지난주, 미국 기업 **붐 수퍼소닉(Boom Supersonic)**이 XB-1 수퍼소닉 시험 항공기를 이용해 음속을 돌파하는 비행에 성공했습니다. 이는 2003년 **콩코드(Concorde)**가 퇴역한 이후, 조종사가 탑승한 비군사 항공기 중 최초로 음속 장벽을 돌파한 사례입니다.
이번 성공은 붐 수퍼소닉이 2029년까지 초음속 여객기를 도입하려는 야심찬 목표를 향한 첫걸음입니다. 하지만 초음속 비행이 정확히 무엇일까요? 많은 관심을 받으면서도 널리 보급되지 못한 이유가 있습니다.
초음속 비행이란?
마하(Mach) 수는 항공기의 속도를 공기 중 음속으로 나눈 값으로 정의됩니다. **음속을 돌파한다(Breaking the sound barrier)**는 것은 마하 1 이상의 속도로 비행하는 것을 의미합니다.
마하 수는 매우 중요한 개념입니다. 항공기가 비행할 때, 공기 앞쪽에 난기류를 형성하는데, 이러한 난기류는 음속으로 이동합니다. 초음속 비행 시, 이 난기류가 결합되어 기체 주위에 **충격파(Shock Wave)**를 형성하게 됩니다. 종종 **"전투기를 눈으로 먼저 보고 나서야 소리가 들린다"**고 하는데, 이는 초음속 비행 때문입니다. 전투기들은 일반적으로 마하 2 정도의 속도로 비행할 수 있습니다.
전투기에서 발생하는 소리는 충격파 내부에 갇혀 있으며, 충격파가 지면에 도달해야만 소리가 들립니다.
초음속 비행의 매력
대부분의 여객기는 연료 효율성 문제로 인해 음속보다 조금 느린 마하 0.8 정도로 순항합니다. 이를 **아음속 비행(subsonic flight)**이라고 합니다.
붐 수퍼소닉은 마하 1.7로 비행하는 **오버처(Overture)**라는 초음속 여객기를 개발할 계획입니다. 초음속 비행을 하면 비행 시간이 크게 단축됩니다. 붐 수퍼소닉에 따르면, 뉴욕에서 로마까지의 비행 시간이 기존 8시간에서 4시간 40분으로 단축될 수 있습니다.
붐 수퍼소닉뿐만 아니라, 미국 기업 스파이크 에어로스페이스(Spike Aerospace) 역시 초음속 비즈니스 제트를 개발하고 있습니다. 그들의 모토는 **"세계를 절반의 시간에 연결하다"**입니다. 즉, 초음속 여객기의 핵심 가치는 비행 시간 단축입니다.
사실 20세기에도 초음속 여객기는 존재했지만, 여러 가지 이유로 지속되지 못했습니다.
콩코드를 기억하시나요?
초음속 여객기 개발은 20세기 중반부터 시작되었으며, 1970년대에는 실제로 운항이 이루어졌습니다.
러시아의 잘 알려지지 않은 투폴레프 Tu-144와 영국과 프랑스가 공동 개발한 **콩코드(Concorde)**가 대표적인 사례입니다. 콩코드는 1976년부터 2003년까지 **영국항공(British Airways)**과 **에어프랑스(Air France)**에서 운항되었습니다.
콩코드는 최대 128명의 승객을 태울 수 있었으며, 마하 2의 속도로 비행했습니다. 런던에서 뉴욕까지 약 3시간 만에 이동할 수 있었지만, 비행 요금이 매우 비쌌기 때문에 주로 기업 임원이나 유명인들이 이용했습니다.
초음속 여객기가 대중화되지 못한 이유
콩코드는 1960년대, 초음속 여객기가 미래 항공 산업의 중심이 될 것이라는 기대 속에서 개발되었습니다. 하지만 1970년, 저렴하고 대형이며 연료 효율성이 뛰어난 보잉 747이 등장하면서 상황이 급변했습니다.
또한, 콩코드는 초음속 순항 시에는 효율적이었지만, 이륙 및 가속 과정에서 연료를 지나치게 많이 소비하는 단점이 있었습니다. 이로 인해 **"연료를 과소비하는 항공기"**라는 비판을 받았습니다.
더불어, 1973년 파리 에어쇼에서 러시아의 경쟁 모델인 Tu-144가 충돌 사고를 일으키면서 초음속 비행의 안전성에 대한 대중의 우려가 커졌습니다. 당시 여러 항공사들이 콩코드 도입을 고려하고 있었기 때문에, 이 사고는 초음속 여객기의 보급에 부정적인 영향을 미쳤습니다.
결국, 당초 100대 생산 계획이 있었던 콩코드는 단 20대만 생산되었습니다. 콩코드가 실제로 수익을 냈는지에 대해서도 여전히 논란이 있습니다.
초음속 비행의 가장 큰 문제: 소음
초음속 전투기를 떠올려 보시면, 충격파가 지면에 도달하면서 발생하는 **소닉 붐(sonic boom)**이 있습니다. 이 소음은 매우 강력하여, 심한 경우 창문이 깨지거나 건물이 손상될 수도 있습니다. 1970년대 초반, 미국 정부는 초음속 여객기의 내륙 비행을 금지했습니다. 이에 따라, 콩코드는 주로 대서양을 횡단하는 항공편에만 투입될 수밖에 없었습니다. 또한, 콩코드는 이륙 시 강한 추진력을 필요로 했기 때문에 일반 여객기보다 훨씬 큰 소음을 발생시켰습니다.
초음속 비행의 미래
초음속 비행이 다시 활성화되려면, 콩코드가 직면했던 문제들을 해결해야 합니다.
미국 NASA와 **록히드마틴(Lockheed Martin)**은 Quesst 프로젝트를 통해 소닉 붐을 줄이는 연구를 진행 중입니다. 이들은 X-59 초음속 항공기를 개발하여, 미국 상공에서 시험 비행을 하고 시민들의 반응을 조사할 계획입니다. X-59는 긴 기체 설계를 통해 소닉 붐을 "약한 둔탁한 소리(thump)" 수준으로 감소시키는 것이 목표입니다. 이를 통해 초음속 여객기의 내륙 비행 허가를 받을 가능성이 높아질 수 있습니다.
또한, 스파이크 에어로스페이스도 조용한 초음속 항공기 Spike S-512 Diplomat을 개발하고 있으며, 기존 초음속 항공기보다 훨씬 적은 소닉 붐을 발생시키도록 설계하고 있습니다.
붐 수퍼소닉은 콩코드를 뛰어넘을 수 있을까?
과연 붐 수퍼소닉과 다른 기업들이 콩코드의 한계를 극복하고 새로운 시대의 초음속 여객기를 탄생시킬 수 있을까요?
연료 효율성, 소음 문제, 경제성 등 다양한 도전 과제가 남아 있지만, 기술이 발전하면서 점점 더 현실적인 가능성이 열리고 있습니다. 초음속 비행이 다시 상용화된다면, 하늘을 나는 방식이 또 한 번 혁신될 수 있을 것입니다. **붐 수퍼소닉(Boom Supersonic)**은 육상에서 초음속 비행을 할 계획이 없습니다. 대신, 육상에서는 마하 0.94로 비행할 예정이며, 이를 통해 기존 여객기보다 약 20% 더 빠른 속도로 비행할 수 있다고 주장하고 있습니다.
또한, 엔진 설계를 통해 이륙 시 소음이 기존 아음속 여객기와 비슷한 수준이 되도록 만들겠다고 밝히고 있습니다. 연료 소비와 관련해서는, 탄소 배출을 줄이기 위해 **최대 100% 지속 가능한 항공 연료(SAF, Sustainable Aviation Fuel)**를 사용할 계획입니다.
콩코드는 1960년대의 설계 도구를 사용하여 알루미늄으로 제작되었습니다. 반면, 현대의 항공기 설계 기술과 티타늄, 탄소 섬유와 같은 첨단 소재를 활용하면, 오버처(Overture) 및 유사한 항공기들이 콩코드보다 훨씬 가벼워질 수 있습니다. 이는 연료 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
현재 붐 수퍼소닉은 많은 항공사들로부터 주문을 받으며 큰 관심을 끌고 있습니다. 하지만 콩코드도 실용화되기 전까지는 비슷한 기대를 받았으며, 결국 대부분의 주문이 실제 계약으로 이어지지 못했습니다.
더불어, 콩코드는 디지털화 이전 시대의 산물이었습니다. 당시에는 중요한 비즈니스 미팅을 위해 하루 만에 런던이나 뉴욕을 다녀오는 것이 필수적인 일처럼 여겨졌습니다. 하지만 원격 근무와 화상 회의가 보편화된 지금, 과연 2020년대에도 초음속 여객기가 여전히 필요한가라는 의문이 남습니다.
현재로서는 오버처와 같은 초음속 여객기들이 콩코드와 마찬가지로 부유층과 유명인들을 위한 전용 항공기로 남을 가능성이 큽니다. 하지만 첨단 기술의 발전과 함께, 초음속 여객기가 다시 현실이 될 수 있을지, 나아가 일반 대중에게까지 확산될 수 있을지 지켜볼 만한 일입니다.
그 답은 결국 시간이 알려줄 것입니다.
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