항공기용 제트엔진은 어떻게 테스트 하는가?

GE항공은 20년전 위 사진의 시험용 항공기를 도입했다. 클리퍼 오션 스프레이(Clipper Ocean Spray)라는 별칭의 이 항공기는 16번째로 생산된 보잉 747이자 팬암(Pan Am)에서 20년 동안 운용하던 항공기였다. 올해 초, 새로운 패스포트(Passport) 엔진의 테스트 역시 이 항공기로 진행했다. 패스포트 엔진은 GE가 캐나다 봄바디어(Bombardier)사의 글로벌 7000과 글로벌 8000 비즈니스 제트에 사용될 목적으로 개발 중이다. 신형 GE 제트엔진은 테스트 시설에서 진행되는 길고 까다로운 테스트를 반드시 통과해야 한다. 이 테스트는 버드 스트라이크(조류 충돌)부터 우박을 동반한 돌풍까지 여러 상황을 가정하고 진행된다. 비행을 시작하기도 전에 수많은 테스트를 거치는 것이다.

하지만 여기서 모든 테스트가 끝난 것이 아니다. 미연방항공청(FAA)의 인증을 받기 위한 단계는 사실 재미있어 보인다 – 엔진의 입장에서는 동의하지 않을 수 있겠지만 – 인증 테스트에는 GE의 시험용 항공기를 이용한 시험 비행도 포함된다. GE는 두 대의 시험용 항공기를 보유하고 있다. 개조된 두 대의 747 항공기에 각종 컴퓨터, 전자기기, 측정장비 등이 가득 차 있다. 2011년에 GE가 도입한 신형 항공기는 고도 45,000피트까지 안정적으로 상승한다. 이는 최고 순항 고도보다 5,000피드 높은 수치다.

2016년 초에 GE가 LEAP과 패스포트 (Passport) 제트엔진을 테스트할 때, 엔지니어들은 항공기 한대를 더 준비하여 그 비행기에 포토그래퍼를 초대했다. 그가 탑승한 항공기는 테스트 중인 항공기와 캘리포니아의 시에라 네바다(Sierra Nevada) 상공에서 조우했는데, 그 순간을 포착한 사진을 감상해보자.

GE의 시험용 항공기 2대가 시에라 네바다 상공을 비행하고 있다. 이미지 저작권: 울프 에어 벡터비전(Wolf Air Vectorvision)/ GE항공

GE는 캘리포니아 빅터빌(Victorville)에 위치한 시험비행 운영센터에서 항공기를 이륙시킨다.
이 시험비행 운영센터는 모하비 사막의 끝자락에 위치하고 있다.

GE는 새로운 시험용 항공기(파란색 꼬리날개)를 일본항공(JAL)으로부터 구매했다. 지난 20년간 승객을 운송하며 하늘을 누볐던 이 항공기는, 14개월에 걸쳐 좌석을 제거하고 항공기내 배선 작업을 다시 한 뒤 최신 항공전자장비를 설치하는 과정을 거쳤다. 이 항공기로 처음 시험한 엔진이 바로 차세대 LEAP 제트엔진이다.

시험용 항공기에는 컴퓨터와 각종 테스트 장비를 설치했다. 새로운 시험용 항공기에는 거의 900 마일(약 1,450km)에 달하는 배선과 광섬유 케이블을 설치했다.

항공기내 설치된 광섬유 케이블은 제트엔진 내부에 설치된 센서들과 연결된다. 이코노미 클래스 좌석이 위치했던 캐빈에 일렬로 설치한 컴퓨터들은 비행 중 발생하는 테라바이트 규모의 복잡한 데이터를 분석하는데 사용된다.

광섬유 케이블은 1,700여개 장비와 추력, 온도, 연료소모 등 엔진에서 발생하는 다양한 상태를 모니터링 하는 센서에서 생성되는 디지털 데이터를 전송한다.

GE와 프랑스의 사프란(스넥마)의 합작 기업인 CFM 인터네셔날에서 개발한 LEAP 제트엔진은 2016년 정식으로 판매될 예정이지만, 이미 GE항공 역사상 최고의 베스트셀러 엔진이 되었다. 이미 7,000대의 주문과 구매 계약을 체결했으며, 금액으로는 1,250억 달러에 달하는 규모이다.

LEAP 제트엔진은 다음 3가지 버전으로 제작된다. 에어버스 A320neo용 LEAP-1A, 보잉 737MAX용 LEAP-1B와 중국 코맥(Comac)사의 C919용 LEAP-1C 엔진이다. LEAP 엔진은 3D 프린팅 방식으로 제작된 연료노즐 부품과 세라믹 매트릭스 복합소재라는 획기적인 재료로 만든 부품을 사용하는 GE의 첨단기술이 적용된 첫 엔진이다.