이것이 미래형 항공기?…X-65 실험기 공개 [고든 정의 TECH+]

멀리서 봤을 때 비행기의 날개는 단순한 형태로 보입니다. 하지만 비행기를 타고 여행을 떠날 때 창밖을 내다보면 생각보다 복잡한 구조로 되어 있다는 사실을 알 수 있습니다. 이륙할 때 날개를 펼쳐 양력을 높이는 장치인 플랩이나 비행기의 방향을 조종할 때 사용되는 보조 날개 모두 복잡한 장치입니다. 최신 제트 여객기는 엔진, 동체, 조종 시스템, 날개 등 어느 부위나 최첨단 기술이 적용된 공학 기술의 결정체라고 할 수 있습니다.

하지만 사실 어떤 기계든지 단순할수록 좋은 기계라고 할 수 있습니다. 단순해야 만들기도 쉽고 고장도 잘 나지 않고, 고장이 나도 수리가 쉽습니다. 따라서 항공기의 각 부분을 더 단순하게 만들려는 연구가 진행됐습니다. 날개 역시 예외가 아닙니다.

항공 공학자들은 오래 전부터 외부에서 봤을 때 움직이는 부분 없이 공기의 흐름을 제어해서 항공기의 자세를 제어하는 능동 흐름 조절(Active Flow Control, 이하 AFC) 기술을 연구해 왔습니다. 결국 항공기 날개를 움직이는 근본 목적이 항공기 주변 공기 흐름을 바꿔 방향을 바꾸는 것인 만큼 공기를 직접 분사해서 공기 흐름을 변화시켜도 동일한 효과를 거둘 수 있습니다.

AFC 기술의 장점은 외부에서 움직이는 부분이 없기 때문에 복잡한 기계 장치를 빠른 바람과 눈, 비, 수증기에 노출할 필요가 없다는 것입니다. 덕분에 고장의 가능성이 줄어들고 구조도 한결 단순하게 만들 수 있습니다. 따라서 항공기 날개 무게도 줄여 성능을 더 높일 수 있습니다. 군사적인 관점에서는 외부에 움직이는 부분이 없는 만큼 스텔스 기능을 높일 수 있다는 점이 큰 장점입니다.

하지만 공기를 분사해 자세를 제어하는 일이 말처럼 쉽지 않았기 때문에 AFC 항공기는 아직 실용화되지 못하고 있습니다. 미국 고등연구계획국(DARPA)은 실용적인 AFC 항공기 개발을 위해 CRANE(Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors) 프로젝트를 진행했습니다. 그리고 실제 실험기 제작을 위해 오로라 플라이트 사이언스사를 사업자로 선정하고 실제 제작에 들어갔습니다.

X-65 실험기는 자세 제어를 위해 주 날개와 꼬리 날개에 각각 두 개씩, 총 네 개의 AFC 노즐을 지니고 있습니다. 하지만 동시에 기존의 기계식 보조 날개와 플랩 등을 동시에 갖춰 이중으로 비행 제어 장치를 장착했습니다. 아직은 실험적인 기술이라 비행 중 무슨 문제가 생길지 모르기 때문입니다.

X-65 실험기는 드론 형태의 무인기이지만, 무게 3175kg, 날개 너비, 9m, 속도 마하 0.7 정도로 소형 제트기와 비슷한 크기이기 때문에 실제 항공기에 적용할 수 있는 데이터를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 무엇보다 무인기 형태로 제작되어 테스트 파일럿이 위험에 처할 일 없이 연구가 가능하다는 점이 장점입니다.

제작사인 오로라 플라이트 사이언스 측은 X – 65 AFC 실험기가 내년에 첫 비행을 시도할 수 있을 것으로 보고 있습니다. AFC 기술이 미래 항공기의 외형과 성능을 크게 바꿀 혁신이 될 수 있을지 내년이 되면 어느 정도 가늠할 수 있을 것으로 보입니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com