여객기용 상어 피부 필름 “연비‧CO2 배출량 개선해준다”

루프트한자 항공 산하 기업인 루프트한자테크닉(Lufthansa Technik)이 항공기 표면에 붙여 상어 피부 상태로 만들어 비행할 때 공기 저항을 줄이고 대폭적인 연비 개선을 실현하는 리브렛(riblet) 필름인 에어로샤크(AeroShark)를 개발했다. 여객기에선 처음으로 스위스하공이 소유한 보잉 777-300ER 12대에 순차 채택할 것이라고 한다.

보통 항공기 표면은 페인트나 포장된 상태에서 매끄러운 상태다. 기존에는 공기역학적으론 표면이 매끄럽고 요철이 없는 편이 저항이 적다고 생각되어 왔다. 하지만 최근에는 유체역학적으로 표면에 미세 돌기나 세로 홈 구조를 새기는 것으로 난류 마찰 저항이 크게 줄어드는 게 판명되고 있다. 예를 들어 레이싱카에선 표면 도장을 매트 도장으로 하거나 일반 자동차에서도 표면에 굳이 핀 형상 돌기 몇 개를 만들어 연비 저감 효과를 노린 디자인을 채택하기도 한다. 표면에 리브렛 형상을 형성한 수영복은 2000년 시드니 올림픽 시절부터 널리 보급되고 있다.

에어로샤크도 이와 비슷한 발상을 항공기에 도입한 사례다. 두께가 불과 50μm인 얇은 필름을 무수히 기체에 붙여 리브렛이라는 돌기로 표면을 덮어 항공기 전면에 상어 피부를 재현해 이를 통해 연비를 1.1% 가량 절감할 수 있다고 한다. 이것만으로도 스위스항공 보유 보잉 777 연간 연료 소비량을 4,800톤 이상 삭감할 수 있으며 연간 이산화탄소 배출량도 최대 1만 5,200톤 절감할 수 있게 된다고 한다.

루프트한자 항공도 화물기에 에어로샤크 채택을 결정한 상태다. 스위스항공은 에어로샤크 채택으로 2030년까지 2019년보다 50%까지 이산화탄소 배출량 삭감을 목표로 하고 있으며 2050년까지 탄소 중립으로 가려 한다.

에어로샤크는 화학품과 도료 제조사인 BASF와 공동 개발하고 있으며 성질상 내자외선, 내수, 내유성이 있어 한층 더 장거리 비행을 하는 항공기 외부에서 발생하는 큰 온도 변화나 기압 변화에도 강하다고 한다. 또 이미 보잉 747-400에 있어 1,500시간 이상 테스트 비행도 실시하고 있어 날개 표면 적용에 양력이 증가하는 효과도 확인되는 등 모든 면에서 효과를 기대할 수 있는 상황이다.

회사 측은 이 기술을 더 발전시켜 다른 형태 항공기에 적용폭을 넓히는 동시에 연비 개선 효과도 연간 3%까지 끌어올릴 계획이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.