플라이 바이 와이어란?

지난 2011년 서울에어쇼에서 한국에 온 보잉 787 여객기는 플라이 바이 와이어라는 제어방식을 채택했다는 이유로 화제가 되었는데, 과연 이 플라이 바이 와이어란 무엇인가?

플라이 바이 와이어 방식에 대해서 알려면, 우선 그 이전의 항공기에 쓰이던 기계식 조종방식이 어떤 것이고, 어떤 문제점을 가지고 있었는지 알아야 한다. 기계식 조종방식이란 기계장치, 즉 로드나 크랭크, 케이블 같은 기계요소들로 조종 장치와 조종 면을 직접 연결해 놓은 것이다. 만들기야 간단하지만 조종에는 상당한 체력과 순발력이 필요하다.

특히나 항공기의 속도가 빨라지고, 항공기의 크기가 커지면서 기계식 조종 장치의 한계는 더욱 크게 부각되었다. 속도가 빨라짐에 따라 커진 공기저항과 무거워진 조종 면을 인간의 팔다리 힘으로만 움직이는 데는 한계가 있었던 것이다.

그래서 나온 것이 유압식 조종 장치다. 유압식 조종 장치는 인간이 조종 장치를 사용해 입력한 명령을 유압장치라는 동력장치의 힘으로 증폭시켜 조종 면에 전달해준다. 따라서 속도가 빠르고 조종 면이 큰 항공기도 힘들이지 않고 조종할 수 있게 되었다. 하지만 유압식 조종 장치는 아무래도 유압장치라는 한 다리를 더 거치는 만큼 기계식에 비해 조종의 순발력은 떨어진다.

게다가 항공기란 대기 중을 나는 물건이라 의외로 불안정하다. 단발 프로펠러기나 헬리콥터의 경우 기체에 끊임없이 걸리는 토크를 수정해줘야 하고, 그 외에도 바람의 영향 등으로 인해 조종사가 원하는 방향하고는 조금 벗어난 곳으로 날아가기 십상이다. 따라서 과거 항공기의 조종사는 항공기의 자세와 경로에 생기는 이러한 오차를 모두 직접 수정해줘야 했는데, 이는 곧 조종사의 업무 부담 상승으로 이어진다.

그래서 이런 기계식, 유압식 조종 방식의 단점을 없애, 보다 순발력 있고 편안한 비행을 하기 위해 개발된 것이 플라이 바이 와이어 제어방식이다.

플라이 바이 와이어 제어방식이 도입된 F-16의 조종석

ⓒ 위키피디아

플라이 바이 와이어 제어방식에서도 조종간은 조종사의 조종명령을 가체에 전달하는 도구로 기능하지만, 그것이 기계적인 명령으로 전달되던 과거의 방식과는 달리, 전기적인 명령으로 바뀌어 항공기의 제어 컴퓨터에 입력된다.

게다가 항공기 제어에 필요한 정보를 받아들이는 창구가 조종석 한 곳 뿐이던 과거 방식과는 달리, 플라이 바이 와이어는 기체 각부에 설치된 센서를 통해 속도, 고도, 받음각, G 등의 정보를 자체적으로 수집해, 이를 조종사가 입력한 조종명령과 비교 대조한 후, 전자식 액추에이터를 통해 최적의 각도로 조종 면을 즉시 움직여 준다. 다시 말해, 과거의 조종방식이 입력한 대로만 움직이던 모터사이클과 같다면, 플라이 바이 와이어 방식은 알아서 달리는 명마와도 같은 것이다.

따라서 플라이 바이 와이어 제어방식에서는 조종사가 굳이 측풍이나 토크 등의 외부효과를 감안해 조종을 수정해 줘야 할 필요가 적으며, 또한 조종사가 기체의 내구력을 뛰어넘는 위험한 비행을 입력해도 컴퓨터가 알아서 그 명령을 ‘걸러’주는 것이다. 또한 거대한 유압장치나 기계요소를 사용하지 않으므로 항공기의 무게를 경감시켜주는 효과도 있다.

이와 같은 특성을 가지고 있는 플라이 바이 와이어 방식은 1958년 캐나다의 군용기 CF-105 애로우에 먼저 사용되었으며, 이후 콩코드 여객기, F-16 파이팅 팰콘 전투기 등 여러 항공기에 사용되고 있다. 현재는 러시아의 안사트 헬리콥터나 미국의 UH-60M 업그레이드 블랙호크 헬리콥터 등 헬리콥터의 제어방식으로도 사용되고 있다.

글: 이동훈(과학칼럼니스트 enitel@hanmail.net)