5. 헬리콥터가 시끄러운 이유

※ <비행의 시대 미리읽기>는 (주)사이언스북스에서 출간한 『비행의 시대』의 4부 '아무도 가르쳐 주지 않는 항공 과학 11대 비밀' 중 일부 파트를 게시하는 연재입니다. 연재일은 매주 금요일이며 7월 17일부터 8월 14일까지 총 5편으로 연재될 예정입니다. 한국항공대학교 항공운항학과 장조원 교수님의 『비행의 시대』를 맛보고 싶은 분들은 매주 금요일에 <비행의 시대 미리읽기>를 기억해주시기 바랍니다.

아무도 가르쳐 주지 않는 항공 과학 비밀

5. 헬리콥터가 시끄러운 이유

헬리콥터는 엔진으로 로터를 회전시켜 얻는 추진력과 양력으로 비행하는 항공기를 말한다. 헬리콥터는 기체 평면에 수직으로 한축에 대 해 2~8매의 로터를 장착한 후, 여기서 발생하는 양력을 증감하거나 로터의 회전면을 경사시켜 비행하는 항공기다. 로터를 기울게 하는 방향으로 힘을 얻기 때문에 전・후진은 물론 좌우 비행과 공중 정지 비행이 가능하다. 따라서 헬리콥터는 주로터가 회전해 공기를 아랫방향으로 가속시켜 양력을 얻는다. 프로펠러 고정익 항공기가 뒷방향으로 공기를 가속시켜 추력을 얻는 방법과 방향이 다를 뿐이다.

 1941년 시코르스키 VS-300 헬리콥터 

이고르 시코르스키(Igor Sikorsky, 1889~1972년)가 개발한 VS-300은 1941년 5월 6일에 체공 시간 1시간 32분 26초를 기록했다. 그는 헬리콥터의 이륙과 비행의 안정화를 이뤄 기술상의 획기적 발전을 도모했다. 수평 주로터뿐만 아니라 꼬리 로터도 장착해 비행의 방향을 통제하고 안정성을 이루게 했다. 헬리콥터는 연락이나 물자 수송 외에도 지상 공격 등 군사용으로 사용되거나, 산불 진화 및 인명 구조 등 민간용으로도 사용된다.

헬리콥터 소음은 회전하는 로터 블레이드로 인한 것이 대부분이며, 특히 주로터의 소음이 아주 크다. 헬리콥터의 로터 블레이드는 회전하면서 공기를 교란시키고 날개 끝 와류(tip vortex)를 유발한다. 시끄러운 소음은 블레이드가 앞 블레이드에서 형성된 와류와 충돌해 발생한다. 따라서 헬리콥터 소음은 엔진 소음보다는 주로터와 꼬리 로터의 소음이 대부분이다.

 한국항공우주산업(주)의 수리온 헬리콥터 

2013년 5월 실전 배치된 한국형 기동 헬기 수리온은 T-700 터보 축 엔진 2기를 장착해 완전무 장 병력 9명을 태우고 450킬로미터 거리를 비행한다. 수리온은 최대 이륙 중량 8.7톤, 순항 속 도 시속 235킬로미터, 항속 시간 2시간 30분, 인양 능력 2.7톤 등의 성능을 보유하고 있다.

꼬리 로터는 주회전 날개보다 8~10배 더 빠른 속도로 회전해 기 체가 주로터의 회전 방향과 반대로 돌게 되는 토크를 상쇄시킨다. 꼬리 로터의 소음은 고속 회전으로 인해 높은 주파수에 해당하며, 헬리콥터 소음의 주된 원인 중 하나다. 주로터보다 주파수가 높은 꼬리 로터의 소음은 사람들에게 가장 민감한 대역이어서 듣기 상당히 거북하다. 따라서 꼬리 로터를 덮개(shroud) 안에 갇혀 있도록 설치해 날 개 끝 와류의 형성을 방지하면 소음을 상당히 줄일 수 있다. 유로콥터 (Eurocopter) 컨소시엄의 EC-135 헬리콥터는 꼬리 로터를 덮개 안에 넣 어 소음을 줄였지만 그만큼 무게가 증가해 제작 비용은 늘어났다.

장조원, 『비행의 시대』

4부 아무도 가르쳐 주지 않는 항공 과학 11대 비밀

44: 헬리콥터가 시끄러운 이유 중에서..

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『비행의 시대』 [도서정보]