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인류는 언제부터 비행을 꿈꾸어 왔을까? 새의 깃털과 밀납을 사용해 날개를 만들어 창공을 향해 몸을 던졌던 신화속 이야기를 생각해 보면, 고대부터 우리는 늘 비행을 꿈꿨던 것 같다. 하지만 오늘날 우리에게하늘을 나는 일은 더 이상 꿈이 아니다. 장거리 여행의 수단으로 제일 먼저 떠올리는 것이 바로 비행기일 정도로 상용화됐기 때문이다. 그런데 문득 궁금하다. 많게는 600명까지도 수용 가능한 400톤이 넘는 육중한 몸을 하늘에 띄우는 비행기에는 어떤 원리가 숨어 있을까?

 비행기가 지상에 정지해 있을 때는 자동차와 크게 다를 바가 없어 보인다. 그러나 자동차가 아무리 빨리 달린다 해도 하늘을 날 수는 없다. 그렇다면 자동차와 비행기는 어떤 차이가 있는 것일까? 자동차와 비행기의 가장 큰 차이점은 바로 날개다. 비행기가 나는 원리의 요점은 고정 날개면이 어떤 속도로 공기 속을 운동하면 운동방향에 대해 직각으로 작용하는 힘 즉, 양력이 작용해 기체가 공중에 뜨게 되는 것이다.


날개에 부딪히는 공기흐름 이용


   비행기가 날 때에는 양력 뿐만 아니라 뒷쪽으로 작용하는 힘 즉, 항력이 발생한다. 바람이 불면 물체는 기압이 낮은 쪽으로 쏠리게 된다. 비행기 날개를 보면 위쪽 부분은 볼록하고 아래는 평평하다. 이것이 비행기가 날 수 있는 원리다. 날개에 공기가 부딪히면 위쪽은 볼록하므로 공기의 흐름이 빨라지고, 아래쪽은 평평하므로 공기는 평행하게 흐르게 된다.

 그러므로 날개에 비행기가 뜰려고 하는 성질 즉 양력이 발생한다. 승용차를 타면, 갑자기 옆차가 빠르게 지나가면 승용차는 기우뚱거리고, 지하철 플렛폼에서 전차가 들어오면 한발 물러나 있으라고 그러는데, 이유는 전차가 들어오면서 전차 주위로 공기의 흐름이 빨라져 옆에 있는 물체를 전차 벽으로 빨아 들여 매우 위험기 때문이다.


양력과 항력 원리로 기체 비행


 자동차의 경우는 양력을 없애기 위해(최소화 하기) 끊임없는 노력을 하고, 자동차가 달릴 때 자동차는 위로 양력이 발생하기 때문에 자동차가 가벼워져 핸들 조작이 가벼워지고 노면과 타이어의 마찰이 적어져 위험하다. 달릴수록 가라앉는 자동차를 만들기 위해 노력하고 조금이나마 부력도 작용하는데, 비행기의 부피가 크고 무게가 적게 나가기 때문에 배가 물위를 부력으로 떠 있는 것처럼 공기 중의 부력도 비행기를 뜨게 하는데 약간은 작용한다.

 비행기가 속도를 유지하기 위해서는 속도가 얼마인지 아는 것이 중요한데, 비행때 바깥 공기는 정지해 있지만 비행기가 정지해 있는 공기 중을 날기 때문에 공기가 비행기 주위를 흐르는 것처럼 느껴진다. 그러므로 바깥 공기의 속도를 측정하면 비행기 속도가 구해진다.(베르누이 방정식을 통해 구할 수 있다) 그럼 자동차가 일정한 속도로 가는 것처럼 엔진의 분사량을 조절하면 된다.


부양 최적속도로 활주한 뒤 이륙


   비행기의 경우 일정속도 유지를 컴퓨터가 알아서 해주기 때문에 걱정없다. 고도를 측정하는 데는 비행기가 전파를 땅으로 발사해 전파가 돌아오는 시간을 계산하면 비행기의 고도가 얼마인지를 알 수 있으며, 산이 있으면, 산에 대한 정보도 계산에 포함된다. 그래도 안전을 위해 이·착륙시 관제탑과 지속적인 연락을 통해 정확한 고도를 확인하고, 일정고도와 속도를 내는 것은 기내 컴퓨터가 알아서 한다.

 한편, 비행기는 자신의 무게를 이기고 하늘로 떠오를 수 있는 최소한의 속도 이하에서는 비행할 수가 없으므로 최소속도 이상이 될 때까지는 지상에서 활주를 한 후 이륙하게 된다. 착륙할 때에도 마찬가지로 지상 활주가 필요하다. 비행기가 추락하지 않고 착륙하기 위해서는 비행기 무게와 같은 크기의 양력을 유지한 채 지상에 접촉해야 한다. 그러므로 비행기가 땅에 닿는 순간 속도는 최소속도 정도일 것이다. 최소속도 정도로 땅에 닿은 비행기는 속도를 줄여 정지하기 위해 지상의 활주가 꼭 필요하다.

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