프랑스군, 성층권 비행선 도입 추진

과학기술

프랑스군, 성층권 비행선 도입 추진
2023년 시범 비행…장기간 일정 지역 감시 가능

2020.01.16 10:08 심창섭 객원기자

프랑스군이 성층권 비행선 도입을 추진하고 있다. 지난 8일 탈레스 알레니아 스페이스(Thales Alenia Space)는 프랑스 국방부 조달청과 ‘스트라토부스(Stratobus)’를 감시 및 정찰 임무에 활용하기 위한 연구 계약을 체결했다고 발표했다.

프랑스·이탈리아의 합작 항공우주업체인 탈레스 알레니아는 2014년부터 스트라토부스라는 자율 성층권 비행선을 개발해왔다. 이 비행선은 길이가 70~100m에 달하며, 연료 보급 없이 태양광으로 에너지를 얻어 성층권 20km 고도에서 최대 5년간 체공할 수 있는 것으로 알려졌다.

2023년 시험 비행 예정인 스트라토부스. ⓒ Thales Alenia Space

탈레스 알레니아에 따르면, 이번 계약의 목적은 지속적인 성층권 플랫폼의 이점을 연구하여 프랑스군의 방어 능력을 향상시키는 것이다. 구체적으로는 성층권 비행선의 ‘감시 및 정찰(ISR)’ 임무에 대한 운영 개념 연구와 실물 크기의 시제기를 제작하여 비행 성능을 입증하는 것이 포함되어 있다.

이에 대하여 장필리프 체셀(Jean-Philippe Chessel) 스트라토부스 담당 이사는 “우리는 신뢰도가 높은 자율 비행선을 완성하고, 성층권 비행에 따르는 모든 문제의 해결책을 마련할 수 있다”면서 2023년 말까지 시험 비행에 나설 예정이라고 밝혔다.

성층권 기구는 소모성 풍선과 회수용 페이로드를 구분해서 설계한다. ⓒ World View Enterprises

기구보다 비행선 개발이 더 어려워

약 18~25km 고도의 성층권 하부는 대기가 안정적이고 기상변화도 적은 편이다. 이곳에 기구를 배치해서 통신 중계나 감시 활동을 하려는 계획은 이전부터 시도되었다. 구글은 성층권 태양광 기구를 통해 인터넷 서비스를 제공하는 ‘룬 프로젝트(Project Loon)’를 진행 중이고, 미군도 비슷한 기구를 이용해 자국 내 안보 위협을 감시하기 위한 실험을 추진하고 있다.

성층권 기구의 소재로는 얇고 질기면서도 가벼운 폴리에틸렌류가 주로 사용되는데, 성층권에서는 극한의 추위와 강렬한 햇빛에 쉽게 열화되므로 풍선의 수명이 짧아진다. 이 때문에 몇 개월 주기로 회수해서 풍선을 교체하거나, 일회성 소모품처럼 전체를 폐기해야 한다.

성층권 비행선 계획은 비교적 최근에 나왔다. 비행선은 기구처럼 바람에 떠내려가지 않고 제자리에 머물 수 있어서 더 효율적이다. 그러나 복잡한 구조로 인해 개발이 어렵고 비용도 많이 든다. 또한, 오랫동안 사용하려면 기존 소재보다 훨씬 튼튼한 신소재의 개발이 필요하다.

스트라토부스는 2개의 전기 모터로 추진력을 내서 최대 풍속 90km/h의 바람을 견딜 수 있다. 여기에 필요한 전력을 얻기 위해서 가벼운 태양 패널을 개발하는 것이 관건이다. 과거 콘셉트 모델에서는 반투명한 동체의 일부를 통과한 햇빛을 다시 반사하는 방식이었으나, 이번에 공개된 이미지에서는 외부에 태양 패널을 부착하는 방식으로 바뀌었다.

인공위성과 고고도 드론, 성층권 기구 및 비행선은 각자 다른 특성이 있다. ⓒ ESA

장시간 지역 감시에 유리

성층권 비행선의 최대 장점은 같은 위치에서 장시간 일정 지역을 감시할 수 있다는 것이다. 저궤도 인공위성은 목표 지역 상공을 이틀에 한두 차례 지나면서 매번 십여 분씩 관측할 수 있고, 고고도 드론은 연료가 떨어지면 기지로 귀환해야 한다. 기구는 바람을 타고 계속 움직이므로 이러한 용도에 적합하지 않다.

해상도 면에서도 위성보다 비행선이 더 쉽게 고화질의 영상을 얻을 수 있다. 인공위성이 수백 km 고도에서 촬영하는 것에 비하면 훨씬 목표물과 가깝기 때문이다.

스트라토부스는 지상과 해상을 가리지 않고 계속 머물면서 테러나 마약 밀매, 환경 감시 및 통신 중계 등을 수행할 수 있다. 글로벌 호크와 같은 무인 고고도 정찰기는 더 넓은 범위를 빠르게 이동하며 감시할 수 있지만, 유지비가 지나치게 비싸다는 단점이 있어서 항상 사용하기엔 부담이 된다. 최근 난민 유입과 같은 지역적인 고정 감시 수요가 증가하면서 더 저렴하고 신뢰성 있는 고공 감시 체계가 필요해졌다.

이처럼 성층권 비행선을 군사용으로 활용하기 위한 시도는 이번이 처음이다. 만약 성공한다면 성층권 기구를 이용한 감시 시스템을 개발하고 있는 미군에게도 영향을 줄 것으로 예상된다.

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