비행기가 수백 톤에 달하는 무게를 가지고도 하늘을 날 수 있는데, 날개 주변의 공기 흐름이 어떤 힘을 만들어 비행기를 위로 들어 올리는 것으로 아는데 무게하고는 어떤 관계인가요?

Question

비행기가 수백 톤에 달하는 무게를 가지고도 하늘을 날 수 있는데, 날개 주변의 공기 흐름이 어떤 힘을 만들어 비행기를 위로 들어 올리는 것으로 아는데 무게하고는 어떤 관계인가요?

Answer 1

안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

수백 톤이나 되는 비행기가 어떻게 무게를 이겨내고 하늘에 떠 있을 수 있는지 궁금하신 모양이군요.

우선 비행기에는 아래로 당기는 중력과 날개가 위로 들어 올리는 양력이 서로 반대 방향으로 작용합니다. 비행기가 앞으로 빠르게 움직이면 날개 주변으로 공기가 흐르고 날개의 모양과 기울기 때문에 공기의 흐름이 아래쪽으로 꺾입니다. 이 과정에서 날개 주변에 압력 차이가 생기면서 비행기를 위로 들어 올리는 양력이 만들어집니다. 여기서 비행기가 무거울수록 그만큼 더 큰 양력이 필요하기 때문에 대형 비행기는 날개 면적을 크게 만들고 충분한 속도를 확보해서 기체의 무게를 버틸 만큼의 양력을 만들어냅니다.

즉 비행기가 일정한 높이로 날고 있을 때는 양력이 비행기의 무게와 균형을 이루고 있는 상태입니다. 이 균형이 깨져 양력이 더 커지면 상승하고 반대로 부족해지면 고도가 낮아지게 된다는걸 아시면 될것 같습니다.

Answer 2

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

비행기가 하늘을 나는 이유는 날개 주변 공기 흐름이 양력(lift)이라는 힘을 만들어 무게를 지탱하기 때문입니다. 비행기의 무게는 중력 방향으로 아래로 작용하는 힘이고, 날개가 만들어 내는 양력은 위쪽으로 작용하는 힘입니다. 이 두 힘이 균형을 이루면 비행기는 공중에 떠 있을수있습니다.

날개 주변 공기는 날개 위쪽과 아래쪽에서 서로 다른 속도로 흐릅니다. 날개 위쪽을 빠르게 흐르는 공기는 압력이 낮아지고, 아래쪽 공기는 상대적으로 압력이 높아 집니다. 이 압력 차이가 날개를 위로 밀어 올리는 양력이 발생하는 원리입니다. 예를 들어, 비행기가 무거울수록 이 양력이 더 커져야 균형을 맞출수있어 날개의 크기, 모양, 비행 속도 등이 그에 맞게 설계됩니다.

즉, 비행기 무게는 양력이 이겨내야 하는 힘의 크기에 직접적인 영향을 주며, 양력이 무게보다 커지면 비행기는 상승, 작으면 하강, 같으면 고도를 유지합니다.