CFM 인터내셔널 CFM56

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1 개요

CFM International CFM56

CFM 인터내셔널이 개발한 터보팬 제트엔진이다. CFM 인터내셔널 (이하 CFMI)이 설립된 후 개발된 첫번째 제품이자 1974년 6월 최초 개발이래 엄청나게 많은 파생형이 등장, 지금까지도 널리 사용되는 전무후무한 베스트셀러 걸작 엔진이다. B737-300 부터의 모든 B737 기종에 탑재되는 유일무이한 엔진이며 에어버스의 A320 계열과 A340뿐만 아니라 미 공군의 B707을 기반[1]으로 한 항공기의 개량과정에서 채택되어 지금까지도 널리 사용중에 있다. 미 공군은 F108라는 제식명칭으로 사용하고 있으며 뛰어난 연비와 추력, 항속거리 향상 등 애초 희망했었던 여러가지 목적을 달성하고도 남아 대단히 만족해하고 있는 상황이다.[2][3]

CFMI는 현재 CFM56의 후속으로 LEAP (Leading Edge Aviation Propulsion) 엔진을 열심히 개발중에 있고 CFM56 대비 약 15%의 연비향상을 기대하고 있으며 복합소재의 사용을 늘릴 예정이다. 적용기종은 B737 MAX와 A320neo 계열의 협동체 여객기가 될 예정인데 중국의 COMAC이 제작한 C919라는 150~180석 규모의 기종에도 장착될 계획이라고 한다(...) 2016년을 개발완료 시점으로 잡고 있다.

2 역사

1960년대 후반 프랑스의 스네크마는 당시의 여객기에 대부분 뭔가 좀 덜 떨어진 군용 터보제트 엔진의 조잡한 개조품들이 장착되는 현실에 개탄하여 스스로 추력 20,000 파운드 가량의 고바이패스 터보팬 엔진을 개발하려 했으나 이래저래 모자라는 기술수준과 듣보잡인 스스로의 현실을 깨닫고 기술제휴와 아울러 네임밸류를 지닌 파트너를 물색하고 있었다. 잠재적인 파트너로서 프랫&휘트니와 롤스로이스, 제너럴 일렉트릭 등을 구상하고 있었는데, 근데 얘네들 말고 누가 있기나 하냐 그러던 중 1971년 파리에어쇼에서 제너럴 일렉트릭 (이하 GE)의 부사장 Gerhard Neumann[4]과 스네크마의 René Ravaud[5] 사장이 만나 서로의 애로사항을 이야기하며 프로젝트에 대한 의견교환과 기초적인 틀을 잡는데 성공한다.

양사는 군용엔진에 있어서는 나름 잔뼈를 지니고 있긴 했지만[6] 민수용 엔진에 있어서는 그냥 초짜나 다름없었다. 당시 민수용 마켓의 대부분을 휩쓸던 프랫&휘트니가 파트너로 되어줄 리는 만무했고, 롤스로이스는 RB211 엔진의 개발실패로 회사의 기둥까지 뽑아먹고 아예 길바닥에 드러누운 상황이라 어쩔 수 없는 유일한 선택이기도 했다. 또한 아직 광동체 여객기가 대중화되기 전의 상황이라 GE 역시 20,000 파운드 수준의 엔진개발을 기획하고 있었으며, CF6 엔진을 A300에 적용하는 과정에서 스네크마와 작업해본 경험이 있기에 서로를 훌륭한 파트너라 인식하는데 큰 어려움은 없었다.

그런데 GE가 이 합작을 결정한 실질적인 이유는 내 돈 없이 스네크마가 개발비용을 충당하기로 했기 때문이었고, 애당초 B-1에 탑재할 F101 엔진보다는 이미 개발해놓은 CF6의 기술만을 제공할 꿍꿍이를 하고 있었지만, 당시 미 공군에서 발주한 AMST (Advanced Medium STOL Transport)[7] 계획에서 스네크마와의 합작품으로 승리하려던 욕심에 좀 더 선진적인 기술이 녹아있는 F101의 기술에 대한 수출허가를 미국 정부에 요청하기에 이른다. GE의 거듭된 요청과 설득에도 불구하고 안보와 정치적인 파급이 너무나 큰 나머지 수출은 계속 불허당했지만, 1973년 미국의 리처드 닉슨 대통령과 프랑스의 조르주 퐁피두 대통령이 아이슬란드의 레이캬비크에서 가진 정상회담에서 마침내 합의가 이루어진다. 대신에 프랑스 정부는 F101 엔진의 개발비용에 대한 보상과 기술사용료로 8,000만 달러의 지불을 약속했으며, 2007년에 공개된 기밀해제 문서에는 프랑스 정부가 유럽에 수입되는 20,000 파운드급 (CFM56) 엔진이 장착된 미국제 항공기에 대해 관세를 요구하지 않겠다는 합의가 담겨있었다고 한다.

어쨌든 기술의 이전유출에 대한 문제가 해결됨으로써 새로운 엔진에 대한 생산 및 판매법인이 설립되었고 출자비율은 50대 50으로 합의됐으며, 첫번째 제품의 명칭은 GE의 CF6 엔진에서 CF와 스네크마의 M56이라는 엔진개발 프로젝트[8] 명칭을 적절하게 짬뽕해서 이루어졌다(...) 부사장은 양사에서 각각 1명, 이사진은 5명씩 선출하기로 했으며 엔진의 최종적인 조립은 GE의 오하이오 주 이븐데일 (Evendale) 공장과 스네크마의 빌라로슈 (Villaroche) 공장에서 적절하게 이루어진다. GE는 주로 고압터빈 (HPT : High Pressure Turbine), 고압압축기 (HPC : High Pressure Compressor), 연소기 (Combustor)등을 제작하고 스네크마는 팬 블레이드, 저압터빈 (LPT : Low Pressure Turbine), 저압압축기 (LPC : Low Pressure Compressor), 기어박스, 외부 구조물 등을 담당한다.

개발을 마치고 B707이나 DC-8을 운용하는 여러 항공사에 엔진 교체에 대한 입질을 넣어봤으나 대부분 문전박대를 당했는데, 마침 보잉이 B707의 막되먹은 소음을 감소시키는데 있어 좋은 솔루션이 될 것이라 판단하고 B707-700이라는 기종을 기획했지만, 쌍발기가 슬슬 태동하는 시점이라 아무런 관심도 받지 못하고 사장되고 말았다. 그러나 극악스러운 연비와 작전반경으로 고생하던 미 공군의 KC-135 엔진교체 사업을 수주해서 무려 600대[9] 가량의 어마어마한 작업물량을 확보할 수 있었는데 대부분 J57 따위의 구형 터보제트 엔진을 탑재한 모델이었다. 이 사업은 1980년 1월부터 시작되었고 소음과 연비에서 월등한 향상을 보였음은 물론 길어진 항속거리와 짧아진 이륙거리, 전체적인 수명까지 늘려버리는 미친듯한 성능을 과시한다. 1982년에는 미 해군의 통신중계기 E-6의 엔진으로 선택되었고, 사우디아라비아 공군도 주문한 E-3 AWACS의 엔진으로 CFM56을 결정하기에 이른다.

이후 B737 Classic의 엔진으로 채택되어 또 한번 대박을 맞음은 물론이고, 약간은 불안불안했던 회사의 팔자를 제대로 고치게 된다. 그러나 초기에는 특히 팬 블레이드의 설계결함으로 인해 종종 사고를 유발시켰고, 가장 대표적인 것은 1989년 B737-400의 팬 블레이드 파손으로 유발된 브리티시 미들랜드 국제항공 92편 추락 사고였으나 현재는 개량작업으로 모든 문제점이 수정됐다. 2011년 6월 까지 총 누적 판매댓수는 22,208기에 달하고, 2010년 1월 기준 CFM56 계열 엔진의 총 비행시간은 4억 7천만 시간에 이르는데, 이를 환산하면 무려 53,000년에 해당되는 거짓말같은 수치가 된다(...)

3 파생형

3.1 CFM56-2

명칭 길이
(m) 		지름
(m) 		자체중량
(kg) 		최대추력
(lbf) 		압축기
(LPC-HPC) 		터빈
(HPT-LPT) 		압축비 바이패스비 적용기종
CFM56-2A2.432.142,20024,0003-91-423.7~25.45.9~6.0E-3[10]/E-6
CFM56-2B
(F108-CF-100/-201)		2,14022,000KC-135R/T
RC-135U/V/W
CFM56-2C2,120DC-8-70

초기에 판매 자체가 어렵던 시절에 군용으로 강매 팍팍 밀어넣던 최초의 파생형이다. 앞서 서술했듯이 미 공군은 이 모델에 F108이라는 제식명칭을 부여했는데, 정작 미 공군이 운용하는 E-3B/C 계열은 초기부터 달려있었던 TF33을 지금도 사용중에 있다. 당연히 이 고물을 좋아서 쓰는건 절대 아니고 예산이 부족해서 도무지 엄두를 낼 상황이 안되는 것이고, 심지어는 최근에 있었던 E-3G 개량사업에 조차도 엔진교체 프로그램을 아예 포함시키지 않을 정도였다. 그러나 B-52의 엔진 교체는 정말 시급하다고 보는 것인지 프랫&휘트니의 PW2000을 몹시 탐내고 있다. 또한 1960년대 무렵부터 운용해온 RC-135 계열 정찰기는 2000년대 초중반에 모두 엔진교체를 완료해서 현재도 잘 굴리고 있으며, 2013년 영국 공군은 Airseeker라는 이름의 프로젝트를 통해 CFM56이 달려있는 RC-135W를 도입했다.

3.2 CFM56-3

명칭 길이
(m) 		지름
(m) 		자체중량
(kg) 		최대추력
(lbf) 		압축기
(LPC-HPC) 		터빈
(HPT-LPT) 		압축비 바이패스비 적용기종
CFM56-3B12.361.691,97022,1003-91-422.6~25.75.9~6.0B737-300/-500
CFM56-3B2B737-300/-400
CFM56-3C123,500B737-300/-400/-500

1984년 1월에 미국 연방항공청의 인증을 받은 후 드디어 최초로 상업용 항공기에 채택된 모델로서 B737-100/-200의 JT8D를 깨끗하게 밀어내고 B737 Classic 기종에 장착되기 시작했다. 그러나 날개에 붙은 엔진과 지상과의 높이 (Engine Clearance)가 문제가 되어 열심히 밟아 찌그러뜨린 후 껍데기의 모양만 좀 변형시켰는데, 이런 비대칭형의 디자인은 오직 B737 전용인 CFM56-3과 -7에만 적용된다.

3.3 CFM56-4

CFM56의 파생형 가운데 최초로 FADEC (Full Authority Digital Engine Control : 전자식 엔진제어 방식)을 도입하고 약 25,000 파운드의 추력을 목표로 A320에 적용시키기 위해 개발을 시작했으나, IAE[11]가 개발한 V2500이라는 경쟁자가 나타나자 다 갈아엎고 CFM56-5이라는 프로젝트로 다시 시작했다.

3.4 CFM56-5

3.4.1 CFM56-5A

명칭 길이
(m) 		지름
(m) 		자체중량
(kg) 		최대추력
(lbf) 		압축기
(LPC-HPC) 		터빈
(HPT-LPT) 		압축비 바이패스비 적용기종
CFM56-5A12.422.102,33025,0003-91-424.1~27.86.0~6.2A320-200/-300
CFM56-5A326,500A320-200
CFM56-5A422,000A319-100
CFM56-5A523,500

에어버스의 항공기에 적용된 최초의 파생형이다. FADEC을 비롯한 기능을 추가하고 추력이 살짝 증가함과 아울러 팬 블레이드와 연소기, 압축계통을 개량해서 약 10~11% 가량의 연비를 향상시켰다. 디자인도 CFM56-3의 쭈그러진 모양과는 달리 날렵하게 생겼다.

3.4.2 CFM56-5B

명칭 길이
(m) 		지름
(m) 		자체중량
(kg) 		최대추력
(lbf) 		압축기
(LPC-HPC) 		터빈
(HPT-LPT) 		압축비 바이패스비 적용기종
CFM56-5B12.602.102,46030,0004-91-424.4~33.75.4~6.0A321-100
CFM56-5B231,000
CFM56-5B332,000A321-200
CFM56-5B427,000A320-200
CFM56-5B522,000A319-100
CFM56-5B623,500
CFM56-5B727,000
CFM56-5B821,600A318-100
CFM56-5B923,300

1993년에 인증을 통과한 파생형으로서 저압 압축계통을 한 단계 추가시키고 연소기가 2중으로 적용되는 변화가 생겼다. 추력을 향상시켜 A320 계열의 모든 항공기에 장착이 가능하게끔 라인업이 다양해졌고, 배출가스를 감소시켜 친환경적인 모델이다.

3.4.3 CFM56-5C

명칭 길이
(m) 		지름
(m) 		자체중량
(kg) 		최대추력
(lbf) 		압축기
(LPC-HPC) 		터빈
(HPT-LPT) 		압축비 바이패스비 적용기종
CFM56-5C22.622.252,64031,2004-91-531.5~33.96.4~6.6A340-200/-300
CFM56-5C332,500
CFM56-5C434,000

CFM56 계열에서 가장 높은 추력을 지니고 있으며 최초로 광동체 여객기에 머릿수로 밀어붙여 탑재된 사례가 됐다. 팬의 크기가 약간 늘어났고 저압계통을 업그레이드해서 아주 미미한 연비상승이 있지만 A340 자체가 엔진이 4개 짜리라서 큰 의미를 지니지는 못한다. 한편 A340의 항속거리 연장형 A340-500/-600의 엔진으로서는 롤스로이스의 트렌트 500 계열이 채택되었지만, 얼마 후 B777이 나와 A340을 퇴물로 만드는 바람에 에어버스나 롤스로이스나 별반 큰 재미를 보지는 못했다.

3.5 CFM56-7

명칭 길이
(m) 		지름
(m) 		자체중량
(kg) 		최대추력
(lbf) 		압축기
(LPC-HPC) 		터빈
(HPT-LPT) 		압축비 바이패스비 적용기종
CFM56-7B202.512.122,39020,6003-91-422.7~28.95.1~5.6B737-600/-700
CFM56-7B2222,700
CFM56-7B2424,200B737-700/-800/-900
CFM56-7B2626,300
CFM56-7B2727,300B737-700/-800/-900/E-737/P-8/C-40

1996년에 최초로 등장한 파생형으로서 전작들에 비해 가장 진보된 디자인과 저렴한 운용비용을 자랑하는 모델이다. B737에 탑재되는 만큼 외관은 어쩔 수 없이 찌그러져 있지만 그래도 공기역학적인 부분을 최대한 고려해서 CFM56-3과는 약간 다른 형상을 지닌다. CFM56-5 계열처럼 전자식 엔진제어 방식이며 ETOPS-180 인증과정을 통과했다. B737-700의 AEW&C 파생형인 E-737과 B737-800의 동체와 -900의 날개를 조합시킨 P-8 대잠초계기에도 사용된다.

한편 2010년 이후로 더 이상의 파생형은 나타나지 않고 있으며, 2016년 출시를 목표로 LEAP이라는 새로운 엔진을 개발중에 있다. CFM56-5B와 CFM56-7의 후속제품으로서 각각 A320neo와 B737 MAX 기종에 적용될 예정이다.

4 관련 문서

(영문 위키백과) CFM International CFM56

5 관련 항목

  1. ↑ 그러나 엄밀하게 따지자면 C-135 계열의 항공기들은 B707이 아닌 프로토타입 367-80에 기반하고 있다.
  2. ↑ KC-135의 경우 기존에 지니고 있던 J57 터보제트 엔진에 비해 약 25% 이상의 연비향상과 무려 60% 이상의 항속거리 증가를 가져왔고, 추력도 거의 2배에 달해 운용비용 절감과 전투력 향상에 있어 지대한 공을 세웠다. 돈이 없어 CFM56으로 개수하지 않은 KC-135E 모델은 2009년을 마지막으로 미 공군에서 모두 퇴역했다.
  3. ↑ 그러나 같은 B707 베이스인 E-8C Joint STARS는 비용과 기술적인 문제로 인해 CFM56이 아닌 JT8D-219를 선택해서 개량작업을 시행했는데, 그래도 기존의 TF33에 비해 연비가 약 17% 가량 향상되는 효과가 있다고 한다.
  4. ↑ (1917~1997) 원래 프랑크푸르트에서 태어난 독일인이고 경력은 자동차 정비사로 시작했지만 Mittweida 기술대학에 진학해 기계/항공공학을 공부했다. 제2차 세계대전동안 미군에 합류해 항공기 정비담당으로 복무한 후 1948년 부터 GE에서 근무하면서 훗날 J79 엔진의 개발을 주도했다. 1980년 GE에서 은퇴한 후 1997년에 백혈병으로 타계했다.
  5. ↑ (1920~1986) 프랑스 육군 출신의 엔지니어였고 1944년 독일군과의 전투에서 오른팔을 잃는 큰 부상을 입는다. 1971~1982년까지 스네크마의 5번째 사장을 역임한다.
  6. ↑ F-4 팬텀의 J79나 미라주 계열 전투기의 Atar 터보제트 엔진이 대표적이다.
  7. ↑ 1972년 C-130을 대체하기 위한 차세대 중형 단거리 이착륙 수송기 개발계획으로 YC-14 수송기가 탄생하게 되는 계기가 된다. 그러나 1979년에 계획 자체가 다 엎어지고 YC-14와 경쟁했던 YC-15는 C-17의 개발로 계승된 한편, 당장 갖다 버리려던 C-130은 아직까지도 훨훨 잘만 날아다니고 있다(...)
  8. ↑ 그러나 M56이라는 명칭을 지닌 엔진 시제품은 존재하지 않는다.
  9. ↑ KC-135는 엔진이 4개라서 산술적으로만 따져도 2,400개가 넘는다.
  10. ↑ 영국 공군과 프랑스 공군, 사우디 공군의 사양에만 적용됐다.
  11. ↑ International Aero Engines : 프랫&휘트니와 독일의 MTU, 일본의 가와사키 중공업과 미쓰비시 중공업 등이 모여서 설립한 합작투자 기업인데, 엔진 얼라이언스와 비슷한 맥락으로 볼 수 있다.