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하늘을 나는 비행기의 심장, 제트엔진을 만들다!(4)

서울 덕수 김혜윤 기자

지난 9월 7일, 저는 ‘출동 섭섭박사’ 행사에 다녀왔습니다. 동아사이언스 사옥 7층 다빈치룸에서 자동차 엔진을 만들어 보는 시간을 가졌습니다. 그리고 비행기 제트엔진 조립세트를 선물로 받았습니다. 그래서 오늘 비행기 제트엔진에 대해 써보려고 합니다.   과연 비행기 제트엔진이란 무엇일까요? 제트엔진은 비행기의 주 동력원으로서 비행기의 날개 밑에 있습니다. 비행기 제트엔진의 종류는 터보젯, 터보팬, 터보프롭, 터보샤프트로 총 4가지인데, 이 모형은 가장 일반적인 제트엔진인 터보팬 엔진입니다.   터보팬 제트엔진의 위력은 대단합니다. 미국의 전투기로 쓰였던 SR-71 ‘Blackbird’에 있는 터보팬 제트엔진은 최대 속력으로 총알보다 빠른 마하 3.5(음속의 3.5배)를 낼 수 있습니다. 이런 속도를 낼 수 있는 터보팬 엔진의 무게는 개당 14,741kg이나 됩니다.   이렇게 무거운 제트엔진 속에선 무슨 일이 벌어지고 있는 것일까요? 제트엔진 속에선 ‘흡입, 압축, 연소, 배기’가 끝임 없이 반복하고 있습니다. 첫째, 흡입구에서 공기를 엔진 내부로 끌어옵니다. 이때, 내부의 대형 날개는 흡입된 공기를 압축하고 확장시켜 추력(밀고 나가는 힘)이 생기게 합니다. 둘째, 흡입된 공기 중 일부분이 제트엔진의 압축기로 들어갑니다. 들어간 공기는 압력과 온도가 올라가서 고밀도로 압축됩니다. 셋째, 연소실에서 연료와 공기 혼합물에 불이 붙으면서, 가스가 생성되고 이 가스는 부피가 늘어나면서 계속적인 압력 속에 있습니다. 그 결과 속도의 증가가 일어나며 ‘제트(빠른 기류)’ 로 나타납니다. 마지막으로 배기 단계입니다. 연소되는 가스는 여러 기관들을 통과하며 지속적인 압력에서 풀려납니다.   이렇게 실로 놀라운 기록과 성능을 가지고 있는 터보팬 제트 엔진을 직접 모형으로 만들어 보았습니다. 모형조립이 생각보다 간단하고 순차적이어서 빨리 끝났는데, 작동을 시켜보니 돌아가지 않았습니다. 원인은 아주 작은 부품 하나 때문이었습니다. 저는 이로써 큰 제트 엔진의 아무리 작은 부분이라도 비행기 운행에는 중요하다는 걸 깨달았습니다. 이번 기회를 통해 기계의 원리뿐만 아니라 기계의 구조, 중요성 등을 알게 되었습니다. 이런 귀한 기회와 선물을 주신 어린이 과학동아 기자단께 감사드리며 이상 마치겠습니다.               SR-71 "Blackbird" 전투기 (사진 출처: 위키피디아)   동영상

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