새들의 비행법을 모방함

“나는 새처럼 날고 싶다. 푸른 하늘을 두둥실 떠다니고 싶다. 흰 구름을 만져 보고 싶다.” 이것은 먼 옛날의 공상인가? 그럴지 모른다. 하늘을 나르려는 인간의 꿈은 발명자 ‘대달루스’에 대한 고대 희랍 신화로 소급한다. 그는 날개와 ‘왁스’를 만들어 자신과 자기의 아들 ‘이카루스’로 하여금 새처럼 날 수 있게 하였다. 그러나 태양열이 날개를 녹였기 때문에 ‘이카루스’는 추락하여 사망하였다.

「깨어라!」 일본 통신원 기

그러나, 1680년에, 이러한 비행의 불가능성이 인정되었다. 이태리 수학자 ‘기오바니 A. 보렐리’의 계산에 따라, 인간이 날기 위하여 새와 같이 펄럭이는 팔의 힘에 의존하려면, 인간은 결코 이륙하지 못할 것임이 나타났다.

1783년에 와서야 두 ‘프랑스’인이 처음으로 육지의 전경을 즐겼다. 그들은 ‘린네르’ 기구를 타고 ‘파리’로 날아갔다. 여러 해 후, 연과 ‘글라이더’ 실험을 거쳐 동력에 의한 비행의 신비가 시작되었다.

오늘날 거의 500명의 승객 혹은 90‘미터 톤’의 화물을 싣고 시속 966‘킬로미터’의 속도로 여행하는 것은 예사가 되었다. 시속 3,200‘킬로미터’ 이상의 속도 기록이 세워졌고, 16,000‘킬로미터’ 이상의 무착륙 원거리 비행 기록이 세워졌다. 비행면에서의 이러한 진보에 대해 외경감을 가지는 사람들이 많은가 하면, 어떤 사람들은 낮은 고도(600 내지 900‘미터’)로 소리없이 저속 비행하는 데서 만족과 커다란 즐거움을 발견한다. 이것이 활공 비행의 세계이다.

‘글라이더’의 사용

‘글라이더’는 처음에 비행 실험에 사용되었고, 그 후 훈련, 수송, 전투, 연구 및 ‘스포오츠’에 이용되었다. 오락으로서의 활공 비행은 미국, 독일 및 ‘오스트레일리아’에서 매우 인기가 있으며, 이러한 곳에서 ‘글라이더’ 기록이 수립되었다. 예를 들면, 14,102‘미터’의 세계 고도 기록이 1961년에 미국에서 수립되었고, 1,460.8‘킬로미터’의 최장 무착륙 직선 거리 기록은 독일에서 수립되었고, 500‘킬로미터’의 삼각 진로를 시속 140.7‘킬로미터’로 비행한 최고 속도 기록은 ‘오스트레일리아’에서 수립되었다.

일본에는, 3,000명 가까운 활공가들이 있는데, 그 중 반수는 학생들이다. 1975년 당시의 한 신문 보도에 따르면, 두명의 경험많은 조종사가 태평양 횡단 비행을 위해 3,776‘미터’ 높이의 ‘후지’ 산 꼭대기로부터 진보된 형태의 ‘글라이더’를 날리는 훈련을 하고 있었다. 일부 사람들은 필요한 산소와 식료품을 운송할 수 있고 충분한 고도에 이를 수가 있으면, 이론적으로 태평양 횡단 비행은 가능할 것이라고 믿고 있다. 그러나 그러한 비행의 계획은 폐기되었다. 정부의 규제로 비행 한계가 약 450‘미터’로 제한되어 있기 때문에 이곳에서는 세계 기록이 수립되지 않고 있다. 그러나, 훈련과 오락 비행이 ‘캄바라’의 ‘글라이더’ 항에서 계속되고 있다. 이곳은 산악 지방과 ‘후지’ 산 기슭 근처 바다 사이에 위치한 어촌이다. 이 ‘글라이더’ 항을 방문하여 이 ‘모우터’ 없는 비행기가 어떻게 새의 비행법을 가장 가깝게 모방하는지 알아 보기로 하자.

‘글라이더’ 항 방문

우리가 처음으로 격납고를 보면, ‘글라이더’를 상공으로 끌어 올리는 데 사용되는 단발 비행기 두대와 ‘모우터 글라이더’ 두대가 있는데, 각기 비행기가 공중에 뜨면 꺼질 수 있는 25마력짜리 소형 ‘엔진’이 있다. 다른 ‘글라이더’는 어디에 있는가? 이층 문이 열릴 때 우리의 목을 길게 늘여 보니 ‘글라이더’가 안에 정렬되어 있었다. 무게는 각기 250 내지 350‘킬로그램’에 불과하기 때문에, 동력 기중기에 의해 올려지고 땅에 내려질 수 있다. ‘글라이더’는 손에 밀려 활주로로 간다. 현대적인 대도시의 공항의 소음과 혼잡에 익숙해진 사람이 보면 이 ‘글라이더’ 항은 보잘 것 없을지 모른다. 좁은 활주로는 자갈길이며 무전 관제탑은 활주로로 가는 유개 ‘트럭’ 지붕 위에 설치되어 있다. 그러나 새들이 나르는 상공으로 올라가는 기쁨은 더 크지는 않을지라도 그에 못미치지 않는다. 소리없이 활공 비행의 기쁨을 맛보게 되기 때문이다.

주위를 살펴보면 여러 가지 형태의 ‘글라이더’가 있다. 어떤 것은 약간 육중해 보이고, 어떤 것은 맵시있고 유선형으로 되어 있다. 이러한 차이가 있는 이유는 무엇인가? 본래 ‘글라이더’는 글자 그대로 활공기이다. 큰 날개 표면이 있지만 그 설계와 무게 때문에 견인 비행기에서 일단 놓이면 땅으로 활공할 수 있을 뿐이다. 그러나 맵시있는 경(輕) ‘글라이더’는 솟아오를 수 있게 설계되어 있다. 다시 말하면, 높이 오르기 위하여 이러한 ‘글라이더’는 산비탈을 올라가는 바람을 이용할 수 있고, “상승 온난 기류”라고 불리우는 따뜻한 기류를 이용할 수 있다. 원거리를 여행하여 한번에 여러 시간 동안 공중에 머물 수 있는 것이 바로 이러한 ‘글라이더’이다.

인간이 만든 이러한 새들은 어떻게 하늘을 나를 수 있는가? 비행 원칙에 대한 기본적인 이해로도 그 점을 이해할 수 있다.

‘글라이더’에 영향을 주는 비행 원칙

비행기에 작용하는 힘이 네 가지가 있다. (1) 중력(무게에 따라 작용하여 비행기를 지구로 당기는 자연력) (2) 상승력(중력과 반대이며 날개의 설계 혹은 공기의 상승 기류에 의해 산출됨) (3) 견인력(전진 운동을 방해하는 공기 저항) (4) 분추력(견인력을 극복하고 비행기를 앞으로 밀어내는 추진력). ‘글라이더’를 이륙시킬 때는, 차나 비행기로 그것을 끌어 올림으로써 혹은 활주로 끝에 있는 설치된 ‘크랭크’와 ‘케이블’로 그것을 끌어 당김으로써 처음에 분추력을 제공한다. 일단 ‘글라이더’가 동력원으로부터 분리되면 상승력과 ‘글라이더’의 기체 역학적 설계가 중력과 견인력을 중화하여 ‘글라이더’는 공중에 떠 있게 된다. 상승력은 (1) 굽은 날개와 (2) 상승 기류에 의해 생긴다.

새의 날개의 모양을 연구함으로써 인간은 굽은 모양이 상승력을 조성할 것임을 알게 되었다. 날개의 설계에 무엇이 포함되어 있는가? 날개의 아랫면은 편편하고 꼭대기 면은 굽어져 있으며, 뒤쪽으로 점점 작아지거나 끝이 점점 작아진다. ‘글라이더’가 정지해 있을 때는 날개 꼭대기와 아래의 기압이 같다. 그러나 그것이 전진할 때는 날개 아래의 기압만 같은 상태를 유지한다. 꼭대기의 굽은 표면을 가로지르는 공기는 그 공기가 날개의 아랫면을 지나는 데 걸리는 같은 시간에 더 먼 거리를 지나기 마련이다. 그러므로, 날개 꼭대기를 지나는 공기는 더 빠르며 희박해지고 압력이 떨어진다. 높은 기압의 공기가 기압이 낮은 곳의 빈 곳을 채우려 할 때 날개 아래의 공기는 날개 위의 기압이 낮은 곳으로 올라가려 한다. 그러나 날개가 가로 막고 있으며 그 결과 상승력이 날개의 아랫면에 작용한다.

둘째로, ‘글라이더’가 편승할 수 있는 천연 기류가 있다. 만일 ‘글라이더’가 가볍고 잘 설계되었다면, 그것을 뜨게 하는 데는 많은 상승 기류가 필요치 않다. 높은 산의 바람 불어가는 쪽 면에 생기는 기류와 같이, 언덕이나 산으로 올라가는 바람은 상승력을 조성할 수 있다. 만일 시원하고 무거운 바람이 좀더 따뜻한 공기 속으로 들어가면, 좀더 따뜻한 공기는 위쪽으로 밀리며 이 “자르는 선”(線)에 편승하여 상승할 수 있다. 또한, 경작된 밭이나 도시의 ‘아스팔트’와 ‘콘크리이트’와 같은 어떤 지면은 태양으로부터 열을 흡수하여 따뜻한 공기가 올라가게 한다. 경 ‘글라이더’ 조종사들은 솟아오르는 새나 산봉우리 구름을 찾는다. 왜냐 하면 이러한 것들은 흔히 “상승 온난 기류”의 존재를 암시하기 때문이다. 상승 온난 기류 가운데서 선회함으로써 경 ‘글라이더’ 조종사는 높이 올라가며, 다음에 다른 방향으로 날아가 또 다른 상승 기류를 찾는다.

‘글라이더’ 비행

그러나 ‘글라이더’의 방향 조종 요인은 무엇인가? 조종사는 어떻게 ‘글라이더’를 조종하는가? ‘글라이더’의 세 가지 기본적인 운동이 있다. (1) 평행 운동(날개 끝에서 날개 끝까지의 측면을 축으로 하는 운동), (2) 횡전(橫轉) 운동(부리에서 꼬리에 이르는 경도를 축으로 하는 운동) 그리고, (3) 좌우 운동(동체의 중심을 통과하는 수직선을 축으로 하는 운동). 평형 운동은 꼬리의 수평면 뒤쪽 가에 있는 “승강타”의 상하 운동으로 조절된다. 횡전 운동은 날개의 뒤쪽 끝의 가동 부분인 보조 날개에 의해 조절된다. 왼쪽으로 회전하려면, 좌측 보조 날개는 올라가고 우측 보조 날개는 내려 간다. 우측으로 회전하는 데는 그 반대가 필요하다. 좌우 운동은 수직으로 된 꼬리의 뒷쪽 가에 있는 방향타에 의해 조종된다.

이것은 복잡해 보일지 모르지만, ‘글라이더’ 조종실을 보면 그 가동 원리가 비교적 간단하다. 바닥에서 올라오는 조종간이 평행 운동과 횡전 운동을 조종한다. 그것을 앞으로 밀면 돌출부가 내려간다. 그것을 당기면 ‘글라이더’는 올라가기 시작한다. 그것을 좌측으로 움직이면 좌측 날개는 떨구어지면서 좌측으로 회전하기 시작한다. 그것을 우측으로 움직이면 보조 날개는 반대 방향으로 움직이며 ‘글라이더’는 우측으로 회전하기 시작한다. 방향타의 좌우 운동은 두개의 족답 ‘페달’에 의해 조종된다. 왼쪽 ‘페달’을 밟으면 ‘글라이더’는 좌측으로 움직이고, 우측 ‘페달’을 밟으면 ‘글라이더’는 우측으로 간다. 좌우 회전 혹은 경사는 당신이 가고자 원하는 방향으로의 횡전 운동과 방향타 운동의 결합으로 이루어진다.

또한, 조종실에서, 부익(副翼)과 항력판(抗力板)을 조종하기 위한 끄는 밧줄과 지레를 꺼내 주는 손잡이가 있다. 부익은 동체에서 가장 가까운 날개의 뒤쪽 끝에 있는 부품이며 주로 착륙 속도를 늦추기 위하여 아래쪽으로 향해 있다. 항력판은 기능이 같지만, 날개 꼭대기 표면의 중심으로부터 위쪽으로 올라간다. 비행 속도계, 고도계, 나침반, 기압 측정기(‘글라이더’가 상승 혹은 강하하는 속도를 알리는 장치) 등 비교적 소수의 계기가 있다. 대부분의 ‘글라이더’는 작은 무전기를 갖추고 있다.

활공 비행은 얼마나 안전한가?

과거 수년간 ‘글라이더’ 특히 비교적 비싸지 않은 연 같은 ‘행 글라이더’ 사용에 대한 인기가 증가해 왔다. 우리와 이야기를 나눈 경 ‘글라이더’ 조종사 일부는 경 ‘글라이더’와 ‘행 글라이더’와의 차이를 빨리 구별할 수 있었다. 30년 이상의 경험이 있는 한 조종사는 내포된 위험 때문에 ‘행 글라이딩’을 추천할 수 없다고 말하였다. ‘행 글라이더’는 안정성이 부족하고 기사의 몸의 움직임으로 조종되기 때문에 일단 길을 잃으면 다시 올바로 조종하기가 어렵다. 그러므로, ‘행 글라이더’는 돌풍에 약하며 능숙하지 못한 혹은 경험이 적은 사람은 위험하다. 분명히 이 때문에 ‘행 글라이더’ 추락 사고 희생자 수가 늘어가고 있다.

경 ‘글라이더’에 대해서는 어떠한가? 그것은 얼마나 안전한가? 설계와 조종 장치가 경 ‘글라이더’의 안전도에 기여한다. ‘시즈오까’ 현 항공국(일본)이 후원하는 무료 1일 활공 비행 ‘코오스’에서 만일 ‘글라이더’ 조종을 잃게 되면 아마 최선책은 조종간을 내버려 두고 ‘글라이더’가 설계된 대로 스스로 방향을 바로 잡게 하는 것일 것이라는 설명을 들었다. 또한 항공 협회 회장은 자기로서는 차를 타고 ‘글라이더’ 항에 가는 것보다 ‘글라이더’를 타고 갈 때 더 안전감을 느낀다고 말하였다. 일부 사람들은 ‘글라이더’는 고장날 수 있는 ‘엔진’에 의존하지 않기 때문에 비행기보다 안전하다고 생각하고 있다. 물론, ‘글라이더’ 조종사는 가정에서 너무 멀리 가고 상승 기류가 없을 때에는 착륙할 수 있는 평평한 공터를 찾아야 할 것이다. 일반적으로 실용적인 방법은 ‘글라이더’ 항이 ‘글라이더’의 30도 반경 이내에 있다면 집으로 가는 것이 가능하다. 이것은 활공 비율 즉 ‘글라이더’가 하강할 때 전진할 수 있는 거리간의 비율이 비교적 높기 때문이다. 대개의 ‘글라이더’는 하강하는 매 ‘미터’에 대해 30‘미터’씩 전진한다. 일부 경 ‘글라이더’는 1대 50의 활공 비율을 가지고 있는데 비해, 비행기의 활공 비율은 1대 10에 불과할 수 있다.

‘글라이더’ 조종사들은 훈련을 받으며 그들이 혼자 나르기 전에 면허를 얻어야 한다. 이렇게 하는데는 50시간 이상의 비행 시간이 필요하다. 또한, 좋은 판단력은 안전한 활공에 기여한다. 우리가 ‘글라이더’ 항을 방문했을 때, 태풍이 접근하고 있었고, 바람이 현저히 세어지자 비행은 그 날 중지되었다. 물론, 활공 비행은 비교적 안전할지라도, 다른 어떤 비행에서와 마찬가지로, 위험이 도사리고 있다. 언제나, 구조상의 결함, 인간적인 과오 혹은 의외의 사건이 발생할 가능성이 있다. 활공 비행을 생각하는 사람은 그러한 것들을 고려해야 할 것이다.

우리의 방문에 대한 고찰

이 섬유 유리와 금속으로 된 “새들”이 땅에 그림자를 드리울 때 그것을 바라보는 것은 즐거웠다. 또, 70년간 항공계의 진보를 거듭한 끝에 사람들이 지금도 ‘모우터’ 없는 비행의 비교적 단순한 초기 단계에서 즐거움을 발견하고 있는 것을 보는 것은 흥미있는 일이다.

또한, 우리는 인간의 새들로부터 어떻게 배울 수 있는지를 보면서 겸손을 배웠다. 경 ‘글라이더’의 날개 구조 자체는 솟아오르는 새들의 날개를 모방한 것에 불과하다. 우리가 하늘을 쳐다 보고 경 ‘글라이더’가 다섯 마리의 독수리와 함께 상승 온난 기류를 타고 솟아오르는 것을 보면 인간이 새들의 비행법을 모방하는 면에서 배울 것이 분명히 많다는 것을 느끼게 된다.

[27면 도해]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

횡전 운동

보조 날개로 조종됨

좌우 운동

방향타로 조종됨

평행 운동

승강타로 조종됨

방향타

부익

승강타

항력판

보조 날개

조종실

계기