2023년 8월 22일 나사가 초음속 여객기 도입이 가능하다는 연구결과를 발표했다. 일론 머스크도 만들고 싶어하는 초음속기가 곧 다시 도입된다. 유나이티드 항공사와 아메리칸 항공사는 붐 수퍼소닉의 초음속 여객기를 각각 15대, 20대를 주문했다.
1978년 처음 시작된 기존의 콩코드보다 더 빠르고 조용한 초음속기가 곧 상용화되어 미국 뉴욕에서 영국 런던을 마하 1.7 속도로 세 시간 반에 주파한다.
나사의 초음속 여객기 상용화 로드맵 위한 연구
2023년 8월 22일 나사는 사전 연구 결과 전 세계적으로 약 50개 도시 간 노선에서 초음속 여객기 도입이 가능하다는 결론을 얻었으며 마하 2 ~ 4 초음속기 상용화를 위한 기체 개발및 기술 로드맵에 대한 본격적인 연구에 들어간다고 밝혔다.
기존 여객기의 속도는 음속의 80%인 시속 600마일이다. 그에 반해 초음속기로 마하 2 ~ 4의 속도로 런던 뉴욕 구간을 4시간 내에 도착할 수 있다.
나사는 지난 10년간 록히드마틴과 함께 초음속 여객기 재개를 위해 시험용 기체 X-59를 만들어 테스트 중이다. 문제가 되는 충격파(=소닉붐)을 최소화하도록 기체를 설계했다. 초음속기의 육지 비행도 가능하도록 미국 각 지역을 돌며 시험 비행을 하며 소음 피해 여부를 측정하고 있다.
나사는 초음속 여객기 개발을 본격화한다. 나사는 초음속 여객기 디자인 컨셉 개발을 위해 민간업체 컨소시엄 2곳과 1년 계약을 각각 체결했고 기술적 로드맵도 확정할 예정이다.
나사의 로드맵을 위해 마하 2 이상의 저소음형 기체 개발을 위한 보잉 컨소시엄이 있다. 엑소소닉, GE 에어로스페이스, 조지아 공대 항공우주시스템설계연구소, 롤르로이 북미지사 등이 합류했다.
나사와 협력한 해당 회사들의 연구가 끝나면 초음속기 디자인 컨셉과 기술적 로드맵이 최종 완성된다. 나사의 초음속 기술 프로젝트는 안전성, 효율성, 경제성, 환경에 무해하고 여행자들에게 혜택이 돌아가는 책임있는 혁신을 추구한다.
유나이티드 항공사 초음속기 15대 주문과 아메리칸항공도 20대 구매
일본 항공사 JAL은 2017년 12월 초 붐 수퍼소닉에 1000만 달러를 투자하고 초음속 여객기 20대를 우선 매입할 권한을 얻었다. 아메리칸 항공은 2022년 8월 16일 초음속 여객기를 20대 주문했다.
2021년 6월 초에 미국 유나이티드 항공이 미국 항공 스타트업 붐 수퍼소닉(Boon Supersonic)이 개발 중인 초음속 항공기 오버추어Overture 15대를 주문했다. 유나이티드 항공은 초음속기가 보잉 787과 경제성이 비슷할 것이라고 밝혔다.
유나이티드 항공사는 2020년 2월 에어택시 스타트업 아처에 2천만 달러를 투자한데 이어 혁신적인 항공 서비스에 더욱 투자를 하고 있다. 특히 초음속기를 투입하면 비즈니스 고객 수요를 충족시킬 수 있다고 보고 있다.
소리보다 더 빨라서 초음속기다. 음속은 기온에 따라 변한다. 소리의 속도는 초당 340m이고 콩코드는 초당 603m로 날아갔다. 초음속기 항공료는 인당 수천달러로 예상된다. 인천에서 뉴욕까지 초음속기로(supersonic aircraft)는 5기간 걸린다. 일반 여객기로는 14시간 걸린다.
붐 수퍼소닉(= 붐 테크놀로지)은 초음속기를 만들어 시험비행을 하고 당국의 승인을 받은 뒤 2029년 여객 서비스를 시작한다는 계획이다. 미국 덴버에 본사를 두고 2014년에 설립된 이 벤처는 벤처캐피털 등에서 2억 7천만달러를 투자받아 초음속 항공기를 개발하고 있다.
1978년 영국 프랑스 합작 최초의 초음속 여객기 콩코드
최초의 초음속 항공기는 1976년 영국과 프랑스가 합작해서 개발한 영국과 프랑스를 마하 2로 운행한 콩코드다. 인류가 자부심을 느낄 대단한 발명이었다. 콩코드는 프랑스어로 화합이라는 뜻이고 드골 대통령이 명명했다.
초음속기 개발 계획은 영국에서 1954년 2월 위원회가 결성되면서다. 1962년 11월 29일 프랑스와 협력개발 프로젝트 조약이 체결되어 1965년 2월 시제품이 제작되었다. 1969년 초음속 비행에 성공했고 1978년 상업항공을 시작했다.
음속을 넘을 때 소리가 쾅쾅 나서 항로 주변 지역이 유리창이 흔들리는 소음에 시달렸다. 좌석은 이코노미처럼 좁은 100석이 전부였다. 불편한데다 항공료도 매우 비쌌다.
소닉붐sonic boom은 단순히 공기와 비행기 사이에 마찰로 발생하는 소음이 아니다. 항공기가 음속을 돌파하면 항공기 주변에 충격파가 발생해서 충격파 때문에 공기 압력에 변화가 생기고 이것이 지상에 있는 사람의 귀에 콩하는 커다란 소리로 전달된다.
콩코드를 운영하던 브리티시항공과 에어프랑스는 비싼 엔진 비용과 소음, 안전 문제, 수요 부족 등의 난제로 힘들었다. 2000년 에어프랑스 4590편이 파리 공항에서 사고가 났다.
사고 원인은 다른 제트기가 활주로에 떨어뜨린 금속 조각이 콩코드기의 연료탱크와 충돌해서였다. 이래 저래 콩코드는 2003년 10월 퇴역했다. 그래서 초음속기를 재개하려면 미 연방항공처 FAA 등 각국의 규제 기관의 승인을 받아야 한다.
콩코드 이전 냉전 중에 옛소련에서 1968년 투폴레프Tupolev TU-144를 시험비행에 성공했고 후에 상용화하다가 이내 운항을 중단했다.
콩코드 이후 미국 나사, 록히드마틴, 붐 수퍼소닉, 버진 갤럭틱 등이 개발중
붐 수퍼소닉은 영국의 항공기 엔진 제조사 롤스로이스와 협업해 콩코드보다 75% 더 효율적인 엔진을 만들고 있다. 초음속기는 일반 항공기보다 많은 연료를 사용해서 환경오염 문제도 제기되었으나 지속가능한 항공유로 대체해 탄소 배출을 줄인다.
붐 수퍼소닉의 2017년 시제품 XB-1은 공기호름을 제어해서 비행기 형태에 변화를 줘서 충격파 소음 문제를 줄였다. 비행기 무게를 줄이기 위해 탄소섬유를 외관에 적용했다. 보잉 787 무게의 30%에 해당되어 연비를 획기적으로 개선해 운임비를 줄일 수 있다.
2017년 12월 미국의 군수회사 록히드마틴이 미국 초음속 항공기 제작 벤처회사인 에어리온과 초음속 여객기 AS2를 개발하는 양해각서를 체결했다. 2023년 7월 소닉 덤프 기술을 적용한 록히드마틴의 초음속기 X-59가 본격적인 시험비행에 나섰다.
록히드마틴은 미국 항공우주국 나사와도 초음속 비행기 제작을 위한 공동 연구를 진행하고 있다. 나사의 X-플레인의 소닉붐 크기는 75dB이하다. 2004년 11월 나사의 X-43A는 음속의 10배(=마하 10) 속도로 비행하는데 성공했다. 마하 10은 1초에 3.5km를 가는 속도이다.
미국 GE스파이크에어로스페이스도 18인승 초음속기를 개발하고 있다. 시제품으로 시범 비행을 한 뒤 2023년부터 상업비행을 시작할 계획이다. 최고 속도는 1913km(= 마하 1.8)이고 창문을 없애는 대신 디스플레이를 설치한다.
영국인 리처드 브랜슨이 이끄는 버진갤럭틱Virgin Galactic사도 롤스로이스와 손잡고 초음속기를 개발하고 있다. 마하 3로 운행하여 뉴욕과 런던을 2시간, 런던과 시드니를 4시간 에 연결할 계획이다. 이 사업은 미국 연방항공청의 협조 하에 진행중이다.
https://ww.forbes.com/sites/lauriewerner/2020/08/04
버진 갤럭틱의 초음속기는 비스니스와 일등석만 9~19석 갖춘다. 차세대 지속가능한 녹색 연료를 초음속기의 연료로 쓸 계획이다. 버진 애틀랜틱은 이미 2007년부터 바이오 연료를 보잉 747기에 넣고 런던-암스테르담에 운항하고 있다.
중국은 2018년 3월 마하 30 극초음속 전투기 개발이 가능한 지름 4m 대형 풍동 JF-22를 건설했다. 풍동은 빠르고 센 기류가 비행기에 미치는 영향을 실험하는 터널형 장치다.
한국은 록히드마틴의 T-50을 모체로 2022년 초음속 전투기 FA-50을 개발했고 다음 단계로 KF-X를 독자적으로 개발하고자 한다.
일론 머스크도 개발하고 싶어하는 초음속기
일론 머스크는 2018년 팟캐스트에 출연해 전기 초음속 수직이착륙기를 구상하고 있다고 언급했고 2021년 10월 8일에는 초음속 전기 수직이착륙기VTOL을 매우 만들고 싶다고 트위터에 글을 올렸다.
초음속기와 별도로 머스크는 화성 여행을 목표로 우주선 스타십을 개발하고 있는데 스타십을 타고 지구 어디든 1시간 안에 가는 지점간 로켓 지구여행 구상도 이미 밝힌 바 있다.
(참조 아시아경제, 동아사이언스, forbes, 매일경제)
최초의 초음속기 콩코드는 1978년부터 20년 운행됐다. 일론 머스크도 만들고 싶어하는 초음속 여객기가 곧 다시 재개된다. 나사와 민간 항공업 회사들이 초음속기를 개발해 왔다.
2023년 8월 22일 나사가 초음속 여객기 도입이 가능하다는 연구결과를 발표했다. 붐 수퍼소닉의 신형 초음속기 개발에 투자해 온 일본항공사 JAL은 선구매권을 확보했다. 미국 유나이티드 항공사와 아메리칸 항공사가 붐 수퍼소닉의 초음속기를 구매했다.
