CFM 인터내셔널 CFM56
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1. 개요
'''CFM International CFM56'''
CFM 인터내셔널 (CFMI)이 개발한 터보팬 제트엔진이다. CFMI가 설립된 후 첫 번째 제품으로서 1974년 6월 등장 이후 엄청나게 많은 파생형이 나왔고 현재까지도 널리 사용되는 전무후무한 베스트셀러 걸작 엔진이다. 보잉 737 오리지널 이후의 737 MAX를 제외한 모든 파생형에 탑재되는 유일무이한 엔진이며 에어버스의 A320 계열과 A340 및 미 공군의 보잉 707에 기반[1]한 항공기에도 채택되어 널리 운용하고 있다. 미 공군은 F108라는 제식명칭까지 부여했으며 뛰어난 연비와 추력, 항속거리 향상 등 애초 희망했었던 여러 가지 목적을 달성하고도 남아 대단히 만족해하고 있다.[2][3]
CFMI는 CFM56의 후속으로서 복합소재의 사용을 늘리고 약 15%의 연비향상을 노린 LEAP을 개발했고 2017년 5월에 첫 비행을 완료했다. B737 MAX와 A320neo 계열의 협동체 여객기에 적용될 예정이며 중국의 COMAC이 제작한 C919라는 150~180석 규모의 기종에도 장착될 계획이다. 한편 1980년대 이후 제트엔진 시장에서 숱한 설움을 겪던 P&W는 와신상담 후 PW1000G라는 동급의 신형 터보팬을 개발했으며 A320neo 계열에서 치열하게 경쟁하고 있는 중이다.
2019년 6월 5일, 공식적으로 누적 엔진가동시간 '''10억시간'''을 돌파했다고 CFM이 직접 밝혔다. 이는 무려 연수로만 따지면 '''11만 4천년'''을 훌쩍 넘는 엄청난 기록이다. 그만큼 이 엔진의 신뢰성과 범용성을 보여주는 수치라 할 수 있다.
2. 역사
1960년대 후반 프랑스의 스네크마는 당시의 여객기에 대부분 뭔가 좀 덜 떨어진 군용 터보제트 엔진의 조잡한 개조품들이 장착되는 현실에 개탄하여 스스로 추력 20,000 lbf 가량의 고바이패스 터보팬 엔진을 개발하려 했으나 이래저래 모자라는 기술력과 듣보잡인 스스로의 현실을 깨닫고 기술제휴와 아울러 네임밸류를 지닌 파트너를 물색하고 있었다. 잠재적인 파트너로서 P&W와 롤스로이스, GE 등을 구상하고 있었는데, 그러던 중 1971년 파리에어쇼에서 GE의 부사장 Gerhard Neumann[4]과 스네크마의 René Ravaud[5] 사장이 만나 서로의 애로사항을 이야기하며 프로젝트에 대한 의견교환과 기초적인 틀을 잡는 데 성공한다. 양사는 군용엔진에 있어서는 나름 잔뼈를 지니고 있었지만[6] 민수용 엔진에 있어서는 그냥 초짜나 다름없었다. 당시 민수용 마켓의 대부분을 휩쓸던 P&W가 파트너로 되어줄 리는 만무했고, 롤스로이스는 RB211 엔진의 개발실패로 회사의 기둥까지 뽑아먹고 아예 길바닥에 드러누운 상황이라 어쩔 수 없는 유일한 선택이기도 했다. 또한 아직 광동체 여객기가 대중화되기 전의 상황이라 GE 역시 20,000 lbf 수준의 엔진 개발을 기획하고 있었으며, CF6를 A300에 적용하는 과정에서 스네크마와 작업해본 경험이 있기에 서로를 훌륭한 파트너라 인식하는 데 큰 어려움은 없었다.
그런데 GE가 이 합작을 결정한 실질적인 이유는 내 돈 없이 스네크마가 개발비용을 충당하기로 했기 때문이었고 애당초 B-1에 탑재할 F101 엔진보다는 이미 개발해놓은 CF6의 기술만을 제공할 꿍꿍이를 하고 있었다. 그러나 당시 미 공군이 발주한 AMST (Advanced Medium STOL Transport)[7] 계획에서 스네크마와의 합작품으로 승리하려는 욕심에 좀 더 선진적인 내용이 담겨진 F101의 기술수출 허가를 미국 정부에 요청하기에 이른다. GE의 거듭된 요청과 설득에도 안보와 정치적인 파급 때문에 수출은 계속 불허당했지만, 1973년 미국의 리처드 닉슨 대통령과 프랑스의 조르주 퐁피두 대통령이 아이슬란드의 레이캬비크에서 가진 정상회담에서 마침내 합의가 이루어진다. 대신에 프랑스 정부는 F101 엔진의 개발비용에 대한 보상과 기술사용료로 8,000만 달러의 지불을 약속했으며, 2007년에 공개된 기밀해제 문서에는 프랑스 정부가 유럽에 수입되는 20,000 lbf 급 (CFM56) 엔진이 장착된 미국제 항공기에 대해 관세를 요구하지 않겠다는 합의가 담겨있었다고 한다.
어쨌든 기술이전에 대한 문제가 해결됨으로서 새로운 엔진의 생산과 판매법인이 출자비율 50대 50으로 설립됐으며 GE의 CF6에서 '''CF'''와 스네크마의 '''M56''' 프로젝트[8]를 적절하게 짬뽕해서 첫 번째 제품의 이름이 작명된다. 부사장은 양사에서 각각 1명, 이사진은 5명씩 선출하기로 했으며 엔진의 최종적인 조립은 GE의 오하이오 주 이븐데일 (Evendale) 공장과 스네크마의 빌라로슈 (Villaroche) 공장에서 적절하게 이루어진다. GE는 주로 고압터빈 (HPT : High Pressure Turbine), 고압압축기 (HPC : High Pressure Compressor), 연소기 (Combustor) 등을 제작하고 스네크마는 팬 블레이드, 저압터빈 (LPT : Low Pressure Turbine), 저압압축기 (LPC : Low Pressure Compressor), 기어박스, 외부 구조물 등을 담당한다.
개발을 마치고 B707이나 DC-8을 운용하는 여러 항공사에 엔진 교체에 대한 입질을 넣어봤지만 대부분 문전박대를 당했고 또한 보잉이 B707-700이라는 저소음 엔진 장착 파생형을 기획했었으나 그마저도 쌍발기가 슬슬 태동하는 시점이라 별 관심도 받지 못한 채 사장된다. 그러나 극악스러운 연비와 작전반경으로 고생하던 미 공군의 KC-135 엔진교체 사업을 수주해서 무려 600대[9] 가량의 어마어마한 작업물량을 확보할 수 있었는데 대부분 J57 따위의 구형 터보제트 엔진을 탑재한 모델이었다. 이 사업은 1980년 1월부터 시작되었고 소음과 연비에서 월등한 향상을 보였음은 물론 길어진 항속거리와 짧아진 이륙거리, 전체적인 수명까지 늘려버리는 미친 듯한 성능을 과시한다. 1987년에는 미 해군의 통신중계기 E-6A의 엔진으로 선택됐고 사우디아라비아 공군도 주문한 E-3 AWACS의 동력으로서 CFM56을 결정하게 된다.
이후 B737 클래식의 엔진으로 채택되어 결정적인 대박을 맞음은 물론이고 약간은 불안불안했던 회사의 팔자 역시 제대로 고치게 된다. 그러나 초기에는 특히 팬 블레이드의 설계결함[10]으로 종종 사고를 유발했고 1989년 브리티시 미들랜드 국제항공 92편 추락 사고와 같은 치명적인 흑역사도 있었으나 현재는 개량작업으로 모든 문제점이 수정됐다. 2011년 6월까지 총 누적 판매댓수는 22,208기에 달하고 2010년 1월 기준 CFM56 계열의 총 비행시간은 4억 7천만 시간에 이르는데, 이를 환산하면 무려 53,000년에 해당되는 거짓말 같은 수치가 된다.
3. 파생형
3.1. CFM56-2
초기에 영업이 부진하고 힘든 시절에 군용으로 밀어넣던 최초의 파생형이다. 앞서 서술했듯이 미 공군은 이 모델에 F108이라는 제식명칭을 부여했으나 정작 미 공군의 E-3B/C 계열은 초기부터 달려있었던 TF33을 지금도 사용 중에 있다. 당연히 예산 때문에 이 고물을 어쩔 수 없이 쓰는 것으로서 심지어는 2015년 무렵의 E-3G 개량사업에도 엔진교체는 아예 고려하지 않았을 정도였다.[12] 그러나 B-52H의 엔진 교체는 정말 시급하다고 보는 것인지 P&W의 PW2000을 몹시 탐내고 있으며 B717의 엔진인 BR700 계열 역시 후보로 올라와 있다. 또한 1960년대 무렵부터 운용해온 RC-135 계열 정찰기는 2000년대 초중반에 모두 교체를 완료해서 현재까지 잘 굴리고 있으며 2013년 영국 공군은 Airseeker라는 프로젝트를 통해 CFM56이 달려있는 RC-135W를 도입했다.
3.2. CFM56-3
1984년 1월 미국 연방항공청의 인증을 받은 후 최초로 여객기에 채택된 모델로서 B737 오리지널의 JT8D를 깨끗하게 밀어내고 B737 클래식에 장착되기 시작했다. 그러나 날개에 붙은 엔진과 지상과의 높이 (Engine Clearance)가 문제가 되어 껍데기의 모양만 좀 변형시켰는데 이런 비대칭형의 디자인은 오직 B737 계열 전용인 CFM56-3과 -7에만 적용된다.
3.3. CFM56-4
A320에 적용시키기 위해 FADEC을 도입하고 25,000 lbf의 추력을 목표로 개발을 시작했으나, IAE[13]의 V2500이라는 경쟁자가 나타나자 다 갈아엎고 CFM56-5 프로젝트로 다시 시작했다.
3.4. CFM56-5
3.4.1. CFM56-5A
최초로 에어버스의 항공기에 적용된 파생형으로서 FADEC의 도입, 팬 블레이드와 연소실, 압축계통을 개량해서 추력의 소폭 증가와 10% 가량의 연비를 향상시켰다. 디자인도 CFM56-3의 쭈그러진 모양과는 달리 날렵하게 생겼다.
3.4.2. CFM56-5B
1993년에 인증을 통과했으며 저압 압축계통을 한 단계 추가시키고 연소기가 2중으로 적용되는 변화가 생겼다. 모든 A320 계열에 장착이 가능하게끔 추력의 라인업이 다양해졌고 강화된 환경 조건에 맞춰 배출가스를 감소시켰다.
3.4.3. CFM56-5C
CFM56에서 가장 높은 추력을 지니고 있으며 최초로 광동체 여객기에 탑재된 사례가 됐다. 팬을 약간 확장시킨 후 저압계통을 업그레이드해서 미미한 연비상승이 있었지만 A340이 엔진 4개를 달고 있어서 큰 의미를 지니지는 못했다. 한편 항속거리 연장형인 A340-500/-600에는 롤스로이스의 트렌트 500 계열이 채택되었지만 얼마 후 B777이 나와 A340을 퇴물로 만드는 바람에 에어버스나 롤스로이스나 별반 큰 재미를 보지는 못했다.
3.5. CFM56-7
'''전세계에서 가장 많이 사용된, 가장 많은 항공사가 보유하고 있는, 지금도 3~5초마다 시동을 걸고 돌아가고 있는 CFM56 최고의 걸작.'''[14]
전작들에 비해 가장 진보된 내용과 저렴한 운용비용을 자랑하는 모델로서 1996년에 등장했다. B737에 탑재되는 만큼 외관은 어쩔 수 없이 찌그러져 있지만 공기역학적인 부분을 최대한 고려해서 CFM56-3과는 약간 형상이 다르다. CFM56-5 계열처럼 FADEC을 통해 제어되며 ETOPS-180 인증과정을 통과했다. B737-700의 AEW&C 파생형인 E-737과 -800의 동체와 -900의 날개를 조합시킨 P-8 대잠초계기에도 사용된다.
2010년 이후로 더 이상의 파생형은 나오지 않았으나 CFM56-5B와 -7의 후속으로서 LEAP이라는 새로운 엔진을 개발했고 각각 A320neo와 B737 MAX에 적용되어 있다.
4. 관련 링크
(영문 위키백과) CFM International CFM56
[1] 그러나 엄밀하게 따지자면 C-135 계열의 항공기들은 B707이 아닌 프로토타입인 보잉 367-80에 기반하고 있다.[2] KC-135는 기존의 J57 터보제트에 비해 무려 60% 이상의 항속거리와 25% 이상의 연비 향상을 가져왔고, 추력도 거의 2배에 달해 운용비용 절감과 전투력 향상에 지대한 공을 세웠다. 기체의 관리상태나 기타 문제로 엔진 교체를 하지 않은 KC-135E는 2009년을 마지막으로 미 공군에서 모두 퇴역했다.[3] 그러나 같은 보잉 707 베이스인 E-8C Joint STARS는 비용과 기술적인 문제로 CFM56이 아닌 JT8D-219로 교체했는데 그래도 기존의 TF33에 비해 연비가 약 17% 가량 향상됐다고 한다.[4] (1917~1997) 원래 프랑크푸르트에서 태어난 독일인이고 경력은 자동차 정비사로 시작했지만 Mittweida 기술대학에 진학해 기계/항공공학을 공부했다. 제2차 세계대전동안 미군에 합류해 항공기 정비담당으로 복무한 후 1948년 부터 GE에서 근무하면서 훗날 J79의 개발을 주도했다. 1980년 GE에서 은퇴한 후 1997년에 백혈병으로 타계했다.[5] (1920~1986) 프랑스 육군 출신의 엔지니어였고 1944년 독일군과의 전투에서 오른팔을 잃는 큰 부상을 입는다. 1971~1982년까지 스네크마의 5번째 사장을 역임한다.[6] F-4 팬텀의 J79와 미라주 계열 전투기의 Atar 터보제트 엔진이 대표적이다.[7] 1972년 C-130을 대체하기 위한 차세대 중형 단거리 이착륙 수송기 개발계획으로 YC-14 수송기가 탄생하게 되는 계기가 된다. 그러나 1979년에 계획 자체가 다 엎어지고 YC-14와 경쟁했던 YC-15는 C-17의 개발로 계승된 한편, 당장 갖다 버리려던 C-130은 아직까지도 훨훨 잘만 날아다니고 있다.[8] 그러나 M56이라는 명칭을 지닌 엔진 시제품은 존재하지 않는다.[9] KC-135는 엔진이 4개라서 산술적으로만 따져도 2,400개가 넘는다.[10] 특히 강우 시 우박이나 물이 엔진에 들어가면 엔진이 정지하는 사례가 있었다. 가루다 인도네시아 421편 불시착 사고,TACA 110편 불시착 사고 등의 사고가 일어났었다.[11] 영국 공군과 프랑스 공군, 사우디 공군의 사양에만 적용됐다.[12] 이걸 그냥 바꿔서 끼운다고 장땡이 아니라 FADEC이 달린 현재의 CFM56 계열을 통제할 수 있도록 조종석도 다 갈아 엎어야 한다.[13] International Aero Engines : P&W와 독일의 MTU, 일본의 가와사키 중공업과 미쓰비시 중공업 등이 모여서 설립한 합작투자 기업으로서 엔진 얼라이언스와 비슷한 맥락으로 볼 수 있다.[14] GE90도 나름 걸작 엔진이지만 이녀석에 비하면 판매량이 낮다.(애초에 이녀석은 보잉 777에 달리는거라 737에 달리는 CFM56-7보다 당연히 적게 팔린다.)