Aircraft AC Power System

DC를 주 전력으로 하는 자동차와는 다르게 항공기는 AC를 주 전원으로 사용하는 기종이 더 많습니다.

여러 이유가 있지만 그중 용량이 큰 전력이 필요하기 때문에 그렇게 설계하는 이유가 가장 크다고 판단됩니다.  저장이나 정밀한 조정이 수월한 DC의 경우는 다소 큰 용량에는 한계가 있기 때문에 고출력의 Motor 을 사용하는 항공기의 경우는 AC를 주 전력으로 사용하는 것이 운용상의 장점이 더 많지요.

 

경우에 따라 소형 항공기나 대형 수송기 같은 경우는 고출력이 필요한 부분이 적어 DC 로 설계되는 경우도 있기는 하지만 오늘은 대다수의 AC 항공기를 대상으로 간단한 설명을 드릴까 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

기본적으로 AC 와 DC 의 전기적 특성에 대해서 아실 필요가 있습니다.

모든 내용을 여기서 다 언급하기에는 무리가 있지만 간단하게 언급하면, 흔히들 가정에서 많이 사용하고 있는 교류전기가 AC 이며, 건전지나 각종 전자제품에 사용되는 Battery 가 DC 라고 생각하시면 편하겠습니다.

 

가정에서는 AC를 주 전원으로 사용하는 제품으로 선풍기나 에어컨, 다리미, 일부의 세탁기, 형광등 등이 해당되며 DC 를 주 전원으로 사용하는 경우는 컴퓨터, 휴대폰, TV, 오디오 등이 되겠습니다.

이런 경우를 봐도 AC를 사용하고 있는 제품들은 대부분 전력 소모량이 많은 제품들임을 확인하실 수 있을 겁니다.

 

 

항공기의 경우, 큰 용량의 전력이 사용되는 경우는 기종에 따라 차이가 있지만 대체로 Flap, Fuel, Landing Gear 등이라고 생각하시면 됩니다.  고출력을 요하는 이유로 3상 전기를 사용하는 3상 Motor가 사용되고 이는 3개의 Motor를 하나로 만들어 놓은 것이라고 생각하시면 됩니다.  때문에 종류가 다른 3가지의 전기가 필요하고 그래서 대부분의 고등기종 항공기의 경우는 3상 Generator 를 사용합니다.

 

Generator에서 만들어진 전기는 그 출력을 제어하는 Generator Control Unit(GCU) 을 통과하게 되는데 이는 기종마다 부르는 명칭이 다르니 개념적으로만 알아두시기 바랍니다.  GCU는 Generator의 전원을 확인해서 이상이 없는 정상 출력일 경우 항공기 시스템에 공급하게 됩니다.

이 과정에서도 많은 부품들이 사용되는데 중요한 역할을 하는 것이 Bus Contactor 라는 것이 있습니다.

 

Bus 라고 하면 대중교통으로 타고 다니는 버스를 말하는 것이 아니고 주 전력 공급선을 의미하는 모선을 의미합니다.  Bus는 전선이 아니고 구리로 만들어진 막대처럼 생겼는데 그 이유로 Bus-Bar라고도 합니다.

아래의 그림을 보시면 색이 다른 4개의 구리막대가 보이실 겁니다.  그것이 Bus 입니다.  각각 A, B, C, G 로 나뉘며 A~C는 3상 전원을 의미하고 G는 Ground(접지) 입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

가정에서는 볼 수 없지만 일반 건물의 경우 전력차단기가 있는 케이스를 열어보면 비슷한 것을 보실 수 있습니다.  학생의 경우는 학교 배전판을 열면 보실 수 있겠지만, 그렇다고 열어보지는 마세요.  위험합니다. ^^;;

 

 

이 Bus에 전원을 연결해주는 역할을 하는 것이 Bus Contactor 인데, 이녀석이 GCU 에 의해서 제어가 됩니다.

항공기는 보통 엔진수와 Generator 수가 비례하게 장착되는 경우가 많습니다.  만약 한개의 Generator 에 이상이 생겨서 사용할 수 없을 경우 남은 Genetarator 로도 충분히 공급할 수 있도록 만들어지지요.

 

이러한 경우 서로 상대방의 전력을 공급할 수 있도록 만들어주는 역학을 하는 것이 Bus Contactor 라고 보시면 되겠습니다.

논리적으로 설명하자면 다소 복잡한 부분이 있어 이정도만 설명하겠습니다.

 

이렇게 공급된 AC 전원은 각각의 소요 부품에 바로 공급되는 것이 아니고 Circuit Breaker (C/B) 라는 부품을 또 거치게 됩니다.

일종에 회로 차단기로 흔히들 알고 있는 Fuse와 같은 역할을 한다고 보시면 되겠으나 Fuse 는 일회용인데 반해 C/B 는 다시 재 사용이 가능합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

내부 구조까지야 위의 그림으로 이해하기 어려우시겠지만 일반 회로 차단기와 그 원리는 비슷한데 모양만 조금 다르다고 보시면 되겠습니다. 또한 위에 표기되어 있는 숫자는 용량을 의미하며 5 로 표기되어 있다는 것은 최대 허용 용량이 5 ampere 라는 뜻이 됩니다.

 

기본적인 Generator의 공급은 위의 절차를 거쳐서 각 부품으로 공급이 되는 것이고 항공기가 지상에 있을 경우는 외부 장비에 의해 전력을 공급받게 되어있는데 이 때 사용하는 것이 External Power Contactor 라고 하는 것입니다.

별도의 부품이 있기도 하지만 아래의 그림과 같은 연결부를 거쳐 항공기에 공급됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 이러한 항공기의 기본 AC 전원의 표기는 다음과 같이 합니다.

 

 

 

AC 115/200V 3-PHASE 400CPS(Hz)

 

 

 

 

여기에서 115 와 200 을 동시에 표기한 것은 3상 발전기의 선간/상간 전압을 따로 병행해서 사용이 가능하기 때문이며 기본 전압은 115V 를 사용한다고 보시면 됩니다.  3상에 대해서도 잘 모르시는 분들이 계시는데 인터넷에 검색해보시면 자세하게 알아보실 수 있으니 충분히 검토하시는 것이 좋습니다.