항공기가 뜨기 위해서는 긴 활주로가 필요하다.
엔진이 내는 추진력이 중력을 이기고, 항공기가 충분한 양력을 얻으려면 어느 정도의 거리가 필요하기 때문이다.
전투기 중 크기가 작은 편에 속하는 전투기, F-16도 이륙하려면 400m 이상의 활주로가 있어야 한다.
그런데 F-16과 비슷한 크기의 전투기 F-18은 항공모함 위에서도 쉽게 날아오른다.
항공모함 위에는 긴 활주로를 설치할 수 없는데 어떻게 된 일일까? 그 비결은 바로 ‘캐터펄트(catapult)’라고 불리는 ‘초고속 썰매’에 있다.
이 장치는 항공모함 위의 항공기(함재기)가 이륙할 때까지 속도를 높여 활주 거리가 짧아도 날 수 있게 도와준다.
항공모함이 처음 등장했을 때 그 위의 항공기들은 원시적인 방법으로 이륙했다.
엔진 출력을 최대한 높인 항공기의 뒷덜미를 붙잡았다가 순간적으로 놓는 방식인데, 이는 마치 새총을 쏘는 모습과 비슷했다.
제2차 세계대전부터는 영국 해군을 중심으로 화약이나 압축공기를 뒤로 뿜는 사출기가 보급됐다.
이는 항공기의 엔진 외에 다른 보조 동력을 이용할 수 있어서 함재기들이 연료소모를 줄이면서 안전한 환경에서 이륙할 수 있었다.
2000년대 후반이 되자 미군은 전자기식 사출기를 사용하기 시작했다.
증기를 뿜으면서 앞으로 나가는 물리적인 작용-반작용 원리에서 벗어나 전자기력이라는 새로운 현상을 이용한 것이다.
전자기식 사출기는 이륙용 갑판 위에 일정한 간격으로 전자석을 깐 다음 전류를 흘리고, 이때 발생하는 전자기력으로 항공기를 공중에 띄운다.
자기부상열차에서 열차가 공중에 뜨는 것과 같은 원리다.
또 같은 극끼리 밀어내고 다른 극끼리 끌어당기는 힘을 이용해 항공기를 전진시킨다.
이 방식을 이용하면 증기를 내뿜지 않기 때문에 거대한 보일러가 필요 없고, 가벼운 선체로 움직일 수 있다는 장점이 있다.
글 : 박태진 과학칼럼니스트 출처 : 카리스쿨(http://www.karischool.re.kr/) “푸른하늘”