(1959)

휴이(Huey)라고 불리는 UH-1 Iroquois는 기존 피스톤 엔진을 능가하는 단일 터보샤프트 엔진을 도입한 다용도 헬기다. 1957년 첫 비행 후 1959년부터 양산했다. 전장에서는 1962년 3월 베트남전에 처음 배치돼 전장 환경과 임무에 맞게 다양하게 개량됐다. 사진은 1966년 베트남전 모습이다(출처 ko.wikipedia.org/wiki/UH-1).

AH-1 Cobra(1967)

미국은 베트남 전쟁 중 수송 과정에서 제자리 이착륙 시 무방비 상태로 격추됐던 경험을 통해 헬기를 활용한 적극적인 공격의 필요성을 절실하게 느꼈다. 결국 공격용 헬기 개발 프로그램을 시작할 수밖에 없었고 기존 수송용 헬기인 UH-1 설계 기술을 활용해 공격용 헬기인 AH-1G를 개발했다(출처 namu.wiki/w/AH-1).

 

이렇듯 전쟁을 통해 비행의 성능과 기능이 향상된 헬기는 군사용 외 민간ㆍ공공분야에도 널리 활용성이 증대됐다. 특히 국내 공공분야에서는 1970년대부터 본격적으로 긴급 인명구조와 수색에 활용됐다. 당시 서울은 급격한 도시개발로 인해 고층건축물이 많이 늘어났지만 소방력이 그에 미치지 못해 고층건축물 사고 대응에 취약했던 시기다. 

 

▲ MD500(1976)

MD500은 1976년 개발된 소형헬기다. 서울소방에서는 임무 수행을 위해 인양줄(호이스트)과 인명구조낭을 장착했다. 주요 임무는 인명구조와 소화약제 공중살포, 사이렌을 이용한 공중통제, 서치라이트 활용 수색, 공중방역, 산림방제, 홍수지역 정찰ㆍ구조 등이다(출처 www.flickr.com/photos/exfordy/7154780018).

대표적으로는 1971년 12월 25일 충무로에서 발생한 대연각호텔 화재로 163명이 사망한 사건과 1974년 11월 3일 청량리 대왕 코너 상가 화재로 88명이 사망한 사건이 있다.

 

하지만 전문 인명구조를 위한 소방헬기의 필요성이 대두된 건 1979년 4월 22일 서울 충무로에 소재한 라이온스 호텔 화재 사건이 발판이 됐다.

 

투숙객 5명이 사망하고 28명이 부상했으나 안타까운 건 사망자 중 두 명은 육군 소속 UH-1 헬기를 통한 구조 중 밧줄을 놓치는 바람에 상공에서 추락해 사망했다는 사실이다. 

 

그로 인해 서울시는 주로 고층건축물을 대상으로 한 ‘대형화재예방종합대책’을 수립해 발표하는 과정에서 항공소방대 창설을 약속했고 1979년 12월 우리나라 최초의 소방항공대가 헬기(500MD) 2기 도입과 함께 창설됐다.

 

이후에 소방항공대는 전국적으로 도입됐고 서울소방의 경우 2023년 7월 1일 자로 명칭이 소방항공대에서 ‘119항공대’로 변경돼 현재까지도 각종 재난 현장에서 인명구조를 위해 활약하고 있다.

 

AW189(2016)

서울소방에서 2018년 도입한 AW189는 최대 18명 탑승, 4시간 20분간 연속비행이 가능한 중대형 수송 헬기다. 특히 서울소방재난본부는 긴급구조 임무를 위해 인공호흡기와 심장충격기 등 응급의료장비를 구비했다. 그밖에 기상레이더와 야간에 인명구조 임무 수행이 가능한 열영상장비, 구조용 호이스트를 탑재했다. 화재진압을 위해 200ℓ의 물을 담아 비행할 수도 있다(출처 v.daum.net/v/afLnCtbLt3?f=p).

 

헬리콥터는 인명을 구조한다. 

그 역할이야말로 인류 비행의 역사에서 

가장 영광스러운 한 장이다.

- 이르고 시코르스키(시코르스키 에어로 엔지니어링 설립자) - 


같은 시기 비행기 또한 눈부신 성장을 이뤘다. 1960년대부터 민간 항공 분야에서 항공사를 중심으로 항공기(비행기) 구매 수요가 증가해 항공 운송 산업이 본격적으로 발전하기 시작했다. 그로 인해 1970년대부터는 항공 산업 혁명이라 불릴 만큼 전 세계적인 인프라가 구축됐다.

 

이때 한 축을 담당했던 항공기가 바로 미국 제조사인 보잉에서 개발한 장거리용 대형 여객기이자 하늘의 여왕(Queen of the sky)이라고 불리는 보잉747(B-747)이다. 

Boeing-747(1970)

1970년부터 2022년까지 반세기 동안 여러 개량형이 개발된 장수 기체로 국제선 여객기의 상징과 같다. 오늘날 국제 여객 항공산업을 대중화한 주인공이다. 세계 경제 성장의 한 축을 담당했다 해도 과언이 아닐 정도로 항공기의 역사적인 아이콘으로 남아있다(출처 namu.wiki/w/%EB%B3%B4%EC%9E%89%20747).


항공 운송 산업은 1970년 보잉747이 취항함에 따라 500명 이상의 여객 또는 대규모 화물을 운송할 수 있었다. 그로 인해 항공 운항 요금이 저렴해지기 시작했으며 항공 여행의 대중화를 맞이하기도 했다.
 

 


참조

THE AIRCRAFT BOOK 비행기 대 백과사전

https://biochemistry.khu.ac.kr/lab/?p=4660

https://m.ecomedia.co.kr/news/newsview.php?ncode=1065576101313612

 

서울 서대문소방서_ 허창식 hcs119@seoul.go.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2023년 9월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

항공기 역사와 드론의 정의 관련기사목록
[인터뷰]
[인터뷰] 김창진 한국소방산업기술원장 “시대가 요구하는 조직으로 탈바꿈시키겠다”
1/7
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고