제방빙액(de-icing and anti-icing fluid)? - feat. UAM

 

 

Type I 용액 살포 모습, Type I은 지속시간이 짧아 주로 방빙(anti-icing)보다는 제빙(de-icing)에 쓰인다. (출처: 이미지 클릭)

 

항공에 관심이 조금이라도 있는 사람이라면, 제방빙액( de-icing and anti-icing fluid)이 비행기에 공기역학적으로 영향을 줄 수 있는 착빙(icing)을 없애고, 방지하기 위해 지상에서 비행기에 뿌리는 액체라는 것을 모르는 사람들은 없을 것이다.

 

하지만 이것이 오직 항공기가 지상에서 대기 중일 때만 제방빙을 하기위한 목적임을 알고있는 사람들은 많지 않을 것이다. 왜냐면, 나도  지금까지 모르고 있었으니까

 

 

 

제방빙 장치가 없는 소형항공기에 제방빙액 뿌리면 착빙에 대한 내성이 증가하냐는 질문에 대한 답변 (출처: 이미지 클릭)

 

A common misconception, Herrick said, is that anti-icing fluid will help the aircraft avoid icing at cruise altitude. In fact, the majority of it will have sloughed off during the takeoff roll, with all of it gone by the time the aircraft is 700 feet to 1,000 ft above the ground.(출처: Type I 용액 살포 모습 이미지 출처와 동일)

 

 

우리가 알고 있는, 그 De-icing 패드에서 이륙전 비행기에 뿌리는 그 용액들은 소위 Ground icing을 막기 위해 뿌리는 액체이며, 따라서 제방빙액은 비행기가 뜨기 전에 반드시 제거되어야 한다. 제거되지 않고 남아있게 되면 오히려 착빙의 기폭제가 될 수도 있다.

 

 

방빙액 잔여물이 비행 중 얼어버림 (출처: 이미지 클릭)

 

그렇다면 어떻게 비행기에 묻은 제방빙액을 제거할까?

바로 이륙속도로 날려버린다.

 

 

제방빙액 별 특성(가장 오른쪽 컬럼이 '최소당김속도'). 여기서 HOT은 지속시간(Hold Over Time)을 의미한다. (출처: 이미지 클릭)

 

제방빙액들은 종류에 따라서 각자 고유한 최소당김속도(Minimum Rotation Speed)를 가지고 있다. 그래서 무조건 성능좋고 오래가는 제방빙액을 사용하면 장땡이 아니라, 제방빙액을 뿌릴 비행기의 이륙속도를 고려해야한다. 만약 이륙할 때 제방빙액이 벗겨지거나 날아가지 않으면 앞서 이야기 했듯이 오히려 독이 될 수 있다. 그래서 무조건 오래 지속되는 제방빙액 보다는 차라리 이륙직전에 자연적으로 증발되어 사라질 수 있는 제방빙액 선택이 더 좋을 수 있다. 물론 그럴려면 예상할 수 있는 적절한 지상대기 시간을 고려해야 한다. 

 

 

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그리고, 문득 드는 생각이, 프로펠러 항공기는 제트 항공기와 다르게 일단 시동을 걸면 프로펠러가 돌면서 그 후류가 기체를 감싸게 되는데, 눈이 오는날 지상에 대기하더라도 제트 항고기에 비해 상대적으로 눈이 덜 쌓이지 않을까 생각한다(물론 나는 눈 오는날 비행기를 몰고 나간적이 없어서 모른다 - 뇌피셜 주의1). 그리고 그러한 후류가 웬지 제방빙액의 기화 특성에도 영향을 미칠것 같다는 생각도 든다(뇌피셜 주의2).

 

 

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물론 공중에서 쓰이는 제방빙액도 존재한다.

 

마치 자동차 워셔액 뿌리는 것 처럼, TKS(Tecalemit-Kilfrost-Sheepbridge Stokes) 시스템이 구비된 비행기의 경우 자체적으로 공중에서 제방빙액을 기체 표면에 도포하여 제방빙을 막는다.

 

 

TKS 도식 (출처: boldmethod, 이미지 클릭)

 

그런데, 여기서 사용하는 제방빙액이 지상에서 사용하는 제방빙액과 동일한 지는 잘 모르겠음.;;

동일하지는 않아도 비슷한 계열의 부동액일 것으로 추측 됨(뇌필셜 주의3).

 

어째든!  중요한 것은 이 TKS 시스템이 소형항공기에서도 사용되고 있는 제방빙 솔루션이라는 것이다.

그렇다면, UAM(Urban Air Mobility) 기체에도 충분히 적용 가능하지 않을까?  

 

 

내 주식!!

 

 

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번외: 버티포트(Vertiport)에 제방빙 패드(de-icing pad)가 필요할까?

 

요즘들어서 UAM이 이착륙하는 버티포트에 제방빙 패드를 만들어서 착빙 조건의 기상일때 제방빙액을 기체 뿌릴것이라는 이야기가 자꾸 내 귀에 들려온다. 그리고 그에 대한 절차에 대해 다들 고민중이라고, 지금 이걸 고민하는 게 정말 맞나?

 

 

Pushback 이후 주기장에서 제방빙 중인 대형 여객기 (출처: 이미지 클릭)

 

제방빙에 시간과 손이 많이 가는 대형항공기가 아닌 이상, 소형항공기에게 제방빙 시설과 제방빙액 살포 절차는 부가적인 시설과 절차일 뿐, 필수적인 시설과 절차는 아니라고 생각한다. 지상에서 UAM 기체에 눈이 쌓이고 얼음이 얼어있으면 그냥 조종사, 정비사들이 직접 손으로 치우고 깨부수는 게, 장비 불러서 제방빙액 살포 준비하고 살포하는 것 보다 훨씬 경제적이지 않을까 싶다. 또한 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 계열 제방빙액의 경우 독성 물질이다 보니, 기체가 완전하게 밀폐 되지 않으면 제방빙액 증기가 기내에 스며들 위험도 있을 것이다. 물론 프로필렌 글리콜(Propylene glycol) 계열의 방빙액은 독성물질로 분류되지는 않지만, 일단 화공약품인 제방빙액을 대량으로 살포한다는 것 자체가 UAM의 친환경 이미지를 훼손시킬 여지가 있지 않을까 싶다. 하지만 둘다 시럽같은 달달한 냄새가 난다고 한다.

 

 

차량에서도 사용하는 프로필렌 글리콜계열의 부동액. 친환경적이라고 하지만 아무데나 버릴 수는 없다.

 

 

그럼에도 불구하고 UAM 기체가 "착빙 가능상태에서의 운항 승인"을 받지 못한다면 다 의미 없을 것이다.

 

 

 

 

그리고 설사 착빙 가능상태에서 운항이 승인 되어도,

왠만하면 결빙조건의 악기상에는 UAM을 띄우지 않았으면 좋겠다. 제발,

 

 

그러하다.

 

끝.   

 

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<참조>

 

https://aviation.stackexchange.com/questions/59892/what-are-some-anti-icing-solutions-for-small-planes-without-an-on-board-system

What are some Anti-icing solutions for small planes without an on-board system?

https://thepointsguy.com/airline/how-aircraft-de-icing-works/

How aircraft de-icing works - The Points Guy

https://aircrafticing.grc.nasa.gov/2_3_3_1.html

Ground Icing: Fluid Basics - Which Fluid is Right for Your Aircraft?

https://aircrafticing.grc.nasa.gov/2_3_4_1.html

Ground Icing: Fluid Basics - Cautions

https://www.aopa.org/training-and-safety/online-learning/safety-spotlights/weather-wise-precipitation-and-icing/deicing-and-anti-icing-equipment

Deicing and Anti-Icing Equipment

https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/systems/how-a-tks-anti-ice-system-works/

How A TKS System Works

ICAO Doc 9640: Manual of Aircraft Ground De-Icing/Anti-Icing Operations

ICAO doc 9640 Manual of Aircraft Ground De-Icing, Anti-Icing Operations (PDF, 1 MB, 03.02.2021).pdf