다운워시란? eVTOL 이착륙 때 땅에 부는 바람, 계산하면 초속 11~35m

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다운워시는 eVTOL(전기 수직이착륙기)의 로터가 기체를 띄우려고 아래로 밀어낸 바람이고, 이 바람이 땅에 부딪혀 옆으로 퍼진 것이 아웃워시입니다. 디스크 로딩(회전면 1m²가 떠받치는 무게)을 30·125·300kg/m²로 놓고 계산하면 회전면 바로 아래 바람은 초속 약 11·22·35m가 나옵니다.

한국과 미국의 버티포트 기준은 바람이 시속 55.5km(초속 약 15.4m) 이상이 되는 곳을 다운워시 주의 구역으로 묶습니다. 계산을 거꾸로 풀면 디스크 로딩이 약 59kg/m²를 넘는 기체부터 회전면 바로 아래 바람이 이 문턱을 넘습니다.

땅에 닿은 다운워시가 아웃워시로 바뀌는 자리

로터는 공기를 아래로 밀어낸 반작용으로 뜹니다. 아래로 내려가는 이 흐름이 다운워시이고, 기체 무게를 버티는 힘 그 자체라서 없앨 수 없습니다. 땅에 닿은 공기는 더 내려갈 곳이 없어 옆으로 꺾여 지면을 따라 퍼지는데, 이 흐름을 아웃워시라고 부릅니다.

바퀴를 내린 기체가 마른 풀밭 바로 위에 떠 있고, 아래로 내려온 바람에 낙엽과 흙먼지가 사방으로 흩날리는 모습을 땅 높이에서 본 장면. 이해를 돕기 위해 만든 이미지

착륙장 옆에 선 사람이 실제로 맞는 바람은 아웃워시입니다. 미국 연방항공청(FAA)의 버티포트 설계 지침은 이 흐름이 사람과 시설, 장비, 다른 기체에 위험할 수 있고, 지면을 깎아 내거나 파편을 날리며 되돌아 감긴 바람이 기체 조종에 영향을 줄 수 있다고 적었습니다(FAA, 2024).

회전면 아래 바람을 정하는 값, 디스크 로딩

디스크 로딩은 기체 무게를 로터 회전면 넓이의 합으로 나눈 값입니다. 같은 무게를 더 좁은 회전면으로 들수록 커지고, 큰 로터 하나로 뜨는 헬리콥터처럼 회전면이 넓은 기체는 작아집니다. 로터가 추력을 만드는 원리는 eVTOL은 어떻게 뜰까에서 따로 풀었습니다.

로터를 공기가 지나가는 얇은 원판으로 보는 운동량 이론에서는, 원판을 지나는 공기 속도가 원판 앞 속도와 원판 뒤로 빠져나간 속도의 평균입니다. 미국 항공우주국(NASA) 글렌 연구센터의 항공 입문 자료에 이 관계식이 정리돼 있습니다(NASA 글렌, 2025). 제자리에 떠 있으면 원판 앞 공기는 멈춰 있다고 볼 수 있고, 추력을 기체 무게와 같게 놓으면 아래 식이 나옵니다.

회전면 아래 바람(m/s) = √(디스크 로딩 × 9.81 ÷ (2 × 공기밀도))

넣은 값크기성격
디스크 로딩30 · 125 · 300kg/m²넓은 회전면부터 좁은 회전면까지 범위를 보이려고 고른 예시, 특정 기체의 공식 수치 아님
공기밀도1.225kg/m³해면 표준 대기
중력가속도9.81m/s²표준값

세 값을 넣어 시속으로 바꾸면

디스크 로딩회전면 아래 바람시속주의 구역 문턱(15.4m/s) 대비
30kg/m²약 11.0m/s약 39.5km/h0.71배
125kg/m²약 22.4m/s약 80.5km/h1.45배
300kg/m²약 34.7m/s약 124.8km/h2.25배

디스크 로딩이 10배 차이 나도 바람은 약 3.2배 차이에 그칩니다. 속도가 디스크 로딩의 제곱근을 따르기 때문입니다. 그래도 가장 좁은 회전면 쪽은 회전면 바로 아래에서 기상청 육상 강풍주의보 기준인 풍속 초속 14m의 약 2.5배 바람을 만듭니다.

125kg/m²에서 바꾼 조건회전면 아래 바람변화
기본값약 22.4m/s기준
무게 20% 증가약 24.5m/s+9.5%
회전면 20% 확대약 20.4m/s-8.7%
공기밀도 10% 감소약 23.6m/s+5.4%

무게나 공기밀도를 이 정도 바꿔서는 바람이 10% 안팎밖에 움직이지 않습니다. 더운 날이나 높은 곳처럼 공기가 묽으면 조금 세지지만, 30에서 300까지 벌어진 디스크 로딩 차이, 곧 회전면을 얼마나 넓게 잡은 기체인지가 바람 세기를 훨씬 크게 갈라놓습니다.

기준선 시속 55.5km가 나온 곳

FAA는 2024년 12월 27일 개정한 버티포트 설계 지침 EB 105A에 다운워시 주의 구역을 새로 넣었습니다. 바람이 시속 55.5km(34.5마일) 이상이 될 수 있는 곳을 이 구역으로 정하고, 기체가 뜨고 내리는 동안 그 안에서 사람의 이동을 막거나 통제하라는 내용입니다(FAA, 2024). 지침 각주를 따라가 보니 이 숫자는 1994년 FAA 로터 바람 분석 핸드북의 대목, 곧 지면을 따라 부는 바람을 30~40노트(시속 약 56~74km) 아래로 유지하면 로터 바람 사고 대부분을 피할 수 있다는 문장에 기대고 있었습니다. 시속 55.5km는 그 범위의 아래 끝인 30노트와 같습니다.

국토교통부가 2026년 3월 3일 고시한 버티포트 설계기준도 같은 숫자를 씁니다. 풍속이 시속 55.5km 이상인 곳을 다운워시 주의 구역으로 설정하고, 그 구역에 들어가기 전 알아볼 수 있는 자리에 주의 표지판을 세우라고 정했습니다(국토교통부, 2026). 유럽항공안전청(EASA)은 2022년 시제 사양에서 구역 종류별로 상한을 따로 두었습니다(EASA, 2022).

바람 상한초속회전면 아래에서 이 바람을 내는 디스크 로딩적용 구역
50km/h13.9m/s약 48kg/m²차가 시속 80km 이상 달리는 도로(EASA)
55.5km/h15.4m/s약 59kg/m²다운워시 주의 구역(한국·미국)
60km/h16.7m/s약 69kg/m²탑승 구역과 사람이 다니는 공공 구역(EASA)
80km/h22.2m/s약 123kg/m²작업자와 계류장 장비(EASA)
100km/h27.8m/s약 193kg/m²건물과 구조물(EASA)

EASA는 이 표를 비행 교범의 측정값과 견주게 했습니다. 바람 없는 날 기체가 1m 높이에 떠 있을 때, 기체 크기의 두 배 지름 원 위에서 잰 값입니다. 그 값이 상한을 넘으면 보호 구역을 넓히고, 평소 바람이 센 곳이면 더 잡아야 할 수 있다고 덧붙였습니다. 주변 바람이 아주 세면 이착륙 자체를 접는데, 그 결항 기준은 에어택시 날씨 기준을 비교한 글에서 이어집니다.

계산값과 실제 지상 바람 사이

표의 숫자는 회전면 바로 아래의 평균값이라, 사람이 서 있는 자리의 바람과는 다릅니다. 같은 이론에서 원판을 빠져나간 공기는 내려가면서 이 값의 두 배까지 빨라지지만(NASA 글렌, 2025), 땅이 가까우면 흐름이 눌려 아래로 내려가는 속도가 줄어듭니다. 헬리콥터는 대체로 로터 지름 정도 높이 안쪽에서 이 지면효과가 뚜렷합니다(FAA 회전익 핸드북, 2019).

로터가 여럿이면 더 복잡해집니다. NASA 에임스 연구센터가 지면 가까이 뜬 쿼드콥터 주변 흐름을 전산유체해석으로 계산한 결과, 로터끼리 얽힌 바람 때문에 사람이 서 있을 수 없을 만큼 바람과 돌풍이 센 구역이 생겼습니다(NASA 에임스, 2023). FAA 지침은 주변 건물이나 세워 둔 차가 바람길을 좁혀 아웃워시를 더 빠르게 만들 수 있다고 경고합니다. 주차장 부지에 버티포트를 짓는 계획이라면 이 대목부터 따져야 한다고 봅니다.

실측은 계산보다 멀리 갑니다. EB 105A는 FAA 기술센터 측정을 근거로 주의 구역이 안전 구역 밖까지 뻗어야 한다고 적었고, 일부 기체는 착륙 지점 중심에서 38.5m(126피트) 떨어진 곳에서도 시속 55.5km를 크게 넘는 바람을 냈다고 밝혔습니다(FAA, 2024). 같은 지침으로 크기 15m 기체의 안전 구역을 잡으면 지름 37.5m, 반지름 18.75m라서 그 두 배가 조금 넘는 거리입니다. 안전 구역을 정하는 방식은 버티포트 착륙장 지름을 다룬 글에 정리했습니다.

FAA 기술센터는 무게 3,175kg 이하 기체의 거리별 풍속 측정 보고서를 계속 갱신하겠다고 했고, 더 무거운 기체는 사업 주체가 FAA와 직접 협의해 주의 구역 크기를 정해야 합니다. 2026년 6월 오클라호마시티에서 착공한 약 830만 달러 규모의 수직이착륙 시험장(V-PAR)도 다운워시와 아웃워시를 연구 항목에 넣었습니다(FAA, 2026). 무게별로 몇 미터 밖에서 바람이 문턱 아래로 떨어지는지는 이 식으로 나오지 않고, 그 보고서들에서 확인할 숫자입니다.

확인일 2026-10-16

출처

규제기관 문서

연구

기타 자료