40여명의 엔지니어로 구성된 MIT와 캠브리지대학 연합연구팀에서 지난 3년 여간 연구한 끝에 ‘삭스-40’(SAX-40)을 그 해답으로 내놓았다.
215개의 좌석을 갖춘 이 초현대적 여객기는 혁신적인 소음제거 기술을 채용, 공항의 담장 밖으로 소음을 내보내지 않는다.
연구팀에 따르면 일반 여객기가 이륙과 착륙을 할 때 만들어내는 소음은 약 150 데시벨인데 반해 삭스-40은 사람이 큰 소리로 대화하는 수준인 63 데시벨에 불과하다.
이 같이 소음 수준을 낮추기 위해 연구팀은 여객기의 모든 부분을 백지 상태에서부터 다시 검토했다.
캠브리지대학의 기체 설계팀을 이끌었던 윌 그래햄은 “기체의 모든 소음 발생부를 찾아 직접 소음을 없애는 방법 외에 별다른 수가 없었다”고 설명했다.
사실 여타 운송수단과 비교해 비행기의 최대 이점은 빠르다는 것이지만 속도가 빠른 비행기일수록 소음도 크게 발생한다.
그래서 기체 설계팀은 동체와 날개 일체형 대신 동체·날개 혼합형을 선택했다. 삼각형 형태의 이 비행기 날개는 상승 기류를 더 많이 받을 수 있도록 설계돼 이륙과 착륙을 할 때 여객기가 좀더 천천히 날 수 있도록 함으로서 소음을 줄이는데 성공했다.
또한 연료 효율도 높아 동일한 량의 연료를 사용했을 때 보잉 777기 보다 35% 많은 승객을 운송할 수 있다.
이에 따라 현재 보잉을 포함한 여러 기업들은 삭스-40과 유사한 여객기를 연구개발 중이다. 그러나 아직도 해결해야 할 문제는 남아 있다.
먼저 기체의 안정을 유지해주는 꼬리날개가 없기 때문에 비행이 훨씬 어려워 질수 있다. 또한 평평한 모양의 동체를 어떻게 원통처럼 구조적으로 만들 것인가 하는 것도 관건이다.
하지만 무엇보다 어려운 난제는 기술개발을 위해 항공업계의 투자를 이끌어 내야 한다는 것이다.
그래햄은 이 같은 혁신적인 비행기에 투자함으로써 항공기 제조업체가 진일보할 수 있을 것이라고 열변을 토하고 있다.
소음 없는 SAX-40의 제작 비법
1. 배기
소음을 줄이기 위해 긴 배기관에 음향 막을 설치했다. 이착륙 할 때는 배기노즐의 크기를 줄여 소음을 낮출 수 있고, 비행할 때에는 배기노즐의 크기를 키워 연료 효율성을 높일 수 있다.
2. 기체
시끄러운 보조날개를 대신해 경사진 날개와 착륙 각(landing angle)이 제동장치 역할을 수행한다. 꼬리날개는 날개 방향타가 대체하며, 공기 흡입구를 만들어 저항력과 소음을 줄였다.
3. 바퀴
착륙장치는 이륙과 착륙할 때 발생하는 소음의 주요 원인이다. SAX-40은 바퀴 주변을 공기 역학적 유선형 구조로 만들어 공기 저항력을 줄였다.
4. 엔진
터빈[B] 하나 당 3개의 방사형 회전날개(A)가 대량의 공기를 낮고 빠르게 이동시킨다. 정교하게 회전하는 터빈 날[C]이 엔진에 떨림을 주지 않아 소음도 발생하지 않는다.
사고방지 타이어 검사기
NWENTER OF THE MONTHE
어느 젊은 수재가 개발해 낸 자동 공기압 측정기
드렉셀대학교(Drexel University) 1학년에 재학 중인 다니엘 랭(18)은 운전자가 주유를 할 때 타이어의 공기압을 검사, 인명피해를 막을 수 있는 시스템을 개발해 특허를 받았다. 다니엘이 고등학생일 때 일이다.
주유기에 연결해 사용하는 이 공기압 측정기는 운전자에게 타이어가 과다 공기압인지 혹은 저(低) 공기압인지 알려준다.
미국 고속도로교통안전국은 이 장치가 단순히 편리함의 단계를 넘어 적절하지 못한 공기압 상태인 타이어를 사용하는 소비자를 보호할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 현재 전체 운전자의 4분의 1이 적절하지 못한 공기압의 타이어를 사용하고 있다.
미국에서는 타이어 펑크와 기타 공기압 관련 문제로 매년 도로에서 650명 가량이 사망하고 3만3,000명 가량이 부상을 당하고 있다.
다니엘은 2000년 고속도로에서 저공기압 상태인 타이어로 인해 운전자가 사망해 포드 익스플로어에 장착된 파이어스톤 타이어가 대규모로 리콜되는 사건을 보고 이 장치의 영감을 얻었다고 한다.
타이어 회사의 엔지니어와 센서 제조업체에 메일을 보낸 후 그는 어머니의 낡은 전기 교과서를 보고 타이어의 각기 다른 부분의 팽창도를 측정하는 시스템을 발명해냈다. 그의 논리는 간단하다.
적절하게 부푼 타이어는 전체 접촉면에서 골고루 자동차의 무게를 받는다. 하지만 저공기압 상태의 타이어는 접촉면의 중앙보다는 바깥 양쪽에 더욱 무게가 쏠린다. 물론 과다 공기압 상태의 타이어는 이와 반대로 중앙에 더욱 많은 무게를 받게 된다.
다니엘은 JC페니 백화점에서 체중계를 슬쩍 집어와 직접 개발한 측정기에 땜질했다. 그리고 필라델피아 교외에 위치한 부모님 집 지하실에 정교한 타이어 시험대를 설치, 이 측정기가 공기압 상태를 정확하게 검사해 내는지 확인했다고 한다.
이미 미군과 타이어 제조업체 한 곳에서 이 장치에 관심을 보이고 있다. 하지만 일이 잘못돼 다니엘의 발명품이 한 개도 팔리지 않아도 걱정할 필요는 없다. 그는 이미 드렉셀 대학에서 5년간의 장학금을 받아놓았기 때문이다.
HOW IT WORKS
1. 띠 형태의 스틸 센서 위로 자동차를 운전한다.
2. 타이어로 공기압 측정기에 연결된 핀을 누른다.
3. 컴퓨터가 타이어의 접촉면을 따라 공기압을 계산한다.
4. 타이어의 공기압 상태가 적절하지 못하면 가장자리와 중앙의 압력이 다르다.
5. 주유기에 높음, 낮음, 보통으로 테스트 결과가 표시된다.
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