기구의 분류 (CLASSIFICATION OF BALLOON)

기구의 종류에는 크게 분류하여 3가지로 나눌수 있다. 열기구, 가스기구, 열기구와 가스기구를 혼합하여 제작한 로지에르기구 이렇게 세가지가 있다.  열기구에 전혀 상식이 없는 사람들은 가스기구를 열기구라고 부르는     사람도 있는데, 이는 잘못알고 있는 상식이다.  제주, 경주에 헬륨가스놀     이 기구가 영업을 개시하면서 열기구라고 선전하고 있는데, 이것은 계류식 가스기구이다.

Class A : 자유기구

5 Sub Class 규격에 따라서 15가지로 나눌수 있다.(예 :AX-1--AX-15)

Sub Class AA : 자유기구로서 구피내를 가열하기 위한 버너를 탑재하지 않고 구피는 가압되지 않고 부력은 “공기보다 가벼운” 기체만에 의한것.

Sub Class AX : 자유기구로서 그 부력을 순수하게 주위의 대기를 가열한 결과로서  얻는것. 구피내에, 공기 및 일반적인 연료생성물울 제외한 다른 가스가 포함되어 있어서는 안된다.

Sub Class AM : 자유기구로서 구피는 가압되어 있지 않고 “공기보다가벼운” 기체를 이용하고 또한 가열장치를 탑재하고 있는 것을 말함.

Sub Class AS : 자유기구로서 “공기보다가벼운” 기체를 사용하여 기구의 운항에 영향을 줄 수 있는 것에 충분한 가압이 가능하도록 설계되어 있는 것.

Sub Class AT : 자유기구로서, Sub Class AA, AX, AM. AS 어느 것에도 해당되지  않는것.

CLass B : 비행선 (AIRSHIPS)

Sub Class BA : 비행선으로서 적어도 정적 부력의 80%를 공기보다 가벼운 가스에  의해 얻고 Sub Class BR에 포함되지 않는 것.

Sub Class BX : 비행선으로서 그 정적 부력의 모두를 공기의 가열에 의해 얻는 것. 구피내에는 공기와 연소에 의한 일반적인 연소생성물 이외의 가스를 포함해서는 안된다.

Sub Class BR : 비행선으로서 적어도 정적부력의 80%를 공기보다 가벼운 가스에 의해 얻고 있고 외측의 구피가 경식구조를 포함하고 있는 것.

Sub Class BT : 이외의 모든 비행선으로서, 그 부력의 20% 이상을 발동기의 추진력에  의해 얻고 있는 것을 포함한다. 

클래스A: 기구의 분류에 대한 구체적인 설명. 추진력을 갖지 않는 자유기구. 프로펠러, 제트엔진이나 로켓엔진이 부착하고 있으면 안됨. 인력 추진력도 자유기구라고 인정되지 않는다.  열기구의 경우 터닝 벤트가 경기대회 등에서 추진력이 있다고 해서 인정되지 않지만, FAI의 분류상은 자유기구라고 인정되고 있다. 

Sub Class AA:

일명 가스 기구를 말하며, 몽골피에의 열기구에 10일 정도 늦게, 샤를 교수가 스스로 조종하여 파리에서 비행에 성공한 이후, 기구라고 하면 20세기 후반이 될 때까지 실용적으로 날 수 있었던 것은 가스 기구이다.  밸러스트 모래주머니를 내려서 비행하는 기구는 전형적인 가스 기구이며, 오랜 세월에 걸쳐 둥근 구피를 그물에 싸고 로드 링을 사이에 두고 곤돌라와 접속되어 있었지만, 요즘은 그물을 이용하지 않고 구피로부터 직접 로드 링에 접속하고, 천정부에는 발브가 아니고, 열기구와 같은 낙하산 타입을 이용하는 것이 주류가 되고 있다.  아래 사진은 고전적인 그물의 가스 기구이다. 풍선폭탄, 점핑 벌룬, 성층권까지 날아가는 기상관측이나 과학탐사용의 폴리에틸렌 기구도 이 클래스, 유인기구로서도 날려지고 있다.  소위 고무 풍선도 대부분은 이 타입이며,  약간의 압력이 가해져도 비행의 성능에 영향을 줄 만큼의 내압이 걸린 적은 거의 없다.  큰 고무 풍선을 포도송이와 같이 많이 묶어서 기록에 도전하고 있는 미국의 니노미야씨의 모호한 클래스다.  소위 고무 풍선은 구멍이 뚫리면 여물어 터져서 파열되어버리는데 일반적인 가스 기구는 열기구와 같이, 구멍이 뚫려도, 바늘로 찔려도 여물어 터지거나 하는 걱정은 없다.  내압도 걸리지 않고 있다.  사용 가스는 수소나 헬륨이 많다.  수소는 가연성이라서 위험하다고 하는 시기, 특별히 미국에서, 주로 헬륨이 사용되고 있었던 시기도 있었지만 요즈음은 미국에서도 적극적으로 수소가 사용되고 있다.  헬륨에 비해 훨씬 저렴한 수소를 사용함으로써 요즘 다시 가스 기구가 성황을 이루고 있다.                

수소 가스 기구는 200년 이상 계속해서 날고 있지만 수소라고 하는 가연성 가스가 주된 원인이 된 사고는 사실은 그다지 일어나지 않았다.  그 역사가 아직 겨우 100년이 될지 안될지 모르는 고정익이나 회전익의 연료인 가솔린에 의한 중대사고는 셀 수 없을 만큼 발생하여, 다수의 희생자가 나고 있는 것은 부지기수다. 고든 베넷 레이스는 20세기 초기부터 계속되는 세계에서 가장 수준높은 가스 기구 레이스 경기이다.  얼마만큼 멀리까지 비행할 수 있을지를 겨루는 경기로 우리나라에서는 가스기구가 없어 한번도 참가한 적이 없다. 2006년를 기준으로 해서 벌써 50회의 경기를 Belgium에서 준비하고 있다.  역사적으로는 콜 가스, 수성 가스, 석탄 가스 등도 사용되었다.  현재의 FAI에서의 체적의 규준도 이 석탄으로부터 생성되는 콜 가스의 부력을 기준값으로 하여 이용하고 있다.  암모니아에 의한 기구도 날려지고 있다.  수증기로의 플라이트도 시험되고 있다.  수증기 기구가 AA인지 AT와 분류되는 것인지는 확실하지 않다.  가스 기구중에는 헬륨 가스로밖에 내공 증명을 할 수 없었던 것과, 헬륨으로도 수소로도 내공 증명을 할 수 있었던 것이 있다.  일반적으로 가스 기구는 열기구에 비해 배 이상의 부력이 있고, 따라서 반 정도 이하의 체적으로 열기구의 경우와 동일 이상의 부력을 얻을 수 있다.  바람에도 강하여 열기구가 이륙할 수 없는 기상 조건에서도  가스기구 라면 안전하게 이륙하는 경우가 있다.  비행시간은 열에 비해 훨씬 길어 다음날까지 계속해서 비행하는 것이 보통이다.  그리고 뭐니 뭐니 해도, 파일럿 버너의 번거로운 소리가 없는 훌륭한 기구라고 할 수 있다.

Sub Class AX:

익숙한 열기구. 몽골피에 형제에 의해 1783년, 인류최초의 항공기로서 비행에 성공, 그러나 샤를 교수의 가스 기구가 출현하고, 부력, 실용성, 비행시간, 실비행에  이르기까지의 번잡한 준비가 없는 등 많은 이유로 가스 기구가 운용되게 되었다.  극히 최근까지 열기구는 실용적인 기구로서는 그다지 알려지지 않았다.  20세기 중반이 지나, 용기에 든 액체 프로판과 가볍고 튼튼한 나일론 천 등의 소재를 응용하여 에드 요스트, 피카르, 카메론 등이 지금과 같은 타입의 기본형을 앞질러 제작함으로서,열기구는 급속하게 보급되어 현재에 이르렀다.  지금은 기구라고 하면 열기구를 가리키는 경우가 많다. 

수소 가스 기구의 경우에도 1회의 팽창에 요하는 비용은 대단히 고가이어서, 순식간에 열기구가 기구 스포츠의 주류가 되었다.  현재 세계에서 비행하는 기구의 대부분은 열기구라고 해도 과언이 아니다.  많은 메이커가 있어 자작에 의한 것도 많이 있다.  기구자체도 가스 기구에 비해 저렴하고, 풍부한 색의 소재를 패널마다 자유롭게 선택할 수 있는 것도 열기구의 특징이다.  형형색색 기구의 세계를 만들어 내고 있다.  현격한 차이에 저렴한 프로판가스를 연료로 하기 때문에, 연료의 낭비나 절약보다도 어떻게 재빠르고 정확하게 원하는 바람을 따라잡을 것인가 하는 테크닉에 집중할 수 있고, 이것에 의해 아주 미묘한 구체적인 경기 방법도 발달해 오고 있다. 

동물이나, 자동차, 캐릭터, 보틀 등의 형태를 한 소위 특별모양 기구도 열기구만의 세계이다.  나일론, 테토론 등의 구피가 많지만, 그 이외의 것도 있다.  연료는 프로판이지만, 일부 부탄에 의한 것도 있다.  메로센, 알코올에 의한 플라이트의 기록도 있다.  스모크 벌룬이라고 하는 변종이나, 태양열에 의한 솔라 벌룬도 열기구이다. 

체공시간의 기록에 도전하는 열기구는 연료효율을 높여 열이 손실되지 않도록 요즘은 2중 구조로 된 구피가 사용되고 있다.  가스 기구는 밸러스트가 다 없어지기 전에 착륙하지 않으면 안된다.  열기구는 연료가 다 없어지기 전에 비행를 종료해야만 한다. 

Sub Class AM:

FAI는 이 기구의 정식명칭을 ” 로제 기구”라고 정식으로 정하고 있다.  로제는  몽골피에 열기구에 최초로 탑승하여 조종한 에어로넛(기구타는 사람)의 이름으로, 그는 그 직후에 비행에 성공하는 샤를 교수의 수소 가스 기구의 비행에도 영향을 미치고 있었다.  로제는 몽골피에와 샤를 교수의 기구를 조합시키면 더 효율이 좋은 기구가 가능하다고 생각하여,  곧 실행에 옴겠다.

그 기구로 도버 해협 횡단에 도전. 프랑스의 카레로부터 영국을 향해 이륙했지만 수소기구의 아래에 열기구를 조합시킨 것이 아마도 원인으로 화재가 발생, 추락, 사망한다.  수소 밑에 화기를 조합시킨다는 것이 얼마나 어리석은 것인가 라고 그를 조소하는 당시의 학자도 적지 않았다.  그는 세계최초의 항공기 사고의 희생자였다.  20세기 후반, 기구로의 대서양 횡단, 태평양 횡단, 세계 일주 실현의 가능성이 보이기 시작했을 때에 영국의 돈 카메론은 이 로제의 아이디어에 착안, 수소가 아니고 헬륨으로 로제의 기구를 제작. 이것으로 그 자신이 대서양의 횡단에 성공한다.  최초에 이 방식을 착안한 파일럿에 연유하여 로제 기구라고 명명했다.  그 후의 대서양 횡단, 대륙 횡단, 그리고 세계 일주에의 도전등, 거의 모두가 로제 기구로 비행하게 되었다.  AA기구에 비해 밸러스트의 소모가  적은것이 특징이라고 할 수 있다.

가스 기구가 장시간 비행할 경우의 최대의 문제는 낮과 밤의 온도 차이다.  낮과 밤의 구피내의 온도차는 섭씨50도 이상이나 된다.  수퍼 히트로 뜨거워져서, 많이 있었던 부력도 해가 지면 급격하게 차가워져서 기구는 무거워진다.  고전적인 가스 기구의 경우 이것에 대응하여 고도를 유지하기 위해서는 밸러스트를 투하하지 않으면 안 되였다.  이 기구가 다음날 아침 해가 떠오르면 이번은 다시 태양에 달구어져 팽창해 부력이 늘어나 상승한다.  이 급격한 고도상승을 멈추기 위해서는 귀중한 가스를 발브로부터 방출하지 않으면 안 되였다.  가스 기구의 경우 이 온도변화에 대응하기 위해서 밸러스트와 가스의 방출을 반복하게 되고, 착륙에 필요한 최저 무게가 되기전에 비행를 종료하지 않으면 안 된다. 

로제 기구는 야간의 온도강하에 대하여 밸러스트의 방출이 아니라 구피 하부의 열기구 부분을 사이에 두고 작은 버너를 작동하고, 이것으로 가스의 온도가 떨어지지 않도록 한다.  가스 기구의 경우 물이나 모래 등의 무거운 밸러스트를 투하하여 구피 내부온도의 강하에 의한 부력의 감소에 대응하는 것에 비하여, 로제 기구에서는 얼마 안되는 중량의 연료를 연소 시킴으로써 구피 내부온도를 유지하고 있다.  일반적인 열기구에 비해 가스 기구는 훨씬 장시간 날 수 있지만, 로제 기구는 이러한 장치로 더욱 장시간 계속해서 비행할 수 있다. 

실제로 비행하고 있는 최신의 로제 기구는 상당히 복잡한 구조로 이루어지고 있다.  열손실을 최소로 하고, 낮에는 태양열에 기구가 팽창하지 않도록 조정하고, 밤에는 방사 냉각으로 열이 손실되지 않도록 에어 재킷으로 싸여진 2중 구조로 되어 있다.  재킷내의 에어는 솔라 패널을 전원으로 하는 팬으로 구성되어 있다. 

Sub Class AS: 수퍼 프레셔 기구 라고 일반적으로 불리고 있다.  세계적으로유명한 미 해군도 풍선폭탄을 응용하기 위해서 연구했다고 하는 기구이다.  유인으로도 무인으로도 특수한 대기관측 등으로 사용되어진 적이 있지만, 아직 일반적인 기구는 아니다.  장래 이것에 적합한 가볍고, 튼튼하고 기밀성이 높고 게다가 비용도 그다지 높지 않은 품질좋은 재료가 개발되면 수퍼 프레셔 기구가 AA, AM기구를 대신할 것이다.  일체 밸러스트도 연료도 소모하지 않고 언제까지라도 지정 기압면을 계속해서 날 수 있는 기구가 될 수 있다. 

Sub Class AT: 그 이외의 기구를 말한다.  수증기 기구, 앵커 기구 등은 어디에 분류되는 것일까?  진공기구가 실현되면 이 카테고리가 아닐까라고 생각하고 있다.  새로운 소재, 기술의 개발로 여러 기구의 가능성이 있다. 

기구, 비행선은 다른 항공기와 같이, 기술의 진보, 소재의 진보에 따라 이제부터 무한한 발전을 할것이다.

클래스B : 비행선에 대한 구체적인 설명.

자유기구에 추진력을 첨가한 것. 프랑스에서는 조종할 수 있는 기구라고 부르고 있다.  비행선이라고 하는 표현도 있다. 

Sub Class BA:

일반적으로 블림프라고(blimp)라고 불리는 타입이며,  사용하는 가스는 헬륨으로 인화나 폭발의 걱정은 없다.  뼈대 등 내부구조는 없다.  바로넷이라고 하는 공기주머니에 공기를 받아 들여 Envelop(구피) 전체의 형상을 유지하고, 속도에도 대응할 수 있게 되어 있다.  2지점 사이를 단시간에 이동한다는 목적으로는 적합하지 않지만, 다른 고정익이나 회전익에 비하여 비행시간이 길고, 진동이 적은 것이 특징이며. 비행선이 금후 활약할 수 있는 것은 이러한 영역일 것이다. 

가스 기구에 보조 동력을 부착했다고 하는 편이 어울리고, 바로넷도 없지만, FAI의 Class에 따르면 BA로 분류되는 작은 보조동력 부착 가스 기구 이다.  우리나라에서도 하루빨리 운용되기를 학수고대해 본다.

Sub Class BX :

보조동력 부착 열기구, 열비행선이라고도 부르고 있다.  이것은 열기구에 작은 보조동력을 붙인 것.  서브클래스BA와 동일하게 구피내에 뼈대나 리지드한 내부구조는 없다.  초기의 이 타입은 정말로 열기구 그대로 추진 보조용의 작은 엔진을 부착한 것이었지만, 이것이면 바람에 약하여 거의 속도도 나오지 않기 때문에 현재의 것은 자유기구의 열기구보다도 약간 내압이 높여져 있다.  연식구조의 것은 내압이 낮아 흐물흐물하면 속도를 올릴 수 없기 때문이다.  대한항공에서 구입하여 몇 번 비행하다가 별로 실용성이 없어 창고 한구석에서 십년이상을 방치하다가 현재는 항공대학교 창고에서 폐기처분을 기다리고 있는것 같다.  운용자가 하루빨리 나타나 대한민국하늘에서도 열기구 비행선이 비행하는 모습이 자주 보였으면 좋겠다.  

Sub Class BR:

소위 제펠린이다.  경식비행선이라고도 부른다.  인벨로프 전체를 리지드한 구조물로 유지하고 있는 것이 경식 비행선. 경식 비행선은 내부 가스의 양에 관계없이 항상 그 비행선의 형상을 유지하고 있다.  반경식 비행선이라고 해서 하부의 킬 주변만을 경식구조로 하고 있는 것도 있다. 

비행선이라고 하면 제펠린 힌덴브루그호의 사고를 언급하는 사람이 많다.  그 사고로부터 머지않아 100년 가까이가 되려고 하는데도 여전히 정확하게 이해되지 않고 있다.  ”수소가 폭발하여 많은 사람이 희생 되었다.  위험하다.  그러므로 날지 않게 되었다.  ” 이것이 일반적인 이해이다. 

당시의 최신의 미디어인 라디오와 무비의 주시중에 발생하여, 사고의 모양이 전세계에 센세이셔널하게 송신되었다.  하지만 사실은 승객과 승무원 100명 정도 탑승한 중에서 사망은 30명 정도이다.  이 사고 원인으로 비행선이 비행하지 못하게 되었다면, 점보기가 추락하여 500명 이상이 사망해도 여전히 점보가 계속해서 비행하는 것을 어떻게 설명할 수 있을 것인가?  현재의 항공기 사고의 희생자의 상당수는 항공 연료의 화재와 조종사 부주의로 인한 것이다.  비상시에 항공 연료를 관리하여 화재를 방지할 수 있는 확실한 보증도 없는데도 수소이기 때문에 비행선이 위험하다고 계속해서 말하는 이유는 무엇인가?  그 비행선은 원래 헬륨용으로 설계된 것이 헬륨을 입수할 수 없어 하는 수 없이 수소를 사용하고 있다.  현재 동일형태의 기기가 있다면 화재에 인화의 걱정이 없는 헬륨을 사용할 것이다.  가령 수소를 사용한다고 해도 현재의 기술을 응용한다면 용이하고 안전하게 화재를 방지할 수 있을 것이다. 

1988년, 서울 올림픽을 전후로 하여 삼성의 로고를 달고 서울하늘을 가끔 비행한 비행선이 바로 이 이타입이다.  그러나 불행하게도 김포공항에 계류하였다가 태풍으로 기체가 손상되어 수리후에 외국에 판매하였다고 한다. 단 1대를 보유하게 되었는데 참으로 안타까운 일이다.

Sub Class BT:

BA, BX, BR로 분류되지 않는 비행선으로 되어 있지만, 어떤 항공기가 여기에 분류되는가는  앞으로의 과제 이다.  클래스A도 클래스B도 공기보다 가벼운 LTA항공기라고 일반적으로 부르고 있다.   비행선의 경우, 실제로는 순수 부력이 마이너스로 공기보다 무거운 상태로 비행하는 경우가 많다.  반대로 공기보다 가벼운 상태에서 비행하면서 착륙 할수도 있다.  왜냐하면, 비행선도 사실은 고정익이나 회전익의 항공기와 같이 정적(스태틱) 부력뿐만 아니라 다이나믹한 양력도 이용하기 때문이며,  잠수함도 같은 이유이다.. 

부력과 양력을 어느 정도의 비율로 사용할 것에 대하여서는 새로운 여러 가지의 항공기를 생각할 수 도 있다. 그러나 이 Class로 분류되는 항공기는 주로 부력에 의해 비행한다.  엔진이 작동하지 않아 트러블이 발생한 경우 밸러스트를 방출하면 자유기구일 경우, 기구 조종사로서의 기술이 도움이 된다.