비행기 엔진 교과서

제트 여객기를 움직이는 터보팬 엔진의 구조와 과학 원리

나카무라 간지 지음 | 신찬 옮김

보누스 2023년 07월 20일 출간 종이책 : 2017년 06월 15일 출간

작품소개

책소개

『비행기 엔진 교과서』는 제트 엔진을 이해하기 위한 최적의 항공 교양서다. 먼저 항공 업계의 역사를 둘러보면서 더 멀리, 더 빨리, 더 높이 날아가고자 하는 인간의 욕망이 어떻게 제트 엔진(터보팬 엔진)의 개발로 이어졌는지 살펴본다. 항공 업체의 역사를 파악한 후에는 기초 물리학을 바탕으로 비행의 기본 원리를 알아보고, 제트 엔진의 구조를 피스톤 엔진과 비교해 설명한다. 초기 항공 업계를 이끈 더글러스 DC 시리즈부터 현재 항공계를 양분하고 있는 보잉기와 에어버스기까지, 대표적인 여객기와 엔진을 사례로 살펴보면서 해당 엔진의 구조와 원리를 밝힌다. 롤스로이스 · 프랫 앤드 휘트니 · 제너럴일렉트릭 같은 엔진 제조사들이 비행기 엔진을 어떻게 발전시켜왔는지 일목요연하게 정리할 수 있다.

목차

머리말 _ 5

<b>Chapter 1 제트 엔진의 역할</b>
1-01 엔진이란 무엇인가? _ 14
1-02 지상에서 제트 엔진의 역할 _ 16
1-03 이륙 시 제트 엔진의 역할 _ 18
1-04 비행기의 중량 _ 20
1-05 양력이란 무엇인가? _ 22
1-06 상하 역학 관계 _ 24
1-07 전후 역학 관계 _ 26
1-08 상승은 엔진의 힘이 좌우한다 _ 28
토막 상식 1 워밍업과 쿨다운 _ 30

<b>Chapter 2 프로펠러부터 제트 엔진까지</b>
2-01 프로펠러 _ 32
2-02 프로펠러의 역할 _ 34
2-03 리시프로 엔진 _ 36
2-04 리시프로 엔진과 프로펠러 _ 38
2-05 리시프로 엔진의 한계 _ 40
2-06 프로펠러의 한계 _ 42
2-07 터보프롭의 출현 _ 44
2-08 터보 엔진 _ 46
2-09 터보팬 _ 48
2-10 중단거리 제트 여객기 _ 50
2-11 점보제트기의 도입 _ 52
2-12 와이드보디기의 등장 _ 54
2-13 쌍발기의 전성시대 _ 56
2-14 세계 최대의 쌍발기 _ 58
2-15 세계 최대의 여객기 _ 60
2-16 초음속 여객기(SST) _ 62
토막 상식 2 지구가 둥글다는 사실을 실감하다 _ 64

<b>Chapter 3 제트 엔진이란 무엇인가?</b>
3-01 풍선이 나는 힘의 정체 _ 66
3-02 제트 엔진의 힘 _ 68
3-03 비행에 필요한 추력이란? _ 70
3-04 제트 엔진의 구조 _ 72
3-05 원심식 압축기의 구조 _ 74
3-06 축류식 압축기의 작동 원리 _ 76
3-07 압축기의 공기역학 _ 78
3-08 연소실 _ 80
3-09 터빈의 역할 _ 82
3-10 배기 섹션 _ 84
3-11 터보팬은 무엇인가? _ 86
3-12 팬의 크기 _ 88
토막 상식 3 스러스트 레버 _ 90

<b>Chapter 4 제트 엔진을 움직이는 시스템</b>
4-01 엔진 커버 _ 92
4-02 공기 흡입구 _ 94
4-03 엔진 방빙 장치 _ 96
4-04 블리드 에어 _ 98
4-05 액세서리 기어 박스 _ 100
4-06 발전기 _ 102
4-07 윤활유 펌프 _ 104
4-08 연료 펌프 _ 106
4-09 연료 탱크 _ 108
4-10 제트 엔진의 액세서리 _ 110
4-11 정격 추력이란 무엇인가? _ 112
4-12 스러스트 레버의 작동 범위 _ 114
4-13 리버스 레버 _ 116
4-14 스러스트 레버의 작동에 따른 추력 변화 _ 118
4-15 엔진 제어 장치 _ 120
4-16 스타터 _ 122
4-17 엔진 시동 장치 _ 124
4-18 방화 대책 _ 126
토막 상식 4 방빙 장치와 외기 온도 _ 128

<b>Chapter 5 제트 엔진의 계기</b>
5-01 엔진 계기의 역할 _ 130
5-02 제트 엔진의 계기 _ 132
5-03 디스플레이 _ 134
5-04 N1 회전계 _ 136
5-05 N2, N3 회전계 _ 138
5-06 EGT계 _ 140
5-07 힘의 크기를 측정하는 계기 _ 142
5-08 EPR계 _ 144
5-09 연료 유량계 _ 146
5-10 윤활유 관련 계기 _ 148
5-11 TAT계 _ 150
5-12 ADIRS _ 152
5-13 FE(항공 기관사) 패널 _ 154
5-14 ECAM _ 156
5-15 EICAS _ 158
토막 상식 5 파일럿은 서로 확인한다 _ 160

<b>Chapter 6 제트 엔진의 이륙에서 착륙까지</b>
6-01 비행의 시작은 APU _ 162
6-02 APU 스타트(1) _ 164
6-03 APU 스타트(2) _ 166
6-04 연료량 확인 _ 168
6-05 엔진 스타트 준비 _ 170
6-06 엔진 스타트 _ 172
6-07 엔진 스타트 중지 _ 174
6-08 엔진 방빙 장치 _ 176
6-09 이륙 추력과 외기 온도 _ 178
6-10 이륙 추력과 기압 _ 180
6-11 이륙 추력의 설정 _ 182
6-12 에어버스기의 이륙 추력 설정 _ 184
6-13 보잉기의 이륙 추력 설정 _ 186
6-14 이륙 추력과 비행 속도 _ 188
6-15 이륙 개시 _ 190
6-16 이륙 활주 중 엔진 고장 _ 192
6-17 이륙 속도 V1(브이 원) _ 194
6-18 이륙 추력의 시간제한 _ 196
6-19 에어버스의 상승 추력 설정 _ 198
6-20 보잉기의 상승 추력 설정 _ 200
6-21 상승 추력의 크기 _ 202
6-22 잉여 추력과 잉여 마력 _ 204
6-23 운용 상승 한도 _ 206
6-24 순항 추력 설정 _ 208
6-25 순항 추력의 크기 _ 210
6-26 드리프트 다운 _ 212
6-27 EDTO - 180 _ 214
6-28 전 엔진 정지 _ 216
6-29 강하는 어떻게 하는가? _ 218
6-30 아이들 추력의 크기 _ 220
6-31 착륙할 때는 엔진의 힘이 필요하다 _ 222
6-32 고 어라운드 _ 224

찾아보기 _ 227
참고 문헌 _ 231

출판사 서평

이 책은 제트 엔진이 뿜어내는 힘의 원천, 기본 구조, 작동 시스템, 이륙과 착륙에 적용하는 엔진 운용법 등을 다루는 항공 교양서다. 비행기 엔진의 구조와 원리, 조작이라는 두 가지 측면 모두를 다루고 있다. 제트 엔진의 구조와 여객기의 운항에 흥미가 있는 사람들에게 큰 도움이 될 것이다.

<b>롤스로이스 · 프랫 앤드 휘트니 · 제너럴일렉트릭
세계 3대 제트 엔진의 구조와 원리를 말하다</b>

20만개 이상의 부품 수, 핵심 기술 650개. 위압감마저 느껴지는 사양 설명에서 알 수 있듯, 제트 여객기는 현대 과학의 정점이다. 사람들은 온갖 기술이 총동원된 비행기 부품 중에서도 엔진을 핵심으로 꼽는다. 엔진이야말로 수백 톤에 달하는 비행기가 대륙 사이를 오갈 수 있게 해주는 힘의 원천이기 때문이다. 비행기의 본질을 알고자 한다면, 무엇보다 엔진의 구조와 원리를 파악해야 한다.
《비행기 엔진 교과서》는 제트 엔진을 이해하기 위한 최적의 항공 교양서다. 먼저 항공 업계의 역사를 둘러보면서 더 멀리, 더 빨리, 더 높이 날아가고자 하는 인간의 욕망이 어떻게 제트 엔진(터보팬 엔진)의 개발로 이어졌는지 살펴본다. 항공 업체의 역사를 파악한 후에는 기초 물리학을 바탕으로 비행의 기본 원리를 알아보고, 제트 엔진의 구조를 피스톤 엔진과 비교해 설명한다. 초기 항공 업계를 이끈 더글러스 DC 시리즈부터 현재 항공계를 양분하고 있는 보잉기와 에어버스기까지, 대표적인 여객기와 엔진을 사례로 살펴보면서 해당 엔진의 구조와 원리를 밝힌다. 롤스로이스 · 프랫 앤드 휘트니 · 제너럴일렉트릭 같은 엔진 제조사들이 비행기 엔진을 어떻게 발전시켜왔는지 일목요연하게 정리할 수 있다.

<b>제트 엔진의 구조 · 작동 원리 · 운항 시스템과 조작법
200장이 넘는 일러스트와 그래프로 이해하는 비행기 엔진의 과학</b>

저자는 30여 년간 제트 엔진을 운용해본 경험을 바탕으로 이 책을 집필했다. 정확한 정보와 짜임새 있는 구성이 강점으로 인터넷에 산재한 출처 불명의 자료나 단편적인 블로그 글과는 처음부터 비교를 불허한다. 이 책의 빼어난 점은 정보의 신뢰성에만 있는 것이 아니다. 전문학교나 교육기관에서 활용하는 항공 교재와 달리 일반인이 읽고 충분히 이해할 수 있게 글의 전체 난도와 구성 등을 적절하게 조정했다는 점이 눈에 띈다. 즉, 제트 엔진에 관심 있는 사람이라면 누구나 이 책의 내용을 숙지해서 비행기의 구조와 작동 원리까지 단박에 이해할 수 있다는 말이다.
이 책은 저자의 전작인 《비행기 조종 교과서》 《비행기 구조 교과서》에서 이미 천명한 집필 기준을 이번에도 잘 구현하고 있다. 첫째, 직관적으로 이해가 가능하도록 그림을 많이 활용했다. 이 책에서는 200장이 넘는 일러스트와 다양한 그래프를 만나볼 수 있는데, 일러스트는 각 장의 내용을 곧바로 이해할 수 있게 도와주며, 때로는 앞서 설명한 내용을 요약해주기도 한다.
수시로 등장하는 그래프 또한 독자의 이해도를 올리는 데 한몫을 담당한다. 여러 수치와 복잡한 상관관계를 이해하는 데에는 그래프만큼 훌륭한 도구도 없기 때문이다. 정밀하고 세심하게 그린 일러스트와 그래프는 일반인을 위한 항공 교양서라는 이 책의 정체성을 확고하게 해준다.
둘째, 전문 지식이 없는 독자가 비행 원리를 곧바로 이해하도록 적절한 비유와 쉬운 용어를 썼다. 이 같은 특징은 책의 제1장과 제2장에서 특히 빛나는데, 추력의 정체를 풍선이 내뿜는 공기의 힘으로 설명하거나, 양력을 비행기 날개의 상하에서 발생한 압력차가 원인인 공기의 반작용으로 설명하는 식이다. 이런 설명이 비록 전문가의 눈으로 볼 때는 적확한 설명이 아닐지라도, 일반인이 비행 원리를 이해할 수 있게 도와준다는 저자의 목적은 달성한 셈이다.
셋째, 실제에 가까운 수치를 이용해 알기 쉬운 예를 많이 들었다. 실제 수치를 이용한 설명은 현장감을 불어넣기 때문에 내용 이해에 도움이 되고 글의 재미도 한층 더해준다. 예를 들어 비행 중에 필요한 엔진의 출력이 얼마나 되는지를 알아보기 위해 직접 관찰한 비행 데이터로 계산을 진행하는 식이다. 이밖에도 외기 온도와 기압, 추력 사이의 관계나 상승 추력 또는 순항 추력의 설정 등을 설명할 때면 언제나 구체적인 수치를 이용해 계산한 값을 예로 들며 설명을 이어간다.

<b>제트 엔진의 원리부터 조작법까지
한 권으로 정리하는 비행기 엔진의 모든 것</b>

《비행기 엔진 교과서》는 저자가 전작에서 자세히 다루지 못한 비행기 엔진을 주제로 집필한 책이며, 두 전작의 장점을 취합해 집필한 책이기도 하다. 즉, 앞서 출간한 책들이 각각 항공술과 항공공학이라는 두 측면에서 비행기에 접근한 책이라면, 이번 책은 그 두 가지 측면 모두를 다룬다.
총 6장 중 제1장에서 5장에 이르는 부분은 비행기 엔진을 첨단기술의 집약체로 바라보면서, 엔진의 구조와 원리를 상세하게 설명한다. 제6장은 특정한 상황에서 엔진을 실제로 어떻게 다루는지를 알아본다. 비행기를 운항하는 일의 대부분이 엔진 조작이라는 사실을 떠올려보면 제6장을 통해 비행기 조종술의 윤곽을 파악할 수 있다는 사실을 깨닫게 된다. 이 책은 결국 제트 엔진의 원리부터 조작법까지 비행기 엔진의 모든 것을 담고 있는 셈이다. 제트 엔진의 구조와 여객기의 운항에 흥미가 있는 사람들에게 제대로 된 항공 교양을 전달하고, 좀 더 깊이 있는 공부를 위한 가이드 역할까지 해낼 수 있을 것이다.

작가정보

저자(글) 나카무라 간지

저자 나카무라 간지는 전문 항공 해설자. 와세다 대학을 졸업하고 전일본공수주식회사(ANA)에서 30여 년 동안 보잉727과 보잉747의 항공 기관사로 활동했다. 세계 10여 개국, 20여 도시의 노선을 비행했다. 총비행시간은 1만 4,807시간 33분. 현재는 항공사에서 쌓은 비행 경험을 살려 실제 승무원의 눈으로 본 비행기의 구조와 성능, 운항 등을 해설하며 집필 활동을 하고 있다. 주요 저서로는 《비행기 조종 교과서》 《비행기 엔진 교과서》 등이 있다.

번역 신찬

옮긴이 신찬은 인제대학교 국어국문학과를 졸업하고, 한림대학교 국제대학원 지역연구학과에서 일본학을 전공하며 일본 가나자와 국립대학 법학연구과 대학원에서 교환학생으로 유학했다. 한·일간의 대중문화 콘텐츠 비즈니스를 오랫동안 체험하면서 번역의 중요성과 그 매력을 깨닫게 되었다고 한다. 현재 번역 에이전시 엔터스코리아에서 출판 기획 및 일본어 전문 번역가로 활동 중이다.
역서로는 《자동차 운전 교과서》 《읽지 않으면 후회하는 성공을 부르는 5가지 작은 습관》 《어라 수학이 이렇게 재미있었나》 《생명의 신비를 푸는 게놈》 《무인양품은 왜 싸지도 않은데 잘 팔리는가》 등 다수가 있다.