[패러글라이딩의원리]날개위·아래기압차로난다

동력 없이 하늘을 날 수 있는 패러글라이딩은 특수한 천을 여러 개의 조각으로 만든 캐노피를 통해 유입되는 공기량의 조절과 날개 위아래의 압력차로 비행이 가능하다. 스포츠동아DB

높은 창공에 새는 날갯짓도 없이 큰 원을 그리며 오랜 시간 비행을 한다. 하늘을 나는 새의 모습은 인간들이 무한한 자유를 누리고 싶어 하는 동경의 대상이다. 푸른 하늘에 수를 놓은 듯 활공하는 패러글라이더들을 보면서 누구나 대리 만족을 느껴보지 않은 사람은 없을 것이다. 하늘을 날고 싶은 인간의 꿈은 동력 없이 하늘을 자유롭게 나는 것이다. 이런 꿈들은 항공스포츠 분야에서 실현하고 있다. 동력 없이 바람을 이용해 하늘을 나는 항공스포츠는 스카이다이빙, 스포츠연과 카이서핑, 소아링, 행글라이딩 그리고 패러글라이딩 등이다. 패러글라이딩은 패러글라이더를 이용하여 비행하는 행위로서, 국내외적으로 가장 대중적인 종목 중 하나다. 패러글라이딩의 시작은 1960대 후반 스위스에서 등반할 때 하산의 사고위험을 최소로 줄이기 위해 낙하산을 이용해 비행을 하게 된 것이 계기가 됐다고 한다.

패러글라이딩의 특징 중 하나는 오랜 시간동안 장거리 비행할 수 있다는 점이다. 지금까지 패러글라이더의 비행기록은 11시간을 육박하고 있으며, 거리는 430km 이상을 기록하고 있다. 오랜 시간동안 비행할 수 있는 조건은 그날의 기상조건과 글라이더의 높은 기술이다.

열기류 비행, 써멀 소아링은 상승하는 공기 덩어리의 기류를 이용해 상승 비행을 한다. 새가 날갯짓을 하지 않고 큰 원을 그리며 상승하는 곳이 있다면, 열기류나 패러글라이더도 그 곳에서 새처럼 상승 비행이 가능하다.

패러글라이딩은 상승하는 공기덩어리의 바깥 부분을 타고 상승한다. 상승하는 공기 덩어리의 중앙은 마치 태풍의 핵의 모양과 같이 공기의 움직임이 거의 없거나, 오히려 기류가 침강하는 고기압층이 형성된다. 패러글라이더가 공기덩어리의 핵으로 들어간다면, 매우 위험한 상황이 될 수 있다.

패러글라이딩이 가능한 원리는 유체역학에서 찾아 볼 수 있다. 패러글라이딩의 날개를 캐노피라고 하는데, 특수한 천을 여러 개의 조각으로 만든 캐노피는 비행기 날개의 구조와 매우 흡사하다. 캐노피의 앞면은 공기가 유입이 되도록 열려 있고, 뒷면은 닫혀 있다. 캐노피를 정면에서 보는 단면적은 비행기의 날개 단면적과 동일하다. 비행기의 날개, 즉 캐노피는 바람을 맞으면서 진행하는 방향의 수직으로 양력을 만들어 위로 상승한다. 캐노피가 이루는 선과 바람이 부는 방향의 각을 공격각이라 하는데, 이 공격각을 조절하여 양력을 증가시키거나 감소시킨다. 공격각은 캐노피의 위와 아래로 지나가는 바람의 속도를 조절한다. 공격각을 적절하게 증가시킬 때, 캐노피의 아래로 지나가는 바람은 캐노피의 위로 지나가는 바람의 속도보다 느리게 된다. 상대적인 바람의 속도가 빠르면 압력이 낮아지고, 속도가 느리면 압력이 높아지는데, 이를 베르누이 법칙이라 한다. 압력은 고기압에서 저기압으로 힘이 생기고, 이러한 힘이 양력을 만든다.

공격각이 패러글라이딩의 상승과 하강을 조절한다면, 좌우 회전은 캐노피를 좌나 우로 기울이면서 회전을 한다. 캐노피가 좌우측으로 기울어진 각을 뱅크각이라고 하며, 뱅크각이 클수록 회전반경은 작아지고, 속도는 비례하여 커진다. 그러므로 패러글라이딩은 원의 크기를 조절하면서 비행을 하고, 가속이나 브레이킹은 공격각과 뱅크각을 적절하게 조절하면서 비행을 한다.

이순호 KISS 책임연구원