차세대 극초음속 비행기 개발 한국 진입

 

차세대 극초음속 비행기 개발 한국 진입  

한국항공우주연구원은 차세대 극초음속 엔진인 ‘스크램 제트 엔진’의 핵심 부품인 흡입구와 연소기를 자체 개발해 시험에 성공했다고 2008.11.25일 밝혔다. 스크램 제트 엔진은 차세대 고속 추진기관으로, 이 엔진을 장착한 비행기는 서울-LA를 1시간에 비행할 수 있게 된다. 이번 개발의 성공에 따라 극초음속 비행기의 구현을 위한 기초를 다졌다.

한국항공우주연구원이 3년여 만에 개발한 이들 부품은 마하 6.7급 성능으로, 40여차례 시험 평가 과정을 거쳤다. 미국도 최근 마하 6.5급 스크램 제트엔진 X-51A의 지상시험을 마친 바 있다. 항우연 양수석 박사는 “앞으로 엔진 노즐 부분에 대한 시험·평가를 거쳐 열냉각 시스템 등을 보완하면, 시험 비행에도 나설 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.

이번 지상시험의 성공으로 한국의 극초음속 엔진 기술은 진일보한 셈이며, 이를 바탕으로 스크램 제트엔진의 시험 비행을 성공시킨다면, 미국을 비롯한 몇몇 국가가 독점해 온 미래형 극초음속 엔진기술 분야에서도 한국이 핵심 기술보유국으로 자리매김할 수 있을 것이다.

스크램 제트 엔진은 지속적으로 연료를 초음속으로 연소시켜 강력한 추진력을 만들어 낸다. 스크램제트 엔진을 이용한 초음속 비행기는 초음속전투기 조종사가 겪는 것 같은 고(高)중력, 가속도 비행을 느끼지 않는다. 처음 30분 동안 서서히 가속하기 때문에, 비행하는 동안 꼭 시소를 타고 있는 것과 같은 편안한 느낌을 받는다. 재미있는 것은 승객이 탄도비행의 정점 근처에서 몇분 정도 무중력 상태를 체험한다는 것이다. 영화에서처럼 벨트를 풀고 움직이면 공중에 뜰 것이다. 물을 쏟아도 물이 바닥으로 떨어지지 않고 공중에 떠 있을 것이다. 장차, 일반인들도 이런 극초음속 비행 여행을 즐길 수 있을 것이다.

스크램 제트 엔진의 핵심기술은 산화제 없이 공기로 연료를 점화시킨다는 것이다. 기존의 엔진 로켓은 연료 점화를 위해 거대한 산소통을 매달고 비행을 해야하는 반면 이 엔진은 연소에 쓰이는 산소를 자체 흡입, 장비의 무게를 절반이하로 줄일 수 있다는 것이다. 그러나 시속 5천km가 넘는 초음속대에서 실제 엔진 내부의 연료분사와 연소과정, 공기의 흐름 등을 예측하기 힘들어 1950년대 말부터 세계 각국에서 진행된 연구들은 모두 실패로 그쳤다.

  

스크램 제트 엔진의 지상시험과 비행시험에 대한 수치계산을 수행하여 이 엔진 내부에서 벌어지는 연소과정과 공기 흐름의 특성을 모두 밝혀내는 것이 시험 비행을 성공시키는데 결정적인 역할을 한다. 스크램 제트 엔진은 최고 마하 15의 속도를 낼 수 있어 상용화가 될 경우, 서울∼LA간의 비행시간을 1시간대로 줄일 수 있고 천문학적인 비용이 소요되는 인공위성 발사비용도 현재의 10%대로 대폭 절감될 것으로 전망된다. 이번 연구를 계기로 우리나라는 독자적인 초음속 비행엔진 관련기술을 확보할 수 있으며, 우주항공 분야 뿐만이 아니라 국방 분야에서도 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

한국은 이미 독자적으로 개발한 액체 추진 로켓인 KSR-Ⅲ를 2002년 10월 27일 충남 안흥 발사장에서 발사하여 성공했으며, 우주발사체 발사를 위한 기반기술을 확보하게 되었다. 과거 발사된 KSR-Ⅰ.Ⅱ가 주로 미사일에 적용되는 고체연료 추진이었던 것에 비해 이번 로켓은 액체연료를 사용한 것이기 때문에, 로켓의 평화적 이용에 대한 가시적인 효과도 거둘 수 있다.

  

또한, 한국은 이미 초음속 고등훈련기이자 경공격기인 T-50을 2002년 8월 20일에 개발하였고, 경남 사천 공군기지에서 초도비행을 마쳤다. T-50은 F-16, F-15, F-22, JSF 등 세계 최신예 및 차세대 전투기의 조종 훈련을 위해 설계됐으며, 고도의 기동성을 제공하는 디지털 비행제어 시스템, 신뢰성과 안정성이 향상된 첨단 디지털 엔진제어 방식의 엔진과 견고한 기체 및 착륙장치 등 동급 최고의 성능을 지닌 것으로 평가받고 있다.

 

공군은 오는 2030년까지 최소 800대의 T-50을 제작, 300억 달러 수출을 목표로 하고 있으며, 세계 고등훈련기 시장의 25%를 점유할 것으로 기대된다. T-50은 최대 속도 마하 1.5 , F-16 수준의 기동성과 F-4(팬텀) 수준의 무장 성능을 갖추고 있으며, 날아 다니는 최첨단 전자 장비라 해도 과언이 아니다. 초음속 비행기는 일반 아음속(亞音速) 비행기와는 차원이 다른 고도기술의 집약체다. T-50의 비행 성공은 우리나라가 고유모델 초음속 항공기 생산국이 되었음을 내외에 공포하는 역사적 사건이었다.