[공항에 가면-4] 비행기 꼬리 날개가 필요한 이유는?

하늘을 나는 비행기(飛行機)하면 제일 먼저 떠오르는 것이 날개다.

그런데 비행기를 보면 양쪽의 커다란 날개 한 쌍 뒤에 날개가 또 있음을 알 수 있다. 항공사 로고가 그려져 있는 일명 ‘꼬리 날개’다.

비행기는 크게 날개, 동체, 꼬리, 엔진으로 구성된다. 우리가 흔히 날개라고 부르는 것은 동체 양 옆에 달린 커다란 날개다. 이 날개는 위쪽으로 볼록한데, 날개 위쪽과 아래쪽의 공기 흐름이 달라지며 양력이 발생된다. 이는 즉 비행기를 하늘로 날아오르게 하는 근원이다.

꼬리 날개의 역할은 일반 날개와는 조금 다르다. 비행기 꼬리에는 총 3개의 날개가 있다. 하나는 위로 높이 솟았고 두 개는 양 옆에 붙어있다. 본론부터 이야기하자면 꼬리 날개는 비행기를 날아오르게 하지는 못한다. 그래도 비행기의 한 자리를 차지하고 있는 것은 다 이유가 있다.

꼬리 날개의 정식 명칭은 ‘수평 안정판(Horizontal Stabilizer)’이다. 양 옆에 있는 것은 수평 꼬리, 위쪽으로 우뚝 솟은 날개는 수직 꼬리라고 한다. 수평 꼬리는 양 옆에서 위아래 방향의 흔들림을 잡아주고 위에 있는 수직 꼬리는 좌우 방향으로의 흔들림을 잡아주며 비행기가 안정성을 유지할 수 있도록 해준다.

여객 터미널 대합실에 앉아 활주로에 있는 비행기를 보면 꼬리 날개가 그저 동체에 붙어 있는 것 같지만. 비행 중에는 움직이면서 비행기의 방향을 잡아주는 역할을 한다.

큰 날개로 하늘에 오르면 꼬리 날개가 바쁘게 움직이면서 올바른 비행을 할 수 있도록 한다. ‘비행기는 그냥 날아올라 직진하는 것’아니냐는 질문이 있는 데, 그렇지 않다.

비행기와 비슷하게 생긴 것이 다트 화살이다. 날개가 달린 다트 화살을 목적지를 향해 던지면 제대로 꽂힐 때도 있지만 ‘피융’하고 날아가 떨어질 때도 있다. 어떻게 보면 주 날개 없이 꼬리 날개만 있는 것처럼 보이기도 한다. 다트 화살은 이 날개 덕분에 기우뚱하면서도 앞으로 나아간다.

생각해보면 자동차나 기차에는 땅과 닿는 바퀴가 있고 이 바퀴가 바라보는 방향으로 움직이지만 하늘에서는 방향성이 없다. 빙글빙글 돌 수도, 바람의 방향에 따라 ‘휙’ 하고 날아갈 수도 있다. 따라서 비행기의 ‘비행 안정성(Flying Stability)’이 중요하다.

비행 안정성은 비행기나 미사일이 주변의 저항을 받았을 때 스스로의 힘으로 본래의 균형이잡힌 상태로 돌아가려는 성질을 말한다. 앞서 설명한 수평 안정판의 역할과 그 맥락을 같이 한다. 꼬리 날개가 넓어질수록 이 안정성은 더욱 커지고 난기류를 만나 비행기가 흔들려도 곧 되돌아오게 된다. 그러나 이 날개가 커질수록 무게가 증가하고 공기저항이 커지기 때문에 적정한 모양의 꼬리 날개를 찾아내는 것이 중요하다.

어떻게 보면 꼬리 날개는 비행기의 정말 중요한 부분 중 하나다. 비행기가 길을 잃지 않게, 앞이 어디인지를 인식하고 날아갈 수 있게 하는 힘이다. 조금 더 보태 비행기의 꼬리 날개가 비행기의 길을 정해주는 길잡이라고 해도 과언이 아닐 것이다. 비행기가 ‘비행’할 수 있도록 돕는 꼬리 날개 덕분에 비행기의 비행은 계속된다.