스트링거 (stringer)
쉽게 풀면
스트링거는 동체나 날개의 얇은 외피 안쪽에 길게 붙어 있는 보강 막대입니다. 외피 혼자만으로는 압축력을 받았을 때 쉽게 우그러들 수 있는데, 스트링거가 촘촘하게 외피를 받쳐주면서 그런 좌굴 현상을 막아주고 전체적인 굽힘 강성도 함께 높여줍니다. 프레임(동체를 둥글게 감싸는 부재)과 스트링거가 격자처럼 짜여 세미모노코크구조의 뼈대를 이룹니다.
왜 중요한가
스트링거는 외피의 좌굴을 억제해 얇은 외피가 압축 하중을 분담하게 만드는 부재이므로, 보강 패널의 좌굴 해석과 최적화는 항공기 구조 연구의 고전적 주제입니다. 실무에서는 스트링거 단면 형상과 간격이 동체 무게의 상당 부분을 좌우하고, 복합재료 동체에서는 외피와 일체로 성형하는 방식이 제조 비용의 쟁점이 됩니다. 복합재료 동체에서는 스트링거를 외피와 별도로 접착하는 대신 함께 성형하는 일체형 제작이 늘고 있는데, 이는 체결부를 줄여 무게를 아끼지만 결함 발생 시 수리가 더 까다로워지는 상충을 낳습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
보강재를 더 촘촘히 배치해 표면이 견딜 수 있는 압축력을 높여서, 오히려 표면 자체는 더 얇게 만들면서도 전체 강도는 유지할 수 있었다는 설계 개선 결과입니다.
스트링거가 외피 보강과 하중 분담이라는 두 기능을 함께 수행함을 보여주는 서술이다.
조금 더 깊게 보면
스트링거가 있는 패널은 외피가 부분적으로 좌굴한 뒤에도 스트링거 주변의 유효 폭이 하중을 계속 지지하므로, 좌굴 하중이 곧 파괴 하중은 아니며 설계에서는 좌굴 후 강도를 의도적으로 활용하기도 합니다. 리브나 프레임과의 연결부는 응력이 집중되어 피로균열이 시작되기 쉬운 곳이므로, 부재 자체보다 연결 상세가 수명을 정하는 경우가 많습니다. 스트링거가 지지하는 외피 패널은 좌굴 이후에도 스트링거 인접부의 유효 폭이 하중을 계속 지지하는 좌굴후강도 거동을 보이며, 이 여유를 설계에 반영하면 같은 강도에서 더 가벼운 패널을 만들 수 있습니다.
주의할 점
스트링거는 스팬 방향으로 배치되는 부재로, 동체를 원형으로 둘러싸며 배치되는 프레임(형재)과는 방향과 역할이 다르므로 두 부재를 혼동해서는 안 됩니다.