비행기 날개 끝이 위로 구부러져 있는 이유

여러분은 혹시 비행기의 날개를 유심히 관찰한 적이 있으신가요? 자세히 보면 날개 끝이 살짝 구부러져 있다는 사실을 깨달을 수 있는데요. 날개 끝에 항공사의 로고를 표기한 것으로 보아 홍보 효과를 위한 것으로 생각할 수도 있겠지만, 이는 의외로 비행기에 매우 중요한 역할을 하고 있죠. 그렇다면 과연 어떤 이유로 비행기 날개 끝이 위로 구부러져 있는지 함께 알아보도록 하겠습니다.

비행기의 날개 끝에 위로 구부러져 있는 이것은 '윙렛'이라고 불립니다. 항공기 제작사와 기종에 따라 그 모양새와 크기도 제각각이죠. 이 구조는 단순히 미적인 부분만을 고려해 구상한 게 아니라, 비행기가 이동 시 소용돌이를 최소화하는 중요한 역할을 하고 있는데요.

출처: 동아사이언스

윙렛의 역할에 대해 알아보기 전, 항공기의 비행원리부터 간단히 알아보겠습니다. 수십 톤이나 되는 무거운 쇳덩어리인 항공기가 하늘을 날 수 있는 이유는 바로 양력 때문인데요. 양력은 물체를 하늘로 띄우는 힘으로 기압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 원리를 이용하는 것이죠.

이러한 원리로 비행기 날개 끝 부분은 날개 아래의 고압과 날개 위의 저압이 만나 소용돌이 같은 공기 흐름, 즉 와류를 만들어내는데요. 이 와류는 날개에 흐르던 공기 흐름이 날개 끝에서 불안정해지면서 발생하죠. 이것은 항공기가 앞으로 나가는 것을 방해하는 항력의 원인이 되기도 합니다.

그래서 윙렛의 역할은 와류를 줄이는 데 있습니다. 윙렛을 사용하면 아래쪽에서 위쪽으로 움직이려는 공기들이 날개 끝을 타고 위쪽으로 올라가, 소용돌이를 만들지 않고 자연스럽게 분산시킬 수 있기 때문인데요. 이렇듯 윙렛은 날개 끝에서 양력이 생성되게 하지 못함으로써 항공기의 상승력과 연료 효율, 날개의 내구성에도 긍정적인 영향을 주기도 하죠.

그렇다면 언제부터 비행기에 윙렛을 적용했을까요? 우선 윙렛이 처음 개발된 때는 1897년입니다. 영국의 프레드릭 W. 랜체스터가 날개 끝에 수직으로 패널을 세우면 와류를 제어할 수 있다는 사실을 발견하고, 이 개념을 특허출원했죠. 이후 1970년대 미국 항공 우주국의 리차드 위드컴이 윙렛을 고안하면서 항공기의 주요 구조물 중 하나가 됐습니다.

실제 비행기에는 1985년 10월, 보잉 747-400에 처음으로 적용됐는데요. 특히 윙렛을 장착하면서 이를 장착하지 않은 747-300보다 비행성능은 물론 항속거리도 3.5% 정도 더 늘었죠. 이러한 효과가 알려지면서 비행기의 윙렛 적용은 점차 늘었고, 오늘날에는 보편화한 구조물로 자리 잡았습니다.

그런데 이상한 점은 이렇게 좋은 점만 갖춘 윙렛이 모든 비행기에 적용되지 않는다는 점입니다. 실제로 보잉의 대표적 기종 중 하나인 보잉 777에는 윙렛이 장착되어 있지 않은데요. 대표적으로 보잉 777-200과 777-300은 윙렛 대신 클린시트 날개가 적용됐습니다.

여기에는 날개 길이라는 비밀이 숨어 있는데요. 보잉 777처럼 길이가 긴 항공기에 윙렛을 장착하게 되면 윙렛이 과도한 진동을 일으킬 수 있고, 날개의 길이도 추가로 더 길어져 공항이용이 제한됩니다. 그래서 보잉 777에는 가장 안전한 방법인 날개 너비를 확장하는 방법을 채택했죠.

한편, 전문가들은 윙렛의 역기능도 지적하고 있습니다. 날개 끝에 작지 않은 구조물이 추가되는 만큼 항공기 중량이 늘어나고, 날개의 견고성에도 악영향을 줄 수 있다는 주장인데요. 물론 윙렛이 추가되면서 제작방법과 정비도 더 어려워질 뿐만 아니라, 가격도 만만치 않아 무작정 좋다고 갖다 붙이는 것은 옳지 않다는 주장이 많습니다.

하지만 분명한 것은 연료절감을 위해 온갖 노력을 아끼지 않은 항공기 제작사들 사이에서 윙렛은 이를 위한 중요한 구조물 중 하나라는 것인데요. 경쟁사의 항공기보다 단 1%라도 우위를 유지하기 위해 여전히 개발전쟁을 치르고 있다는 점이죠.