비행기에서 창밖 내다볼 때 드는 궁금증 '비행기 날개 끝은 왜 꺾여 있을까'

하늘을 날기 위해 도전했던 모험가들이 심혈을 기울였던 부분은 '날개'였다. 항공기가 지상에서 이륙해 하늘로 날아오르는데 가장 중요한 역할을 하는 것도 날개다. 그런데 비행기 날개 끝은 왜 위로 꺾여 있을까.

8일 국토교통부 등에 따르면 비행기 주날개 끝에 하늘로 솟아오른 구조물은 윙렛(Winglet)이다. 사전적 의미는 '작은 날개'를 뜻한다.

꺾인 이유? 연비 때문

윙렛은 날개 끝에 발생하는 와류, 즉 공기의 소용돌이를 줄이는 역할을 한다. 와류는 날개를 타고 흐르던 공기가 날개 끝에서 불안정해지면 발생한다.

윙렛을 설치해 와류를 줄이면 어떤 효과가 날까? 비행기의 연비가 좋아진다.

무거운 비행기를 하늘에 띄우려면 막대한 연료가 소모된다. 자체 무게만 100여 톤인 데다 승객, 화물, 기름의 중량까지 감안하면 300톤 정도의 물체를 상공으로 날려야 한다.

그런데 와류는 앞으로 가려는 비행기를 잡아당기는 ‘항력’의 원인이 된다. 연료비가 더 들 수밖에 없다.

윙렛은 와류로 인한 이 항력을 줄여 기름값을 아끼게 해준다. 연료 탑재량도 적어진다.

실제 1985년 대형 여객기 보잉 747-400에 윙렛을 장착했을 때, 윙렛이 없는 모델보다 항속거리가 3.5% 가량 늘었다고 한다.

윙렛은 기종에 따라 다르지만 설치 비용은 약 50만~200만 달러가 든다. 단 1%만 연비를 향상해도 엄청난 비용 절감효과가 있으니 윙렛은 비행기의 필수 부품이 될 수밖에 없었다.

윙렛이 없는 비행기도 있다

B777은 보잉의 대표적 기종이지만 윙렛이 없다. 넓은 전폭(全幅: 전체 폭) 때문이다.

777과 같이 날개가 긴 비행기에 윙렛을 붙이면 진동이 과도하게 생길 수 있다. 날개도 더 길어져 활주로 이용에도 제한이 생긴다.

그래서 후속 버전에는 갈퀴 모양의 레이키드 윙팁(Raked wing tip)이 적용됐다. 레이키드 윙팁은 주날개 끝부분이 위로 접히지 않은 대신 뒤로 꺾여서 와류를 억제하는 방식이다.

이 방식은 수직 방향 윙렛보다 주날개 전체 면적을 넓히는 효과가 있다. 날개 크기가 커지면 양력이 좋아져 이착륙시 활주거리도 줄일 수 있다.

777의 최신 버전인 777X 기종은 접이식 날개로 와류를 제어하는 새로운 방법으로 비행 효율을 높였다.