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    학술행사 취재기 게시판 내용
    제목 2017 부산대학교 총장배 창의비행체 경진대회
    작성자 최재원
    작성일 2017-11-15 오후 5:03:19




    8월 25일(금)~26일(토) 경남 고성군 당항포 제9회 창의 비행체 경진대회가 열렸다. 대회는 대학부 기준 고정익 10팀, 회전날개 5팀, 총 15팀이 참가했다. 작년보다 총 9팀에서 많이 늘어난 숫자이지만 본 대회는 2015년부터 경상대학교 자작모형항공기 대회와 통합하여 부산대학교에선 임무 수행 분야를, 경상대학교에선 창의 비행체 분야를 맡아 진행되었다.

    대회는 크게 두 가지 분야로 임무 수행 분야, 창의 비행체 분야로 나뉘고 분야별 고정익(CTOL)과 회전날개(VTOL) 분야로 다시 세분화시켰다. 평가는 분야별로 나누어서 진행되었는데 우리 팀은 임무 수행 분야로 비행체에 대한 심사와 임무 장비에 대한 평가를 받았다.






    대회 규정상 각 팀은 5명으로 제한되어있다. 지난 대회에서 작업을 진행하면서 시간이 촉박하고 시간에 쫓기다 보니 좋은 기체가 나올 수 없다는 것을 알게 되었다. 올해는 미리 팀원을 모집하고 좀 더 빠르게 팀을 구성하였다.

    팀이 꾸려지자 먼저 기체를 선정하는 일을 준비하였다. 우리가 출전한 분야는 임무 장비로 목표물을 타격하는 경기이므로 목표물 타격에 적합하도록 날개 길이(Span)가 크고 안정성이 높으며 낮은 순항 속도를 갖는 기체를 가지는 것이 매우 중요하였다. 대회 공지 나오기 전 우리는 스케일기에 대한 추가 점수가 있을 것으로 예상하여 국산 무인 정찰기인 RQ-101 송골매를 선정 이에 대한 해석 분석을 했다. RQ-101은 한국산 최초 무인기로 국방과학연구소(ADD)와 한국항공우주연구원(KARI)에서 연구 개발한 것이고 2002년엔 실전배치 된 기체이다. 안정적인 고익기로 임무 수행에 적합하고 동체가 얇지 않아 임무 수행 장비를 탑재하는데 매우 적합하다. 우리는 이를 본 따 기체는 2.5m급으로 제작하고 에어포일은 MH 115를 선정하였다.



    우리가 출전하게 된 <임무수행분야>는 비행체를 직접 설계 및 해석 제작하고, 조종하여 목표물을 타격g하는 경기이다. 제한 시간은 10분이며 시간 내에 착륙하여 재장전과 배터리 교체 작업을 할 수 있다. 목표물을 맨눈으로 판단하고 타격해야 하기에 높은 안정성과 낮은 순항 속도를 갖는 것이 매우 유리하다.

    첫 회의 때, 우리는 크게 안정성, 비행성, 정비성에 중점을 두어 설계하기로 상의했다. 목표물을 천천히 근접하여 정확히 타격하기 위해서 높은 안정성과 낮은 속도로 비행이 가능한 비행특성을 갖도록 설계하고, 빠르게 재정비할 수 있도록 구조를 단순화하도록 계획하였다.

    우선 XFLR이라는 해석Tool로 우리가 원하는 성능을 가질때까지 파라미터를 변경시켜가며 반복해석을 하고, 원하는 성능이 나오면 그를 토대로 기자재를 선정하고, CATIA 프로그램을 이용하여 3D로 모델링을 진행했다. 모델링이 끝나면 이를 이용하여 레이저 도면을 내리고, 레이저 커팅기 부품을 잘라 조립하여 기체를 완성했다. 이후 시험비행을 통하여 문제점을 발견하고 해결하며 기체완성도를 높였다.





    고정익(Fixed Wing)은 항공기 동체에 날개가 고정돼있는 것을 말하며 이 고정된 날개를 이용하여 양력을 발생시킨다. 회전날개(Rotary Wing)는 날개가 고정되어 있지 않고 로터라고 불리는 2개 이상 회전 날개를 회전시켜 양력을 얻는다. 예를 들면 고정익에는 우리가 타고 다니는 여객기가 있고, 회전날개는 헬리콥터나 쿼드콥터 등이 있다.

    Fig. 2 처럼 커다란 판에 풍선이 고정되어있고 가운데에는 빨간 풍선이, 외곽에는 파란 풍선이 배치된다. 이 풍선이 우리의 목표물이 된다. 회전날개 경우라면 터뜨린 풍선 색에 따라 차등을 두어 점수를 배점하지만, 고정익 경우는 터뜨린 풍선 색에 차등 없이 배점된다. 회전날개의 경우 공중정지(Hovering)가 가능하다. 즉 공중에서 위치변화 없이 한 지점에 정지할 수 있는 기동을 말한다. 고정익의 경우 전진하며 들어오는 바람으로 날개에서 양력을 발생시키기에 특수한 경우를 제외하곤 공중정지(Hovering) 기동이 불가능하다. 따라서 공중정지가 가능한 회전날개 부문에선 풍선이 많이 터지지만, 이동하며 타격을 하는 고정익 부문은 풍선에 근접하여 타격하기에 매우 어렵고 정밀 조준도 어려워 대회가 열린 이래로 터진 경우는 없었다.

    대회 규정상 미사일은 여러 가지 제한 조건이 있다. Fig. 3은 대회 주최 측에서 제시한 미사일의 개략도이다. 1발당 1개의 탄두로 제작되어야 하며 안전상의 이유로 이쑤시개나 바늘을 사용할 수 있지만, 칼이나 유리는 사용할 수 없게 되어 있다. 따라서 우리는 사용할 수 있는 탄두 중에 조금 더 예리하고 내구성이 좋은 바늘을 사용하기로 했다.





    동력원은 안전성에 대한 가연성 물질은 제한이 되고, 스프링이나 고무줄 같은 재료를 주로 이용하게 되는데 특히 자세 안정 핀의 경우 큰 제약 조건은 없지만, 미사일에도 무게 중심과 공력 중심이 있으므로 잘 계산하여 크기와 개수를 선정하여 제작되어야만 한다.

    이 대회의 가장 큰 장점은 탑재할 수 있는 미사일의 개수를 제한하지 않아 많이 탑재할수록 타격을 하는 데 매우 유리하다. 하지만 그에 따르는 중량이 커지고 임무 장비가 복잡해짐으로 잘 계산하여 수를 정해야 한다. 우리는 동력원으로 고무줄과 스프링, 압축공기 등 다양한 의견이 나왔지만, 스프링이 비교적 구하기 쉽고 공간 활용도가 좋아 스프링을 선정했다. 다만 스프링이 강하면 강할수록 효력은 좋지만, 재장전이 힘들어 외경 9, 구경 6.5의 스프링을 사용했다.

    그리고 전체적인 형태는 조선 시대의 무기인 편전에서 아이디어를 얻어 제작했다. 편전은 조선 시대에 사용되던 무기로 화살의 일종이다. 영화 ‘최종병기 활’에서도 등장한 적이 있는데 실제로 있었던 무기라고 한다.


    편전을 사용하면 화살 길이가 일반적인 화살에 비교하여 짧은 것을 알 수 있다. 사진에 보이는 것과 같이 속 팬 반원 형태의 원기둥인 통아라는 보조 도구를 이용하여 발사하게 된다. 즉, 짧은 화살을 통아를 이용하여 활대에 걸 수 있게 되어 있고 이를 가이드라인 삼아 발사되게 된다. 화살이 짧아 무게가 가볍고 그에 따라 멀리 날아가며, 일반 화살과 같은 양의 운동에너지를 가벼운 화살에 담기에 관통력이 매우 높다고 한다. 편전의 장점은 우리가 가벼운 화살과 짧은 화살을 사용한다는 점에서 충분한 아이디어 활용가치가 있었다. 다만 활의 경우 부피가 크고 공간 활용도가 좋지 않다는 점은 좀 더 고민하고 개선해야 할 부분이었다. 고민 한 끝에 활의 시위 부분을 스프링으로 대체하고 병렬로 늘림으로써 공간 활용도를 개선하였다. 또한, 스프링을 사용하기 때문에 통아 자체가 활대 역할로 공간 활용도를 매우 높였다.

     Fig·5는 우리가 제작한 통아의 3면도이고, Fig. 6은 우리가 사용한 스프링과 제작한 통아의 실물이다. 주 재질은 탄소(Carbon)이고 재료 특성상 쪼개질 위험이 큰데 이 부분은 포맥스를 이용하여 보강하였다. 포맥스는 흔히 건물 내 화장실 표지나 현판에서 자주 볼 수 있는 소재다. 포맥스는 가볍고 저렴하며, 유연하여 잘 깨지지 않는 성질을 갖고 있다.





    화살은 해석 양식도 없고 어떤 방식으로 계산을 하여야 적절한 화살의 길이와 무게, 무게중심, 공력중심을 구할 수 있을지 감이 잘 오지 않았다. 우리는 비교적 금방 여러 조건을 다르게 하여 다양한 화살을 직접 제작했다. 여러 길이와 다른 무게, 무게 중심 공력중심이 다른 화살들로 준비하여 실험 했다. 실험 결과 16.5cm를 우리가 사용할 길이로  최종 채택하였다.

    또한, 무게가 너무 적으면 외풍에 영향을 너무 많이 받고 무거우면 잘 날지 않기에 실험을 통해 7g 정도의 무게가 가장 적합한 것으로 판단하였다. 공력중심의 위치와 무게중심의 위치도 화살 앞에 다는 무게 추의 무게와 화살 깃의 크기에 따라 달라지기에 화살 깃의 크기는 크기를 조절하여도 무게에 큰 영향을 주지 않게 앞서 정한 7g에 무게를 화살의 자체 무게와 무게 추의 무게를 더하여 확정시킨 후 화살 깃의 크기로 적당한 위치를 선정했다.

    발사 장치는 하나당 발사하는 화살 수를 선정하기 위해 추가적인 실험을 했다. 총 8개까지 동시에 발사를 해보았는데 한 발을 발사할 때 8가량 나가던 화살이 3개에서 4개로 늘릴 때마다 가장 큰 폭으로 사거리가 감소한 것을 알았다. 결국, 3개의 화살을 동시에 발사하기로 결정을 짓고 마무리작업을 하였다. Fig. 7은 우리가 얻은 데이터를 이용하여 제작한 화살의 모습이다.





    경기는 10분 제한시간 안에 이루어지고 조종은 팀 내 인원이 직접 하게 되어있다. 짧은 시간 내에 조종자 한 명이 모든 것을 수행하기에 현실적으로 무리가 있다. 주최 측은 팀 내에서 추가로 경연보조자 1명을 선발하여 조종자를 보조하고 임무 장치 격발을 보조할 수 있도록 허락한다. 경연보조자는 주로 배터리 교체와 활주로 정렬, 임무 장치 격발, 임무 장치 재장전을 돕는 일을 수행하게 되어 있다.

    우리 구성원 중에는 조종 경험이 많은 사람이 없다. 그나마 팀장인 내가 조종 경험이 있어 조종자를 맡으려 했지만, 실력이 아직 미숙하고 팀장 역할도 하며 조종 연습까지 하기에 무리 따라서 관련 과목을 수강하고 있던 안태영(12학번) 학생을 영입하여 조종사를 맡았고, 나는 팀장 및 경연보조자로 경기에 출전했다. 조종자는 매우 부담스러운 역할이다. 공들여 만든 비행기가 조종자의 단 한 번의 실수로 산산이 조각날 수 있기 때문에 매우 부담스러운 자리라고 생각이 든다.

    태영이 형에게 조종자로 어떻게 부탁을 해야 할지 굉장히 난감한 상황이었다. 매우 어려워하고 있을 때 다행히도 태영이형이 먼저 조종자를 맡아보고 싶다고 말해주어 나는 굉장히 고마웠다. 나중에서야 들은 말이지만 내가 어떻게 말을 해야 할지 고민한다는 말을 다른 팀원에게 전해 듣고는 생각해보고 내린 결정이었다고 한다.

    실제 경기 내 조종은 시뮬레이션과 매우 다르다. 바람의 영향을 신경 써야 하고 순간적으로 위험한 상황, 가령 비행기가 실속에 걸리거나 송신기와 수신기의 연결이 끊는 현상인 조정 불가능한 상태 비상상황이 있을 때 빠르고 유연하게 대처할 수 있어야 한다. 여러모로 부담스러운 자리인데 태영이형이 부담을 안고 경기를 해주겠다고 말을 할 때 정말 아주 고마웠다.


    평가 항목은 Fig 8와 같다. 임무수행분야인 만큼 임무수행 점수, 즉, 풍선을 터뜨려서 받는 점수의 배점이 가장 크고, 다음으로 임무장비에 대한 점수, 기체에 대한 점수 순으로 배점이 크다. 작년 대회의 경우 스케일기에 대한 추가 점수가 있었지만 17년도부터는 스케일기를 제작할 경우 오히려 감점이 있었다.







    우리는 이번 대회에서 스케일기를 제작 시 배점에 불이익이 있다는 사실을 뒤늦게 들었다. Fig. 9과 10은 우리가 초기에 제작하기로 했던 RQ-101 스케일기에 대한 해석 결과이다. 아쉽게도 우리는 순수 자작 항공기로 바꾸어 다시 재해석 제작하였다. 자작 항공기는 스케일기와는 달리 외형이 정해져 있지도 않고 편의대로 제작할 수가 있어 늦게 안 우리에게는 매우 큰 이점이었다. 특히 적합한 기체를 선정하는 것과 시간이 촉박하다는 것을 제외하곤 큰 문젯거리가 되지 않았다.

    주날개(Span)는 기존 길이인 2.5m를 고수하고 안정성을 위하여 상반각을 추가했다. 작년을 기억하면 노면 상태에 대해 확인을 하지 않고 참여하여 F-18 Super Hornet을 스케일기로 제작 당연히 포장된 활주로일 것으로 생각했던 우리는 작은 바퀴를 사용 대회 당일 포장되지 않은 활주로를 보고 몹시 당황하여 결국 시험 비행까지 잘 날던 기체였지만 바퀴도 작고, 스트림라인에서 풀과 모래가 빨려 들어가 충분한 추력을 얻지 못해 이륙에 실패하였다.

    이번에는 절대 그런 일을 없도록 만약의 경우를 대비하여 Ducked Fan(터보 제트의 일종. 압축기의 공기 일부를 외주 덕트를 통해 제트 노즐까지 유도하는 방식)이 장착된 덕트기가 아닌 프롭기(프로펠러로 추진력을 얻어 비행하는 기체)로 선정했으며, 우선 랜딩기어를 매우 크게 설계하였다.

    에어포일의 경우 저속에서 순항할 수 있는 에어포일을 선정했다. 또한, 주날개의 Servo는 Slim Wing Servo를 사용하기로 미리 결정했기에 Servo의 두께를 고려하여 그에 맞는 최대 두께를 갖는 에어포일 채택했다. 주로 글라이더에 많이 사용되는 AG35가 선정이고, XFLR 프로그램을 이용하여 해석하였다.



    Fig. 11는 XFLR을 이용하여 에어포일 결과 값을 불러들여 그린 것이다. 이 부분에서 정확한 해석을 위해 에어포일 결과 값에 이상은 없는지, 선이 전부 이어져서 닫힌 구조인지 확인해야한다.

    Fig. 12은 불러들인 에어포일 결과 값을 갖고 다양한 각도, 다양한 속도로 불어오는 바람에 대하여 해석한 것이다. 각 속도와 각도에 따라 반복계산을 하여 점이 표시되고 점이 모여 선이 되며, 조건마다 다른 색을 부여하여 구별 되어 보인다. 선 하나하나를 분석 할 수는 없지만 전체적인 개형을 확인 할 수 있다.




    에어포일 선정 이후 세부적인 기체를 설계하였다. 주날개 Span 2.5m에 AR는 10으로 설정하여 다소 얇고 긴 주날개의 형상을 갖게 했다. 여기서 날개(Span)는 방향의 길이를 뜻하고 AR는 Aspect Ratio의 줄임말로 날개의 가로와 세로의 비율이다. 즉, 커질수록 얇고 긴 날개 형상을 띈다. RC 기체의 동체에 경우 비행 성능에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단하여, 해석에서는 고려하지 않았다. 또한, 초기 모델의 경우 동체가 얇고 뒤쪽 부분은 Carbon 붐대로 제작될 예정이었기에 영향이 더 적었을 것으로 판단했다.

    꼬리날개의 크기와 주날개의 앞으로부터 수평꼬리날개의 앞까지의 거리는 부피 계수와 연관이 된다. 여기서 부피 계수는 꼬리날개의 날개 면적과 앞서 말한 주날개의 앞으로부터 수평꼬리날개의 앞까지의 거리와 연관되어있고 이는 안정성과 조종성에 영향을 미친다.

    우리는 안정적인 기체를 설계한다. 부피 계수가 높으면 안정성은 증가하지만, 조종성이 떨어지는데 이는 선회하여 목표물을 타격하는 본 대회에서 좋지 않은 특성이다. 따라서 안정성을 높이되, 조종성도 어느 정도 우수한 적절한 값을 선정했다.



    Fig. 13은 우리가 설계한 기체의 외형을 XFLR상에서 나타낸 모습이다. Fig. 14는 우리가 주목해서 보아야 할 실질적인 비행성능에 대한 그래프이다.

    이론 해석을 통해 무게중심이 앞으로부터 100에 위치할 때 대략 0.6의 받음각에서 피칭모멘트(외력에 의한 모멘트 중에서 좌우 축주위 회전을 일으키는 모멘트)가 0이고, 그 점에서 양항비(양력과 항력의 비로 양력이 항력보다 얼마나 효율적으로 발생하고 있는지 나타냄)는 약 28로 준수한 수치가 나왔다. 중립 점의 위치는 프로그램상에서 무게중심을 변화시키며 피칭모멘트의 기울기가 0에 가까운 곳을 찾아 설정, 이를 이용하여 정적 여유를 계산한 결과 25%의 정적 여유를 얻을 수 있었다.

    해석된 결과를 토대로 기체 제작 작업에 착수하였다. 우선 CATIA를 이용하여 모델링을 하고 정확한 제작을 위하여 기체와 Jig 도면을 내렸다. Fig. 15는 우리가 설계한 모델을 CATIA로 3D 모형화한 사진이다. 전체적인 형상을 보는 것과 도면을 내리는 것이 주목적이므로 편의를 위하여 skin은 생략하였다. 그를 토대로 Fig. 16과 같이 도면을 내렸다. Fig. 16은 레이저 도면으로 저러한 도면을 레이저 커팅 장비에 전송하면 검은 선을 따라 레이저가 이동하면서 재료를 자른다. 주재료는 발사나무(벽오동과의 상록교목으로 비중이 0.2에 불과해 매우 가볍다.)이고 구조적으로 강해야 하는 부분은 항공합판(얇은 발사나무를 적층시켜 만든 합판으로 발사나무에 비교하여 무겁지만, 강도가 강함)을 사용한다. Fig. 17은 레이저 커팅의 결과물이다.






    특이점은 우리는 기체제작에 직접 사용하는 재료 이외의 것을 추가로 지그(Jig)라는 것으로 잘랐는데 이것은 주로 Fig. 17의 오른쪽 모서리처럼 공간상의 이유로 재료를 더 채워 넣지 못하는 부분에 주로 사용되었다. 지그(Jig)는 Fig. 18에 보이듯이 삼각형 모양의 작은 제작 보조도구이다.



    이는 제작 시 공간상에서 작업하기에 정확히 수직을 맞추고, 제작의 정확도를 높이기 위해 사용이 된다. 개인적으로 기체의 부품이 정확히 재단되는 것도 상당히 중요하지만, 보조도구인 지그 역시 정확히 재단되어야 한다고 생각된다. 지그의 수직이 맞지 않으면 기체 자체가 뒤틀리는 경우의 수가 발생하므로 상당히 중요한 부품이다.







    Fig. 20은 기체의 실제 치수에 맞는 전체 도면이다. 전체적인 기체 도면은 실제 치수와 맞게 도면을 프린트하고 정반 위에 설치한다. 이후 유리판을 위로 덧대어 인쇄된 종이가 흔들리지 않도록 단단히 고정하고 그 위에 부품을 올려둔다. 부품이 도면과 일치하도록 배치 후 지그를 붙여주는 작업을 한다.

    Fig. 21은 교육용으로 만든 부품으로 리브에 지그가 접착되어있는 모습이다. 유리 판 위에 지그 작업을 하기에 밑에 종이가 흔들리거나 정반이 기울어지면 정확한 제작에 차질이 생긴다. 세심한 주의를 기울여 정반과 도면을 설치하여 제작해야만 한다.

    동체는 비교적 간단한 구조임으로 금방 만들 수 있다. 주날개의 경우 2.5로 이전에 해본 적 없는 큰 크기의 날개이다. 우리는 큰 정반에도 다 들어가지 않아서 3-Piece로 나누어 제작하고 체결하는 방식을 사용하였다. Fig. 21은 지그를 붙인 동체 부품을 도면 위에 배열해 놓은 모습이다. Fig. 22는 지그를 붙인 리브를 배열해 놓은 모습이다.




    Fig. 23은 3-piece로 제작된 날개를 윗면 Covering 작업 까지 마친 후 체결된 모습이다. Covering 작업은 리브 위에 얇은 1T 두께의 발사나무를 씌우는 작업이며 외피에 바로 필름을 씌우지 않고 발사나무를 덧댐으로써 강도를 증가시키는 효과를 주었다. 설계 시 안정성을 위하여 상반각을 넣은 부분이 있는데 양쪽 대칭을 맞추기 위하여 여러 가닥의 실을 연결하여 각도를 맞췄다.



    나머지 꼬리날개 역시 제작 후 Servo와 모터, 변속기와 같은 기자재를 배치하여 동체와 연결하였다. Fig. 24는 서보를 부착한 수직 꼬리날개이고 Fig. 25는 주날개와 꼬리날개까지 전부를 동체와 연결한 모습이다. 연결한 기체로 1차 Taxing(이륙하기 위하여 활주로로 비행기를 몰고 가는 일)을 시도했다. 우리는 Taxing 과정에서 Carbon 붐대로 연결된 뒷부분이 심하게 떨리는 현상을 발견했다. Servo 배치가 전부 뒤로 쏠려있었고 랜딩기어까지 달려 뒤쪽이 매우 무거운 것이 원인이었다. 또한, Carbon 붐대에 생각보다 처짐이 많이 생긴다는 것을 뒤늦게 알았다.

    대회까지 시간이 많이 남지 않은 상황이었기에 이러저러한 의견이 매우 분분했다. 여러 의견을 걸쳐 최종적으로 문제가 없는 날개는 그대로 사용하고, 동체를 재설계 하자는 의견으로 합의를 보았다.

    시간에 쫓기면서 우리는 다시 설계 단계 처음으로 돌아가 동체를 재설계하였다. 무게 중심을 앞으로 당겨야 하기 때문에 기존에 얇았던 동체의 너비와 높이를 늘려, 앞부분에 기자재를 좀 더 실을 수 있도록 하고 carbon 붐대를 아예 삭제하고 삭제한 부분을 발사나무를 이용하여 제작하기로 하였다.

    또한, 뒤에 꼬리 날개에 직접 달렸던 servo를 앞으로 당기고 전장(항공기 전체의 길이)을 줄여 무게 중심이 앞으로 당겨지도록 하였다. 줄어든 전장만큼 부피 계수 역시 줄어들게 되므로 꼬리날개는 더욱 크게 설계하여 이전의 부피 계수와 같은 수준으로 맞췄다. 그리하여 비행 성능은 이전과 비슷한 수준으로 설계되었다. Fig. 26은 XFLR 상의 기체 모습이고 Fig. 27은 CATIA를 이용하여 모형화한 모습이다.






    도면을 내린 후 바로 바로 제작에 들어갔다. 동체만 작업하기에 시간이 오래 걸리진 않았다. 커버링까지 완료 후 1차 시험비행을 했다. 1차 비행 때 발견된 문제는 생각보다 무게 중심이 뒤에 있다는 점이었다. 비행이 불가능할 정도는 아니었지만, 충분히 무게 추를 이용하여 개선할 수 있는 정도였다.



    또한, 랜딩 시 착륙 치가 파손되는 문제가 있었다. 착륙 시 충격이 그리 강하지 않았음에도 불구하고 착륙 치가 완전히 두 동강이 났고 그로 인해 앞으로 기울어지면서 모터 마운트가 떨어져 나갔다. 우리는 긴급하게 착륙 장치 보강작업과 모터 마운트 보수작업에 들어갔다. 4t Ply Wood로 제작된 밑판을 6T로 바꾸어 보강하고 떨어져 나간 모터 마운트 역시 접착제로 보수한 후 2차 비행을 시도하였다.

    2차 비행 때는 비행 중 모터가 이탈해버리는 큰 문제가 발생하였다. 활공성이 좋아서 모터 이탈 후에도 랜딩기어 파손 없이 안전하게 착륙했는데 2차 연습 비행때 모터는 완전히 파손되어 쓸 수 없게 되어 버렸다. 원인분석 결과 지난 테스트 비행 때 착륙하는 과정에서 모터 마운트가 떨어져 나갔고 그 과정에서 미세하게 모터 축이 휘었던 것으로 추정되었다. 2차 비행 때 마음이 급해 제대로 확인하지 않았던 것이 화근이었다.

    모터 축이 휘거나 Prop Valance가 맞지 않을 경우 굉장히 무서운 일이 발생한다. Valance가 맞지 않는 모터를 작동할 경우 그로 인하여 진동이 생긴다. 즉, 회전 불균형에 의한 진동이 생기는데 모터를 작동시켜 RPM(주파수)을 증가시키면 공진 영역으로 들어가 모터 마운트가 파손돼 우리와 같은 문제가 발생할 수 있다. 그러므로 모터를 설치하기 전과 이륙 전에는 반드시 테스트가 필수적이다.

    고장 난 모터를 대체할 대체품이 급하게 필요했다. 엎친 데 덮친 격으로 비슷한 성능의 모터는 대부분 품절인 상태이고 예산도 예산대로 거의 써버린 상태라서 막막한 상황이었다. 다행히 동아리 선배의 지원을 받아 중고 모터를 구하게 되었다. 이 모터는 한번 추락한 기체에서 떼어낸 모터로 불안했지만, 회전축에 편심이 없었고, 별다른 문제가 없어 사용하게 되었다. 확실하게 필라멘트 테이프와 발사가루를 이용하여 모터 마운트를 보강 후 3차 비행에 들어갔다.

    3차 비행 역시 문제가 터졌다. 이번에는 1차 비행 때 말썽을 부렸던 착륙 치가 또다시 말썽을 부렸다. 이륙을 위해 활주하던 기체가 돌부리에 걸려 착륙 치가 파손되는 사고가 발생했다.




    마지막까지 점검하느라 팀원 모두 한숨도 못 잤다. 학술 발표 후 숙소로 돌아와 간단하게 동아리원들과 저녁 식사를 하고, 최종 점검에 들어갔다. 근데 웬일인지 갑자기 모터에 굉장한 진동이 생기고 있었다. 이전에는 없었던 일이고 인제 와서 모터를 바꿀 수는 없는 노릇이라 다들 신경이 곤두섰다. 맨눈으로 보기에는 별문제가 없어 보였는데 모터를 돌리기만 하면 진동이 생겨 미칠 노릇이었다. 원인을 알 수 없어 여러 가지 시도를 해보고 마지막으로 시도한 것은 프롭을 조금씩 한쪽만 갈아 주었다. 다행히 조금씩 갈수록 진동이 줄어드는 게 보였다. 생각보다 몇 번 갈아내지 않았는데 진동이 멈추었다. 다시 배선도 확인하고 배터리 잔량을 점검하였다.

    대회 당일까지 힘든지도 모르고 정신없이 일한 것 같다. 비행심사가 있는 당일은 날씨도 좋고 노면 상태도 상당히 양호했다. 우리 팀은 비행 순서가 꽤 뒤에 있어 대기하는 동안 가끔 기체 상태도 확인하면서 다른 팀이 비행하는 모습을 지켜보며 시간을 보냈다. 우리 팀이 아닌데도 기체가 잘 뜨고 착륙하면 다 같이 환호하고, 파손되거나 물에 빠지면 다 같이 아쉬워하고 안타까워했다.

    돌이켜보면 경쟁 상대이긴 하지만 다른 팀 역시 정말 고생하면서 비행체를 만들었을 것을 생각하니 더욱더 공감이 잘되었다.

    간단한 점심을 먹고 열기에 몸이 거의 다 익어버렸을 때쯤 우리 팀의 순서가 돌아왔다. 우리 바로 앞 팀은 기체는 상당히 큰 편에 완성도도 매우 좋아 보였지만 랜딩기어 문제로 이륙에 실패했다. 우리 팀도 갖고 있던 문제라 충분히 보강은 했지만, 공연스레 불안해졌다.



    이륙준비는 굉장히 빨리 마무리됐다. 짧은 시간이었지만 이때 정말 별의별 생각이 다 들었던 것 같다. 팀장으로서 비행기가 날지 못하면 고생한 팀원들에게 어떻게 말하나, 조금 더 부지런히 일해서 좀 더 완성도를 올렸으면 하는 후회, 시험비행 때 비행 성은 나쁘지 않았으므로 엄청 잘 날지 않을까? 하는 기대와 같이 정말 많은 생각이 오갔다.

    기체를 활주로에 정렬시킨 후 조종사 옆에 섰다. 조종사는 손을 정말 엄청나게 떨고 계셨다. 조종 경험이 많지 않은 데다가 몇 달간의 노력이 담긴 비행기를 조종하니 그럴 만도 했다. 몇 번 크게 심호흡한 뒤 큰 소리를 내며 기체가 이륙하였다. 성공적이었다. 바람도 적당하고 모든 환경이 좋았다. 성공적으로 선회를 하여 1차 격발을 시도하였다. 아쉽게도 풍선이 화살에 맞고 프레임 밖으로 벗어났지만 터뜨리진 못했다. 이제 걱정되었던 착륙을 시도해야 했다. 우려와 달리 안정적으로 잘 착륙을 하였고 배터리 교체와 재장전을 하였다. 빠르게 교체를 하고 재이륙을 시도하는데 뭔가 소리가 조금 이상했다. 다행히 이륙은 잘 했지만, 이전보다 추력이 작아진 게 느껴졌다. 조금 느린 속도로 선회를 하고 2차 타격을 시도했다. 시간이 많이 흐른 상태였는데 초조했던 나는 활주로 정렬이 아직 잘 안 된 상태에서 격발 버튼을 눌러버렸다. 화살은 빗나갔고 여기저기서 탄식 소리가 나왔다. 이제 착륙을 하려고 기체가 선회하던 도중 모터가 멈춰버렸다. 다행히 들어오는 길이었고 조종사가 경험이 있었기 때문에 잘 대처하여 안전하게 착륙할 수 있었다. 착륙 후 확인해 보니 모터 내에 자석이 떨어져 앞으로 쏠려있었다. 이 부분 때문에 모터가 정지하였던 것 같다.

    비행이 끝나고는 오히려 마음이 편했던 것 같다. 좀 더 잘 준비했으면 고정익에서 최초로 풍선을 터뜨린 팀이 될 수 있지 않았을까? 하는 생각도 잠시 들었지만 잊어버리기로 했다.



    우리는 임무 수행 분야 고정익 은상을 받았다. 수상에는 한국항공대학교 송용규 교수님께서 직접 수여해주셔서 더 뜻깊었던 것 같다. 대회를 처음 시작할 때는 자신감에 가득 차 있었다. 대회 참여 경력도 있었고 시간이 흐르면서 학과에 대한 지식도 많아졌기에 이번 대회 정말 자신이 있었다. 그러나 여러 가지 생각하지도 못했던 문제에 직면할 때마다 할 수 있을까? 대회에 참가할 수 있긴 할까? 라는 생각이 많이 들었던 것 같다. 불안함이 엄습할 때마다 팀원들의 밝은 에너지가 우리를 상을 받게 이끈 것 같다. 긍정적 분위기 덕택에 문제가 계속 발생하여도 함께 해결해 나갔고 상까지 받게 된 것이다. 내년에는 어떤 기체가 나올지, 풍선을 이번에는 터뜨릴 것인지 궁금하고 2018년도 대회가 벌써 기다려진다.




     

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    전체댓글6

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    |2017.11.23
    열심히 준비하고 고민하시고 노력하시는 모습에 우리의 항공 미래는 밝게 보입니다. 땀흘리는 청춘들에게 희망을 보았습니다.
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    |2017.11.16
    교수님들과 학생분들의 노고에 박수를 보냅니다.
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    |2017.11.16
    정말 유익한 경진대회 같습니다. 한국 항공에 많은 발전이 있을거 같다는 생각이 드네요!
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    |2017.11.16
    직접 만든 비행기가 난다니 신기합니다. 기회가 되면 저도 꼭 만들어보고 싶내요 ㅎ
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    |2017.11.16
    우리나라 항공산업의 미래가 밝네요^^
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    |2017.11.16
    신기한 대회인 것 같습니다. 경진대회가 재미있을것 같다는 생각이 드네요.
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