GE9X 엔진의 추력은 10만 파운드로, F/A-18E/F 슈퍼호넷에 장착된 쌍발 엔진의 추력의 거의 4배에 달한다.
에미레이트 항공, 카타르 항공, 에티하드 항공 등 중동 지역의 글로벌 항공사에서 보잉의 차세대 항공기 B777X을 도입하기로 결정했다. 이 최신 항공기를 구동하는 엔진이 바로 GE항공의 GE9X이다. 파일럿들이 이야기하는 열악한 환경 중에 하나가 모래 먼지가 많은 사막이다. 그래서 주변에 사막이 많은 항공사에게는 모래 먼지는 해결해야 하는 도전 과제다. GE항공은 이 과제를 해결하기 위해 GE9X 엔진에 최첨단 재료인 CMC(세라믹매트릭스복합소재)와 3D 프린팅 기술 등을 적용하였고, 다양한 테스트에서 그 성능이 이미 입증되었다.
GE항공은 GE9X 엔진 연소기(燃燒器)의 라이너, 고압터빈의 1단 슈라우드, 1단과 2단의 노즐에 CMC를 채택하기로 결정하고, GEnx 엔진의 데모 항공기로 CMC 부품의 실증 시험을 진행 중이다. 최근 진행한 두 번째 단계 테스트에서는 1,800회가 넘는 엔진 사이클(엔진을 가동하고 멈출 때까지를 1 사이클이라 부름)을 테스트했는데, 먼지나 이물질이 휘날리는 가혹한 조건에서도 엔진이 원활하게 작동함을 확인했다.
“사막 먼지나 이물질이 터빈 날개의 외부에 쌓이면 단열 코팅재가 손상될 수 있습니다. 또 블레이드와 노즐 내부의 냉각 회로 내에 이물질이 쌓이면 냉각 효율이 저하될 우려가 있으며, 이는 내구성의 저하로 이어질 수 있습니다. 테스트를 거듭하면서 대량의 이물질이 공기 중에 부유하는 환경에서도 GE9X 엔진과 최첨단 기술로 제작된 부품들이 문제 없이 잘 작동하는지 확인하고 있습니다. GEnx 엔진의 데모 항공기를 사용해 지금까지 모두 4,600회 정도 엔진 사이클을 테스트했는데, CMC 부품은 매우 좋은 성능을 보여주고 있으며, 그 가치는 앞으로 더욱 분명하게 나타날 것입니다” 테드 잉글링(Ted Ingling) GE항공 GE9X 프로그램 총괄의 설명이다.
금속의 3분의 1 무게로 매우 가볍고 내열성이 뛰어난 CMC를 항공기 엔진 고온부에 적용하는 것은 항공산업에 큰 혁신이다. 이 소재가 지닌 뛰어난 특성덕분에 GE는 엔진의 무게를 줄여 연비 효율과 내구성을 향상시킬 수 있었다. 상용 엔진으로는 처음으로 CMC 슈라우드를 탑재한 LEAP 엔진(링크)의 뛰어난 성능에도 이 소재의 힘이 한몫을 했다.
GE9X을 비롯해 GE와 CFM 인터내셔널이 제조하는 엔진에 탑재되는 CMC는 탄화규소 연속섬유에 독자적인 코팅을 입힌 매트릭스 형상으로 만들어졌다. GE는 향후 항공기 엔진의 수요 증가를 예상하여 CMC 첨단 소재를 양산하는 체제를 갖춰 가고 있다. GE가 출자한 NGS 어드밴스드 파이버는 2017년 하반기에 일본 도야마 현의 공장을 확장해 탄화규소 연속섬유 생산을 늘릴 계획이다. 또 미국 앨라배마 헌츠빌에도 같은 규모의 공장이 건설되고 있으며, 이곳에서는 2018년 CMC 테이프, 그 다음 해에는 탄화규소 연속섬유가 양산될 예정이다.
GE9X 최초의 엔진 출력 테스트는 2016년 초반 실시됐다. (사진: GE항공)
CMC 이외에 GE9X엔진의 최첨단 기술
이미 700대의 주문을 수주한 GE9X 엔진은 CMC 외에도 GE가 자랑하는 최첨단 기술을 망라하고 있다. 예를 들어, 저압 터빈의 블레이드는 금속 무게의 50%인 티탄 알루미늄으로 제작됐다. 이 부품은 아비오 에오로(Avio Aero)의 3D 적층제조 기술을 이용해 생산된다. 고압 터빈의 1단 블레이드에는 최신 냉각 기술이 채택됐으며, 매우 고효율의 냉각회로를 도입해 지금보다 연비 효율을 크게 개선했다. 이 차세대 고압 터빈의 블레이드 기술은 원래 GE글로벌리서치센터(GRC)에서 개발한 것이며, 오하이오 주 데이턴에 있는 GE항공의 시설에서 실용화되고 있다. GE스토어의 좋은 사례다.
GE9X 프로그램의 인증 시험은 2017년 상반기에 시작되며, GE항공의 시험 항공기에 의한 비행 시험도 실시될 예정이다. 2018년에는 엔진 인증을 획득할 것으로 전망된다.
