글라이더는 엔진 없이 공기의 흐름을 이용하여 비행하는 항공기이다. 19세기 초 조지 케일리에 의해 처음 구상되었으며, 오토 릴리엔탈이 무게 이동 방식의 글라이더를 제작하며 발전했다. 제1차 세계 대전 이후 독일에서 스포츠로 발전했으며, 현재는 장거리 비행에 사용된다. 글라이더는 날개의 종횡비가 크고 매끄러운 표면을 가져 항력을 최소화하며, 열기류나 능선 상승류를 이용하여 비행한다. 글라이더는 일반 글라이더 외에도 모터 글라이더, 행글라이더, 패러글라이더 등 다양한 종류가 있으며, 경쟁적인 스포츠로도 발전하여 국제항공연맹(FAI)에서 규정한 다양한 등급의 경기가 열린다.
옛날 조선시대에도 '비차'라는 글라이더의 일종을 발명했다는 기록이 있다. 그러나 최초의 유인 글라이더는 오토 릴리엔탈에 의해 발명되었다고도 알려져 있다.
하노버 H 1 뱀파이어, 1921
현대적인 글라이더의 역사는 19세기영국의 조지 케일리 경(Sir George Cayley)으로부터 시작된다. 그는 1849년경부터 짧은 시간 동안 날갯짓을 하며 비행하는 글라이더를 만들었으며,[4]1853년에는 자신의 마부를 태우고 첫 유인 비행에 성공했다. 이 마부의 이름은 기록에 남아있지 않다.[28]
1890년대에는 독일의 오토 릴리엔탈(Otto Lilienthal)이 무게 이동 방식으로 조종하는 글라이더를 제작하여 비행했다. 이후 1900년대 초, 미국의 라이트 형제(Wright Brothers)는 조종면을 사용하는 글라이더를 개발했고, 1903년에는 여기에 엔진을 성공적으로 추가하여 최초의 동력 비행기를 만들었다.
제1차 세계 대전 이후 글라이더는 독일에서 스포츠 용도로 처음 제작되었다. 이는 베르사유 조약 등 전후 조약에 따라 독일 내에서 동력 비행기의 제작과 비행이 금지되었기 때문이다. 많은 독일 항공 애호가들은 글라이더로 눈을 돌렸고,[5] 독일 정부는 바서쿠페(Wasserkuppe)와 같이 글라이딩 비행에 적합한 비행장에서 글라이더 활동을 적극적으로 장려했다.[6]
글라이더의 스포츠적 활용은 1930년대에 급속히 발전하여 현재 주요 용도가 되었다. 글라이더의 성능이 향상됨에 따라 장거리 비행에 사용되기 시작했으며, 오늘날에는 날씨가 좋은 날 수백 킬로미터 또는 수천 킬로미터를 비행하는 것이 일반적이다.[7][8]
일본에서는 1909년12월 9일, 아이하라 시로相原四郎일본어가 대나무로 만든 복엽식 글라이더로 비행에 성공했다. 이는 자동차로 견인한 방식이었으나,[29] 발동기에 의존하지 않은 순수 무동력 비행은 1925년3월 21일, 군마현사노촌의 곡물상인 마바 게이하치로가 직접 만든 글라이더로 성공했다.[30]
제2차 세계 대전 중에는 여러 나라에서 군용 글라이더가 사용되었다. 이 글라이더는 비행기로 견인되어 전선에 낙하산 강하 훈련을 받지 않은 병사나 차량, 대전차포 등을 수송하는 데 쓰였다. 일본에서도 1944년이바라키현의 남성 중등학교(29개교)에서 "활공"이 정규 과목으로 채택되어[31] 탑승원 양성이 이루어지기도 했다.
2. 2. 제1차 세계 대전 이후
제1차 세계 대전 이후, 글라이더는 독일에서 처음으로 스포츠 용도로 제작되었다. 이는 베르사유 조약에 따라 독일 내 동력 비행기의 제작과 비행이 금지되었기 때문인데, 이로 인해 독일의 항공 애호가들은 글라이더로 눈을 돌리게 되었다.[5] 특히 바서쿠페(Wasserkuppe)와 같이 글라이딩 비행에 적합한 비행장에서는 독일 정부의 적극적인 장려가 이루어졌다.[6]
글라이더의 스포츠 활용은 1930년대에 급속히 발전하여 현재 글라이더의 주요 용도가 되었다. 성능이 향상됨에 따라 글라이더는 장거리 비행에도 사용되기 시작했으며, 이제 날씨가 좋으면 하루에 수백 킬로미터 또는 수천 킬로미터를 정기적으로 비행한다.[7][8]
일본에서는 1909년12월 9일, 相原四郎|아이하라 시로jpn가 대나무로 만든 복엽식 글라이더로 비행에 성공했다. 이는 자동차로 견인한 방식이었다.[29] 발동기에 의존하지 않은 무동력 비행으로는 1925년3월 21일, 군마현사노촌의 곡물상인 마바 게이하치로가 직접 만든 글라이더로 비행한 것이 기록되어 있다.[30]
제2차 세계 대전 중에는 여러 나라에서 군용 글라이더가 사용되었다. 비행기로 견인되는 이 글라이더들은 낙하산 강하 훈련을 받지 않은 병사나 차량, 대전차포 등을 전선에 수송하는 데 활용되었다. 일본에서도 1944년, 이바라키현의 남성 중등학교(29개교)에서 "활공"이 정규 과목으로 채택되어[31] 탑승원 양성이 이루어지기도 했다.
2. 3. 제2차 세계 대전
제2차 세계 대전에서는 여러 나라에서 군용 글라이더가 사용되었다. 이는 비행기로 견인하여 전선에 낙하산 강하 훈련을 받지 않은 병사나 차량, 대전차포 등을 수송하기 위한 목적이었다.
일본에서도 1944년, 이바라키현의 남성 중등학교(29개교)에서 "활공"이 정규 과목으로 채택되어[31] 탑승원 양성이 이루어졌다.
2. 4. 현대
제1차 세계 대전 이후 글라이더는 독일에서 스포츠 용도로 처음 제작되었다. 이는 베르사유 조약에 따라 독일 내에서 동력 비행기의 제작과 비행이 금지되었기 때문이다. 이로 인해 독일의 항공 애호가들은 글라이더에 주목하게 되었고,[5] 독일 정부는 글라이딩 비행에 적합한 바서쿠페(Wasserkuppe)와 같은 비행장을 중심으로 글라이더 개발을 적극 장려했다.[6]
글라이더의 스포츠 활용은 1930년대에 급속히 발전하여 현재 글라이더의 주요 용도가 되었다. 글라이더의 성능이 향상되면서 장거리 비행에 사용되기 시작했고, 이제는 날씨 조건이 좋으면 하루에 수백 킬로미터에서 수천 킬로미터까지 비행하는 것이 일반적이다.[7][8]
제2차 세계 대전 중에는 여러 국가에서 군용 글라이더를 활용했다. 이 글라이더는 비행기로 견인되어 이동했으며, 낙하산 강하 훈련을 받지 않은 병사나 차량, 대전차포 등을 전선에 수송하는 데 사용되었다.
일본에서도 1944년이바라키현의 29개 남성 중등학교에서 '활공'이 정규 과목으로 채택되어[31] 탑승원 양성이 이루어지기도 했다.
3. 종류
(실속 속도 – 최대 속도)
가장 느림 – 일반적으로 레크리에이션용 글라이더의 경우 시속 25~60km (시속 50km 이상은 스피드 바 사용 필요),[16] 약한 바람에서 이륙과 비행이 용이함; 가장 낮은 풍압 투과율; 제어 장치로 피치 변화 가능
패러글라이더보다 빠르고, 글라이더보다 느림
최대 속도 약 시속 280km;[17] 실속 속도 일반적으로 시속 65km;[17] 바람이 많이 부는 난기류 조건에서 비행이 가능하며 악천후를 피할 수 있음; 역풍에 대한 좋은 관통력
최대 활공비
약 10:1, 비교적 낮은 활공 성능으로 장거리 비행이 더 어려움; 현재(2017년 5월 기준)[18] 세계 기록은 564km
약 17:1, 단단한 날개의 경우 최대 20:1
개방형 글라이더 – 일반적으로 약 60:1이지만, 보다 일반적인 15~18미터 날개폭 항공기의 경우 활공비는 38:1과 52:1 사이임;[19] 장거리 비행이 가능한 높은 활공 성능, 현재(2010년 11월 기준)[20] 기록은 3000km
선회 반경
가장 작음
패러글라이더보다 다소 크고, 글라이더보다 작음
가장 크지만 여전히 상승기류에서 좁게 선회할 수 있음[21]
착륙
착륙에 필요한 공간이 가장 작아서 장거리 비행에서 더 많은 착륙 옵션 제공; 또한 가방처럼 가장 가까운 도로까지 쉽게 포장하고 휴대할 수 있음
15m~60m 길이의 평평한 지역 필요; 한 사람이 해체하고 가장 가까운 도로로 운반할 수 있음
약 250m 길이의 들판에서 착륙 가능. 공중 회수가 가능하지만, 그렇지 않을 경우 특수 트레일러가 필요함. 일부 글라이더는 제때 시동이 걸리면 외곽 착륙의 필요성을 없애는 엔진을 갖추고 있음
교육
가장 쉽고 빠르게 배울 수 있음
1인승 및 2인승 행글라이더로 교육 진행
2인승 글라이더와 이중 조종 장치로 교육 진행
편의성
더 작게 포장됨 (운송 및 보관이 용이함)
운송 및 보관이 더 어려움; 조립 및 해체 시간이 더 길어짐; 종종 자동차 지붕에 운송
종종 약 9m 길이의 특수 제작된 트레일러에 보관 및 운송되며, 거기서 조립됨. 조립 보조 도구를 사용하면 한 사람이 글라이더를 조립할 수 있지만, 일반적으로 조립에는 2~3명이 필요함. 자주 사용되는 일부 글라이더는 격납고에 이미 조립된 상태로 보관됨.
비용
신제품 비용은 1500EUR 이상,[22] 가장 저렴하지만 수명이 가장 짧음 (약 500시간 비행 시간, 취급 방식에 따라 다름), 활성 중고 시장[23]
신제품 글라이더 비용이 매우 높음 (최고급 18m 터보 장비 및 트레일러 포함 25만유로) 하지만 수명이 김 (수십 년), 따라서 활성 중고 시장; 일반적인 비용은 2000EUR~14.5만유로[24]
3. 1. 일반 글라이더
ASH25M—자체 발진식 2인승 글라이더
글라이더는 주어진 양력에 비해 매우 낮은 항력을 생성하는 장점을 가진다. 이는 길고 얇은 날개, 가늘고 긴 동체, 돌출부가 없는 매끄러운 표면을 통해 구현된다. 이러한 특징으로 글라이더는 상승 기류나 지형에 의해 발생하는 상승풍을 이용하여 효율적으로 고도를 높일 수 있다. 잔잔한 공기 속에서는 최소한의 고도 손실만으로 장거리를 고속으로 활공하는 것이 가능하다.
일반적인 글라이더는 단단한 날개와 함께 스키드 또는 착륙장치를 갖추고 있다.[2] 반면, 행글라이더나 패러글라이더는 조종사의 발을 이용해 이착륙한다는 점에서 차이가 있다. 글라이더의 발진 방식으로는 주로 윈치나 항공기를 이용한 견인이 사용되지만, 자동차를 이용한 자동 견인이나 번지 점프 같은 다른 방법들도 활용된다.
과거에는 모든 글라이더가 활공 성능을 갖춘 것은 아니었다. 특히 제2차 세계 대전 당시 사용된 군용 글라이더와 같은 비활공 글라이더는 다른 항공기에 의해 목표 지점까지 견인된 후 분리되어 착륙하는 방식으로 운용되었다. 이들은 대부분 일회용으로 사용되고 착륙 후에는 버려졌다.
모터 글라이더는 비행 시간을 연장하거나 경우에 따라서는 이륙까지 가능한 엔진을 장착한 글라이더이다. 고성능 모터 글라이더 중에는 비행 중 엔진을 동체 내부에 수납할 수 있는 '자체 지속(self-sustaining)' 방식이 있다. 다른 종류로는 엔진의 힘만으로 이륙이 가능한 '자체 발진(self-launching)' 글라이더가 있으며, 조종사가 비행 중 프로펠러를 수납하지 않고도 엔진을 켜고 끌 수 있는 '관광 모터 글라이더'도 존재한다.[3]
2008년 기준으로, 사람이 탑승하는 실기 글라이더 외에도 국제항공연맹(FAI) 스포팅 코드에 포함된 일정 규격의 모형 글라이더가 있다. FAI 스포팅 코드의 '섹션 4C - 모형 항공기'에는 다음과 같은 카테고리의 모형 글라이더 및 모형 모터 글라이더 13개 기종이 포함되어 있다.
카테고리
설명
기종 수
카테고리 F1
프리 플라이트
3기종
카테고리 F3
라디오 컨트롤 비행
7기종
카테고리 F5
라디오 컨트롤 전동 비행
3기종
모형 글라이더는 FAI 모형 항공 경기 중에서도 스포츠성이 높은 종목으로 평가받는다. 기체를 선수가 직접 제작하는 경우가 많아, 설계와 제작이라는 취미 활동과 비행 조작이라는 스포츠가 결합된 형태라는 점이 실기 글라이더와의 차이점이다. FAI가 제정한 국제급 모형 글라이더 외에도 각국의 모형 항공 단체들이 독자적으로 정한 국내급이나 클럽 규격의 모형 글라이더도 존재하며, 크기나 형식이 다양하다.
동력이 없더라도 상승기류를 포착하는 기술을 가진 조종사는 글라이더를 이용해 높고 오랫동안 비행할 수 있는데, 이를 소어링(soaring)이라고 한다. 주로 태양 복사열에 의해 발생하는 열 상승풍(써멀)을 이용하며, 산악 지형에서는 사면 상승풍을 활용하기도 한다. 일본에서는 2003년 군마현에서 이와테현까지 약 6000m 고도를 이용하여 8시간 동안 1038km를 비행한 기록이 있으며, 나스의 산악파를 이용해 초모랑마(에베레스트) 산의 높이를 넘는 고도 기록을 세우기도 했다. 거리 부문의 세계 기록은 안데스 산맥에서 3000km를 넘는 수준이며, 이러한 기록과 기술 향상을 위한 인정 기장은 Fédération Aéronautique Internationale|국제 항공 연맹프랑스어(FAI)에서 관리한다.
사람이 탑승하는 실기 글라이더는 일본의 경우 항공법상 항공기로 분류되며, 조종을 위해서는 자가용 조종사나 사업용 조종사 자격(상급 활공기)이 필요하다. 조종 연습은 항공 신체검사만 통과하면 발급되는 조종 연습 허가증으로 시작할 수 있으며, 만 14세부터 연습이 가능하고 만 16세부터 단독 비행 자격 취득이 가능하다.
비행기에 비해 비용이나 법적 규제의 문턱이 상대적으로 낮아 대학 동아리 등에서도 활발하게 이용된다. 또한, 장래 항공기 조종사를 목표로 하는 이들이 글라이더 조종부터 시작하는 경우도 있어 초등 연습기로서의 역할도 하고 있다.
사업용 조종사 자격은 존재하지만, 탑승 인원이 최대 2명으로 제한되고 운송 업무 등은 허가되지 않아 현대에는 주로 스카이스포츠 (경기)의 한 분야로 즐겨지고 있다.
3. 2. 모터 글라이더
모터 글라이더는 비행을 연장하거나 경우에 따라 이륙에도 사용할 수 있는 엔진이 장착된 글라이더이다.
일부 고성능 모터 글라이더는 비행 중 엔진을 사용하여 비행을 지속할 수 있는 접이식 프로펠러를 갖추고 있으며, 이를 '자체 지속(self-sustaining)' 글라이더라고 한다. 다른 종류로는 엔진의 힘만으로 스스로 이륙할 수 있는 충분한 추력을 가진 '자체 발진(self-launching)' 글라이더가 있다. 또한, 조종사가 비행 중에 프로펠러를 접지 않고도 엔진을 켜고 끌 수 있는 '관광 모터 글라이더(touring motor glider)'도 있다.[3]
대부분의 글라이더는 이륙을 위해 다른 항공기의 견인이나 윈치 같은 외부 도움이 필요하지만, 일부 모터 글라이더는 자체 엔진만으로 이륙할 수 있다. 최근에는 이륙할 만큼 강력하지는 않지만 공중에서 비행을 유지할 수 있는 정도의 엔진을 갖춘 글라이더도 많이 등장하고 있다. 이러한 저출력 엔진은 자체 발진 글라이더의 엔진에 비해 무게가 가볍고 비용이 저렴하며, 조종 면허 요건이 덜 까다롭다는 장점이 있다. 모터 글라이더에 사용되는 엔진의 종류로는 전기 모터, 제트 엔진, 2행정 가솔린 엔진 등이 있다.
3. 3. 기타
2008년 기준으로 사람이 탑승하는 실기 글라이더와 함께, 국제 항공 연맹(FAI)의 스포팅 코드에 포함되는 일정 규격의 모형 글라이더도 존재한다. FAI 스포팅 코드의 '섹션 4C－모형 항공기'에는 다음과 같은 카테고리에 총 13기종의 모형 글라이더 및 모형 모터 글라이더가 포함되어 있다.
카테고리
내용
기종 수
카테고리 F1
프리 플라이트
3기종
카테고리 F3
라디오 컨트롤 비행
7기종
카테고리 F5
라디오 컨트롤 전동 비행
3기종
모형 글라이더는 FAI의 모형 항공 경기 중에서도 스포츠성이 높은 종목으로 평가받는다. 기체는 선수가 직접 제작하는 경우가 많아, 설계와 제작이라는 취미 활동과 비행 조작이라는 스포츠가 복합된 형태를 띤다는 점이 실기 글라이더와의 차이점이다. FAI가 제정한 국제급 모형 글라이더 외에도, 각국의 모형 항공 관련 단체 등이 독자적으로 제정한 국내급이나 클럽 규격의 모형 글라이더도 있다. 이들은 크기나 형식이 다양하며, 스포츠, 취미, 완구 등 여러 요소가 혼재되어 있어 일률적으로 구분하기는 어렵다.
글라이더는 동력이 없지만, 상승기류를 포착하는 기술, 즉 소어링(soaring|소어링eng) 기술을 가진 조종사라면 높고 오랫동안 비행할 수 있다. 햇빛에 의해 데워진 공기가 상승하는 열 상승풍(써멀)을 이용하는 것이 가장 일반적이며, 산의 경사면을 따라 부는 바람(사면 상승풍)을 이용하기도 한다. 큰 산악 지대나 넓은 평원의 기상 조건이 소어링에 유리하다. 일본의 경우, 500km 왕복 비행에서 시속 189km의 속도 기록이 일본 내에서 달성되었고, 2003년에는 군마현에서 이와테현까지 약 8시간 동안 1038km를 비행한 기록도 있다. 또한, 나스 지역의 산악파를 이용하여 에베레스트 산의 고도를 넘는 당시 일본 기록을 세우기도 했다. 글라이더 비행 거리의 세계 기록은 안데스 산맥에서 3000km를 넘는 수준에 이르렀으며, 세계 기록이나 기술 향상을 위한 인정 기장은 국제 항공 연맹(FAI)에서 관리한다.
일본에서는 사람이 타는 실기 글라이더가 항공법에 따른 항공기로 규정되어 있다. 글라이더 조종을 위해서는 자가용 조종사 또는 사업용 조종사 기술 증명이 필요하다(동력 및 상급). 연습 비행을 시작하려면 항공 신체 검사를 통과하여 조종 연습 허가증을 받으면 된다. 이 허가증은 만 14세부터 발급받아 연습할 수 있으며, 별도의 시험 없이 즉시 취득 가능하다. 글라이더 조종 면허 취득 최저 연령은 만 16세로, 비행기보다 낮다. 비행기에 비해 비용이나 법적 제도의 문턱이 낮아 대학 동아리 활동 등에서도 활발하게 이용되고 있으며, 조종사를 지망하는 사람들이 비행 경력을 쌓기 위한 연습기로 활용하는 경우도 많다.
사업용 조종사 자격 규정은 있지만, 글라이더는 최대 2명까지만 탑승할 수 있고 수송 업무 등은 허가되지 않아, 현대에는 주로 스카이스포츠 용도로만 이용되고 있다.
4. 설계
초기 글라이더는 조종석 없이 날개 앞에 있는 작은 좌석에 조종사가 앉는 단순한 형태였으며, "초기 글라이더(primary glider영어)"로 불렸다. 주로 언덕 위에서 발진했지만, 때로는 차량에 견인되어 짧은 거리를 이동하기도 했다. 이후 글라이더 설계는 활공 성능을 높이기 위해 항력을 최소화하는 방향으로 발전했다. 현대 글라이더는 공기역학적 효율을 극대화하기 위해 매끄러운 동체, 높은 종횡비의 길고 좁은 날개, 윙렛 등의 특징을 갖는다.
곡예 세계 선수권 대회에서도 사용되는, 모든 곡예가 가능한 2인승 글라이더(Fox)
곡예도 가능한 2인승 글라이더(Twin III Acro). 훈련에도 사용되고 있다. 군마현 이타쿠라 활공장에서 촬영
재료 면에서는 초기 목재, 금속, 천 등이 주로 사용되었으나, 이후 강철 튜브 구조를 거쳐 현재는 탄소 섬유, 유리 섬유, 케블라 등 복합재료를 활용한 섬유강화플라스틱(FRP) 모노코크 구조가 일반적이다. 신소재와 컴퓨터 지원 설계(CAD)의 발달은 활공비와 같은 성능 지표를 크게 향상시켰으며, 일부 고성능 기체는 플랩이나 수분 밸러스트(Water ballast영어) 같은 장치를 통해 성능을 더욱 최적화한다.
글라이더를 트레일러에서 내리고 날개를 동체에 부착하고 있는 모습(이타쿠라 활공장)
글라이더를 넣은 트레일러를 자동차로 이동
현재 대부분의 글라이더는 유럽, 특히 독일과 동유럽 국가에서 생산된다. 독일에서 글라이더가 발달한 배경에는 제1차 세계 대전 이후 군용 항공기 개발 제한 속에서 비행 기술 개발 및 조종사 양성의 대안으로 주목받았던 역사적 맥락이 있다. 생산되는 글라이더는 유럽 항공 안전청(EASA)의 인증 사양 CS-22와 같은 엄격한 안전 기준을 충족하도록 설계되며, 이는 제어 가능성, 구조적 강도, 잘못된 조립 가능성을 최소화하는 설계 등을 포함한다. 과거 일본에서도 문부성의 장려 정책에 따라 글라이더를 자체 생산하기도 했으나, 1980년대 이후로는 생산이 중단되었다.
보관 및 운송 시에는 날개 등을 분해하여 전용 트레일러에 싣는 경우가 많으며, 이를 위해 조립과 분해가 용이하게 설계된다. 비행장 외부에 착륙 시 트레일러로 회수하기도 한다.
4. 1. 공기역학적 설계
초기 글라이더는 조종석 없이 작은 좌석에 앉는 형태였으며, 주로 언덕에서 발진했다. 이후 설계는 항력을 최소화하여 활공 성능을 높이는 방향으로 발전했다. 현대 글라이더는 공기역학적 효율을 극대화하기 위해 매우 매끄럽고 좁은 동체와 매우 길고 좁은 날개를 가진다. 이는 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지게 하며, 일반적인 여객기의 종횡비가 6~7 정도인 데 비해 글라이더는 15~22에 달한다. 이 큰 종횡비는 날개에서 발생하는 유도항력을 줄여준다. 일부 글라이더는 날개 끝에 수직판 형태의 윙렛(winglet)을 장착하여 항력을 더욱 줄이고 날개 효율을 향상시킨다.
초기에는 주로 목재와 금속 부품, 천으로 제작되었으나, 이후 강철 튜브 동체와 목재/천 날개를 거쳐 섬유강화플라스틱(FRP)을 이용한 모노코크 구조가 주류가 되었다. 탄소 섬유, 유리 섬유, 케블라와 같은 신소재는 컴퓨터 지원 설계(CAD)와 결합되어 성능 향상을 이끌었다. 유리 섬유를 광범위하게 사용한 최초의 글라이더는 1957년 첫 비행을 한 아카플리에그 슈투트가르트 FS-24 포닉스(Akaflieg Stuttgart FS-24 Phönixde)이다. FRP는 높은 강도 대 중량비와 매끄러운 표면 가공이 가능하여 항력 감소에 유리하다. 착륙 장치를 동체 안으로 접어 넣는 접이식 착륙장치 역시 항력 감소에 기여한다.
글라이더의 성능을 나타내는 중요한 지표 중 하나는 활공비(glide ratio)이다. 활공비는 고도 1 단위를 잃는 동안 수평으로 이동할 수 있는 거리를 나타낸다. 예를 들어 활공비 30:1은 고도 1m 하강 시 30m 전진할 수 있음을 의미한다. 이는 무풍 상태에서 고도 1000m에서 비행을 시작하면 고도 0m가 될 때까지 28km에서 60km까지의 거리를 활공할 수 있다는 것을 의미한다 (기종에 따라 다름). 재료와 공기역학 기술 발전에 따라 활공비는 크게 향상되었다.
날개: 컴퓨터로 설계된 저항이 낮은 층류(laminar flow) 에어포일을 사용하며, 표면은 매우 정밀하고 매끄럽게 가공된다.
윙렛: 날개 끝의 수직 날개판으로, 날개 끝 와류를 줄여 유도 항력을 감소시키고 날개 효율을 높인다.
틈새 밀봉: 에일러론, 러더, 승강타 등 조종면의 틈새로 공기가 새어 나가 항력을 유발하는 것을 막기 위해 특수 공기역학적 밀봉(seal) 처리를 한다.
터뷸레이터(Turbulator): 날개 표면의 특정 위치에 지그재그 테이프나 작은 돌기 등을 부착하여 공기 흐름이 층류에서 난류로 바뀌는 지점을 제어한다. 이를 통해 특정 조건에서 항력을 유발할 수 있는 층류 분리(laminar separation bubble) 형성을 막고 전체적인 항력을 최소화한다.
버그 와이퍼(Bug-wiper): 비행 중 날개 앞부분에 부딪혀 붙은 벌레들이 공기 흐름을 방해하는 것을 막기 위해, 이를 닦아내는 장치를 설치하기도 한다.
많은 글라이더는 날개 뒷전에 플랩을 장착하여 다양한 속도 영역에서 양력과 항력을 최적화한다. 이를 통해 고속 비행 성능을 높일 수 있다. 그러나 1990년대 이후 플랩이 없는 기체가 경기에서 좋은 성적을 거두면서, 구조가 단순하고 가벼운 플랩 없는 설계도 재평가되고 있다.
고성능 글라이더는 종종 날개나 수직 안정판 내부에 물을 채울 수 있는 수분 배수 장치(water ballast)를 갖추고 있다. 최대 200L 정도의 물을 탑재하여 기체 중량을 늘릴 수 있다.
무게가 증가하면 동일한 활공각에서 더 높은 속도로 비행할 수 있어, 상승 기류가 강한 조건에서 평균 속도를 높이는 데 유리하다. 상승 기류에서 보내는 시간을 줄이고 다음 상승 기류까지 더 빨리 이동할 수 있기 때문이다.
수직 안정판에 물을 채우면 무게 중심이 뒤로 이동하여 수평 안정판이 만들어내는 하향력을 줄일 수 있고, 이는 항력 감소로 이어진다.
상승 기류가 약해지거나 착륙 전에는 물을 배출하여 무게를 줄인다. 또한, 산악 지역 비행(ridge soaring) 시 난기류의 영향을 줄이는 데도 도움이 된다. 안전을 위해 착륙 전에는 반드시 물을 모두 배출해야 한다.
초기 글라이더는 주로 목재를 사용했으며, 금속 부착물, 지주, 조종 케이블 등으로 구성되었다. 이후에는 강철 튜브로 만든 동체에 목재와 천으로 된 날개를 결합하는 방식(강관 면포 덮개 구조)으로 발전했다. 합판을 가공하여 기체를 만드는 목제 구조도 사용되었다.
현대에는 탄소섬유, 유리섬유, 케블라와 같은 복합 재료가 컴퓨터 지원 설계(CAD)와 함께 사용되면서 글라이더의 성능이 크게 향상되었다. 특히 유리섬유는 1957년 첫 비행을 한 아카플리에그 슈투트가르트 FS-24 포닉스(Akaflieg Stuttgart FS-24 Phönix)에 광범위하게 사용된 이후, 높은 강도 대 중량비와 매끄러운 표면 처리로 항력을 줄일 수 있다는 장점 때문에 여전히 중요한 재료로 사용된다. 현재 글라이더는 주로 가볍고 튼튼하며 제작 및 성형이 용이한 섬유강화플라스틱(FRP)을 이용한 모노코크 구조로 제작된다.
조립 중인 글라이더의 날개 뼈대(스파)
보관 및 도로 운송을 위해 분해되어 트레일러에 실린 글라이더
과거 일본에서는 제2차 세계 대전 이후 문부성의 장려로 국산 글라이더가 제작되기도 했으나, 1980년대 이후 일본 내 생산은 중단되었고, 현재는 주로 독일과 동유럽 국가에서 생산된다.
글라이더는 일반적으로 항공기보다 높은 강도를 가지도록 설계된다. 일반적인 1인승 글라이더는 +5G, -2.5G 정도의 하중 배수를 견딜 수 있으며, 곡예 비행용 글라이더는 +7G에서 +10G에 달하는 더 높은 강도를 가진다. 대부분의 글라이더는 유럽 항공 안전청(EASA)의 인증 사양 CS-22(이전의 공동 항공 요구 사항 JAR-22)에 따라 설계되어, 제어 가능성 및 강도 등 최소한의 안전 기준을 충족한다. 또한 보관 및 운송 시 분해와 조립이 용이하도록 설계되는데, 잘못된 조립 가능성을 최소화하기 위해 조립 시 조종 계통이 자동으로 연결되는 기능 등이 적용되기도 한다.
고성능 글라이더 중에는 날개 내부에 물탱크 형태의 밸러스트를 탑재하는 경우가 많다. 이 물은 상승 기류가 강할 때 기체 무게를 늘려 더 높은 속도로 비행할 수 있게 돕고, 기체의 무게 중심을 조절하는 데 사용된다. 물은 착륙 전에 반드시 배출해야 한다.[9]
4. 3. 수분 밸러스트
현대 경쟁용 글라이더는 분리 가능한 수분 밸러스트(Water ballast영어) 장치를 탑재하는 경우가 많다. 이 장치는 주로 날개 안에 위치하며, 때로는 수직 안정판에도 설치된다.[9] 고성능 글라이더의 경우 날개 안에 약 200L 정도의 물을 채울 수 있는 탱크를 갖추기도 한다.
수분 밸러스트의 주된 목적은 글라이더의 무게를 늘리는 것이다. 무게가 늘어나면 상승 기류에서 상승하는 능력은 약간 떨어지지만, 동일한 활공비에서 더 높은 속도로 비행할 수 있게 된다. 이는 열기류 사이를 빠르게 이동해야 하는 강한 상승 기류 조건에서 유리하다.[9] 조종사는 상승 기류가 약해지면 불리해지기 전에 물을 배출하여 무게를 줄일 수 있다.[9]
수분 밸러스트는 글라이더의 질량 중심을 조절하는 데에도 사용된다. 특히 수직 안정판에 물을 채우면 질량 중심이 뒤쪽으로 이동하여 수평 안정판이 만들어내는 하향력을 줄일 수 있다. 이는 결과적으로 항력 감소로 이어진다.[9]
또한, 수분 밸러스트는 능선 활공 시 발생할 수 있는 난기류의 영향을 줄여 비행 안정성을 높이는 데 도움을 줄 수도 있다.[9]
착륙 시에는 기체에 가해지는 과도한 하중을 피하기 위해 반드시 착륙 전에 모든 수분 밸러스트를 배출해야 한다.[9]
5. 비행 원리 및 조종
글라이더는 자체 동력 없이 비행하는 항공기로, 기본적인 비행 원리는 활공에 의존한다. 이륙 시에는 외부의 도움, 주로 다른 항공기의 견인(에어로토우)이나 지상 윈치를 통해 초기 고도를 확보한다.
일단 공중에 오르면, 조종사는 열기둥, 능선 상승류, 리웨이브, 수렴대와 같은 다양한 종류의 상승 기류를 이용하여 고도를 얻거나 유지한다. 이러한 자연적인 힘을 효과적으로 활용하면 글라이더는 엔진 없이도 수 시간 동안 공중에 머물며 비행할 수 있다. 숙련된 조종사는 상승 기류를 지속적으로 찾아 이용함으로써 수백 킬로미터에 달하는 장거리 비행을 하기도 하며, 이는 활공 경기의 주요 종목 중 하나이다.
글라이더의 조종은 일반 비행기와 같이 보조익, 방향타, 승강타 등 기본적인 조종면을 사용하지만, 동력이 없기 때문에 고도와 속도를 정밀하게 관리하는 것이 매우 중요하다. 특히 착륙 시에는 스포일러, 에어브레이크, 플랩 등을 사용하여 활공 경로를 정확히 제어해야 한다. 글라이더의 구체적인 이륙 방법, 상승 기류 활용 기술, 조종 및 착륙 절차에 대한 자세한 내용은 관련된 하위 섹션에서 다룬다.
5. 1. 상승 기류
발진 후 글라이더는 고도를 얻거나 유지하기 위해 다양한 종류의 상승 기류를 이용한다. 대표적인 상승 기류로는 열기둥, 능선 상승류, 리웨이브, 수렴대 등이 있다. 이러한 자연적인 상승 기류를 효과적으로 활용하면 글라이더는 엔진 없이도 수 시간 동안 공중에 머물며 비행할 수 있는데, 이를 '활공(soaring)'이라고 부른다.
숙련된 조종사는 상승 기류를 지속적으로 찾아 이용함으로써 수백 킬로미터에 달하는 거리를 비행하기도 한다. 이는 장거리 활공으로 이어지며, 미리 정해진 경로를 따라 비행 후 출발 지점으로 돌아오는 과제를 수행하는 방식으로 활공 경기가 이루어지기도 한다. 글라이더의 비행 효율과 관련된 자세한 정보는 양력 대 항력 비 항목에서 찾아볼 수 있다.
5. 2. 조종
이중 에어로토우
윈치 발진하는 활공기 ASK 13
활공기 윈치
글라이더를 발진시키는 가장 일반적인 두 가지 방법은 에어로토우와 윈치 발진이다.[10]
에어로토우: 동력 비행기가 약 60m 길이의 로프를 이용해 글라이더를 견인한다. 글라이더 조종사는 원하는 고도에 도달하면 로프를 분리하며, 비상시에는 견인기에서도 로프를 분리할 수 있다.
윈치 발진: 지상에 설치된 강력한 윈치가 800m에서 1200m 길이의 케이블을 빠르게 감아 글라이더를 끌어올린다. 이 방법으로 상승풍 조건에 따라 약 약 274.32m에서 약 914.40m의 고도를 얻을 수 있다.
드물게는 자동차를 이용해 직접 끌거나 역도르래 방식으로 발진시키기도 하며, 언덕에서 강한 바람이 불 때는 고무줄(번지 코드)을 사용하기도 했다. 번지 발진은 초기 글라이더의 주된 발진 방식이었다. 일부 현대 글라이더는 접이식 엔진이나 프로펠러를 이용해 자체적으로 발진할 수 있다(모터 글라이더 참조). 이러한 엔진은 내연 기관이나 배터리 전력을 사용한다.[11]
발진 후 글라이더는 열기둥, 능선 상승류, 리웨이브, 수렴대 등의 상승 기류를 이용하여 고도를 높이며, 이를 통해 수 시간 동안 비행할 수 있다. 이를 "활공"이라고 한다. 숙련된 조종사는 상승 기류를 효과적으로 이용하여 수백 킬로미터의 장거리 비행(장거리 활공)을 하기도 하며, 이는 활공 경기의 한 종목이다. 글라이더의 비행 성능에 대한 정보는 양력 대 항력 비에서 확인할 수 있다.
글라이더 조종사는 착륙을 위해 활공 경로(활공 경사면)를 제어해야 한다. 동력 항공기는 엔진 추력으로 이를 조절하지만, 글라이더는 날개의 양력을 줄이거나 기체 전체의 항력을 늘리는 방식을 사용한다. 활공 경사면은 고도 손실 대비 수평 이동 거리의 비율로, 바람이 없는 조건에서는 글라이더의 양력 대 항력 비(L/D)와 같다. 양력을 줄이거나 항력을 늘리면 L/D 비율이 낮아져 속도를 크게 높이지 않고도 더 가파른 각도로 하강할 수 있다. 단순히 기수를 숙이는 것은 고도를 속도로 바꾸는 것일 뿐 하강각 자체에는 큰 영향을 주지 않는다. 글라이더는 날개가 길고 낮아 접지 효과가 크기 때문에, 착륙 시 활공 각도가 예상보다 길어져 짧은 거리에 착륙하기 어려울 수 있다.
활공 경사면을 제어하는 주요 방법은 다음과 같다.
미끄러짐: 조종 장치(예: 오른쪽 러더와 왼쪽 에일러론)를 반대로 조작하여 기체가 기류와 정렬되지 않게 한다. 이렇게 하면 동체 측면이 공기 저항을 받아 항력이 크게 증가한다. 초기 글라이더에서 주로 사용된 방식이다.
스포일러: 날개 윗면에 설치된 조종면으로, 펼치면 해당 부분의 양력을 없애고 항력을 증가시킨다.
에어브레이크: 다이브 브레이크라고도 하며, 주된 목적은 항력을 증가시키는 것이다. 글라이더에서는 스포일러가 에어브레이크 역할을 겸하는 경우가 많다. 날개 위아래로 펼쳐지며, 완전히 펼치면 큰 항력을 발생시킨다. 일부 고성능 글라이더는 수직 강하 시에도 최대 허용 속도를 넘지 않도록 하는 강력한 '종단 속도 다이브 브레이크'를 갖추고 있다. 이는 구름 속에서 계기 없이 하강할 때 의도적인 스핀보다 안전한 방법으로 여겨진다.
플랩: 날개 뒷전 안쪽에 달린 조종면으로, 주로 날개의 캠버를 증가시켜 낮은 속도에서도 양력을 유지하고 실속 속도를 낮추는 역할을 한다. 일부 글라이더는 플랩을 약간 위로 올리는 '네거티브 플랩' 기능을 갖추고 있는데, 이는 고속 비행 시 날개의 피칭 모멘트를 줄여 수평 꼬리날개의 부담과 항력을 감소시킨다. 플랩과 에일러론이 연동되어 작동하는 '플래퍼론'은 롤 기동성을 향상시킨다.
예인 낙하산: 1960~70년대 일부 고성능 글라이더는 에어브레이크 효과가 부족하여 착륙 시 항력을 높이기 위해 꼬리 부분에 소형 낙하산을 탑재했다. 하지만 낙하산은 미세한 활공각 조절이 어렵고, 착륙 지점 도달이 어려울 경우 완전히 분리해야 하는 단점이 있다.
초기 글라이더는 착륙 장치로 스키드를 사용했지만, 현대 글라이더는 대부분 바퀴를 사용한다. 일부 초기 모델은 이륙 시 바퀴 달린 돌리를 사용하고 이륙 후 분리하여 스키드로 착륙했다. 글라이더는 무게 중심(CG) 위치에 따라 지상에서의 자세가 달라진다. CG가 주 바퀴 뒤에 있으면 기수가 들린 상태가 되고, 앞에 있으면 기수가 지면에 닿는 형태가 된다. 스키드는 현재 슈바이처 SGS 2-33과 같은 훈련용 글라이더에서 주로 사용되며, 길이는 약 900mm, 너비는 약 100mm이다. 조종간을 앞으로 밀면 스키드와 지면 마찰을 이용해 제동할 수 있다. 날개 끝에는 지면 접촉을 막기 위한 작은 스키드나 바퀴가 달려 있다.
대부분의 고성능 글라이더는 비행 중 항력을 줄이기 위해 착륙 장치를 동체 안으로 접어 넣을 수 있다. 착륙 후에는 바퀴 브레이크를 사용하여 정지하며, 이는 스포일러/에어브레이크 레버를 완전히 당기거나 별도의 조종 장치로 작동시킨다. 주 바퀴가 하나뿐이지만, 조종사는 거의 멈출 때까지 조종면을 이용해 날개 수평을 유지할 수 있다.
조종사는 일반적으로 이륙했던 활주로로 돌아와 착륙하지만, 약 250m 길이의 평탄한 들판에도 착륙할 수 있다. 이상적인 착륙 접근은 약 300m 고도에서 시작하는 표준 패턴 비행이다. 조종사는 활공 경사 제어 장치(스포일러, 에어브레이크, 플랩 등)를 사용하여 목표 착륙 지점에 맞춰 하강 각도를 조절한다. 일반적으로 최종 접근 시 스포일러/에어브레이크를 30~60% 정도 열어 목표 지점에 도달하도록 계획하며, 필요에 따라 이를 조절하여 하강 경로를 수정한다. 예상치 못한 상황에 대비해 충분한 안전 여유를 두는 것이 중요하다. 만약 활공 경사 제어 장치만으로 부족할 경우, 전방 슬립과 같은 기동으로 하강각을 더 가파르게 만들 수 있다.
글라이더는 비행기와 마찬가지로 일반적으로 보조익, 방향타, 승강타의 세 가지 기본 조종면을 가진다. 조종간을 앞뒤로 움직이면 승강타가 작동하여 기체의 상하 움직임(피칭)을 제어하고, 좌우로 움직이면 보조익이 작동하여 좌우 기울임(롤링)을 제어한다. 발 페달은 방향타를 움직여 기수의 좌우 방향(요잉)을 제어한다. 비행 속도는 주로 피칭으로 조절한다. 착륙 시에는 일정한 속도를 유지하며 착륙 지점을 향해 접근해야 하므로, 다이브 브레이크(스포일러 또는 에어브레이크)를 사용하여 하강 각도를 정밀하게 조절한다.
상승 기류를 찾지 못하면 비행 시간은 윈치 예항 시 수 분, 비행기 예항 시 15분 정도에 불과하다. 초기 훈련 단계에서는 학습 효과를 고려하여 1시간 이상의 장시간 비행은 피하는 경우도 있지만, 단독 비행 이후에는 상승 기류 포착 기술을 연마하며 체공 시간을 늘려나가게 된다. 국제항공연맹(FAI)의 기술상 중 은장은 체공 5시간, 고도 획득 1000m, 직선 거리 비행 50km를 기준으로 삼는다.
5. 3. 이륙
항공기 견인(에어로토우)에 의한 이륙 (군마현 이타쿠라 활공장)
글라이더에 부착된 항공기 견인 로프
견인기에 부착된 항공기 견인 로프
윈치 견인으로 이륙하는 모습 (나가노시 활공장)
윈치에 견인되는 글라이더 (나가노시 활공장)
순수 글라이더는 자체 동력이 없기 때문에 스스로 이륙할 수 없으며, 외부의 도움을 받아야 한다.[10] 글라이더를 이륙시키는 가장 일반적인 방법은 항공기 견인(에어로토우)과 윈치 발진이다. 항공기 견인 (에어로토우)동력을 가진 비행기가 약 60m 길이의 로프를 사용하여 글라이더를 공중으로 끌어올리는 방식이다. 글라이더 조종사는 목표 고도(일반적으로 600m에서 900m 사이)에 도달하면 로프를 분리한다. 비상 상황 시에는 견인하는 비행기 쪽에서도 로프를 분리할 수 있다. 윈치 발진지상에 설치된 강력한 고정식 엔진(윈치)을 이용하는 방식이다. 글라이더에 800m에서 1500m 길이의 금속 또는 화학 섬유로 만든 와이어 로프(케이블)를 연결하고, 윈치가 이 로프를 고속으로 감아당긴다. 이를 통해 글라이더는 빠르게 가속하며 상승한다. 윈치 발진으로 얻는 고도는 일반적으로 300m에서 600m 정도이며, 상승 기류 조건에 따라 약 274.32m에서 약 914.40m (약 270m~910m)까지 도달할 수도 있다. 최고 고도에 도달하면 글라이더 쪽에서 로프를 분리한다. 기타 방법드물게 자동차를 이용하여 글라이더를 직접 끌거나, 윈치 발진과 유사하게 역도르래를 사용하여 이륙시키기도 한다. 과거 일본에서는 자동차 견인이 실제로 행해진 바 있다. 또한, 언덕 위로 충분한 바람이 불 때 번지 코드(고무줄)를 이용해 경사면에서 글라이더를 발진시키는 방법도 있는데, 이는 초기 글라이더의 주요 발진 방식이었다.
일부 현대식 글라이더는 접이식 엔진이나 프로펠러를 장착하여 자체적으로 이륙할 수 있다(모터 글라이더 문서 참조). 이러한 엔진은 내연 기관이나 배터리 전력을 사용한다.[11]
5. 4. 착륙
조종사는 활공기를 착륙시키기 위해 활공 경사면을 제어할 수 있어야 한다. 동력 항공기와 달리 엔진 추력이 없으므로, 활공기는 날개의 양력을 감소시키거나 기체 전체의 항력을 증가시키는 방법, 또는 두 가지를 모두 사용하여 활공 각도를 조절한다. 단순히 기수를 내리는 것은 속도만 높일 뿐 하강 각도를 효과적으로 바꾸기 어렵다. 활공기의 길고 낮은 날개는 접지 효과를 크게 발생시켜 착륙 직전 활공 각도가 늘어나 짧은 거리 안에 착륙하기 어렵게 만들 수 있다.
활공 경사면을 제어하는 주요 방법은 다음과 같다.
'''측면 미끄러짐''': 조종 장치(예: 오른쪽 러더와 왼쪽 에일러론)를 반대로 조작하여 기체가 기류와 정렬되지 않게 하는 기술이다. 동체 측면이 기류에 노출되어 항력이 크게 증가하며, 초기 활공기에서는 활공 경사면 제어에 주로 사용되었다.
'''스포일러''': 날개 윗면에 장착된 이동식 조종면으로, 펼치면 기류 속으로 올라와 해당 부분 날개의 양력을 줄이고(유도 항력 증가) 전체 항력을 증가시킨다.
'''에어브레이크''': 다이브 브레이크라고도 하며, 주 목적은 항력 증가이다. 활공기에서는 스포일러가 이 역할을 겸하는 경우가 많다. 날개 위아래에 모두 장착되기도 하며, 완전히 펼치면 상당한 항력을 제공하여 일부 기체는 수직 강하 시에도 최대 허용 속도를 넘지 않도록 하는 ''종단 속도 다이브 브레이크'' 기능을 갖추기도 한다. 이는 구름 속에서 계기 없이 안전하게 강하하는 방법으로 여겨진다.
'''플랩''': 날개 뒷전(에일러론 안쪽)에 달린 조종면으로, 주 목적은 날개의 캠버를 증가시켜 최대 양력 계수를 높이고 실속 속도를 낮추는 것이다. 일부 활공기는 약간 위로 꺾이는 ''네거티브 플랩'' 기능을 통해 순항 시 수평 안정판의 부하를 줄여 항력을 감소시키기도 한다. 플랩과 에일러론이 연동되는 '플래퍼론'은 더 빠른 롤 기동을 가능하게 한다.
'''예인 낙하산''': 1960년대와 1970년대 일부 고성능 활공기 중 에어브레이크 효율이 낮은 기체에 사용되었다. 동체 꼬리 부분에 보관했다가 펼치면 항력이 크게 증가하지만, 미세 조정이 어려워 원하는 착륙 지점에 못 미칠 경우 완전히 분리해야 하는 단점이 있었다.
초기 글라이더는 착륙 시 스키드를 사용했으나, 현대의 글라이더는 대부분 바퀴를 사용한다. 일부 초기 모델은 이륙 시 바퀴 달린 돌리를 사용하고 이륙 후 분리하여 스키드로 착륙하기도 했다. 글라이더의 중심 위치 설계에 따라 주 바퀴 뒤쪽에 CG가 있어 지상에서 기수가 들린 상태이거나, 주 바퀴 앞에 CG가 있어 기수가 지면에 닿는 형태가 있다. 스키드는 현재 슈바이처 SGS 2-33과 같은 훈련용 글라이더에서 주로 볼 수 있으며, 폭 약 100mm, 길이 약 900mm 정도로 기수에서 주 바퀴까지 이어진다. 착륙 후 조종간을 앞으로 밀어 스키드와 지면 마찰을 이용해 제동하기도 한다. 날개 끝에는 지면 접촉을 막기 위한 작은 스키드나 바퀴가 달려 있다.
대부분의 고성능 글라이더는 비행 중 항력을 줄이기 위해 착륙 장치를 동체 안으로 접어 넣고(인입식 착륙 장치), 착륙 시 펼친다. 착륙 후 정지를 위해 바퀴 브레이크가 제공되며, 이는 스포일러/에어브레이크 레버를 완전히 당기거나 별도 조작으로 작동시킨다. 주 바퀴가 하나뿐이지만, 거의 멈출 때까지 조종면 조작으로 날개 수평을 유지할 수 있다.
조종사는 보통 이륙했던 활주로로 돌아와 착륙하지만, 약 250m 길이의 평탄한 들판이라면 어디든 착륙이 가능하다. 이상적인 상황에서는 착륙 준비를 위해 보통 300m 고도에서 장주 비행에 진입한다. 이후 스포일러, 에어브레이크, 플랩 등 활공 경사 제어 장치를 사용하여 고도를 조절하며 원하는 착륙 지점을 향해 접근한다. 이상적인 최종 접근은 스포일러/에어브레이크 등을 30~60% 정도 사용했을 때 목표 지점에 도달하도록 진입하는 것이다. 이를 통해 조종사는 제어 장치를 조절하여 강하율을 미세 조정하며 예상치 못한 상황에 대비한 안전 여유를 확보할 수 있다. 만약 활공 경로가 너무 높다면 포워드 슬립과 같은 기동으로 강하각을 더 가파르게 만들 수 있다.
글라이더에서 착륙은 다른 항공기와 마찬가지로 위험 부담이 큰 단계이며, 전체 사고의 약 80%가 착륙 중에 발생한다. 특히 저고도에서의 실속이 중대 사고의 주요 원인이다. 착륙 시에는 적절한 위치, 고도, 속도로 접근해야 하며, 강하각, 활주로 축선, 속도를 정밀하게 맞춰야 한다. 고도 30m 이하에서는 지면 마찰로 바람이 약해지는 경향이 있어 실속에 더욱 주의해야 한다. 날개폭 정도의 고도까지 내려오면 지면 효과로 공기 저항이 줄어 활공비가 커지므로 착륙 거리가 예상보다 길어질 수 있다. 착륙은 실속 직전에 부드럽게 접지하는 것이 이상적이지만, 타이밍을 놓치면 기체가 튀어 오르거나(bouncing) 활주 거리가 길어지거나, 심하면 몇 미터 상공에서 떨어질 수도 있다.
6. 계기 및 장비
글라이더에는 비행에 필요한 다양한 계기와 장비가 장착된다. 사용되는 단위는 지역에 따라 차이가 있어, 유럽 대륙에서는 주로 미터법 단위(km/h, m/s)를 사용하는 반면, 미국, 영국, 오스트레일리아 등에서는 상업 항공과 같이 노트와 피트/분 단위를 사용한다.
기본적으로 고도계, 나침반, 대기 속도 지시계가 탑재되며, 글라이더 특성상 중요한 바리오미터를 비롯하여 통신을 위한 항공 무선 주파수 무전기(송수신기), 안전 운항을 위한 트랜스폰더, ADS-B, FLARM과 같은 충돌 방지 시스템, 비상 위치 표시 무선 표지기(ELT) 등 다양한 장비가 사용된다. 특정 조건(예: 구름 속 비행)에서는 인공 지평선이나 선회 및 미끄러짐 지시계가 필요할 수도 있다.
6. 1. 기본 계기
활공기 계기판. 이미지를 클릭하여 자세한 설명을 확인하십시오(Schempp-Hirth Ventus-3)
글라이더 계기는 사용하는 단위에서 지역별 차이를 보인다. 유럽 대륙에서는 대기 속도를 km/h, 상승 및 하강률을 m/s로 표시하는 등 미터법 단위를 주로 사용한다. 반면, 미국, 영국, 오스트레일리아 등 일부 국가에서는 전 세계 상업 항공과 마찬가지로 노트와 피트/분 단위를 사용한다.
기본적으로 글라이더에는 고도계, 나침반, 대기 속도 지시계가 장착된다. 여기에 더해, 상승 및 하강률을 정밀하게 측정하는 바리오미터와 통신을 위한 항공 무선 주파수 무전기(송수신기)가 흔히 탑재되며, 일부 국가에서는 이들 장비가 의무 사항이기도 하다. 혼잡하거나 통제된 영공을 비행할 때는 관제사를 돕기 위해 트랜스폰더를 설치하기도 하며, ADS-B 시스템으로 보완될 수 있다. 이러한 장비가 없으면 특정 영공 접근이 제한될 수 있다. 구름 속 비행이 허용되는 국가에서는 시정이 확보되지 않을 때 인공 지평선이나 선회 및 미끄러짐 지시계를 사용한다. 충돌 방지를 위한 FLARM과 같은 경고 시스템의 사용도 늘고 있으며, 일부 유럽 국가에서는 의무화되었다. 사고 발생 시 수색 및 구조 시간을 단축하기 위해 비상 위치 표시 무선 표지기(ELT)를 장착하기도 한다.
다른 항공기보다 글라이더 조종사에게 특히 중요한 계기는 바리오미터이다. 이는 항공기의 상승 또는 하강률을 매우 민감하게 측정하는 수직 속도 지시계로, 조종사가 미세한 상승 또는 하강 기류 변화를 감지하는 데 결정적인 역할을 한다. 전자식 바리오미터가 주로 사용되지만, 기계식 바리오미터가 예비용으로 설치되는 경우도 많다. 전자식 바리오미터는 상승 또는 하강의 강도에 따라 높낮이와 빈도가 다른 소리를 내어 조종사가 계기판을 계속 주시하지 않고도 열기류의 중심을 찾거나 다른 항공기, 항법, 기상 조건에 집중할 수 있도록 돕는다. 상승 기류는 음조가 높아지는 소리로, 하강 기류는 음조가 낮아지는 소리로 알려준다. (자세한 내용은 ''바리오미터'' 문서를 참조).
바리오미터에는 종종 특정 조건에서 최적의 비행 속도를 계산해 알려주는 장치가 부가된다. 이는 '매크리디 설정(MacCready setting)'이라 불리며, 전자적으로 입력하거나 다이얼 주변의 링을 돌려 조정한다. 이 장치는 폴 매크리디가 정립한 수학 이론에 기반하지만,[12] 이론 자체는 1938년 볼프강 슈페테가 처음 설명했다.[13] 매크리디 이론은 다음 상승 기류에서 예상되는 평균 상승률과 현재 순항 중 발생하는 상승 또는 하강률을 고려하여, 상승 기류 사이를 얼마나 빠른 속도로 비행해야 최적인지를 계산한다. 최신 전자식 바리오미터는 글라이더의 이론적 성능, 탑재된 물(밸러스트 워터), 맞바람/뒷바람, 날개 앞부분에 붙은 벌레 등 다양한 요소를 고려하여 이 계산을 자동으로 수행한다.
최근에는 전문 활공 소프트웨어를 실행하는 글라이더 비행 컴퓨터가 널리 사용된다. 이 컴퓨터는 기압 센서와 GPS 기술을 결합하여 다양한 정보를 제공한다.
추가 양력 없이 목적지(결승선)까지 도달 가능한지 여부 계산 및 표시 ("Final glide")
최적 속도 안내
현재 비행 조건에서 가장 효율적인 비행 속도 제시
비행 후에는 컴퓨터에 기록된 GPS 데이터를 분석하여 비행 경로를 지도, 항공 사진, 영공 정보 등과 함께 시각적으로 재현해 볼 수 있다.
6. 2. 추가 장비
유럽 대륙의 활공기는 주로 km/h 단위의 대기 속도와 m/s 단위의 상승 및 하강률과 같은 미터법 단위를 사용한다. 반면, 미국, 영국, 오스트레일리아 및 일부 다른 국가에서는 전 세계 상업 항공과 마찬가지로 노트와 피트/분 단위를 사용한다.
기본적으로 고도계, 나침반, 대기 속도 지시계가 장착되며, 추가로 바리오미터와 항공 무선 주파수 무전기(송수신기)가 주로 설치된다. 일부 국가에서는 이러한 장비가 필수적으로 요구되기도 한다. 혼잡하거나 통제되는 영공을 비행할 경우, 관제사를 지원하기 위해 트랜스폰더가 설치될 수 있으며, 이는 ADS-B 시스템으로 보완될 수 있다. 이러한 장비가 없으면 일부 국가에서는 특정 영공 접근이 제한될 수 있다. 구름 속 비행이 허용되는 국가에서는 시정이 확보되지 않을 때 인공 지평선이나 선회 및 미끄러짐 지시계를 사용한다. 또한, FLARM과 같은 충돌 방지 경고 시스템의 사용이 점차 늘어나고 있으며, 일부 유럽 국가에서는 의무화되어 있다. 사고 발생 시 수색 및 구조 시간을 단축하기 위해 비상 위치 표시 무선 표지기(ELT)를 장착하기도 한다.
다른 항공기보다 활공기 조종사에게 특히 중요한 장비는 바리오미터이다. 이는 항공기의 상승 또는 하강률을 매우 민감하게 측정하는 수직 속도 지시계로, 조종사가 미세한 상승 또는 하강 기류 변화를 감지하는 데 도움을 준다. 대부분 전자식 바리오미터가 장착되지만, 기계식 바리오미터가 예비용으로 설치되는 경우도 많다. 전자식 바리오미터는 상승 또는 하강의 강도에 따라 다양한 높낮이와 빈도의 소리를 내어 조종사가 계기판을 계속 보지 않고도 열기류의 중심을 찾거나 다른 항공기, 항법, 기상 조건에 집중할 수 있게 돕는다. 상승 기류는 음조가 높아지는 소리로, 하강 기류는 음조가 낮아지는 소리로 알려주어 조종사가 신속하게 대응하도록 유도한다. (자세한 내용은 ''바리오미터'' 문서를 참조).
바리오미터에는 종종 특정 조건에서 최적의 비행 속도를 알려주는 기계식 또는 전자식 장치가 부착된다. 'MacCready 설정'이라 불리는 이 기능은 다이얼 주변의 링을 돌리거나 전자적으로 입력하여 조정할 수 있다. 이 장치는 폴 매크리디가 정립한 수학 이론에 기반하지만[12], 해당 개념은 1938년 볼프강 슈페테가 처음 설명했다.[13] MacCready 이론은 조종사가 다음 상승 기류에서 예상되는 평균 상승률과 현재 순항 중 겪는 상승 또는 하강을 고려하여, 상승 기류 사이를 얼마나 빠르게 비행해야 하는지에 대한 해답을 제공한다. 전자식 바리오미터는 활공기의 이론적 성능, 밸러스트(무게추 역할을 하는 물), 맞바람/뒷바람, 날개 앞부분에 붙은 벌레 등의 요소를 고려하여 자동으로 이 계산을 수행한다.
최근에는 전문 활공 소프트웨어를 실행하는 활공 비행 컴퓨터가 널리 사용된다. 이 컴퓨터는 기압 센서와 GPS 기술을 결합하여 다음과 같은 다양한 기능을 제공한다.
비행 후에는 컴퓨터에 기록된 GPS 데이터를 소프트웨어에서 분석하여 지도, 항공 사진, 영공 정보 등을 배경으로 비행 경로를 시각적으로 재현해 볼 수 있다.
7. 경기
글라이더 경기는 국제항공연맹(FAI) 규정에 따라 다양한 형태로 진행된다.[25] 크게 실제 사람이 탑승하는 실기 글라이더 경기와 모형 글라이더 경기로 나눌 수 있다.
실기 글라이더 경기는 주로 동력 없이 상승기류를 이용해 정해진 코스를 비행하며 속도나 거리를 겨루는 방식으로 진행된다. 이러한 비행 기술을 소어링(soaring)이라고 하며, 조종사의 기류 포착 능력이 경기 결과에 중요한 영향을 미친다. 세계적으로는 2년에 한 번 글라이더 세계 선수권 대회가 열리며, 각국에서도 국내 선수권 대회가 개최된다. FAI는 기체의 성능과 특성에 따라 여러 경쟁 부문(클래스)을 정의하여 공정한 경쟁을 유도하고 있으며, 세부적인 부문 분류는 하위 섹션에서 다룬다.
거리나 속도 경쟁 외에도 정해진 기동을 정확하게 수행하는 능력을 평가하는 글라이더 곡예 비행 경기도 존재한다. 또한, 동립전이나 칠전과 같은 대학 간 대항전 등 다양한 형태의 글라이더 경기가 세계 각지에서 열리고 있다.
모형 글라이더 경기는 FAI 규정에 따라 프리 플라이트, 라디오 컨트롤 비행 등 여러 카테고리로 나뉘어 진행된다. 실기 경기와 달리 선수가 직접 기체를 설계하고 제작하는 경우가 많아, 기술 제작 능력과 조종 능력이 함께 요구되는 특징이 있다.
7. 1. 경기 종류
DG Flugzeugbau DG-1000 이중좌석급 글라이더
국제항공연맹(FAI, Fédération Aéronautique Internationale)은 실기 글라이더에 대해 8가지 경쟁 부문을 정의하고 있다.[25] 각 부문의 특징은 다음과 같다.
저렴하고 성능이 보통이며 조립 및 취급이 용이하고 비행 시간이 적은 조종사도 안전하게 비행할 수 있는 저가형 글라이더를 위한 부문. FAI 글라이딩 위원회와 OSTIV가 1989년 발표했으며, 1993년 PW-5가 우승 디자인으로 선정되어 한 종류의 글라이더만으로 대회를 진행함.
최대 질량 220kg 미만의 글라이더
모형 글라이더의 경우, FAI 스포팅 코드의 '섹션 4C－모형 항공기'에 따라 프리 플라이트(3기종), 라디오 컨트롤 비행(7기종), 라디오 컨트롤 전동 비행(3기종) 등 총 13기종의 카테고리가 있다. 모형 글라이더 경기는 선수가 직접 기체를 제작하는 경우가 많아 취미와 스포츠가 결합된 형태이며, FAI 국제급 외에도 각국의 단체가 제정한 국내급이나 클럽 규격도 존재한다.
실기 글라이더 경기는 동력 없이 상승기류를 이용해 높고 오래 비행하는 기술, 즉 소어링(soaring) 능력을 겨룬다. 주로 열 상승풍(써멀)이나 산의 사면 상승풍을 이용하며, 때로는 산악파와 같은 대기 현상을 활용하기도 한다. 세계 기록이나 기술 향상을 위한 인정 기장은 국제항공연맹(FAI)에서 관리한다. 거리 세계 기록은 안데스 산맥에서 3000km를 넘는 수준에 이른다.
일본 활공 선수권 대회 출발 전 풍경
스카이스포츠로서 글라이더 경기는 유럽과 미국 등지에서 활발히 개최된다. 주요 대회로는 2년에 한 번 열리는 세계 선수권 대회가 있으며, 주로 200km에서 1000km 정도의 지정된 코스를 비행하는 평균 속도를 겨룬다. 국제 경기 대회는 원칙적으로 FAI 규정을 따르며, 참가자와 기체에 따라 다음과 같이 종목이 나뉜다.
분류 기준
종목
일반, 여자, 주니어 (국가에 따라 시니어도 있음)
오픈 클래스 (날개폭 무제한), 18m 클래스, 15m 클래스, 스탠더드 클래스 (15m, 플랩 없음), 월드 클래스 (PW-5 한정), 클럽 클래스 (구형 15m 기체)
일본에서도 일본 선수권 대회가 개최되며, 보통 120km에서 280km 정도의 코스에서 실시된다. 고성능 기체는 주로 경기를 위해 개발되므로 규정 변경에 따라 생산되는 기체가 바뀌기도 한다.
거리 및 속도 경기 외에도 곡예 비행 능력을 겨루는 글라이더 곡예 세계 선수권 대회도 있다. 또한, 동립전이나 칠전과 같은 대학 대항전에서도 글라이더 경기가 실시된다.
7. 2. 경기 등급 (FAI 기준)
국제항공연맹(FAI, Fédération Aéronautique Internationale)은 글라이더 경쟁을 위해 8가지 부문을 정의하고 있다.[25] 각 부문의 기준은 다음과 같다.
스탠더드급 (Standard Class):플랩이 없으며, 날개폭은 15m이다. 물 밸러스트 사용이 허용된다.
15미터급 (15-metre Class): 플랩 사용이 허용되며, 날개폭은 15m이다. 물 밸러스트 사용이 허용된다.
18미터급 (18-metre Class): 플랩 사용이 허용되며, 날개폭은 18m이다. 물 밸러스트 사용이 허용된다.
오픈급 (Open Class): 최대 이륙 중량이 850kg이라는 제한 외에는 다른 제한이 없다.
이중좌석급 (Two Seater Class): 최대 날개폭이 20m인 2인승 글라이더이다. 독일어로는 "Doppelsitzer"라고도 불린다.
클럽급 (Club Class): 성능이 다양한 구형 소형 글라이더들이 경쟁하는 부문이다. 성능 차이를 보정하기 위해 점수는 핸디캡 방식으로 조정된다. 물 밸러스트 사용은 허용되지 않는다.
월드급 (World Class): 1989년 FAI 글라이딩 위원회와 관련 단체인 OSTIV는 저렴하고 다루기 쉬우며 안전한 저가형 글라이더를 위한 경쟁 부문을 만들기로 했다. 1993년 바르샤바 공과대학의 PW-5가 이 부문의 표준 기체로 선정되었으며, 월드급 대회는 오직 이 기종만으로 진행된다.
초경량급 (Ultralight Class): 최대 질량이 220kg 미만인 글라이더를 위한 부문이다.
실제 국제 경기 대회(예: 세계 선수권 대회)에서는 주로 오픈 클래스, 18m 클래스, 15m 클래스, 스탠더드 클래스, 월드 클래스, 클럽 클래스 등으로 나뉘어 경기가 진행되며, FAI 규정이 원칙적으로 적용된다.
8. 주요 제작사
글라이더의 상당 부분은 독일에서 제작되었으며, 현재도 제작되고 있다.[26] 글라이더 스포츠의 발상지인 독일에는 여러 제조업체가 있다. 주요 글라이더 제작사는 다음과 같다.[27]
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