항공기하면 당연히 은빛 날개와 날렵한 동체를 뽐내며 푸른 창공을 날아가는 모습을 떠올린다. 하지만 아무리 멋진 첨단 항공기라도 이륙을 위한 지상 활주와 비행후 안전한 착지가 불가능하다면 항공기로서 기능과 역할을 제대로 할 수 없다. 이것을 가능하게 해주는 것이 항공기의 타이어이다.
수레에 달린 딱딱한 바퀴에만 익숙해져 있던 시절에 최초로 고무 자체 탄성을 이용한 고무바퀴(Solid Tire) 특허를 낸 사람은 1865년 영국의 톰슨이었다. 그러나 실제적으론 40년이 지난 후 영국의 윌리엄 던롭(William Dunlop)이 자기가 타던 자전거 바퀴에 고무 호스를 장착하고 공기를 주입한 것이 오늘날 자동차나 항공기에 사용하는 고성능 타이어의 효시가 되었다. 당시 사람들에게 고무 타이어의 등장은 일대 혁신이었다.
오늘날에는 공기 튜브를 사용하지 않는 튜브레스(Tubeless) 타이어를 주로 사용하고 있다. 타이어 내면에 공기 투과성이 적은 특수 고무를 붙여 압력 유지 능력이 뛰어나고 내면 공기가 휠 림(Wheel Rim)에 직접 접촉하여 주행 중 열 발산이 잘되므로 고속 주행성 및 수명이 획기적으로 개선된 것이 튜브레스 타이어의 특징이다.
항공기 타이어 기본구조는 일반 자동차 타이어와 유사하나 항공기 이착륙 시 순간적 충격력(Impulsive Load), 고속(High Speed), 고하중(Heavy Load), 열발생(Heat Generation) 등 열악한 조건 하에서 정상 성능을 발휘하고 이륙 후 랜딩 기어를 접을 때 간섭이 없어야 하는 항공기 타이어 특성상 가볍고 작지만, 강하고 튼튼하도록 특수 설계 제작된다.
1톤이 채 안 되는 승용차에 쓰이는 타이어 직경은 대략 0.7미터이고 감당하게 되는 최고 속력은 시속 200킬로미터 이내이다. 반면 400여 명의 승객이 탑승 시 380톤인 대형 B747-400 항공기는 타이어 당 약 21톤의 하중이 걸리고 최고 속도가 시속 420킬로미터에 육박하게 된다. 이 경우 타이어 직경은 얼마나 될지 상상해 보자.
의외로 크기는 사람 허리 높이에 불과한 약 120센티미터이다. 그야말로 항공기 타이어는 매운 작은 고추요, 일당백이다. 타이어에 공기를 주입할 때 내부 압력은 보통 30 psi(평방인치당 파운드 : Pound/Square Inch) 정도인 승용차에 비해 항공기는 약 200psi 정도 유지 되어야 하며 순간적 충격에 의해 내부 압력이 900psi까지 급상승하여도 파열되지 않아야 한다.
이때 주입 가스도 항공기 타이어는 불화성 기체인 질소(Nitrogen)만 사용해야 한다. 이는 압축 공기 중에 함유된 수분과 산소로 인한 급격한 온도 상승으로 내부 발화에 의한 폭발 가능성을 해소하고 화학적 산화 현상을 억제하여 타이어 수명을 연장하기 위함이다. 반면 자동차 타이어는 일부 경주용 자동차 타이어에만 질소를 사용하고 있다.
항공기 타이어 가격은 과연 얼마나 될까? 순수 타이어 가격은 통상 100만~150만 원 수준이고 타이어와 함께 조립되어 바퀴를 구성하는 알루미늄 휠 가격이 1천300만 원 정도이므로 항공기 바퀴 하나 가격이 고급 승용차 한 대 값에 맞먹는 고가이다.
일반 자동차는 예비용 타이어를 차내에 장착하고 운행하는 것이 기본이다. 마찬가지로 항공기도 타이어 교환 필요 시 신속한 조치를 위해 알루미늄 휠과 타이어가 조립된 상태로 후방 화물실에 스페어 타이어를 싣고 다니거나 노선에 따라 편의상 국내외 정비기지에 스페어 타이어를 비치하는 경우도 있다.
항공기 타이어는 매일 적정 압력 유지 여부를 확인해야 하며 매 착륙 시마다 타이어 외부에 컷(Cut) 등 결함 흔적 및 마모 한계(Wear Limit) 초과 여부를 면밀히 점검해야 한다. 만일 이상 발견 시 항공기에서는 휠과 타이어가 조립된 상태로 장탈 및 장착하며 휠과 타이어의 분리 및 조립, 수리는 인가된 전담 작업장(Wheel Shop)에서 이뤄진다.
항공기 타이어는 정상 마모에 의한 교환 기준으로 바이어스 타이어의 경우 평균 약 250회 착륙 수(Landing Cycles), 레디얼 타이어는 약 350회 착륙 수까지 사용되고, 기종에 따라 약간 차이는 있으나 통상 2~3개월 사용한다. 또한 타이어 트레드상의 홈(Groove) 바닥까지 마모되면 교환하게 된다.
항공기 타이어는 항공기 운항에 있어 비행의 시작과 마지막 순간에 가장 중요한 역할을 담당하는 핵심 부품으로 안전운항의 성패를 가늠하는 절대적인 기능을 담당한다. 따라서 성능 향상을 위한 지속적인 연구 개발이 계속될 것이다.
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