괴물스펙 초음속 정찰기 vs 무인항공기

SR-71은 록히드마틴이 지난 60년대 개발한 전략 정찰기다. 물론 이 명칭보다는 블랙버드(Blackbird)라는 별칭으로 더 잘 알려져 있다. 1990년 퇴역할 때까지 생산된 블랙버드는 모두 32대. 블랙버드는 고도 26km에서 마하 3.3에 달하는 속도로 날 수 있어 세계에서 가장 빠른 유인 항공기로 불렸다.

그런데 최근 보잉이 미항공우주학회가 개최하는 포럼인 사이텍(SciTech) 기간 중 이런 SR-71을 넘어 무려 마하5로 비행할 수 있는 선오브블랙버드(Son of Blackbird) 컨셉트 모델을 발표했다고 한다.

선오브블랙버드는 그야말로 괴물 스펙을 지니고 있다. 아버지 격인 블랙버드의 마하3.3을 가볍게 제칠 수 있는 마하5에 달하는 속도, 6,000km/h로 비행하는 걸 전제로 한다. 이를 위해 동력원도 제트엔진 외에 초음속 비행을 위한 스크램제트를 곁들인다. 또 기체 바닥면은 평면으로 구성했고 변칙 형태를 지닌 델타윙을 달았다. 평평한 바닥의 경우 초음속 비행을 할 때 발생하는 충격파를 통해 양력을 얻는 역할도 한다. 그 밖에 공기 흡입구 2개도 더해 스크램제트에 맞는 구조를 취한다.

기체를 위에서 보면 날카롭고 뾰족한 기수를 지녔다. 표면은 매끄러운 곡선. 이런 구조는 당연히 초음속 비행을 할 때 저항을 줄이는 역할을 한다. 동시에 단열 압축을 통해 기체 가열을 최소화할 수 있고 레이더에 포착되지 않는 스텔스 성능을 끌어올리는 역할을 기대할 수 있다.

보잉은 지난 2004년 시험기 X-43으로 이미 마하 9.68 그러니까 1만 2,144km/h에 달하는 속도를 기록한 바 있다. 이어 등장한 X-51A 등을 통해 초음속 기체 설계를 위한 통합 디자인 최적화 MDD(Multidisciplinary Design Optimization)를 채택하고 있다. 이런 기술이나 노하우는 선오브블랙버드에도 반영된다.

앞서 밝혔듯 블랙버드를 개발한 곳은 록히드마틴이다. 정확하게 말하면 록히드 시절 산하 스컹크웍스(Skunk works)가 개발한 것이다. 이곳은 미 고등연구계획국 DARPA 지원 하에 지금 진정한(?) 블랙버드의 아들 SR-72를 개발 중이다.
SR-72는 고도 3만∼6만m에서 최고 속도 마하6을 목표로 하며 2030년 첫 비행을 목표로 하고 있다. 이륙한 다음 마하3까지 가속하는 제트엔진 뿐 아니라 초음속 영역에서 추진력을 낼 때 유리하도록 보잉과 마찬가지로 듀얼램제트엔진을 곁들인 TRCC 엔진(Turbine Rocket Combined Cycle)을 이용한다. 선오브블랙버드는 SR-72와 경쟁을 할 것으로 보인다. 실제 선오브블랙버드가 개발되면 기체는 SR-71과 비슷한 37m가 될 것이라고 한다.

이렇게 보잉과 록히드마틴 등이 초음속 정찰기를 개발 중이다. 하지만 미국 뿐 아니라 중국도 초음속 항공기 개발 경쟁을 본격화할 전망이다. 국유 기업인 중국항공우주과학공업그룹 CASIC(Chinese Aerospace Science and Industry Corporation)는 텡윤(Teng Yun)을 개발 중이다. 2단식 발사를 하는 항공기지만 2단 로켓은 재사용할 수 있고 화물은 2톤, 우주비행사는 5명을 쏘아 올릴 수 있다고 한다. 하지만 1단만 사용해도 10∼15톤을 운반할 수 있고 군사용으로 전용이 가능하다고 한다.

또 다른 기관인 중국항천과기집단 CASC(China Aerospace Science and Technology Corporation) 역시 지난 2016년 8월 초음속 비행 관련 엔진 기술인 TRRE(turbo-aided rocket-augmented ram / scramjet engine)을 오는 2020년까지 개발하고 2030년까지는 기체 비행을 실현하겠다는 계획을 발표한 바 있다.

이렇게 미국과 중국을 비롯한 군사강국이 초음속 정찰기 개발 경쟁에 나서고 있다. 초음속 정찰기는 고고도에서 초음속 정찰을 할 수 있어 방위력 상승에 도움이 된다. 하지만 예전보다 정찰 위성 성능이 높아졌고 드론 활용 가능성 등이 높아지고 있는 데 비해 초음속 정찰기는 개발은 물론 제조 비용이나 운영비용이 과다하다는 점 때문에 효용성에 대한 의문이 늘어날 수도 있다.

실제로 미 공군 산하 공군연구소(USAF Air Force Research Laboratory)와 항공기 제조사 크라토스(Kratos)는 스텔스 기능을 갖춘 드론, 무인 항공기 기체 개발을 진행 중이다. 이 기체는 사람이 조종하거나 자동 추적 기능을 갖추는 등 쓰임새에 따라 다양한 형태로 개발할 수 있다.

이런 무인 항공기 방식의 장점은 낮은 운영비용이나 인적 물적 피해를 줄일 수 있다는 점에 있다. 조종사는 심하면 격전 중 10G가 넘는 강한 중력가속도 압박에 블랙아웃, 그러니까 의식 상실 현상을 일으켜 그대로 추락해버리는 일이 발생할 수도 있다. 무인 항공기가 전장터에 등장한다면 무엇보다 파일럿 생명 보호에는 도움이 될 수 있다. 그 뿐 아니라 기체 단가가 낮아지기 때문에 드론을 대량 투입할 수 있다는 것도 전략적 장점으로 작용할 수 있다.

크라토스가 개발 중인 무인 항공기 기체인 마코(Mako)는 이 기업이 생산한 BQM-167A를 바탕 삼아 설계한다. 이륙할 때에는 로켓 엔진을 보조로 활용, 긴 활주로를 쓰지 않고 곧바로 이륙할 수 있다. 이륙한 다음에는 터보팬엔진을 이용해 비행한다. 기체에는 장비나 무기를 탑재할 수 있는 건 물론이다.

마코는 낮으면 6m에서 높으면 1만 5,000m 고도까지 폭넓은 범위에서 비행할 수 있다. 속도는 1,100km/h이며 비행 가능한 범위는 편도 기준으로 1,130km다. 기체 가격은 150만 달러에서 200만 달러 사이에 불과해 값비싼 전투기와 견주면 낮은 비용으로 전력을 증강할 수 있다.

크라토스는 마코보다 더 큰 무인 항공기 기종인 발키리(Valkyrie)도 개발 중이다. 길이는 8.8m이며 날개폭은 6.7m. 터보팬엔진을 갖췄는데 태평양을 횡단할 수 있을 만한 긴 항속 거리가 특징이다. 고도는 15m에서 1만 3,700m까지 가능하다. 임무가 끝나면 낙하산을 이용해 지상으로 귀환한다. 기체나 부품 자체는 이후 재사용할 수 있다.

이런 무인 항공기가 실제로 등장하게 된다면 드론끼리 공중전을 벌이게 되거나 앞서 소개한 고성능 고비용 첩보기를 대신한 새로운 형태의 첩보전이 일어날 수 있다. 차세대 전투기의 개념 자체를 바꿔버릴 수도 있을 것이다.