“날고 싶은 욕망은 선사 시대부터 흔적도 없던 땅에서 험난한 여행을 하며 자유롭게 나는 새를 부러워하던 우리 조상들이 물려준 생각입니다.” _윌버 라이트(라이트 형제 중 형)
“비행기는 내 몸속의 피와 연결되어 혈관 속에서 순환하고 있다.” _생텍쥐페리, 『전시조종사』 중에서
“모든 것이 당신에게 불리해져 갈 때, 비행기는 바람을 따라서가 아니라 거슬러 이륙한다는 것을 기억하라.” _헨리 포드(‘자동차 왕’이라 불린 포드자동차 창업자
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비행기의 프로펠러는 바람개비와 같은 모양인데 이것이 돌면서 공기를 뒤로 밀어내 비행기를 앞으로 나가게 합니다. 그런데 이 프로펠러는 공기를 가르는 각도를 쉽게 바꿀 수 있어 프로펠러의 아래 면 각도를 수직보다 앞쪽으로 조정하면 비행기를 앞으로 가게 하고 뒤쪽으로 조정하면 뒤로 가게 합니다. 실제로 프로펠러 비행기는 주기장에서 나오거나 들어가 주기(parking, 비행기를 주기장에 세우는 것)할 때 이 백킹(backing, 자신의 힘으로 뒤로 움직이는 것)을 하기도 합니다.
제트엔진 비행기도 뒤로 움직일 수 있습니다. 제트엔진은 엔진 안에서 연료를 폭발시키고 폭발한 기체를 뒤로 분사시켜 비행기가 앞으로 나가는 힘을 얻는데, 조종석의 스로틀(Throttle)에 달린 역추진 장치(Reverse thrust)를 작동시키면 엔진 뒤로 분사되는 공기의 흐름을 앞으로 바꿔 비행기를 뒤로 움직이게 할 수 있습니다. 그러나 보통은 착륙 후, 속도를 빨리 줄이기 위해 브레이크와 같이 사용하고 뒤로 가기를 하지는 않습니다. 느린 속도에서나 정지한 상태에서 역추진 장치를 사용하면 외부의 물질이 엔진으로 빨려 들어가 엔진이 망가질 수도 있고, 주변의 작은 돌 같은 물질을 날려 비행기 기체가 부서질 위험도 있기 때문입니다.
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이카로스의 이야기는 날 수 없는 인간이 자유롭게 하늘을 나는 새를 바라보며 날고 싶은 욕망을 실현하기 위해 얼마나 오랫동안 애써 왔는지 잘 보여 줍니다. 인간은 이카로스처럼 새의 날개를 만들기도 하고, 연을 만들어 사람을 태우기도 하고, 열기구에 바구니를 달아 타기도 하면서 오늘날까지 수천 년 동안 날고 싶은 욕망을 정교하고 안전하게 실현하기 위해 노력해 왔습니다.
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제트비행기의 속도가 점점 빨라지면서 초음속 전투기들이 속속 개발되기 시작했습니다. 이어서 민간에서도 초음속 여객기를 개발하기 시작했지요. 세계 최초의 초음속 여객기는 소련(러시아의 옛 이름)에서 개발한 TU-144입니다. 이 TU-144는 영국과 프랑스가 공동 개발한 콩코드에 앞섰을 뿐만 아니라 더 높은 고도를 더 빠르게 비행할 수 있는 세계 최초의 초음속 여객기였습니다. 140명의 승객을 태우고 최고 속도 마하 2.35로 날았습니다.
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무인 비행기는 1930년대 초 영국에서 개발해 제1차 세계대전에 처음 사용되었습니다. 여왕벌(Queen Bee)이라고 이름 붙여진 이 드론은 고도 5,000m에서 500km를 비행할 수 있었습니다. 약 380기가 만들어져 영국 공군과 해군의 공중 사격용 표적으로 사용되었습니다.
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비행기를 직접 만들기로 결심한 라이트 형제는 자신들이 구할 수 있는 모든 책과 자료를 조사하고 비행기 설계에 적용했습니다. 당시는 인간이 비행한다는 것은 상상하기조차 어려웠던 시기였습니다. 그들은 목숨을 걸고 시험해야 했기에 모든 과정을 매우 조심스럽게 진행했습니다. 처음에는 연 모양의 모형을 만들었고, 사람이 타지 않는 글라이더를 만들어 실험했습니다. 그다음 충분한 실험 결과가 쌓이고 나서야 사람이 타는 글라이더를 만들어 비행 실험을 진행했습니다. 글라이더 비행 실험만 700회가 넘었다고 하니 얼마나 치밀하게 준비했는지 알 수 있습니다.
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1922년 12월 10일, 서울 여의도에서 안창남의 ‘고국 방문 기념 비행’이 열렸습니다. 여의도 비행장을 이륙해 남산을 돌아 창덕궁 상공을 거쳐 다시 여의도 하늘에서 곡예비행을 선보이는 자리였습니다. 당시 서울의 인구는 30만 명이었는데 5만여 명의 인파가 몰려 여의도로 가는 길은 인산인해를 이루었습니다. 남대문 역에서는 지방에서 오는 사람들을 위해 하루 네 번 임시 열차를 운행할 정도였다고 합니다.
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비행기의 날개를 세로로 자르면 둥글고 길쭉한 모습이 나오는데 이것을 ‘에어포일(Airfoil)’이라고 합니다. 이 단면을 자세히 살펴보면 윗면은 둥글고 불룩한 데 비해 아랫면은 덜 불룩해 윗면의 길이가 아랫면의 길이보다 조금 더 깁니다. 날개가 공기를 가르며 나아갈 때, 날개 앞단을 출발한 공기는 날개 위아래로 나누어져 흐르다가 같은 시간에 날개 끝에 도착하는데, 그러려면 길이가 긴 윗면의 공기가 짧은 밑면의 공기보다 빨리 흘러야 합니다. 따라서 흐름이 빠른 날개 윗면의 압력은 밑면보다 낮고, 흐름이 느린 밑면의 압력은 윗면보다 높습니다. 압력은 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직이므로 이 움직임이 날개를 위로 밀어 올리는 힘, 즉 ‘양력’을 만듭니다. 이것이 전통적으로 알고 있었던 양력 발생의 원리입니다.
--- p.97

비행기의 조종 장치는 작은 비행기든 큰 비행기든 거의 비슷합니다. 요크라고 부르는 조종휠은 왼쪽과 오른쪽 날개 끝부분 뒤에 있는 에일러론과 꼬리날개의 엘리베이터와 연결되어 있습니다. 요크를 왼쪽으로 돌리면 왼쪽의 에일러론이 위로 올라가고 오른쪽 에일러론은 아래로 내려가는데, 이로써 왼쪽 날개의 양력은 줄고 오른쪽 날개의 양력은 커져 비행기는 왼쪽으로 경사져 선회합니다. 반대로 오른쪽으로 돌리면 오른쪽 에일러론은 위로, 왼쪽 에일러론은 아래로 내려가 오른쪽으로 경사져 선회합니다.
--- p.104

여객기에는 왜 두 명의 조종사가 꼭 필요할까요? 가장 중요한 이유는 한 사람이 실수하더라도 다른 사람이 그 실수를 막기 위해서입니다. 아무리 우수한 조종사라도 모든 것을 다 알 수 없으며 언제든 실수할 수 있습니다. 특히 많은 승객이 타는 여객기에서 조종사가 실수하면 그대로 큰 사고로 이어질 수 있어 서로를 도와주는 다른 조종사가 꼭 필요합니다. 여객기의 조종실에는 아직도 한 사람이 다루기에는 많은 장치가 있습니다. 그래서 여객기는 반드시 두 명의 조종사가 타도록 법으로 정해져 있습니다.
--- p.141

미래의 비행기 중에서 가장 주목을 받는 분야는 도심 항공 교통수단이라고 불리는 UAM(Urban Air Mobility)과 극초음속(Ultra supersonic) 여객기입니다. 미래에도 먼 거리의 여행은 여전히 비행기를 이용하겠지만 공항에서 집 근처까지나 도시의 외곽과 중앙 사이의 이동은 복잡한 도로를 벗어나 하늘을 나는 UAM을 이용할 가능성이 큽니다. 우리 정부는 2025년에 일부 노선에서 UAM을 이용한 도시 하늘길이 시작되고 2030년 즈음에는 본격적인 상용화가 이루어질 것으로 전망했습니다.