[항공 지식] 칵핏 안에는 무엇이 있나? [1-1] :: 오버헤드 페널의 전기공급 시스템

Posted by 알 수 없는 사용자
2012. 2. 21. 12:20 ::항공 지식::



특별한 경우 없이는 출입이 거~의 불가능한 항공기의 칵핏 [Cockpit].
이러한 칵핏 안에는 여러가지 장비/장치들이 있습니다.

이 중에서도 파일럿들이 가장 많이 주시하고 작동하는 파트 중 하나가 바로 오버헤드 페널입니다.
오버헤드 페널은 말 그대로 머리 위 [Overhead] 위에 있는 기기라고 보시면 되겠습니다.

오버헤드 페널에는 크게 8가지의 기능이 있습니다.
-GPS
-전기
-유압
-엔진
-연료
-환경제어 [에어컨]
-산소
-라이트

오늘은 이중  좌측 중간쯤에 위치한 전기공급 시스템에 대하여 알아보겠습니다.
어려운 단어는 최대한 풀어 쓰도록 노력했으나, 풀어 쓰기 힘든 부분은 그대로 두었습니다. 양해 바랍니다 ^^;;

참고 :: 해당 포스트는 Boeing 747-400을 중심으로 작성 되었습니다. 일부 기능면에선 항공기마다 차이가 있으므로 주의하시기 바랍니다.

칵핏 안에는 무엇이 있나? [1-1] :: 오버헤드 페널의 전기공급 시스템



전기 공급은 항공기에게 있어서 가장 중요한 부분 중 하나 입니다.
전기 공급 없이는 일부 장비들이 작동하지 않을 뿐더러, 일부 비상용 장비들은 전기의 힘으로 작동되는 기기들이 몇 있기 때문이죠.
자 그럼, 항공기는 어떻게 전기공급을 받게 되는 걸까요?

항공기는 항공기 자체적으로 2개의 니켈 카드뮴 전지를 가지고 있습니다. 이 두개는 각각 다른 역활을 하지요.
전지 하나는 항공기 전체적으로 사용되는 전지, 그리고 다른 하나는 항공기에 장착된 APU [Auxiliary Power Unit, 보조 전원 장치]의 시동을 걸기 위한 전지이죠.
그러나 각각의 전지는 최대 30분 까지만 작동이 됩니다. 이유는 간단합니다. 이 전지를 크게 만들면 만들수록 항공기 자체 무게가 증가함은 물론이며, 화물이나 승객을 최대로 수용 할 수 없게 되기 때문이죠.
그럼 파일럿들은 이 30분동안에 모든걸 해결하느냐? 아닙니다.

지상에서는 GPU [Ground Power Unit]라는, 지상 전원 공급 장치를 이용하여 전원을 공급 받습니다.

저 지상조업차량 뒤에 붙어있는 작은 상자가 GPU 입니다.
그럼 GPU만 연결하면 모든게 다 된다? 아닙니다.
항공기들은 GPU를 이용해서 최소 전원을 공급 받는것이지, 항공기의 모든 기기들에 공급하지는 않습니다.
GPU를 연결할때는 GPU와 항공기 사이에 작은 장치가 있습니다.
항공기에선 이 장치를 BUS라고 부르지요. 이 BUS는 우리가 실생활에서 흔이 보는 누전 차단기와 비슷한 역활을 하신다고 보시면 됩니다.
즉, 이 BUS 장치가 닫혀[Close] 있을때는 전류가 흐르고, 열려[Open] 있을때는 전류가 차단되는 것이지요.
대부분의 BUS는 항공기 내부에 있는 자동 시스템에 의해 열리고 닫힙니다. BUS 자체에 에러가 생기거나 항공기에 문제가 있을 시에만 수동으로 조작하지요.
그럼 다시 본문으로 돌아와서, GPU가 항공기에 연결되면, GPU BUS, 즉 지상 전원 공급 장치용 버스를 통해 항공기에 공급 됩니다.

이 GPU BUS가 열려있을때는[B747 기준]-
-연료시스템 조작
-화물칸 조작
-화물칸 라이트 조작
-4번 예비유압 작동
이 4가지가 가능합니다.

GPU BUS가 닫혀있을때는-
-항공기 내부에 있는 전지 충전
-APU 시작용 연료펌프 작동
-항공기 도어, 라이트 등
-기내 서비스 시설
4가지가 작동 되도록 설치되어 있습니다.

보통 항공기가 지상에 계류해 있을때는 GPU로 연결을 해 전기를 공급 받습니다.
그러다가 출발 시간이 될때쯤 GPU의 연결을 끊고 항공기에 장착된 APU를 이용해 전기를 공급 받는 것이지요.

자 그럼, APU는 무엇일까요?

이것이 바로 APU 입니다.
항공기에 사용되는 APU는 제트엔진의 축소판이라 보시면 이해하기 쉽습니다.
전기 생산력이나 산소 공급력이 실제 사용되는 엔진보다 적기는 하지만, 항공기에 최소한으로 공급해줄 양은 충분히 공급합니다.
이 APU도 역시 APU BUS라고 하여 APU가 고장이나면 APU BUS를 끊어 공급을 차단 하지요.

자 그럼, 지상이 아닌 상공에서는 어떻게 공급을 받은까요?
항공기의 제트엔진을 살펴 봅시다.
항공기 제트 엔진은 크게 4가지 단계로 이루어져 있죠.
흡입-압축-폭발-베기
그럼 전기 공급은 어디서 될까요?
전기 공급은, 항공기 엔진에 부착된 IDG[Integrated Drive Generator, 디스크 발전기]를 이용해 공급을 받습니다.

사진  맨 밑 우측에 위치한 검정색 원형 통이 바로 IDG 입니다.
IDG의 원리는 간단합니다. 엔진이 작동이 됨과 동시에 IDG 내부에 있는 기어들이 엔진 회전축과 연결되어 있는 기어와 같이 돌아가기 시작하면, 전기를 발생시키는 것이지요.
IDG의 전기 공급력은 GPU나 APU보다 높기 때문에 엔진이 시작되면 APU BUS나 GPU BUS는 자동으로 열립니다. 엔진으로 공급을 받기 때문이죠.

IDG는 보통 흡입 단계에 있는 회전축과 연결되어 있습니다. 엔진 종류마다 다르긴 하지만 흡입 단계에 있는 회전축으로 연결해 두지요.

각각의 엔진은 역시 각각 BUS가 있습니다. 물론 이 BUS가 연결이 되어있지 않아도 항공기 터빈 엔진은 계속해서 돌아가기 때문에 전기 공급이 끊어지는 일은 없지요.
B747 기준으로, 1번 BUS는-
-중앙 ILS
-1번 엔진 결빙 시스템
-좌, 우측 비상용 착륙장치
-칵핏 녹음장치
등이 작동 되도록 설정되어 있고, 나머지 2, 3, 4번 BUS들도 각각 자신들이 맡은 부분으로 전기를 공급 합니다.

그럼 1번 BUS가 끊어지면 중앙 ILS 장치가 작동이 안되는 것일까요?
당연히~ 아닙니다. 1번 BUS가 끊어지면 BUS TIE[버스 타이, 즉 버스를 서로 묶는 기능]기능에 의해 1번 BUS가 끊어지면 2, 3, 4번 BUS중 연결되어 있는 버스로 부터 저절로 전기 공급이 되는 것이지요.

GPU나 APU, 심지어 엔진도 모두 끊어지면 전원이 꺼지는 건가? 아닙니다.
항공기에는 이러한 상황에 대비하기 위해 항상 준비되어 있습니다.
그것이 바로 Standby Power Bus, 즉 대기 전원용 버스 입니다.
이 대기용 버스는 항공기에 프로그래밍 되어 있는대로, 전기 공급이 끊어지면 다른 방법으로 전기 공급을 받도록 작동하는 것이지요.
이 대기용 버스에는 2가지 버스가 연결되어 있습니다. 바로 항공기 내부에 있는 전지 2개 이지요.
이 비상용[혹은 대기용] 버스는 HOT BUS 라고 불립니다. 과거 냉전시대때 미국-러시아간 직통 전화를 핫라인이라 불럿듯이,
이 HOT BUS도 중간에 차단기 없이 바로 계기들과 연결이 되도록 되어 있습니다. 최소한의 공급으로 항공기 계기들은 작동하는 것이지요.
그러나 HOT BUS를 이용해서 항공기 전체에 전기가 공급되는것은 아닙니다. HOT BUS는 최소한의 계기들만 작동이 되도록 설정이 되어 있지요.

먼저 엔진에서 공급되는 IDG에 문제가 생거 IDG가 차단되면, 이 대기 전원 버스는 IDG가 고장나지 않은 엔진을 찾습니다. 만약 있다면 해당 엔진으로 부터 전기를 공급 받는 거지요.
그럼 만약 IDG 4개가 모두 가동이 안된다면? 바로 HOT BUS를 통해 전지와 연결되는 것입니다.
비록 IDG가 고장나서 전지가 충전이 되지는 않지만, 30분 이내로 파일럿들은 회항 공항을 찾아 착륙하기 위해 노력하는 것이지요.

혹은 APU가 작동이 된다면 APU는 대기 전원 버스를 통해 전기를 공급받는 것입니다.
이 모든 시스템들이 꺼질 가능성은 극소수 이지만, 항상 비상시를 대비하기 위해 이러한 장치들이 부착되어 있는 거지요.

상당히 복잡하지만 알고보면 쉬운 항공기 기기들,
여러분들도 이제 관심이 생기기 시작 하시나요? :)

다음편에선 유압기기를 다루는 Hydraulic 파트에 대해 알아보겠습니다.