로켓처럼 뜨고 내리는 비행기

미군, 수직 이착륙 무인기 개발중

비행기는 날개 형태에 따라 고정익기(固定翼機)와 회전익기(回轉翼機)로 나뉜다. 고정익기는 여객기처럼 양쪽 날개가 비행기 동체에 붙어있는 비행기를 뜻하고, 회전익기는 헬리콥터와 같이 날개가 회전을 하는 비행기를 가리킨다.

일반적으로 고정익기는 회전익기보다 속도가 빠르고 항속 거리가 길다는 장점이 있지만, 넓은 면적의 활주로를 필요로 한다. 반면에 회전익기는 속도와 항속거리가 고정익기에 비해 떨어지지만 좁은 공간에서도 수직으로 이·착륙이 가능하다는 장점을 갖고 있다.

직립형태로 이륙을 준비중인 무인 수직 이착륙기의 개념도 ⓒ DARPA

직립형태로 이륙을 준비중인 무인 수직 이착륙기의 개념도 ⓒ DARPA

따라서 오래 전부터 이 둘의 장점을 하나로 합친 항공기를 제작하기 위한 시도가 여러 차례 시도되었는데, ‘V-22 오스프리’ 같은 틸트로터(Tilt Rotor)기나 ‘F-35B’ 같은 수직 이·착륙 제트기 등이 그런 대표적 사례들이다.

하지만 수직 이·착륙 항공기들은 구조가 복잡할 뿐만 아니라 가격도 고가여서 대량 생산에는 한계를 보여왔다. 그런데 최근 미국이 저렴한 비용으로도 수직 이·착륙을 할 수 있는 무인기를 개발하고 있어 주목을 끌고 있다.

로켓처럼 직립 방식으로 수직 이·착륙

방위산업 전문 매체인 디펜스업데이트(Defense-Update)는 미 해군연구국(ONR)과 미 방위고등연구계획국(DARPA)이 장거리 정찰 및 공격이 가능한 무인 수직 이·착륙기를 개발 중이라고 보도하면서, 이 무인기의 가장 큰 특징은 로켓처럼 수직 이·착륙을 하는 직립 방식으로 이루어져 있다고 밝혔다. (관련 기사 링크)

‘TERN(Tactically Exploited Reconnaissance Node)’으로 명명된 이 무인 수직 이·착륙기의 개발 프로젝트는 미 방위산업체인 노스롭그루만사의 주도로 현재 시제품 제작 단계까지 진행되었다.

무인 수직 이착륙기의 날개 부분이 제작되고 있다  ⓒ DARPA

무인 수직 이착륙기의 날개 부분이 제작되고 있다 ⓒ DARPA

그동안 프로젝트가 비밀리에 추진되어 비행기의 외관을 두고 여러 가지 추측이 제기되었지만, 최종적으로 결정된 디자인은 항공기처럼 길고 넓은 날개에 동축반전(同軸反轉) 방식의 프로펠러가 탑재된 형태를 띠고 있다.

동축반전이란 항공기 기체는 하나지만 두 개의 프로펠러가 서로 반대 방향으로 회전하는 회전날개에 의하여 양력(揚力)과 추력(推力)을 얻어 비행하는 방식을 의미한다.

노스롭그루만사의 발표에 따르면 시제품의 날개 부분은 거의 다 완성된 상태인 것으로 나타났는데, 당초 계획대로라면 오는 2018년에 첫 시험 비행에 들어갈 예정이다. 9m가 넘는 날개 너비에 272kg 정도의 페이로드(payload), 그리고 1670km의 항속거리를 지닌 수직 이·착륙기가 될 것으로 예측되고 있다.

상용화 여부는 안정적인 착륙 기술에 달려 있어

DARPA가 개발 중인 무인 수직 이·착륙기의 성능은 사실 과거에 개발된 수직 이·착륙기 들과 비교해 볼 때 우수하다고 볼 수 없다. 그런데도 이 비행기의 제작에 관심이 모아지고 있는 이유는 독특한 이륙과 착륙 방식을 갖고 있기 때문이다.

일반적인 수직 이·착륙기들의 이륙과 착륙 방식은 헬리콥터처럼 그 자리에서 그대로 올라갔다가 일정한 높이에 다다르면 공중에서 앞으로 전진하는 형태를 취한다. 바닥에 바퀴를 댄 채로 앉아 있다가 하늘로 올라가는 것이다.

하지만 TERN 프로젝트가 선보일 무인 수직 이·착륙기의 방법은 마치 로켓을 쏘아 올릴 때처럼 직립 방식으로 진행된다. 비행기의 꼬리 부분을 바닥에 댄 채로 이륙했다가, 다시 꼬리 부분부터 착륙하는 것.

다시 말해 무인 수직 이·착륙기의 앞머리 부분은 평소 하늘을 바라본 채로 서 있다가, 출동 명령이 떨어지면 그대로 공중으로 날아 오른 뒤 90도 각도로 회전을 하면서 앞으로 나아가는 것이다.

1950년대에 개발된 직립형 수직 이착륙기의 모습 ⓒ US Air Force

1950년대에 개발된 직립형 수직 이착륙기의 모습 ⓒ US Air Force

이 같은 이·착륙 방식을 취한 이유에 대해 노스롭그루만사의 관계자는 “항공모함이 아닌 구축함의 경우는 갑판이 좁아서 고정익기는 물론이고 회전익기 조차 충분하게 실을 수 없다”라고 밝히며 “따라서 좁은 갑판에서도 이·착륙 할 수 있는 방법을 찾다가 이 같은 아이디어를 생각해 냈다”라고 덧붙였다.

그는 “이 같은 직립 방식의 수직 이·착륙기 개발이 처음은 아니다”라고 공개하며 “지난  1950년대에 록히드마틴사가 XFV라는 직립형 이·착륙기를 만들었는데, 이륙은 그럭저럭 했지만 착륙에 연이어 실패하면서 프로젝트 자체가 없어졌다”라고 전했다.

록히드마틴사의 XFV 사례에서 보듯 직립형 이·착륙기의 개발은 결코 쉬운 일이 아니다. 1950년대에 비해 지금의 항공기술은 비교할 수 없을 정도로 발전했지만 직립으로 착륙하는 기술은 여전히 까다로운 문제다.

특히 구축함 갑판은 좁을 뿐만 아니라 파도로 인해 끊임없이 흔들리기 때문에 이런 조건을 극복하고 안정적으로 착륙하는 일은 지금의 기술로도 그리 간단하지 않은 과제라는 것이 항공 전문가들의 의견이다. 이런 점 때문에 TERN 프로젝트의 성공 여부는 직립 형태의 착륙이 이상 없이 재현되어야 가능할 것으로 점쳐지고 있다.

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