놀라운 성능의 롤스로이스 트렌트 XWB 엔진

35,000피트의 높이에서 비행 중에도 이것이 정말 놀라운 위업이라는 것을 잊기 쉽습니다. 제트엔진은 끊임없이 물리학의 경계를 넘어 점점 더 정숙해지고, 더 효율적이며, 환경을 위해 더 발전하고 있습니다.

불과 6년 전 롤스로이스 엔지니어들은 영국 더비에서 프랑스 툴루즈의 에어버스 본사로 향한 트렌트 XWB 엔진을 환송했습니다. 트렌트 XWB는 A350의 전용엔진입니다.

이제 그 첫 엔진들은 첫 창정비를 마쳤고, 이 과정에서 엔진을 분해해 높은 부하를 견디는 부품들이 교체되었습니다. 높은 부하를 견디는 대표적인 엔진 부품인 고압터빈 블레이드는 이륙할 때마다 포뮬러1 레이스카와 비슷한 높은 부하와 응력에 노출되며, 이 블레이드는 교체 전까지 수천 번의 비행을 해냅니다.

첫 창정비를 마친 트렌트 XWB 엔진이 어떠한 성능을 보여주는지 살펴보겠습니다.

오늘날 수백만 명이 트렌트 XWB 엔진이 장착된 항공기로 비행을 하였습니다.
31개 항공사 317대 항공기에 트렌트 XWB 엔진이 장착돼 이산화탄소(CO2) 배출량을 줄이고 보다 적은 연료로 안정적이고 효율적인 비행을 하고 있습니다. 롤스로이스는 최고의 신뢰성, 내구성, 그리고 다목적성 등으로 업계 기술기준을 선도하고 있습니다.

항공산업이 코로나 바이러스(COVID-19) 대유행으로 인한 역사적 충격으로 부터 점차 회복되기 시작하면서, A350은 다른 모델보다 훨씬 더 많은 비행을 하고 있습니다. A350의 다재다능함과 화물 및 승객 운송능력, 그리고 뛰어난 연료효율을 통해 많은 A350이 하루에 적어도 한 번 이상 지속적으로 비행하고 있습니다.

트렌트 XWB는 롤스로이스가 생산한 엔진 중 가장 신뢰할 수 있는 항공용 엔진으로 99.9%의 경우 정시운항을 할 준비가 되어 있습니다. 엔진 결함으로 인해 항공편이 지연되는 일은 거의 없다고 볼 수 있습니다.

또한 지난 25년간 트렌트 엔진 제품군에서 개선된 기술, 경량 소재, 높은 바이패스비 (bypass ratio), 지속적인 효율 개선을 바탕으로 지금까지 만든 트렌트 시리즈 엔진 중 가장 효율적인 엔진입니다.

트렌트 XWB 엔진은 이번 첫 번째 엔진 분해점검 전까지 350회의 운항으로 전 세계를 비행했습니다.

때로는 한 번에 최장 18시간에 이르기도 하면서 세계에서 가장 가혹한 조건 속에서도 꾸준히 정기적으로 운용된 트렌트 XWB 엔진은 전례 없는 내구성과 신뢰성을 입증했습니다.

롤스로이스의 어데어 스완(Adair Swan) 트렌트 XWB 서비스 부문 수석 부사장은 “제트엔진은 믿을 수 없을 정도로 복잡한 엔지니어링의 결정체로, 수만 개의 구성품들로 이루어져 있습니다. 롤스로이스는 항상 물리학의 경계를 넘나들고 있으며, 트렌트 XWB 엔진이 창정비 없이 이렇게 오랫동안 비행했다는 것이 얼마나 인상적인지 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 이것은 마치 고성능 자동차를 5년간 정비소에 가지 않고 운전한 것과 비슷합니다”라고 강조했습니다.

첫 번째 계획된 창정비 이전 엔진의 부품을 수리해야 하는 것은 매우 일반적인 일입니다. 때로는 새롭고 더욱 효율적인 엔진부품으로 인해 새로운 도전이 생기기도 하며, 이는 혁신의 일부이기도 합니다. 트렌트 XWB 엔진은 일관된 성능을 보이며 첫 번째 계획된 창정비 시간을 넘어섰습니다.

첫 번째 트렌트 XWB 엔진은 평균 1,400만 킬로미터를 비행했습니다. 이는 지구를 대략 350바퀴를 비행한 거리와 맞먹습니다. 트렌트 XWB엔진은 111개의 도시를 여행했고, 계획되지 않은 정비 없이 정확히 우리가 원하던 대로 작동되었습니다.

구성품 경계를 넓히고 있는 트렌트 XWB

10대 이상의 트렌트 XWB 엔진이 첫 번째 계획된 창정비를 완료했으며, 롤스로이스 엔지니어들은 엔진 내부를 면밀히 살펴볼 수 있었습니다. 18,000개의 부품 중 1,400개를 분해 점검하며, 가장 높은 온도에 노출되는 부품을 포함한 대부분이 완벽하게 작동함을 확인했습니다.

얼마 전 첫 오버홀 분해정비를 앞두고 있는 4~5년가량 운용된 엔진들을 정기점검 하던 중, 소수 엔진의 중압 컴프레서(Intermediate Pressure Compressor, IPC)에서 마모 징후가 식별되었습니다. 이런 징후가 나타난 어떤 엔진도 운항 중 비정상적인 작동을 하지 않았지만, 롤스로이스는 예방 차원에서 유사한 서비스 수명을 가진 다른 모든 트렌트 XWB-84 엔진을 점검하고 있습니다.

이러한 마모 문제를 해결하기 위해 기존 정비센터 입고를 통해 필요할 것으로 예상되는 추가 작업은 제한적일 것으로 예상되며, 교체 부품과 스페어 엔진의 가용성을 감안할 때 이 문제가 고객에게 심각한 운항 중단이나 추가적인 연간비용을 유발하지는 않을 것으로 전망하고 있습니다. 롤스로이스는 유럽항공안전청(European Union Aviation Safety Agency, EASA)이 발행한 감항성 개선지시(Airworthiness Directive, AD)에 따라 발생 가능할 수 있는 추측에 대비해 이 업데이트를 제공하는 것입니다. 감항성 개선지시(AD)는 항공규제기관이 필요한 검사와 유지보수 절차를 준수하기 위해 활용되는 일반적인 도구입니다.

현재 4~5년가량 운용된 트렌트 XWB-84 엔진은 100여대가 조금 넘는 상황으로, 롤스로이스는 이들 대부분에 대해 검사를 마쳤고, 일부 엔진의 중압 컴프레셔(IPC) 블레이드에서만 평균 1~2개의 마모 흔적을 발견했습니다. 아울러 롤스로이스는 이보다 적은 시간을 운용 중인 트렌트 XWB-84 엔진들도 표본검사를 통해 예방조치를 취했으며 예상치 못한 마모는 발견하지 않았습니다.

미래의 정비기술

롤스로이스는 IPC 마모 문제를 기존 트렌트 엔진들이 일반적으로 실시하는 사전 예방적 엔진 정기검사를 통해 발견했습니다. 엔진검사 절차는 매우 안정적인 운용을 보장하는 중요한 방식입니다. 롤스로이스는 임의로 엔진을 선정해 검사하는데, 수리나 교체가 예정되지 않은 엔진을 선택할 때도 있습니다.

롤스로이스는 임의로 선정한 엔진 데이터를 디지털 트윈스(digital twins)에 입력해 실시간으로 엔진 구성요소의 작동 방식을 모델링할 수 있습니다. 이를 통해 운용시간의 누적에 따라 부품 마모를 더욱 정확하게 예측하고, 문제가 발생하기 전 포착하고 이에 따라 유지보수 일정을 수정할 수 있습니다.

롤스로이스는 트렌트 XWB-97형의 효율성을 향상시키는 일체형 블레이드 디스크 (integral bladed disks) 또는 블리스크(blisk)의 수리를 위해 디지털 트윈스 기술을 활용하고 있습니다. 이 부품은 손상 시 교체하기 어려운 매우 귀중한 부품 중 하나입니다. 롤스로이스는 영국의 대학들과 협력해 디지털 트윈스와 부품에 손상이 있는 경우 그 영역을 재건할 수 있는 레이저 기술을 개발했습니다.

또한 롤스로이스는 엔진으로부터 더 많은 데이터를 얻을 수 있도록 새로운 기술을 연구하고 있으며, 엔진검사 및 정비 중 항공사의 엔지니어들이 이 데이터를 쉽게 활용할 수 있도록 하고 있습니다.

예를 들어, 롤스로이스는 100개 이상의 이미지를 보다 빠르게 촬영하여 단지 몇 분만에 완벽한 3D모델을 구축할 수 있게 하는 기술을 실험하고 있습니다. 이 기술은 조명을 최적화하고, 사진을 찍고, 데이터를 시스템에 전송해 엔진 부품이 수명주기가 다양한 엔진상 어떻게 작동하고 있는지 확인할 수 있게 합니다.

이 기술을 MRO (Maintenance, Repair and Overhaul) 업체에 적용함으로써, 상세한 검사를 진행하지 않고는 교체되었을 부품의 데이터를 수집할 수 있습니다.

열악한 환경을 이겨낼 강력한 보호 능력

롤스로이스 엔진은 매일 힘든 상황에서 비행하며 모든 날씨 조건을 견딜 수 있도록 제작되고 시험을 거치고 있습니다. 때때로 날씨와 대기 오염에 의해 엔진 부품이 마모될 수도 있습니다.

롤스로이스는 새로운 보호 코팅을 고압터빈 블레이드에 적용해 엔진 블레이드를 보호하고, 성능을 더 오래 유지할 수 있도록 시험을 진행하고 있습니다. 롤스로이스는 엔진에 손상을 줄 수 있는 대부분의 조건을 시험하고 있습니다. 예를 들어 올해 말에는 엔진에 모래를 직접 넣어 시험할 계획입니다.

롤스로이스는 이러한 새로운 코팅을 통해 열악한 환경 속에서 고압터빈 블레이드의 내구성이 크게 향상될 수 있음을 확인했고, 인증을 받아 이와 같은 개선사항을 앞으로 오버홀(overhaul) 정비에 통합 반영할 계획입니다.