항공 - 풍동이란

항공 - 풍동이란

풍동은 균일한 공기의 흐름을 연속적으로 만들어내면서 이 공기의 흐름이 물체에 어떤 영향을 미치는지에 대해 조사하는데 쓰이는 공기역학 연구 장비이다. 풍동의 기본구조는 밀폐된 원통형의 거대한 터널 가운데에 피실험체가 위치하고 있으며 거대한 팬을 돌리면서 피실험체 주변으로 일정하게 속도의 공기의 흐름을 만들어내는 것이다. 그리고 이때에 공기가 물체에 가하는 힘과 그리고 물체의 존재로 인하여 생기는 주변의 공기의 흐름을 와이어나 진흙, 오일, 센서 등의 측정장비로 측정을 하고 여기에서부터 드러나는 문제점들을 개선해나가면서 가장 공기역학적으로 우수한 디자인을 얻어내는 것이다. 즉, 개발진들이 만들어내고자 하는 물체가 어떤 공기역학적의 특징을 가지고 있는지를 알아내는게 공기역학 시뮬레이터라고 할 수 있는 것이다.

풍동은 철도차량, 선박, 자전거, 자동차 등등 공기 속에서 움직이고 있는 물체는 물론 탑, 교량, 고층빌딩 등등 바람의 영향을 크게 받고 있는 주변의 바람의 흐름을 중효시하는 모든 물체의 설계에 중요한 실험 장비로 쓰이고 있다. 특히 공기 중을 고속으로 움직이고 있는 물체인 항공기의 설계에는 없어서는 안되는 장비라고 할 수 있다고한다.

풍동 속에 놓이는 피실험체는 보통 실물의 축소 모형인 경우가 많다고 하는데 물론 실물을 가지고서 풍동 실험을 하는 경우도 없지는 않지만 그런 경우 풍동이 너무 커지면서 더 비싸져서 작은 모형과 작은 풍동을 사용하여 저렴한 가격으로도 피실험체의 공기역학적 특징을 확실하게 알아 낼 수 있는 풍동의 좋은 장점을 살리지 못하는 것이다. 하지만 모형과 실물 사이의 크기의 차와 속도의 차 등등 여러 측정량의 차이가 있어 측정결과에 큰 영향을 미칠 수 있어 실험 경과가 때때로 실물에 의한 실험결과와 다른 경우가 있으므로 측정결과를 해석을 할 때에는 신중하게 고려해서 할 필요가 있다. 이렇기 때문에 풍동 내의 압력을 높이기도 하며 밀도가 큰 기체를 사용해보거나 실물을 넣을 만큼이나 큰 풍동을 건설하기도한다.

또 풍동은 기류의 순환방법에 따라서 에펠형, NPL형, 괴팅겐현 등으로 나누며 용도나 또는 성격으롭터 연기풍동, 고압풍동, 실물풍동, 수직풍동, 자유비행풍동 등으로 분류한다.

이후에 1940년 러시아의 리아보우친스키, 1909년 프랑스의 알렉상드르 귀스타브 에펠이 현대적인 폐회로형 풍동과 개방형 풍동을 만들어냈는데 이들이 만들었던 풍동의 형태는 오늘 날까지도 풍동의 표준으로 자리 잡고 있다고 한다.

제2차 세계대전 중의 독일에서는 로켓 병기의 실험을 하기 위해 마하 4.4로 까지 공기를 가속시킬 수 있는 초음속 풍동을 만들어 내기도 했다고 한다. 현대에 들어서게 되면서 전자공학이 급격히 발달하게 되면서 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 풍동 실험을 일부 대체하기도 했지만서도 그래도 풍동을 모두 없애버릴 수 있을 만큼의 정확성은 나오지 않았기 때문에 여전히 풍동 실험은 공기역학적인 특성을 알아내는 가장 확실한 방법으로 남아있다고 한다.