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『한』가족

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하고하고/항공상식

엔진 하나가 고장나면 얼마나 비행할 수 있을까?

마래바 2008. 1. 22. 10:12
"엔진 두개가 있는 항공기가 안전할까?"
"아니면 4개 있는 항공기가 더 안전할까?"


산술적으로 생각해보면 엔진 2개를 장착한 항공기보다 4개를 장착한 항공기가 더 안전할 것은 자명한 일이다.

그러나.....

항공기가 운항되는 실제 상황에서는 어떨까?

감히(?) 엔진 2개 항공기가 4개 항공기보다 더 안전하지 못할 이유 없다 라고 말할 수 있다.

이건 무슨 말인가?  엔진 2개 항공기가 엔진 4개 항공기보다 못할 이유가 없다니?






항공기길(항로)은 직선이 아니다.

항공기가 날아가는 궤적을 따라 그려보면 직선으로 날아가지 않고 지그재그 방향을 바꾸어가며 날아가는 것을 볼 수 있다.  그 이유는 하늘에는 항공기가 날아다닐 수 있는 길(항로)이 정해져 있어 그 길로만 다녀야 하기 때문이다.  게다가 높은 산이라든가 장애물이 있는 경우는 더 높은 상공으로 날 수도 있지만 좌우로 피해서 날아가는 경우도 있다. 

이런 이유로 지그재그 형태의 항로로 다니게 되지만 이에 못지않게 중요한 또 다른 이유가 있다.

잘 알다시피 항공기는 항공기에 문제가 생겨도 자동차처럼 길가에 세워두고 정비할 수가 없다.  하늘을 비행하고 있는 관계로 정비를 위해서는 어디엔가 착륙할 공간이 필요하기 때문이다.

이런 이유로 나타나게 된 것이 ETOPS 라는 일종의 안전 제한 규정이다.

ETOPS란 "Extended-Range Twin-engine Operations" 의 줄임말로 쌍발엔진, 즉 엔진이 2개인 항공기가 운항하는 데 필요한 비행시간에 대한 제한 사항을 규정한 것이다.  즉 2개의 엔진 가운데 하나가 고장나 나머지 한개의 엔진을 가지고 운항할 수 있는 시간을 각 항공기별로 정해 놓은 것이라고 할 수 있다.

엔진이 2개 달린 대표적인 항공기로는 에어버스의 A300, A330, 보잉의 B737, B767, B777 시리즈 등이 있다.

A330

A330

B737

B737

B777

B777

반면에 DC-10, MD-11, B747, A380 등은 엔진을 3개 혹은 4개를 달고 있다.  이렇게 엔진이 3, 4개인 항공기는 ETOPS 규정에 제한을 받지 않는다.  엔진 하나가 기능을 상실한다고 해도 나머지 2-3개의 엔진이 정상적으로 작동하기 때문이다.  (물론 실제 상황에서 3-4개의 엔진 중에 하나만 문제가 생겨도 가장 가까운 공항으로 비상 착륙을 하긴 하지만 엔진 2개인 항공기와 같은 제한사항은 비교적 적은 편이다.)

현재 운영되고 있는 제트 항공기의 엔진은 비약적인 기술 발전으로 인해 안정성과 효율성을 갖추고 있다.  그래서 엔진 하나만 가지고도 항공기를 충분히 하늘을 날 수 있다.  그러나 한 개의 엔진으로는 원래 비행하려고 했던 구간을 그대로 날아가기에는 여러가지 위험 요소가 따른다.  그래서 두개의 엔진 중에 하나가 고장났을 경우, 그 하나만 가지고 얼마동안 비행할 수 있는 지를 실험과 검증을 통해 확인하고 이를 지키도록 하고 있는 것이다.






ETOPS 제한은 바다 때문에 만들어져..

이런 발음하기도 어려운 이런 규정을 왜 만들어 시행하는 것일까?

가장 큰 이유는 안전이요, 그 안전을 방해하는 요소인 바다가 있기 때문이다.

이건 또 무슨 얘기지?  바다가 왜?

기본적으로 비행기는 이 지구 상 어디든지 날아갈 수 있지만 위에서도 언급했듯이 항공기 엔진에 이상이 생기는 경우, 즉각 비상사태에 빠지게 된다.  이 경우 나머지 엔진이 무사히 작동하는 동안 가장 가까이 있는 공항으로 비상 착륙해야 한다.

비상 착륙할 수 있는 공항은 어디에 있을까?   바다에도 있을까?  No !!

공항은 육지에만 있다.  그러다 보니 비행기는 육지 공항이 있는 주변 상공으로만 날아야 한다.  그래야만 비행기 엔진에 문제가 생길지라도 인근 공항으로 비상 착륙할 수 있기 때문이다.

항공기 길, 즉 항로(航路)를 구성할 때 무작정 직선으로 만들면 가장 최단 거리로 날아가는 길을 만들겠지만 이런 이유 때문에 날아가는 동안 주변에 비상 착륙할 공항이 있는 지를 염두에 두고 길(항로)을 구성해야한다.

이때 염두에 두는 것이 엔진이 고장난 순간부터 나머지 엔진 한개로 비행할 수 있는 시간을 얼마로 하느냐 하는 것이다. 즉 엔진의 성능에 관한 것이다.  이것에 따라 비행기 길도 달라지기 때문이다.   아래 그림을 보자.

주요공항을 중심으로 60분 비행 범위

주요공항을 중심으로 60분 비행 범위


지도 그림 중 하얗게 하이라이트 된 부분이 세계의 주요 공항을 중심으로 비행시간 60 분이 되는 지역을 표시한 것이다.  즉 만약 항공기 엔진 하나가 고장나, 나머지 하나로 비행할 것을 대비해서 항로는 하이라이트 된 부분(지역) 안에서만 구성해야 한다는 말이다.

다시 말하면 엔진 하나로 60분 비행 가능하다고 인정받은 비행기는 어두운 색 지역으로는 절대 날아갈 수 없는 것이다.  (물론 엔진 하나로 비행할 수 있는 실제 능력은 이것보다 훨씬 길다. 3-5시간까지 가능하다고 하지만 안전을 위해 60분으로 제한한 것)






인가받은 비행시간 범위 (ETOPS) 안에서만 비행 가능

그림에서 보면 미국 뉴욕 부근에서 유럽 쪽으로 붉은 선이 보일 것이다.  이 선이 항공기가 비행하는 항로라고 가정했을 때 엔진 하나의 성능이 60분이라고 인정받은 비행기는 위 항로로 절대 비행할 수 없다.  왜냐하면 앞에서 말한대로 60분 비행 범위를 벗어나는 지역에 항로가 구성되어 있기 때문이다.

만약 60분 엔진 성능을 가진 항공기로 뉴욕에서 유럽으로 비행하려면, 저기 북쪽 아이슬란드를 거쳐 날아가는 항로로 구성해야만 한다.  이럴 경우 걸리는 시간은 물론이거니와 연료 소모량도 손실이 클뿐 아니라, 항공기 자체가 비행할 수 없을 정도로 먼 거리라면 아예 비행 자체가 불가능할 수도 있다.

이럴 때는 어떻게 해야 할까?

엔진 하나로 비행시간이 긴 항공기를 투입하면 된다.  즉 위에서 말한 ETOPS 시간이 120분 비행 가능한 항공기를 투입한다면 아래 그림과 같은 모양의 지도가 나올 수 있다.

120분 비행 범위

120분 비행 범위

어떤가?

60분 짜리 지도와 비교해 보면 어두운 색 범위가 훨씬 줄어들고 대신 밝은 색 하이라이트 부분이 확대되었음을 알 수 있다.  ETOPS 120분 비행 가능한 항공기의 경우 60분 경우보다 훨씬 넓은 지역을 날 수 있게 된다.

그렇지만 이 경우에도 호주 쪽에서 미주로 비행할 때도 비행할 수 없는 어두운 색 지역이 존재한다.  즉 엔진 하나로 120분 비행가능한 항공기도 이 구간은 비행할 수 없는 것이다.

아마도 이런 경우 만약 해당 항공사가 ETOPS 180분짜리 항공기를 보유하지 못했다면 어쩔 수 없이 엔진이 3-4개 달린 항공기를 투입할 수 밖에 없다.  B777이 아무리 성능이 좋은 항공기라고 할 지라도 만약 180분이 아닌 120분 ETOPS 허가를 받았다면 호주에서 뉴욕까지 비행하기는 곤란할 것이다.

항공사마다, 기종마다 이 ETOPS 시간은 각각 다르다. 60분인 경우도, 120분 혹은 180분을 운영하는 기종이나 항공사도 있다.  엔진 성능이 더욱 발달함에 따라 최근에는 207분까지 비행 허가를 받은 기종도 등장하기 시작했다.
012


이런 ETOPS 비행 시간과 관련하여 최근 에어버스가 개발 중인 A350 XWB 기종은 엔진 하나로 350분까지 비행할 수 있는 자격을 목표로 하고 있다고 전해졌다.  아마도 A350 XWB기종이 실제 상용 비행에 투입되는 2013년까지 이 항공기 이름과 똑같은 350 ETOPS 비행시간 자격을 획득하게 될 것 같다. (에어버스는 이벤트를 좋아하는가 보다. 개발 중인 항공기 이름과 같은 ETOPS 시간 획득을 목표로 하고 있으니 말이다. ㅋㅋ)

이렇게 되면 위 그림(330분 비행거리)에서 보는 것처럼 이 지구상 어디라도 엔진 2개 달린 항공기가 자유롭게 비행할 수 있게 될 것이다.

그럼 지금 지그재그로 비행하는 항공기 길(항로)이 직선(과 비슷한) 형태로 운영될 날이 올 지도 모를 일이다.   아니다.  지금보다 성능이 더 좋은 항공기가 등장하게 되면 ETOPS 라는 제한 사항 자체가 없어지게 될 것이다.
28 Comments
  • 프로필사진 일취 2008.01.22 11:00 ETOPS 덕분에 3발기를 찍어내던 DC나 MD같은 미국계 항공사는 많이 손해본 대신에 A300을 개발한 에어버스가 반사이익을 많이 봤죠. 꼬리날개 엔진은 유지비도 아무래도 많이 드니까요. 이제는 기술발달로 ETOPS 규정 자체가 무의미해지는 것 같습니다.
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 12:16 신고 조만간 ETOPS 라는 제한 자체가 없어질 것으로 봅니다.
    말씀대로 기술발달이 워낙에 빨라서 말이죠..
    감사합니다 ^^
  • 프로필사진 virgin 2008.07.23 12:15 게다가 꼬리날개 쪽에 엔진이 있는 항공기들은 정비사분들이 싫어하시더라고요ㅜㅜ 그 높은 엔진의 높이때문에...
  • 프로필사진 이대표님 2008.01.22 11:11 그런 이유가 있었군요~~ 흠~
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 12:19 신고 네 안전을 위한 방비책이 많고도 다양합니다. ^^
  • 프로필사진 rince 2008.01.22 11:11 정말 재미있는 상식이었습니다 . 엔진하나로도 그렇게 오래 날 수 있다는게 신기하기만 하네요.
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 12:20 신고 엔진 하나로 평상 시보다 120% 정도 가동할 수 있는 능력을 가지고 있는 것이지요..
    그런 연유로 이런 규정과 제한도 가능한 것일꺼구요..
  • 프로필사진 Draco 2008.01.22 11:20 항공기 엔진이 평상시 낼수 있는 최대추력 100%라는게 사실 좀더 여유가 있다고 하더군요. 영화나 게임에서 비상시에 120%를 설정하는 장면이 간혹 나오는데...
    엔진 하나로 장시간 버틸수 있다는건 그 만큼 엔진에 힘의 여유가 있고 내구성과 신뢰성이 높도록 만들어졌다는 의미겠군요.
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 12:21 신고 네 Draco님 말씀대로 입니다.
    그만큼 기술 발달이 되었다는 의미일거구요..
  • 프로필사진 쏭군 2008.01.22 11:34 대한항공 국내선 B737 기종이 많잖아영 ㅋ
    가끔 그런 상상해봐요 ㅋ
    저 부실해보이는(?)날개에 육중한 엔진이 달려있으니..
    만약에 엔진이 떨어지면 어찌될까 하는 상상이요^^ㅋ
    엔진한개로도 비상착륙이 가능하군요 ㅋ^^ㅋ
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 12:24 신고 국내선으로 운영되는 기종은 ETOPS 적용하지 않습니다..
    한국이라는 땅덩어리가 워낙에 작아 비행시간 1시간이내면 어디든지 날아갈 수 있으니까요..^^
    엔진 한개로 나머지 역할을 할 수 없다고 한다면 큰일이겠지요.. ^^
    적어도 비상 착륙정도는 가능해야 최소한의 안전이 담보 되는 것이겠죠? ^^
    눈오는 날.. 이런 날 정말 싫은데.. 공항 혼잡과 함께 엄청난 항공기 지연이 발생한다는...
    눈 치우느라고 말이죠.
  • 프로필사진 Amaris 2008.01.22 12:23 A350의 ETOPS 350분 자격 목표라.. 350분이라는 것 자체가 대단한데 참.. A350이라 350분 목표로 하나봅니다 정말. ㅎㅎ 그런데 350도 일단 나와봐야 어느정도 알것 같지만 아직은 크게 메리트가 있어보이지만은 않아서 모르겠네요.에어버스도 노력은 하나 보잉이 워낙에 잘 만들어대니 말이죠.. ㅎㅎ
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 12:25 신고 네. 아마 에어버스가 이벤트 성으로 진행하는 프로젝트인 것 같습니다.
    A350 이라 350분 가능토록 말이죠..ㅋㅋ
  • 프로필사진 SkyNautes 2008.01.22 13:07 와~ 놀라운 정보네요.
    그동안 항로가 있다는것만 알았지 어떤 기준에서 항로가 만들어지는지는 전혀 몰랐는데 ETOPS라는 것도 처음 알았네요~
    좋은 상식이었습니다~
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 13:14 신고 항로가 ETOPS 라는 제한사항만 가지고 만들어지는 것은 아닙니다.
    지상에 일종의 전파 중개소 같은 곳이 있어야 하는 것은 물론이고 그 밖의 여러 조건들이 많습니다.
    다만 ETOPS 라고 하는 것이 안전 상 중요한 역할을 하는 것만은 틀림 없습니다.
    감사합니다. ^^
  • 프로필사진 virgin 2008.07.23 12:16 Vor이나 Intersection 같은거 말씀하시는거 같네요...
  • 프로필사진 나인테일 2008.01.22 13:11 저런 규정대로라면 F-16이나 F-35같은 비행기는 이륙도 하면 안 되겠군요..;;
    (지금도 KF-16으로 나라를 지키고 계신 파일럿 분들께 감사.)
    확실히 F-16이 사고도 많이 나긴 합니다만...;;;
  • 프로필사진 마래바 2008.01.22 13:15 신고 아 !
    저건 민간항공기에만 해당되는 사항입니다.^^;;
    전투기야 싸움을 목적으로 하는 것이기 때문에 항로고 ETOPS 고 이런게 적용될 리가 없겠죠? :)
  • 프로필사진 miriya 2008.01.22 20:33 보잉777기의 제작에 관련된 다큐맨터리 책을 한권 가지고있습니다.
    엔진 설계 정말 무지막지하게 하더군요. 엔진 블레이드 하나가 떨어져도 엔진 내벽에 박히도록 설계하고, 조류 등이 흡입되어도 버티도록 만든거 보면 정말 덜덜덜..
  • 프로필사진 마래바 2008.01.25 01:04 그렇게 완벽하도록 테스트 하지 않으면 그만큼 위험 가능성은 커지겠죠?
    볼 수록 신기하답니다. :)
  • 프로필사진 야옹*^^* 2008.01.26 22:24 와.. 재미난 상식이군요.
    그래도 안전을 위한 제한사항을 둔점이.. 전 마음에 듭니다.
    성능 좋은 항공기들이 기다려집니다.
  • 프로필사진 마래바 2008.01.26 23:49 신고 앞으로는 더욱 좋은 비행기가 많이 나올겁니다.
    그럼 지금과 같은 제약 사항은 많이 없어지겠죠..
  • 프로필사진 알 수 없는 사용자 2008.07.22 12:17 안녕하세요.티스토리 입니다^^
    회원님의 포스트가 현재 다음 첫화면 카페.블로그 영역에 보여지고 있습니다. 카페.블로그 영역은 다음 첫화면에서 스크롤을 조금만 내리시면 확인하실 수 있습니다.
    회원님께서 작성해 주신 유익하고 재미있는 포스트를 더 많은 분들과 함께 나누고자 다음 첫화면에 소개 하게 되었으니, 혹시 노출에 문제가 있으시다면 tistoryblog@hanmail.net 메일로 문의주시기 바랍니다.
    앞으로도 티스토리와 함께 회원님의 소중한 이야기를 담아가시기 바랍니다!

    감사합니다. 즐거운 하루 보내세요!
  • 프로필사진 마래바 2008.07.22 12:20 신고 감사합니다. ^^
  • 프로필사진 Cost Index 2008.07.22 21:05 올초에 4발 항공기에도 PAX에 한해서 ETOPS를 적용한다는

    결정이 있었던걸로 ...

    이유는 Cargo Fire시 소화액이 잔존하는 시간으로 적용한다는

    결정이 있던걸로 ...

    Cargo FLT는 현행대로 하고여 ...
  • 프로필사진 마래바 2008.07.23 13:32 신고 ETOPS와는 조금 다른 개념이지만 그런 얘기도 들리더군요..
    근데 언제부터인지 정확지 않아서요.. ^^
    CiostIndex 라... 어디선가 많이 듣던 표현인데요. ㅋㅋ
  • 프로필사진 달려라 하니 2009.03.28 16:39 엔진 두개달린 비행기가 엔진 3,4개달린 비행기 만큼안전하지않을 이유가 없으려면 엔진이 항상 하나이상은 고장이 나지않아야 한다는 항상 두개모두다 고장이 않난다는 전제하에서 가능한 애기겠네요.
  • 프로필사진 마래바 2009.03.28 22:23 신고 물론 그렇긴 합니다. ^^
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