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   발명이야기

제목 : 제트엔진 이야기      
작성자: 발명교실 작성일: 2008-01-23 오후 12:00:00 조회수: 3314

제트 엔진(Jet engine)은 제트 기류를 분출함으로써 뉴턴의 세 번째 운동 법칙인 작용-반작용 원리에 의해 추력을 얻는 기관이다.
제트 엔진은 넓은 의미로써 터보제트, 터보팬, 스크램제트, 로켓 등을 포함하며 좁은 의미로는 가스 터빈 엔진, 즉 터보젯만을 의미한다. 제트 엔진은 가스 터빈과 동일한 의미로도 쓰이는데 이는 제트 엔진 대부분이 가스 터빈 엔진으로 만들어 지기 때문이다.

제트 엔진의 역사는 기원전 1세기 아에올리스의 공이라 불리는 이알러파일(aeolipile)로 거슬러 올라간다.
증기력으로 구동되던 이 기관은 아쉽게도 자료가 미미하다.
오늘날의 제트 추진에 의한 기관이 구체화된 것은 로켓에 의해서였다.
연료를 빠르게 연소시켜 추력을 얻는 방식으로 불꽃놀이에 사용되었고 후에는 무기로 발전한다.
20C에 들어서면서 제트 엔진의 개발이 두드러지게 되는데 이는 항공기의 동력 기관으로 피스톤 엔진과 프로펠러에 의한 추진이 한계를 보였기 때문이다.
피스톤을 사용하는 엔진은 추력에 비하여 무거웠고 무엇보다도 프로펠러에 의한 추진은 프로펠러의 날개 끝이 초음속으로 회전하기 때문에 당시에는 재료가 이를 견디기 힘들었다.
이렇게 하여 등장한 것이 가스 터빈 엔진, 즉 제트 엔진이다.
가스 터빈의 발상은 사실 영국인 존 바버(John Barber)에 의해서였다.
그는 1791년 기본적인 개념의 가스 터빈 설계로 특허를 획득하였지만 실용화하지 못했다.
이후 20C에 들어서면서 본격적인 개발이 진행되는데 초기의 제트 엔진 기관은 지금과는 다르게 압축공기를 피스톤 엔진으로 압축하여 연료와 함께 연소시켜 추력을 얻는 방식이었다.
이러한 방식으로 Campini Caproni가 CC.2를, 일본은 Tsu-11를 개발하려 하였으나 실용화에는 실패하였다.
일본의 Tsu-11은 카미카제 비행기에 사용할 계획이었다.
제트 엔진이 실제적으로 사용할 수 있게 된 것은 압축기를 엔진 자체의 동력으로 구동하면서이다.
노르웨이 공학자 Ægidius Elling이 1903년에 이를 실현하였고 몇몇 기관이 선보였지만 안정성과 지속적인 구동이 어려워 크게 성공하지 못했다.
그러던 중 1935년 한스 폰 오하인이 항공기용 가스 터빈 엔진의 개발을 시작했고 에른스트 하인켈(Ernst Heinkel)사와 협력하여 1937년 HeS-1엔진 개발에 성공한다.
HeS-1은 수소를 연료로 사용하였지만 이후 개발을 지속하여 가솔린을 연료로 하는 출력 5kN의 HeS-3을 개발하였고 하인켈사의 He178에 탑재되어 1939년 8월 27일 세계 최초로 제트 엔진에 의한 비행에 성공한다.
최초의 제트 비행임에도 여기에는 문제가 있었다.
압축기가 너무 커 엔진 단면이 커져버렸고 여기에 따르는 문제로 효율이 좋지 못했다.
이 문제를 해결한 것은 오스트리아의 Junkers' engine division(혹은 Jumo라고도 함)으로 원심력으로 공기를 압축하는 대신 마치 터빈을 꺼꾸로 설치하듯 팬을 다단으로 설치하여 공기를 압축하였다.
기관은 더욱 복잡해졌지만 결과적으로 엔진은 작아졌고 이 엔진은 Jumo004로 명명되었다.
이 엔진은 1944년 세계 최초의 제트 전투기인 메서슈미트(Messerschumitt) Me 262에 탑재된다.
너무 늦게 전쟁에 투입되어 메서슈미트의 역할은 크지 않았지만 종전 후 승전국들은 이 기체의 연구를 바탕으로 자국의 제트 전투기를 개발하게 된다.


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