대형항공기 크기냐 속도냐

‘소리와 열의 벽을 넘어라.’

세계 항공기 시장을 양분하고 있는 미국 보잉사와 유럽 에어버스사가 엇갈린 행보를 보이고 있다. 항공기의 ‘속도’와 ‘크기’를 둘러싼 상반된 선택이 원인이다.1903년 라이트형제가 처녀 비행에 성공한 이후 100여년간의 비약적인 발전에도 불구하고 항공기의 미래가 더 빠른 속도로 ‘업그레이드’되고 있다.

●에어버스, 550석 ‘A380’ 3월말 시험비행

에어버스 A380 에어버스 A380

오는 3월말 시범비행에 나서는 에어버스의 A380기는 555석 규모로 지난 35년간 초대형 항공기의 대명사로 군림해온 보잉의 B747-400기(416석)를 제쳤다. 모든 좌석을 이코노미석으로 바꾸면 840명의 승객을 태울 수 있어 고속열차 KTX 1편성(20량 935석)과 맞먹는다.

이처럼 ‘점보’를 넘어 ‘슈퍼’ 크기의 항공기를 선보인데는 허브공항을 중심으로 장거리 운항이 늘어 대형 항공기 수요가 증가할 것이라는 전망 때문이다. 반면 보잉은 각 대륙간 도시를 논스톱으로 연결할 수 있는 항속거리가 길고 속도가 빠른 항공기 수요가 늘 것으로 예측하고 있다.

●보잉, 마하 0.85 ‘787’ 2007년 시험비행

이에 따라 보잉은 B747의 뒤를 이을 후속기종 개발을 포기했다. 대신 현재 마하 0.8(음속의 0.8배) 수준인 속도를 0.85까지 높이고 항속거리를 늘린 ‘787 드림라이너’(217석 규모)라는 고연비 중형 항공기 개발에 박차를 가하고 있다.787은 오는 2007년 상반기중 시험비행을 거친 뒤 2008년 운항에 들어갈 예정이다.

초음속 대형 항공기를 만들기 위해서는 소리와 열의 벽을 넘어야 한다. 비행기의 속도가 빨라지면 기수와 날개 앞쪽에 공기가 압축돼 충격파(소리의 벽)가 발생, 양력이 줄어들어 비행이 불가능할 수 있다. 또 공기와 기체의 마찰로 온도가 상승, 기체의 강도가 약해지는 문제(열의 벽)도 발생한다. 즉 군용 전투기와 달리 민간 항공기는 경제적 효율성을 우선적으로 감안해야 하기 때문에 크기와 속도의 갈림길에서 선택이 필요한 것이다. 그러나 항공기 제작기술의 발달로 이같은 고민은 일정부분 해소될 전망이다.

●2000명·최대 마하8…상용화 관건은 경제성

21세기형 초대형 항공기로는 동체뿐만 아니라, 날개에도 객실이 배치되는 전익기(FWB)와 동체와 날개의 구분이 없는 혼합기(BWB) 등이 구상 단계에 있다. 이들 항공기는 최대 2000명의 승객과 200t의 화물을 동시에 수송할 수 있다.

대기권 밖에서 마하 5의 속도로 비행하는 극초음속 항공기(HST) 개발도 진행중이다. 상용화 시기는 2030년 이후로 예상된다. 현재 기술적인 문제는 거의 해결됐다.15시간이 걸리는 서울에서 뉴욕까지 3시간이면 도달할 수 있다. 한국항공대 이영혁 교수는 “충격파를 완화시키기 위해 기체 앞 부분은 좁고 긴 동체 모양으로 설계가 진행중”이라면서 “다만 상용화의 관건은 승객들이 필요성을 느끼느냐의 문제와 개발비, 제작비, 운항비 면에서 얼마나 경제성을 갖추느냐에 있다.”고 설명했다.

미국 항공우주국(NASA)은 우주항공기(ASP 또는 SSC) 개발에 박차를 가하고 있다. 로켓을 활용한 우주항공기는 250명을 태우고 마하 8의 속도로 비행한다. 수직으로 이착륙하는 우주항공기(HOTOL)는 공기저항이 없는 대기권 밖으로 항공기를 어떻게 올려 놓느냐의 문제가 남아 있다.

또 등유 계통의 케로신 대신 액체수소를 항공연료로 사용하는 항공기도 개발중이다. 이 교수는 “액체수소는 질소산화물 배출량이 석유의 5%에 불과하고, 단위중량당 발열량도 석유의 2.7배에 달한다.”면서 “10년 후에는 액체수소의 생산단가가 낮아져 실용화될 수 있을 것”이라고 말했다.

이밖에 현재 군용기에 적용되고 있는 수직이착륙기(VTOL)와 이륙거리가 610m 이하인 단거리이착륙기(STOL)의 상용화도 서두르고 있다.

장세훈기자