인천공항은 과학원리 집합체 .. 도플러 효과활용 67억짜리 레이더설치

지난달 29일 동북아 주축(허브)공항을 표방하며 개항한 인천국제공항에는 과학적 원리를 동원한 수많은 첨단 기술이 활용됐다.

만일에 발생할 수 있는 사고의 가능성을 최소화하고 공항 운영의 효율성을 극대화하기 위해 활용된 주요 과학적 원리와 인천공항측의 대응책을 간추린다.

◇양력 극대화=비행기가 날 수 있는 것은 양력 때문이다.

비행기가 활주로를 달릴 때 굽은 모양의 날개 윗면의 공기 흐름은 상대적으로 빠르고 저압이 되며 평평한 모양의 날개 아랫면은 공기 흐름이 더디고 고압이 된다.

날개 위와 아래의 이같은 압력차로 비행기가 양력을 받아 공중을 날게 되는 것이다.

양력을 극대화하기 위해 비행기는 반드시 바람을 안고 이륙한다.

문제는 바람의 방향이 일정치 않다는 것.

때문에 외국 유수의 공항들은 활주로를 ''X''자나 ''ㅁ''자형태로 만든다.

인천공항은 다행히 북서풍과 남동풍이 98%를 차지해 I자 활주로 두 개를 만들었다.

X자형의 경우 두 활주로 중 하나만 사용할 수 있어 효율성이 크게 떨어진다.

인천공항 활주로의 길이는 3천7백50m로 실제 소요보다 여유있게 건설했다.

공항이 높은 위치에 있거나 날씨가 더우면 공기밀도가 낮아 양력을 받기 어렵기 때문에 활주로 길이가 길어진다.

싱가포르 창이공항의 경우 날씨가 더워 4㎞짜리 활주로를 건설했다.

◇도플러 효과 활용=공항에서는 순간적인 돌풍이 대형 사고를 유발할 수 있다.

게다가 큰 비행기의 착륙과정에서 돌풍이 발생,작은 비행기의 안전에 위협을 줄 가능성도 있다.

이같은 순간적 기상이변을 탐지하기 위해 도플러 효과를 활용한 장비가 사용된다.

기상청은 공항 도플러 기후 레이더(TBWR)를 설치,시시각각 변화하는 기후 상황을 파악해 관제탑에 전달하고 있다.

TBWR는 빛 소리 물결 등 파원이 관측자에게 상대적으로 멀어지거나 가까워질 때 파장이 변하는 원리인 도플러 효과를 이용,구름이나 바람의 이동 속도와 방향을 정밀하게 측정할 수 있다.

이 장비의 가격은 67억원에 달한다.

◇공명현상 방지=공항 구조물 중 가장 높은 관제탑(높이 1백m)에는 공명현상을 줄이기 위해 12t 무게의 HMD(Hybrid Mass Damper)가 2개나 설치돼 있다.

공명은 어떤 물체에 주기적인 충격을 가하면서 그 물체의 고유한 진동주기에 맞춰주면 상대적으로 큰 진폭으로 흔들리는 현상을 말한다.

세탁기 탈수시 세탁통이 빠르게 돌 때는 세탁기의 고유진동수와 달라 별다른 영향을 주지 못하다 속도가 줄어들면서 어느 순간 세탁기 진동수와 일치하면 크게 흔들리는데 이는 공명현상 때문이다.

건물이나 다리같은 대형 구조물도 공명현상으로 일시에 엄청난 진동을 견디지 못해 무너질 수 있다.

관제탑도 이런 공명현상의 안전지대가 아니기 때문에 HMD를 설치했다.

이 장비는 미세한 진동을 감지해 그 진동의 반대방향으로 무게를 옮겨 건물의 진동을 최소화하는 역할을 한다.

김남국 기자 nkkim@hankyung.com