1. 개요
| 항공기에 연료를 주입하는 모습 |
- 세스나와 같은 경비행기가 주로 사용하는 왕복엔진용 연료로 AVGAS (Aviation Gasoline)라 부른다.
- 여객기, 수송기, 전투기 등등 나머지 항공기들이 사용하는 가스터빈 엔진[1]을 위한 Jet Fuel이다. 헬리콥터용으로 쓰이는 터보샤프트 엔진도 가스터빈으로 돌리는 엔진이라 Jet Fuel이 들어간다.
2. 종류
2.1. Aviation Gasoline
세스나 같은 경비행기가 주로 사용하는 비행기용 왕복엔진은 자동차 가솔린 엔진과 그다지 차이나지 않는다. 그래서 연료로 휘발유를 기반으로 각종 첨가제를 넣어 만든 AVGAS (Aviation Gasoline)이라는 것을 사용한다(상대되는 개념으로 자동차 연료는 MOGAS (Motor gasoline)이라고 한다). 기본적으로는 고옥탄가의 휘발유에 고고도로 올라가면 떨어지는 온도에서도 엔진이 잘 돌아가도록 각종 첨가제를 넣어 만든다.지상에서는 작동을 할 수 있으나 문제는 지상 몇 천피트 위에서 엔진노킹이 발생하는 것이다. 항공유가 비싼 이유는 옥탄가가 높은 것도 있지만 노킹 방지용 첨가물과 베이퍼락 방지용 첨가물 등이 들어가기 때문이다. 이것을 고려하지 않고 일반 자동차용 휘발유를 넣고 비행하다간 골로가기 쉽다. [2]
옥탄가와 납함유량에 따라 다음과 같은 종류가 있다. 원래 무색인데 구분하기 위해서 색소를 첨가한다.
- 100LL - 가장 많이 사용되며 옥탄가 100에 리터당 0.56g의 납이 들어가 있다. 옅은 파란색이다.
- 100/130 - 옥탄가가 각각 100과 130이며 리터당 1.12g의 납이 들어가 있다. 청록색이다. 100LL 으로 대체중으로, 미국 일부 주와 호주, 뉴질랜드, 칠레 등에서만 사용중이다.
- 91/96 - 옥탄가가 각각 91과 96이고 리터당 0.02g의 납이 들어가 있다. 갈색이다. 군용으로 사용.
- 91UL/96UL - 91/96에서 납을 없앤 물건. 무색투명하다. 2010년 생산 중단
- 85UL - 옥탄가가 85이고 납이 들어있지 않다. 무색투명하다. 2013년 생산 중단.
- 82UL - 옥탄가가 82이고 납이 들어있지 않다. 보라색이다. 2008년 생산 중단.
- 80/87 - 옥탄가가 각각 80과 87이며 리터당 0.14g의 납이 들어가 있다. 붉은색이다. 20세기에 썼던 물건.
- 115/145 - 군용으로 사용되었고 단종되었다. 보라색
2.2. Jet Fuel
가스터빈 엔진용 연료로서, 제트엔진 뿐 아니라 터보프롭, 터보샤프트도 가스터빈이라 이쪽 계열 연료를 넣어야 한다. 겉보기에 터보프롭과 터보샤프트는 프로펠러가 돌아가니 AVGAS같지만 속은 제트엔진과 동일하기 때문. KT-1의 경우에도 터보프롭엔진이기 때문에 Jet Fuel을 사용한다. 등유를 기반으로 얼지 않도록 각종 첨가제를 넣어 만든다.가스터빈 기관이 적용된 선박에 사용되기도 한다. 제트포일 선박인 보잉 929은 Jet Fuel을 사용한다.
2.2.1. 민간용
- Jet A/A-1: 등유(케로신)기반으로 만들고 납을 제거함.
등유에 얼지 않는 첨가물을 넣어 각각 영하 40도와 47도에도 얼지 않도록 만든다. 인화점은 각각 51.1도와 42도. 항공업계에서는 A계열을 주로 사용한다. 현재 미군에서 사용중인 연료도 Jet A 연료를 기반으로 한다. - Jet-B: 나프타-등유계열.
엄밀히 말해 Jet-B는 등유 30%에 휘발유 70% 쯤 섞은 것인데 영하 60도 (섭씨)에서도 얼지 않는 뛰어난 능력을 가지나 휘발유 때문에 유증기가 많이 생겨 취급시 주의가 요구되기 때문에, 극지방이나 일부 군용을 제외하고는 잘 사용되지 않는다.
2.2.2. 군용
군용 제트연료는 험난한 환경과 피탄시 폭발가능성[3]을 줄여야하기 때문에 민간용 제트연료에 비하여 각종 첨가제를 더 섞어서 만든다.명칭은 JET Propellant이며 줄여서 JP라고 한다. 자세한 종류는 아래와 같다.
- JP-1: 가장 처음 사용된 군용 제트연료.
- JP-2: JP-1보다 더 만들기 쉬웠으나 어는점이 더 높아 추위에 불리했다.
- JP-3: 휘발성이 강해서 사용이 중단되었다.
- JP-4: Jet-B와 비슷하다
- JP-5: 인화점을 높여 항공모함에서 화재발생사고를 줄이려고 사용되었다. 거의 대부분의 군함에서는 본 항공유 체제를 사용하고있다.
- JP-6: XB-70 발키리를 위해서 특별히 제작된 연료. 인화점이 높다.
- JP-7: SR-71 블랙버드를 위해서 특별히 제작된 연료. 인화점이 높다.[4]
- JP-8: Jet A-1과 비슷하며 현재 널리 사용되고 있다. 비단 항공기뿐 아니라 GTG 등 일부 지상장비에도 사용된다.
F-15는 최대추력을 얻기 위해서는 초당 2.7kg의 연료를 소모한다고 한다. #
2.2.2.1. 미군의 항공유 사랑
미군은 각종 항공기는 물론 군함(가스터빈엔진), 주력전차/전술차량, 심지어 오토바이 연료까지 모두 항공유로 통일하여 보급효율을 높였다.[5] 이는 무엇보다도 작전범위가 전세계적으로 넓다보니 극한지 전투를 염두에 두고 얼어버릴 위험이 있는 경유 대신 어는 점이 낮은 항공유를 사용하여 가동률을 높이는 목적이 크다. 물론 항공유이기 때문에 정기적인 유류품질 검사 등 까다로운 취급절차를 요구하고 첨가물이 들어가는 만큼 원료인 등유에 비해 연료값이 그리 싼 편은 아니지만, 전 세계 곳곳에서 어마어마한 연료를 소모하는 미군 특성상 각각의 장비에 사용되는 연료가 서로 다르면 그 연료들을 따로따로 구매하고 수송하며 관리하는 보급 과정이 매우 피곤해지기에 통 크게 통일해버린 것. 이 통합으로 연료 보급에 소요되던 행정비용과 수송비용이 절감되어 전체적으로는 이익이었다고 한다. 2014년 말에 미군은 사용 연료를 Jet A에 JP-8에 들어가는 첨가물을 섞은 F-24 연료로 전환했는데, 이유는 미국 정유업체에서 JP-8의 생산량이 적었다는 점과 JP-8에 필요한 까다로운 관리절차에 대한 정유업체의 부담감 때문이라고.물론 경유에 비해 세탄가가 떨어지고 발화점이 높다보니 고성능 터보차저가 딸린 인젝션 펌프 엔진에서 터보의 흡기방해로 인한 압축온도 부족으로 시동불량이 뜨는 문제가 있고, 또한 윤활성이 없어 커먼레일 엔진에는 사용할 수 없기도 하기에 미군 차량의 엔진은 전반적으로 구식화를 피할 수가 없기도 하다.
2.3. 디젤
과거에는 그다지 안 쓰였으나 최근 들어서 디젤도 연료로 쓰이고 있다. 항공기에 쓰기엔 엔진이 너무 무겁고[6] 저온/저압의 상공에서 연소 안정성과 재시동성이 떨어지는 문제 때문에 잘 사용하지 않았으나 AV GAS의 가격이 점점 오르고 몇몇 국가에서는 유연 휘발유 규제 등의 이유가 더해져 수급 자체가 힘들어졌다. 또한 고공/고성능 항공 엔진은 대부분 가스터빈이 장악해 왕복 엔진이 고공 성능을 걱정해야 할 이유도 거의 사라졌고, 커먼레일 연료 분사기/과급기 등 자동차용 디젤 엔진 기술의 급속한 발전으로 중량 대 출력비/고공 신뢰성이 개선되다 보니 항공기에도 디젤 엔진과 이를 이용한 경비행기들이 속속 등장하고 있다.현재 이 분야에서 유명한 비행기는 다이아몬드 DA40이다. 독일 Thielert사의 135마력 센트리온 엔진을 탑재했는데, 자동차용 디젤을 그대로 사용해도 별 문제가 없다. 뉴질랜드에서 해당 모델을 운용하는 CTC 비행학교 교관의 말에 의하면 과거 대두 되었던 노킹과 같은 문제는 찾아보기 힘들고 연비가 좋다고 한다.[7]
그러나 현재 다이아몬드사에서는 Thielert 엔진이 장착된 모델은 더 이상 생산하지 않으며, Austro Engine AE 300 디젤 엔진이 장착된 DA-40NG 와 DA-42가 나오는데, 디젤엔진 이긴 하지만, JET-A나 JP-8 같은 제트유를 넣는 것을 기본으로 한다. 제트유가 없는 긴급시나 오지 환경에서는 없는데로 경유를 넣을 수도 있긴 하지만, 다이아몬드 항공 홈페이지와 엔진 제작사 홈페이지에 가면 볼 수 있듯이, Jet A-1, Jet A, TS-1, RT (러시아 제트유), No. 3 Jet Fuel (중국), JP-8 (미군 군용 제트유) 같은 제트유를 넣는 것을 기본으로 하고 있다. 실제로 현재 장착되는 대부분의 디젤엔진 장착 소형 항공기들은 제트유를 넣는 것을 표준으로 하여 설계되었다. 애초에 제트유가 등유 기반이고, 디젤 엔진 자체가 크게 보면 이론상 등유와 전혀 안맞는 것이 아니다. 큰 건설용 디젤 트럭에 등유를 야매로 넣는 것이 뉴스에 보도가 되기도 하는데, 경유에만 최적화 된 승용차용 디젤 엔진이 아닌, 범용으로 유연성을 둔 디젤 엔진들은 원래 등유도 잘 돌아가게 되는 경우가 있고, 일부 국가 군대에서는 디젤 엔진 군용차에 제트유를 사용하기도 한다.[미군] 최신 소형 항공기용 디젤 엔진들도 이름은 디젤 엔진이지만 실제로는 제트유에 더 맞게 설계되어 나오고, 오지나 부득이한 상황이 아닌 일반 공항에서는 경유가 아닌 제트유를 넣는 것을 표준으로 여긴다.
3. 위험성
- 항공 휘발유나 휘발유 기반 항공유 JET-B의 위험성은 두말하면 입아프지만, 양이 적을 때는 매우 안전한 항공 등유도 대형 항공기에서는 취급시 각별한 주의가 필요하다. 물론 등유는 심지가 없으면 불이 안붙으며 섭씨 1천도에 달하는 성형작약탄의 메탈제트도 씹어버릴 정도로 화재와는 담을 쌓은 유종이지만, 아무리 그런 등유라도 표면 전체가 한꺼번에 끓어오를 정도의 열을 가하면 그대로 폭발을 일으킬 수있으며, 등유 자체는 안전하다 한들 인화의 위험이 있는 유증기가 안생기는 유종은 아니며 특히 대형 항공기는 연료탱크가 큰 만큼 유증기도 많이 생기기 때문에 그 유증기에 불이 붙으면 그대로 대참사로 이어진다. 때문에 정전기로라도 인화하지 않도록 3점 접지[9], 재급유시 급유차 1m이내 불씨, 정전기 접근금지, 소방장비 배치 의무화, 케이터링 작업중 접근 금지 등. 주변에 강한 출력을 내는 레이더에 노출되어 있거나 반경 8km 이내에 번개가 치고있어도 급유는 금지된다. 급유작업 중에는 승객의 탑승이 금지되기도 하며, 금지 여부는 항공유의 유종에 따라 결정된다. JET-A, A1 같은 등유 기반 항공유는 탑승 및 하기는 물론 승객이 비행기 내에 있어도 급유가 가능하다. 그래서 일부 저가 항공사들이 퀵턴을 위해 승객 탑승 중 주유를 하는 짓거리를 하기도 한다.[10]
- 실제로 많은 항공사고에서 희생자들의 주된 사망 이유는 항공유의 화재다. 불시착하더라도 기내에 불이 붙기 전에 얼마나 빨리 기체에서 탈출하느냐가 생존률에 가장 큰 영향을 끼치는 변수다. 항공유 특성상 스멀스멀 불이 번지는게 아니라 갑작스럽게 불이 붙어 기체가 단시간에 불에 휩싸이기 때문에 제때 탈출하지 못할때 이런 불상사가 나오는 것이다.
- 항공기에 비상상황이 발생하여 이륙하자마자 착륙해야 하는 경우에는 비행을 위해 연료를 채운 상태이기 때문에 안전상 그대로 착륙할 수 없고, 항공기 무게를 줄이기 위해 탑재하고 있는 연료를 바깥으로 그냥 배출(덤핑)해야 한다. 이는 착륙 최대중량이 이륙 최대중량보다 낮기 때문.
- 자동차용 유연휘발유는 20세기를 거치며 대부분의 국가에서 사용이 금지되었지만, AVGAS는 여전히 상술한 이유들로 납성분이 첨가되어 있다. 당연히 환경과 인체에 노출될 시 좋지 않은 영향을 미친다. 현재는 납 함유량을 줄인 저연휘발유 100LL이 널리 사용되며, 항공용 무연휘발유 개발도 지속되고 있다.
[1] 터보제트, 터보프롭, 터보팬 엔진 등[2] 이렇게 넣고 저고도에서 비행해본 사람 말에 의하면 고급유를 넣었을 때 노킹은 일어나지 않는다 카더라. 고옥탄 휘발유를 넣으면 노킹 가능성이 현저히 낮아진다. 노킹을 방지하기 위해 납이 들어가는 이유가 애초에 가솔린의 옥탄가를 높이기 때문이다.[3] 가장 대표적인 오류이자 명장면(?)인 다이하드 2의 마지막 항공기 폭발씬 때문에 사람들이 자주 착각하는데, 등유는 휘발성이 적어서 그렇게 불이 쉽게 붙지 않는다! 오히려 경유와 특성이 비슷하여 라이터나 성냥을 떨어트리면 불이 꺼질 정도. 다만 연료탱크 안의 유증기는 액체상태의 연료에 비해 폭발성이 강하므로 전투기의 연료탱크는 미군의 경우 무려 2차대전 직전부터 기본형을 기준으로 내측고무-방루용 무가공 액체천연고무(요즘은 고분자 흡수체로 흡수하여 분자가 팽창, 구멍을 막는 식이다. 이러한 것들이 피탄으로 구멍난 부위를 틀어막는 역할을 한다)-외측고무 3중 구조와 그것이 들어갈 금속제 공간으로 구성된 자동방루 연료탱크를 기본장착하며 거기에 때로는 우레탄 코팅 등을 하여 폭발 가능성을 줄이고 있다. 전투기 정비 도중 유증기가 정전기로 인해 폭발하여 공군 사병이 사망한 사고사례도 있다. 또한 공격헬기들 역시 전투중 대공포 등에 얻어맞을 가능성이 비교적 높은 만큼 동일하게 자동방루형 연료탱크를 장착한다. 대표적 사례로는 AH-64 아파치가 있다.[4] 블랙버드는 열팽창을 고려해 동체 외부에 유격을 두고 설계했기 때문에 이륙할 때마다 틈으로 이 기름이 줄줄 샜다.[5] 일각에선 모든 장비의 연료를 항공유로 통일하였다는데 이는 사실과 다르다. 정확히 말하자면 전술차량에서 쓰이는 디젤을 항공유로 통일한 것.[6] 압축착화 방식이기에 엔진이 무거워진다.[7] 연비가 좋다는 장점 덕에 가솔린 항공기에 비해 같은 거리나 시간 비행시 연료를 덜 실어도 된다. 따라서 기관 중량에서의 불리함을 연료 중량으로 상쇄하는 게 가능하기 때문에 기관 중량 또한 큰 문제는 아니라고 한다.[미군] [9] 연료차-항공기, 연료차-지면, 항공기-지면[10] 다행히 한국을 비롯한 선진국의 저비용 항공사들은 이렇게까지는 안 한다. 이런 사례는 주로 개발도상국이나 후진국들의 저비용 항공사들에서 발견된다.