글라이더

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Glider.

로프를 활용하여 이륙하고, 산간 지역에서 비행하고, 활주로에 착륙하는 모습.

산등성이 위에서 상승기류를 즐기는 글라이더.

1 개요

넓은 의미의 글라이더는 엔진의 힘을 빌리지 않고 활공 비행을 하는 모든 중항공기(기구나 비행선이 아닌 항공기)를 뜻한다. 좁은 의미의 글라이더 비행기 뿐만 아니라 행글라이더, 패러글라이더, 심지어는 종이비행기까지 이 범주에 속한다. 그럼레이스도 글라이더인가?

좁은 의미의 글라이더는 영어로 sailplane 이라고도 하며, 일반 비행기와 같은 형체를 가지되 엔진의 도움 없이 활공 비행을 하는 항공기다. 다만 일부 글라이더는 활공 비행을 연장시키거나 최초 이륙에 사용하기 위한 엔진을 가지고 있기도 하다.

글라이더는 동력이 없어도 상승 기류나 맞바람 등을 이용해서 고도를 높일 수 있다고 한다. 하지만 아무래도 힘이 딸리는 관계로 상업적이나 군사적으로 사용되는 경우는 거의 없고, 대개 스포츠 용도로 사용된다고 한다. 요즘은 각종 규제 때문에, 그리고 다른 항공 스포츠 때문에 글라이딩의 입지가 점점 좁아지는 추세다.

비록 동력은 없지만, 글라이더 성능이 발달함에 따라 하루동안 흔히 몇백 킬로미터를, 심지어는 몇천 킬로미터씩 비행하기도 한다. 글라이더의 성능은 활공비( lift-to-drag ratio, L/D ratio) 로 표현하는 경우가 많다. 이는 직선 비행중의 비행 거리와 하강하는 고도의 비율을 의미한다. 예를 들어 활공비가 10:1 이라면 1 미터 하강할 때 10 미터를 전진한다는 뜻이다. 현대적인 글라이더는 날개가 매우 긴 대형기의 경우 활공비가 최대 70:1까지도 나온다. 참고로 보잉 747이 17:1, 우주왕복선은 4.5:1 정도. 앨버트로스는 20:1정도이다.

동력을 사용하지 않다 보니 공기 역학적인 효율이 매우 중요하다. 따라서 글라이더는 공기역학적으로 매우 세심하게 설계된다. 심지어는 벌레 닦는 와이퍼까지 장착하는 경우도 있다. 이 와이퍼는 비행 중에 작동되어 날개에 달라붙은 벌레를 닦아내는데, 이를 그냥 두면 날개 쪽의 매끄러운 공기 흐름을 방해하기 때문이다.

2 역사

최초의 유인 중항공기(기구가 아닌 항공기)는 글라이더였으며 최초로 기록된 성공적인 글라이더는 안달루시아의 아바스 이븐 피르나르가 만든 것으로 886년에 활공하는 데 성공했으나 그의 글라이더에는 꼬리날개가 없어서 착륙이 불안정했고, 살아남긴 했지만 허리에 부상을 입었다고 한다. 이후 르네상스 시기를 거쳐 시도한 사람이 있었으나 대부분 실패해 버리고 1849년부터 아주 짧은 비행에 성공하기 시작했다. 이후로 여러 사람이 글라이더에 도전하였는데, 그 중 가장 유명한 사람이 글라이더의 왕이라 불리던 독일의 오토 릴리엔탈이다. 그는 비행에 있어서 1회성이 아닌 반복적인 성공을 이룬 최초의 사람이었으며, 최초로 상승기류를 이용해서 비행시간을 늘리기도 했다. 최초의 동력 비행기를 만들었던 라이트 형제도 비행기를 만들기 전에 먼저 유인 글라이더를 만들었다.

릴리엔탈의 글라이더 비행

비행의 역사의 초창기를 장식했던 글라이더는, 점차 동력 비행기에 그 자리를 넘겨줬고, 제1차 세계대전 이후부터는 미국과 독일에서 스포츠 용으로 사용되었다. 당시는 독일의 글라이더 제작 기술이 강세였는데, 1차 대전에 패전하면서 동력 비행기의 제작에 제한을 받아왔기 때문이다. 이로 인해 지금까지도 독일은 뛰어난 글라이더 제작 기술을 가지고 있다. 그리고 유럽 쪽에서 글라이더가 많이 제작된다.

초기의 글라이더는 조종석이 따로 없고, 조종사는 날개 앞쪽에 마련해 놓은 작은 의자에 앉았다. 이런 원시적인 글라이더는 공기저항이 커서 활공성이 좋지 않았으며 보통 언덕 꼭대기에서 이륙했다. 현대의 글라이더는 전체적인 모양이 초기 글라이더보다 훨씬 더 유선형을 이루고 있다. 컴퓨터의 도움을 얻어 공기역학적으로 가장 효율적이 되도록 디자인 하기 때문이다. 초기 글라이더는 재질도 현대의 것보다 비효율적이었다. 주로 나무로 된 재질에 쇠로 만든 부품을 조합했다. 좀더 후에는 이보다 조금 더 발전해서 동체는 천을 씌운 철골로 만들고 날개는 나무에 천을 씌워 만드는 수준. 반면 현대의 글라이더는 탄소섬유, 유리섬유, 케블라 같은 복합재료를 써서 만들어지며, 덕택에 무게는 가벼워지면서도 강도는 높아졌고, 게다가 공기 저항을 줄어들도록 매끈한 마감처리를 하는 것도 가능해졌다. 이러한 발전으로 인해 현대 글라이더의 성능은 비약적으로 높아졌다. 1930년대의 글라이더는 활공비가 17:1 정도였지만, 현대의 글라이더는 50:1을 넘고 날개가 특히 긴 대형기의 경우 70:1까지도 된다.

3 이륙과 착륙

3.1 이륙

엔진이 없다 보니, 이륙 방법이 비행기와 좀 다르다. 글라이더를 이륙시키는 가장 흔한 방법은 윈치로 끌어 당기거나 비행기로 끌어 가는 방법이다.

비행기로 끄는 방식은, 동력 비행기 뒤에 글라이더를 로프로 연결하여 끄는 방식이다. 끌려가는 글라이더가 지정 고도에 도달하면 연결을 풀고 활공을 시작한다.

윈치로 당기는 방식은, 글라이더가 연결된 줄을 윈치로 감아서 끌어 당기는 방식이다. 강력한 엔진이 달린 윈치를 땅 위에 고정시킨 후 800~1200 미터 정도의 줄로 글라이더와 윈치를 연결한다. 그리고 윈치를 빠르게 감아서 글라이더를 끌어 당긴다. 끌려온 글라이더가 바람을 타고 적정 고도까지 상승하면 글라이더 측에서 줄을 푼다. 간혹 윈치 대신 자동차로 끌어 당기기도 한다.

엔진이 달린 글라이더는 이것 저것 필요 없이 그냥 스스로 이륙하기도 한다.

일단 이륙하면 글라이더는 열에 의한 상승기류나 비탈에 부딪쳐 올라오는 기류를 타고 상승하게 된다. 그리고 본격 비행 시작. 숙련된 조종사는 기상 상황이 별로 좋지 않은 곳에서도 한번 이륙하면 500 킬로미터 이상을 비행할 수 있다. 1000 km간 평균 속도의 최고 기록은 203.1 km/h. 물론 모든 기록은 기상 상황에 큰 영향을 받는다.

글라이더 파일럿들은 상승기류를 찾기 위해 갈매기 등의 물새들이 모여 나는 곳을 찾는 경우가 많은데, 그러다 보면 자연스레 쓰레기 매립지 위를 비행하게 된다고 한다(...).

3.2 착륙

초창기의 글라이더들은 스키드를 이용해서 착륙했다. 초창기 글라이더들 중 일부는 이륙시에 바퀴를 달고 있다가 이륙이 끝나면 바퀴를 버려서 무게를 줄이는 방식도 썼다. 이 경우 착륙시에는 스키드를 이용. 하지만 현대의 글라이더들은 대부분 바퀴를 이용해 착륙하며, 훈련용 글라이더에서나 스키드가 쓰인다. 바퀴에는 휠 브레이크가 있어서 착지시 제동이 가능하다. 날개 끝에도 작은 스키드나 바퀴를 달아 착륙시 날개 끝이 지면에 끌리는 경우에 대비한다. 고성능 글라이더에 달린 랜딩 기어는 일반 비행기처럼 이륙 후에 올리고 착륙시에 내리도록 되어 있다. 이는 공기 저항을 줄여서 비행 성능을 높이기 위함이다. 비행기와는 달리 앞 뒤로 바퀴가 한 줄로만 있지만, 착륙시 동체가 좌우로 기울어지지는 않는다. 글라이더의 활공 성능이 뛰어나기 때문에 완전히 정지하지 않는 한 날개의 양력이 균형을 잡아주기 때문이다. 글라이더의 활공 성능이 좋다 보니 실속 속도도 느리고, 따라서 활주로 길이가 겨우 250미터 정도만 되도 착륙이 가능하다.

4 군사적 활용

제 2차 세계대전을 전후한 시기에는 공수부대에서 글라이더를 이용하기도 했다. 낙하산에 비해 한번에 많은 수의 장비와 인원을 수송할 수 있고, 병력이 분산될 위험성도 상대적으로 적으며 결정적으로 일회용으로 쓰고 버릴수 있을 정도로 저렴하기 때문이다. 수송기를 이렇게 썼다간 감당이 안 될 것이다.

낙하산으론 투하가 힘든 지프같은 차량을 투하할수 있었으며 심지어 테트라크같은 경전차를 공수부대와 함께 투입하여 공수전차가 탄생하는 역사적인 순간을 함께 하기도 했다.

이를 방어하기 위해서 2차대전 당시 독일에선 글라이더가 착륙할만한 곳에 4~5m 높이의 나무 말뚝을 일정 간격으로 박아놓았는데, 이 것이 롬멜의 아스파라거스라고 불렸다. 글라이더가 착륙 시 이 말뚝에 날개나 동체가 걸려 전복되거나 파괴됨으로써 내부 승무원이나 장비들의 부상 혹은 사망을 노렸던 것. 글라이더 특성 상, 나무에만 걸려도 작살이 나기 때문에, 일단 걸리기만 하면 적은 비용과 노력으로 상당한 효과를 내었다.

Me323 기간트는 영국 침공을 위해 독일군이 만들어낸 수송용 글라이더 Me 321이 원형이다.

Me163 코메트 로켓 전투기는 글라이더를 기반으로 디자인되었다. 이륙시에는 로켓을 사용하고 활강 및 착륙은 글라이더식으로 한다.

비거도 글라이더의 일종이다.

5 모형 글라이더

동력장치 없이 나는 모형비행기를 말한다. 대부분의 학교에서는 과학의 날 행사의 종목 중 하나로 글라이더 날리기 대회를 개최한다. 자매품으로 고무줄, 프로펠러를 추가한 고무동력기가 있다.