2023년 1월17일 오후 3시15분, 대한민국이 만든 전투기 KF-21 보라매가 초음속 비행을 성공했다.

한국은 세계 8번째 자국기가 초음속 비행을 성공한 국가가 됐다. 한 해를 시작하는 시점에 다시 한 번 국가의 위상을 높이는 계기가 된 것은 분명하다.

초음속 비행은 단순하게 비행기 기체에 성능 좋은 엔진을 장착한다고 달성되는 것은 아니다. 소리의 속도 보다 빠르게 비행하는 것은 험난한 과정을 극복해야 성공을 거둘 수 있는 것으로 음속 돌파 시 발생하는 충격파가 비행기 동체에 미치는 영향은 매우 커서 지금까지 우리를 제외하고 전 세계 7개 나라만이 성공을 한 것만 보아도 쉽지 않음을 짐작할 수 있겠다.

세계 최초의 초음속 비행은 2차 세계대전이 끝나고 미국과 소련(현재 러시아)이 체제 경쟁을 하던 1947년 10월14일 미국 캘리포니아 모하비 사막 상공에서 이뤄졌다.

Charles Yeager 대위는 그의 아내를 위해 Glamorous Glennis라는 별명을 가진 벨 X-1을 가지고 수평 비행해 달성했다.

이 비행기는 지상에서부터 이륙한 것이 아니라 B-29 비행기의 폭탄창에서 낙하 발사됐고 마하 1.06에 도달했다. 착륙은 엔진이 꺼진 후 자연스럽게 미끄러져 마른 호수 바닥에 착륙했다.

최초의 초음속 비행기에 관한 다른 몇 가지 흥미로운 이야기를 가지고 있다.

미국이 소련 등의 경쟁 국가에 정보가 흘러가지 않도록 통제를 했는데 그 내용이 잡지사 기자에게 유출이 됐다. 약 2달 뒤에 대대적으로 신문과 잡지 등에 뉴스로 보도된 후 미 공군은 폭로한 기자에게 법적 조취를 취하겠다고 했으나 실제로는 어떤 일도 발생하지 않았다.

명칭 벨 X-1에서 보듯이 이것은 최초의 체계화된 새로운 비행기 제작 프로그램의 일환으로 만들어진 것이다.

즉, 모든 새로운 비행기 제작을 위한 연구 프로젝트는 ‘X-번호’를 순번으로 사용한다. 예를 들면, 최초의 실전용 스텔스 전투기인 F-35는 록히드 마틴의 X-35가 개발 원형이며 현존하는 전투기 중에 최강인 F-22 랩터도 록히드 마틴의 X-44로 연구 개발됐다.

벨 X-1 비행기는 동체와 날개의 각도가 수직인 곧은 날개(straight-wing) 형태를 가진 유일한 비행기다. 즉, 빠른 속도를 내기 위해 동체와 날개의 각도를 뒤로 처친 후퇴각 날개를 가져야 하지만 X-1 비행기는 아니다.

당시에도 2차 세계대전 중 독일 항공기 성능을 벤치마킹해 음속 장벽을 허물기 위해서는 후퇴 날개 설계가 필요하다고 믿었는데 벨 X-1이 곧은 날개 형태로 초음속 비행을 성공했다는 소식은 많은 전문가들을 놀라게 했다. 현재 모든 초음속 비행기는 후퇴각 날개를 가졌다.

X-1의 다양한 변형이 초음속 비행의 여러 가지 측면을 테스트하기 위해 제작됐다. 그 중 하나인 X-1A는 Charles Yeager가 조종을 맡았는데, 의도하지 않았지만 음속의 2배 이상으로 초음속 비행 시 무거운 동체의 관성이 항공기를 안정시키기 위해 날개와 동체 꼬리 부분에 생성된 공기역학적 힘과 모멘트를 초과하는 위험한 상황에 직면했다.

마하 2.4 이상에 도달한 직후 Yeager는 당시 알려지지 않은 이 현상으로 인해 약 2만4000m에서 X-1A의 통제권을 잃었고 모든 3차원 회전 운동을 동시에 제어할 수 없는 긴급한 상황이 됐다.

하지만 Yeager는 1분도 안 되어 1만6000m로 하강한 후 약 8800m에서 비행기를 제어할 수 있었다. Yeager의 이 탁월한 비행 기술로 극도로 위험한 상황을 막았던 것이다. 하지만 다른 시범비행 조종사는 Bell X-2를 테스트하면서 유사한 상황 하에서 목숨을 잃었다.

최초의 음속 돌파 비행을 한 Charles Yeager는 6.25 동란에도 참전을 했고 또한 그는 1953년 북한군 조종사 노금석이 MiG-15를 타고 한국으로 망명한 후 그 MiG를 조종한 최초의 미국 비행사였다. 참조로 북한군 대위로 남쪽으로 내려온 노금석은 2022년 12월에 향년 90세로 미국에서 사망했다.

미국이 현재 세계 최강의 항공 우주 기술을 가진 것은 이런 최초의 초음속 비행기 벨 X-1 성공이 큰 역할을 했다는 것은 부정할 수 없는 사실이다.

또 미국 항공우주국 NASA가 1958년에 설립된 것은 다양한 이유들이 있겠으나 이런 초음속 비행의 성공이 NASA 설립의 초석이 되었다는 것 또한 분명하다.

대한민국도 세계 8번째 초음속 비행기 개발에 성공한 것으로 계기로 21세기 우주시대를 선도해야 한다는 자세로 한국판 NASA가 빠르게 설립되길 조심스럽게 희망해 본다.

거제저널  gjnow3220@hanmail.net

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