원판하중 (Disk Loading)
한 줄 정의: 기체 무게를 로터 회전면 넓이로 나눈 값으로, 제자리비행 효율의 척도입니다.
쉽게 풀면
원판하중은 로터가 쓸고 지나가는 원의 넓이 1제곱미터가 몇 킬로그램을 들어 올리고 있는지를 나타냅니다. 같은 무게라도 로터가 크면 값이 작아지고, 작은 로터로 버티면 값이 커집니다. 값이 작을수록 공기를 넓게 조금씩 밀어내므로 제자리비행에 드는 동력이 적고, 아래로 부는 바람도 약합니다.
왜 중요한가
헬리콥터, 멀티콥터, 전기수직이착륙기의 동력 요구량과 항속 시간을 좌우하는 1차 설계 변수여서 개념설계 초기에 가장 먼저 정해집니다. 로터 운동량이론에 따르면 유도동력은 원판하중의 제곱근에 비례하므로, 이 값 하나로 기종 간 효율을 대략 비교할 수 있습니다. 도심 운용에서는 하강풍과 소음 문제까지 결정하므로 최근 연구에서 특히 주목받습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"제안 기체의 원판하중은 42 kg/m²로, 동급 헬리콥터보다 높아 제자리비행 동력 소모가 컸다."
조금 더 깊게 보면
원판하중이 낮은 대형 단일 로터 헬리콥터는 제자리비행 효율이 좋지만 기체가 커지고, 값이 높은 덕티드 팬이나 소형 멀티로터는 콤팩트하지만 동력 소모가 큽니다. 이 때문에 전기 추진 기체에서는 배터리 용량 제약 때문에 원판하중을 낮추려는 압력이 강하게 작용합니다. 다만 로터가 커지면 끝단 마하수 제한과 구조 무게, 지상 접촉 위험이 함께 늘어나 상한이 생깁니다.
주의할 점
날개하중은 고정익의 면적당 무게로 실속속도와 선회 성능을 좌우하는 값인 반면, 원판하중은 회전면을 기준으로 하는 회전익 지표라는 점이 다릅니다. 값이 낮다고 항상 좋은 것은 아니며, 전진 비행 효율이나 기체 크기 제약과 함께 판단해야 합니다.