GE에어로스페이스, '항공엔진 내구성' 기준을 지속적으로 제시하다

항공사는 엔진의 연료 효율이 점점 더 향상될 것으로 기대합니다. 대표적인 사례로 GE에어로스페이스의 GE9X 엔진은 134,300 파운드의 엄청난 추력으로 세계 기록을 경신한 성능을 발휘하면서도, 이전 모델인 GE90-115B 엔진보다 10% 향상된 연료 효율을 목표로 개발되었습니다. 

그러나 엔진의 연료 효율만이 성능의 전부는 아닙니다. 세계 최고 수준의 내구성 역시 필수 조건입니다. 특히 중동 및 남아시아 지역의 고객사들은 사막 상공에 떠다니는 미세 먼지 입자를 비롯한 가혹한 환경을 견뎌낼 엔진이 필요합니다. 

GE에어로스페이스는 엄격한 테스트와 첨단 기술을 활용하여 내구성 혁신에 박차를 가하고 있습니다. 현재 GE에어로스페이스 엔지니어들은 CFM* LEAP 엔진에 대한 먼지 유입 테스트를 수행하고 있으며, GEnx-1B 엔진의 고온부 부품에 대한 하드웨어 업그레이드를 진행하고, 수년간의 연구와 테스트 검증을 바탕으로 GE9X 엔진과 CFM RISE 프로그램을 발전시키고 있습니다.  

이 모든 활동은 내구성 확보를 목표로 합니다. 

모하메드 알리(Mohamed Ali) 수석 부사장 겸 최고기술운영책임자(CTO&COO)는 고객이 내구성에 대해 요구 하는내용은 지속적인 개선을 통해 고객을 지원한다는 GE에어로스페이스의 린(Lean) 운영 모델인 '플라이트 덱 (FLIGHT DECK)'과 부합한다고 설명합니다. 

궁극적으로 내구성 향상을 위한 노력은 '항공의 미래를 창조하고, 사람들이 항공 여행을 하고, 안전하게 집으로 돌아오게 하는 것'이라는 회사의 핵심 사명을 지원합니다. 

알리 부사장은 “최소한의 부품으로 구현된 단순함 속에는 우아함이 담겨 있습니다."라고 이야기하면서, 잘 설계된 집을 비유로 듭니다. “건축 과정이 제대로 진행되었다면 가끔 싱크대를 고치거나 가전제품을 교체해야 할 때는 있겠지만, 집은 제대로 작동하고 기능합니다.”  

GE에어로스페이스 엔지니어들은 GEnx 엔진 개선 과정에서 얻은 노하우를 CFM 인터내셔널이 생산하는 고바이패스 터보팬 엔진인 CFM LEAP 엔진 개발 과정에도 적용했습니다. LEAP 엔진은 이전 모델인 CFM56 엔진 대비 더 높은 압력비, 더 높은 온도, 더 높은 바이패스비를 자랑합니다. 이러한 성능 덕분에 LEAP 엔진은 30% 더 긴 거리를 비행할 수 있습니다. 그러나 더 고온의 먼지가 많은 비행 환경은 더 큰 도전 과제를 제시했습니다. 

이 과제를 해결하기 위해 GE에어로스페이스 엔지니어들은 LEAP 엔진을 개선하고 있습니다. 아라비아 사막의 상공을 비행할 때 엔진이 마주칠 수 있는 먼지의 양, 궤적, 속도를 다양하게 시뮬레이션하는 광범위한 먼지 유입 테스트를 통해서 해결하려고 합니다. 이는 약 15년간의 실험실 작업, 수천 시간의 먼지 흡입 시험, GE에어로스페이스의 다른 제트 엔진 프로그램에서 수집한 수백만 시간의 현장 데이터 및 고급 분석 결과를 집약한 노력이 현장의 내구성 향상으로 이어지고 있습니다.  

또한 신시내티의 엔지니어들은 시험대에서 '가동(Turn on), 정지(Turn off)'라는 기법을 사용하여 테스트합니다. 이는 여러 엔진을 수천 사이클 동안 가동하는 것으로, 일부는 먼지가 있는 상태에서, 일부는 먼지가 없는 상태에서, 또 다른 일부는 하드웨어 개선 사항을 적용한 상태에서 진행됩니다. 이 과정은 엄격한 과학적 통제가 가능합니다.  

이 접근 방식은 성과를 내고 있습니다. 개선책을 적용한 부품을 정착한 LEAP-1A 엔진의 운용 수명이 극한의 운용 환경 조건에서 두 배 이상 증가되었습니다. 2026년에는 LEAP-1B 엔진에서도 유사한 성과가 기대됩니다.  

카를로스 페레스(Carlos Perez) 상업용 엔진 시스템 엔지니어링 부사장은 “GEnx 엔진 개발 과정에서 얻은 노하우 덕분에 더 개선된 제품을 더 빨리 출시하고, 더 신속하게 완숙 단계로 도달할 수 있었습니다.”라고 설명합니다.  

헤게만 부사장은 오픈 팬 구조가 내구성 측면에서 몇 가지 고유한 장점을 지닌다고 설명합니다. “오픈 팬 구조의 경우 팬 자체에 상당한 성능이 내재되어 있기 때문에 엔진 핵심 성능을 다소 낮출 수 있습니다. 따라서 연비 효율성이 높으면서도 내구성이 크게 향상된 엔진을 제공할 수 있게 됩니다.”

디펜스 & 시스템즈 사업부도 성능과 내구성 측면에서 상당한 진전을 이루었습니다.  

F110 엔진이 처음 시장에 출시된 지 40년이 지난 지금, 이 엔진의 부품 중 92%가 신소재, 신형 코팅, 개선된 제조 및 검사 공정을 통해 업그레이드되었습니다. 더 나아가 F110-129 엔진 및 F110-132 엔진은 수명 연장 프로그램(SLEP)으로 하드웨어를 업그레이드하여 성능이 개선되었습니다.  

CFM LEAP 엔진에서 차용한 첨단 냉각 기술은 이제 고온 및 가혹한 환경에서도 우수한 성능을 제공합니다. 또한 주요 회전 부품의 수명을 연장한 개선을 통해 엔진 가용성(준비 상태)과 수명주기비용 절감 효과도 강화되었습니다. 이러한 모든 노력 덕분에 F110 엔진은 항공기에서 엔진을 분리하여 정비하기 전까지의 평균 비행 시간인 엔진 운용 시간(Time on Wing)에서 업계 최고 수준인 750시간을 달성했습니다.  

또한 T700 헬리콥터 엔진은 모래, 먼지, 극한 온도 등 가혹한 환경에서 1억 시간 이상의 누적 비행 시간을 기록했습니다. 이 엔진의 설계에는 먼지, 모래, 이물질을 회전시켜 제거하는 흡입구 먼지 분리기 같은 기능이 포함되어 있어 열악한 환경에서도 성능을 발휘할 수 있습니다. 또한 GE에어로스페이스는 지속적으로 엔진을 개발하고 개선하고 있습니다. 예를 들어 T700-GE-701D 엔진은 내구성을 두 배로 향상시킨 개선된 고온부 구성 부품을 적용하여 수명이 연장되었습니다.  

지난 10월, GE에어로스페이스의 래리 컬프 회장 겸 CEO는 내구성 혁신의 핵심 주체가 누구인지 투자자들에게 상기시켰습니다.  

“GE에어로스페이스는 기술을 활용해 고객 중심 경영을 실천하고 있습니다. 고객이 만족하지 않으면 우리도 만족하지 않습니다, 이 원칙은 설계 주기, 생산 과정, 그리고 애프터마켓에 이르기까지 우리가 하는 모든 일에 스며들어 있습니다.” 래리 컬프(Larry Culp), GE에어로스페이스 회장 겸 CEO 

*CFM 인터내셔널은 GE에어로스페이스와 Safran Aircraft Engines가 50:50으로 합작한 회사입니다.