“차 문 닫는 소리” NASA ‘초음속 항공기’ 공개…탑승 인원은? [와우! 과학]

NASA·록히드 마틴, 저소음 초음속 항공기 개발
상업적 이용 허가에 필요한 소음 측정 목적
이후 승객 44명 태울 상용 모델 개발 예정

[서울신문 나우뉴스]

록히드마틴의 스컹크 웍스와 미 항공우주국(NASA)의 협력으로 만들어진 저소음 초음속 항공기 X-59 시험기가 2023년 12월 12일(현지시간) 미국 캘리포니아 팜데일의 타맥 비행장에 세워져 있다. / 사진=로이터 연합뉴스

미국 항공우주국(NASA)이 록히드마틴과 함께 개발하고 있는 저소음 초음속 항공기인 ‘X-59’ 시험기를 공개했다.

14일(현지시간) NASA에 따르면, 록히드마틴은 지난 12일 캘리포니아 팜데일에서 항공 관계자 대상으로 X-59 시험기 공개행사를 열고 향후 시험비행 계획 등을 발표했다.

록히드마틴의 스컹크 웍스와 미 항공우주국(NASA)의 협력으로 만들어진 저소음 초음속 항공기 X-59 시험기가 2023년 12월 12일(현지시간) 미국 캘리포니아 팜데일의 타맥 비행장 격납고에 세워져 있다. / 사진=로이터 연합뉴스

이 시험기는 기존 항공기보다 소음은 줄이면서 음속보다 빠르게 비행하도록 설계됐다. 우선 속도는 음속의 1.4배, 즉 시속 1489㎞라고 NASA는 전했다.

관건은 기존 초음속 항공기와 비교해 소음을 얼마나 줄일 수 있는지다. 이미 1947년 NASA의 전신인 미국항공자문위(NACA)와 공군, 벨(Bell)사가 공동 개발한 ‘벨 X-1’ 로켓항공기가 13.9㎞ 고도에서 마하 1.06(시속 1126㎞)으로 비행해 초음속 비행의 꿈을 이뤄냈지만, 천둥소리 같은 폭발음이 문제였다. 미국은 1973년 저고도에서 초음속 비행을 금지했다.

이후 NASA는 ‘저소음 초음속 기술’(Quiet SuperSonic Technology)을 뜻하는 ‘퀘스트(Quesst) 미션’이라는 이름으로 초음속 비행 및 소음저감 기술을 집약한 X-59를 제작해 왔다.

NASA와 록히드마틴 연구팀은 콩고드의 소음이 삼각형 구조의 큰 날개와 날개 밑에 붇은 거대 엔진 때문이라고 분석했다.

록히드마틴의 스컹크 웍스와 미 항공우주국(NASA)의 협력으로 만들어진 저소음 초음속 항공기 X-59 시험기가 2023년 12월 12일(현지시간) 미국 캘리포니아 팜데일의 타맥 비행장에 세워져 있다. / 사진=로이터 연합뉴스

이를 근거로 인공지능(AI)을 활용해 X-59의 구조를 설계했다. 기체의 앞부분인 기수는 다트처럼 뾰족하고 전체 길이의 3분의 1을 차지할 만큼 길다. 공기 저항을 최대한 줄여 초음속 항공기가 음속 폭음(sonic boom)을 일으키는 충격파를 차단하겠다는 설명이다. 또 동체 앞부분에는 작은 날개를 달아 균형을 잡으면서 전방의 압축된 공기를 분산하도록 설계했다. 이런 구조를 위해 조종석이 기체 길이의 거의 절반 위치에 배치됐고 앞쪽을 향하는 창문을 없앴다.

대신 조종석의 모니터에 고해상도 카메라로 구성된 외부 비전 시스템(eXternal Vision System)을 설치했다. 또 엔진을 상단에 장착하고, 기체 아래쪽을 매끄럽게 디자인해 충격파가 뒤쪽에서 합쳐지면서 음속 폭음을 일으키지 않도록 설계했다고 NASA는 설명했다.

록히드마틴의 스컹크 웍스와 미 항공우주국(NASA)의 협력으로 만들어진 저소음 초음속 항공기 X-59 시험기가 2023년 12월 12일(현지시간) 미국 캘리포니아 팜데일의 타맥 비행장에 세워져 있다. / 사진=로이터 연합뉴스

길이 30m, 폭 9m의 X59 시험기는 영국과 프랑스가 공동 개발한 초음속 여객기인 콩코드(시속 2150㎞)보다 느리지만, 소음은 자동차 문을 닫는 수준인 75㏈(데시벨)로 크게 낮춘 것으로 전해졌다.

록히드마틴이 공개한 초음속 항공기 x-59 시험기의 지상 이동 모습. / 사진=록히드마틴

NASA는 조종사 한 명이 탑승하는 X-59 시험기의 추가 조정을 위한 지상 테스트를 수행한 뒤 올해 안에 첫 시험비행에 도전할 계획이다. 특히 미 전역의 도시 상공을 비행하며 X-59가 일으키는 소리와 사람들의 소음 인식 정도를 측정한 뒤 해당 데이터를 연방항공청(FAA)과 국제 규제 기관에 제출할 예정이다.

초음속 비행의 상업적 이용을 허가하는데 필요한 소음 측정 결과를 미 정부에 제공하는 것이 목표다. 이후 록히드마틴은 X-59 시험기를 승객 44명을 태울 수 있는 상용 모델로 개발할 계획이다. 이를 위해 기체 길이를 60m까지 늘리고 엔진을 하나 더 얹은 쌍발 엔진을 적용하는 것으로 알려져 있다. 만일 이대로 상용화된다면 서울에서 미 뉴욕까지 비행 시간은 14시간에서 7시간으로 줄어들게 된다.

팸 멜로이 NASA 부국장은 “단 몇 년 만에 우리는 야심 찬 구상을 현실로 만들었다. X-59는 우리가 여행하는 방식을 바꿀 것”이라고 말했다.

한편 초음속 여객기 사업에 뛰어든 기업은 록히드마틴뿐만이 아니다. 붐 수퍼소닉과 스파이크 에어로스페이스 같은 스타트업들도 초음속 항공기를 개발하고 있다.

붐 수퍼소닉의 초음속 여객기 오버추어 디자인. / 사진=붐 수퍼소닉

그중 상용화에 가장 근접한 기업은 미 덴버에 본사를 둔 붐 수퍼소닉이다. 아마존 출신 블레이크 숄이 2014년 설립한 이 회사는 2022년 영국 판버러 에어쇼에서 초음속 항공기 ‘오버추어’ 디자인을 공개했다. 100% 지속가능항공유를 사용하는 오버추어는 미 유나이티드항공(50대)과 아메리칸항공(60대), 일본항공(20대)으로부터 최대 130대 선주문도 받아놓은 상태다. 금액으로 치면 총 260억달러(약 34조원) 규모다.

업계에선 오버추어가 스파이크 에어로스페이스의 ‘스파이크 S-512’ 뿐 아니라 록히드마틴의 X-59 상용기보다 사업성이 높을 것으로 보고 있다. 세 기종이 속도는 비슷하지만 탑승 인원이 배 이상 차이가 나기 때문이다. 오버추어는 탑승 정원이 80명, S-512는 18명, X-59는 조종사 한 명을 더해 45명이기 때문이다.

숄 붐 수퍼소닉 대표는 “세계 어느 도시든 100달러만 내면 4시간 안에 닿는 시대를 만드는 것이 목표”라고 밝혔다.

윤태희 기자