초대형 날개가 회전하면 어떤 일이 벌어질지 유체역학으로 완전히 예측하지 못했다.거대 날개가 회전하면 기온은 물론 지구 자전에 따라 태풍 방향에까지 영향을 주는 코리올리효과도 달라질 수 있다.기초과학 연구가 필요하다는 의미다. 길이가 108m에 이르는 사상 최대 항공기가 개발되고 있다. 손님은 풍력발전(發電)에쓰이는 초대형 날개. 그동안 고가도로 높이 제한이나 포장도로 부족 등 육상 교통의 한계로 내륙 풍력발전기가 더 커지지 못했는데, 항공 수송으로 해결하자는 것이다. 풍력발전기 발전량이 날개 크기에 비례하는 만큼, 항공기로 초대형 날개를 수송하면 풍력발전 수익성이 두 배까지 늘 수 있다는 서울 집값 전망도 나왔다. 다만 도널드 트럼프 미국 대통령이 풍력 에너지를 강력하게 반대하고 있다는 점이 걸림돌이 되고 있다. 과연 사상 최대 항공기가 풍력발전에 돌풍을 가져올까, 찻잔 속 태풍에 그칠까. 美 라디아, 2030년 목표로 개발 중세계 자산손상 최대 공학회인 미국전기전자공학회(IEEE)가 발간하는 ‘스펙트럼’은 “미국 콜로라도주 볼더에 본사를 둔 라디아(Radia)가 대형 여객기 B747보다 화물 공간이 12배나 큰 수송기를 개발하고 있다”고 9월 10일(현지시각) 전했다.라디아가 개발 중인 윈드러너(WindRun-ner)는 길이가 108m, 높이는 24m다. 역대 최대 항공기는 옛 소련이 198 한국신용정보평가 0년대 부란 우주왕복선을 수송하기 위해 개발한 안토노프 An-225 ‘므리야’다. 길이가 84m, 높이는 18m였다. 하지만 2022년 러시아 공습으로 우크라이나에 있던 마지막 기체가 파괴됐다. 므리야의 왕좌를 이어받을 윈드러너는 현재 가장 큰 항공기인 에어버스의 A380-800보다 49% 더 길다.윈드러너의 화물은 육상 풍력발전용 날개다. 95m 날개 두 금융권대출상담사 개나 105m 날개 한 개를 실을 수 있도록 설계됐다. 항공우주 공학자인 마크 룬드스트롬(Mark Lundstrom·라디아 대표)은 2016년 풍력발전기 개발사의 청원을 보고 라디아를 접했다. 당시 업체는 날개를 옮길 방법만 있다면, 더 큰 육상 풍력발전용 날개를 제작할 수 있다고 호소하는 보도 자료를 배포했다.해상 풍력발전기에 들어가는 대형 날개는 배로 삼성자동차할부조건 옮길 수 있다. 반면 육상 풍력발전용 날개는 크기가 크면 육로로 수송하기 어렵다. 미국의 고가도로 높이가 4.9m로 제한돼 대형 날개가 지나갈 수 없다. 개발도상국은 터널이나 고가도로가 적어 그런 문제는 없지만, 포장도로가 없어 50t짜리 날개를 운반할 수 없다. 대형 날개를 조각내 만들어 운송하고 현장에서 조립하는 방법도 있다. 하지만 접합부가 무게를 증가시키고 강도도 단일 날개보다 약해진다. 발전소 건설 현장에서 3D 프린터로 대형 날개를 찍어내는 방법도 생각할 수 있지만 아직은 연구 단계다. 결국, 현실적인 해결책은 공중 수송이다. 풍력발전 날개 수송 위해 독특한 외형 갖춰대형 항공기는 이착륙하는 데 수천m 길이 활주로가 필요하다. 대형 여객기인 B747-400의 이륙거리는 3000여m 정도이며, 착륙거리는 2000여m다. 국제공항은 4000m급 활주로가 필요하다. 반면 윈드러너는 1800m 이내에서 이착륙할 수 있도록 설계했다고 밝혔다. 발전소를 세우는 곳이 제대로 된 공항을 갖추기 어렵다는 점을 고려한 것이다.우선 단거리 이륙이 가능하도록 제트엔진 4기를 갖췄다. 룬드스트롬 대표는 “윈드러너가 화물을 싣지 않았다면 무게 대비 추력(推力·밀어 올리는 힘)이 초창기 전투기와 맞먹는다”고 밝혔다. 단거리 이륙을 위해 기수를 빨리 올릴 때 동체가 활주로에 닿지 않도록 뒤가 앞보다 위를 향하도록 했다. 단거리 이륙에서 항공기 자세를 안정적으로 유지하려면 꼬리날개도 높아야 한다. 다만 공항 높이 제한인 24m에 맞추기 위해 꼬리날개를 두 개로 만들었다.윈드러너의 착륙거리는 동체 길이 10배 정도인 1080m다. 날개가 짧고 넓어 표면적이 1000㎡에 이른다. B747은 날개가 길고 좁아 표면적이 511㎡에 그친다. 윈드러너는 공기저항을 많이 받고 빨리 감속할 수 있다. 미 군용기 C130 허큘리스에 쓰는 대형 타이어도 감속에 한몫한다. 조종사 5명이 들어가는 조종석은 동체 앞부분에 위쪽으로 돌출한 부분에 있다. 조종석 앞의 기체 입구가 위로 열리면 바닥에 깔린 철로를 통해 풍력발전용 날개가 들어간다. 비행 중 화물칸은 에너지를 절약하기 위해 에베레스트산 정상 수준의 기압만 유지한다.풍력발전 수익성 두 배 증대 목표풍력 에너지 업계가 발전기 날개를 키우려는 것은 그만큼 에너지를 더 많이 만들 수 있기 때문이다. 현재 풍력발전기는 일반적으로 70m짜리 날개를 쓴다. 라디아는 그보다 50% 더 긴 105m 날개를 옮길 수송기를 만들고 있다. 미국 MIT(매사추세츠공대) 토목환경공학과의 마이클 하울랜드(Michael Howland) 교수는 스펙트럼에 “풍력발전기의 발전 용량은 풍속의 세제곱과 회전하는 날개가 만드는 원의 지름 제곱에 비례해 증가한다”고 설명했다.초대형 수송기를 만들고 엄청난 연료를 사용해도 발전 용량 측면에서 이를 상쇄하고도 남는다는 뜻이다. 이를테면 초대형 날개가 들어간 풍력발전기는 비용은 20~35% 절감하면서 출력은 10~20% 높일 수 있다. 그만큼 풍력발전의 수익성을 두 배로 높일 수 있다는 것이다. 룬드스트롬 대표는 “소형 발전기는 전기를 만드는 데 풍속이 초속 7m/s는 돼야 하지만 대형 발전기는 회전 속도가 느려도 되므로 풍속이 초속 5m/s만 돼도 된다” 며 “결과적으로 대형 발전기가 일반화하면 풍력발전이 가능한 면적이 두 배 늘 수 있다” 고 했다. 물론 풍력 에너지 산업에서 ‘진격의 거인’을 상용화하려면 극복해야 할 난관도 많다. 우선 초대형 날개가 회전하면 어떤 일이 벌어질지 유체역학으로 완전히 예측하지 못했다. 거대 날개가 회전하면 기온은 물론 지구 자전에 따라 태풍 방향에까지 영향을 주는 코리올리효과도 달라질 수 있다는 예측이 나온다. 기초과학 연구가 필요하다는 의미다. 현실적으로 가장 큰 걸림돌은 신재생에너지에 반대하는 트럼프 대통령이다. 트럼프 정부는 풍력 에너지에 대한 승인과 허가, 정부 지원을 중단했다. 하지만 라이다는 워싱턴 D.C.에서 불어오는 바람이 자사의 날개를 꺾을 수 없다고 했다. 룬드스트롬 대표는 지난 4월 뉴욕타임스(NYT)에 “시장의 불확실성은 빠르게 해소되리라 기대한다”고 했다.