우주
X-59 QueSST: 초음속 여행의 조용한 귀환
1903년 라이트 형제의 첫 비행 이후, 비행기는 사람과 화물을 위한 중요한 교통 수단이 되었습니다.
하지만 속도 측면에서는 1970년대 이후로, 특히 민간 제트 분야에서 대부분 정체된 것으로 볼 수 있습니다. 이는 초음속 비행을 시도했지만 상업적으로 성공하지 못했기 때문입니다.
마지막 상업 초음속 비행은 프랑스의 콘코드가 2003년에 수행했으며, 1960년대에 시작된 프로그램이 수년간 재정 손실과 극적인 추락 사고로 인해 파괴되었습니다.
초음속 상업용 제트기의 주요 문제는 비행기가 음속 장벽(시속 1,235km – 767mph) 위를 날 때, 소리보다 빠르게 이동하면서 비행기가 공기를 압축해 이른바 소닉 붐을 발생시킨다는 점입니다. 비행 경로 아래에 사는 사람들에게는 불편함을 주고, 반복되는 소닉 붐은 건강 문제와 구조적 손상을 초래할 수 있습니다.
그 결과, 콘코드는 미국에서 육상 초음속 비행이 금지되었고, 대서양 횡단 노선에만 제한되어 프로젝트의 수익성을 크게 손상시켰습니다.
출처: Biodeluna
이는 수십 년 동안 새로운 초음속 비행기를 만들기 위한 시도가 거의 없었음을 의미합니다. 대신, 소위 극초음속 비행에 더 많은 관심이 쏠렸으며, 이는 대기권을 벗어나 초음속보다 더 빠르게 이동하는 준궤도 로켓이나 새로운 램-로터 디테네이션 엔진(RRDEs)을 이용하는 것을 말합니다.
하지만 이는 곧 변할 수 있습니다. NASA와 록히드가 X-59에 대한 진전을 공개했는데, 이 새로운 초음속 비행기 설계는 소닉 붐을 전혀 발생시키지 않을 수도 있습니다.
초음속 비행을 실현 가능하게 만들기
초음속 붐의 문제점
비행기가 너무 빨리 날아 공기를 압축해 초음속 붐을 일으키면, 발생하는 소음은 약 105-110 dB 정도입니다. 이는 눈청소기, 시끄러운 록 콘서트, 전기톱, 혹은 풍선 터지는 소리와 같은 수준입니다.
첫 번째 문제는 교란으로, 인간과 동물을 놀라게 하거나 스트레스를 줄 수 있습니다. 초음속 비행기가 일반화된다면, 혼잡한 항공 통로에 있는 사람들은 하루에 20~30회 정도 이러한 큰 소음에 노출될 수 있습니다. 이는 수면 방해, 청각 손상, 심혈관 문제를 크게 증가시킬 수 있습니다.
또 다른 우려는 구조적 손상으로, 강렬한 초음속 붐은 유리를 깨뜨리고, 창문을 흔들며, 약해진 건물의 벽돌 모르타르나 석고를 떨어뜨릴 수 있습니다.
출처: CNN
이러한 모든 효과는 1960년대에 이미 입증되었습니다. 초음속 전투기가 오클라호마 시 위를 반복적으로 비행시켜 소닉 붐이 대중에 미치는 영향을 테스트했으며, 결과적으로 최대 20%의 사람들이 붐에 반대하고 4%가 불만 및 손해 배상을 제기했습니다.
이 모든 문제로 인해 미국과 여러 국가들은 육상 초음속 비행을 금지했으며, 이러한 비행기는 영구적으로 수익성을 잃게 되었습니다.
무음 초음속 비행
한 회사가 이미 ‘Boom Technology’라는 이름에 걸맞게 초음속 붐을 피하는 방법을 개발하고 있습니다. 이 아이디어는 대기 중에서 소리가 전달되는 방식을 활용해 초음속 붐이 지면에 도달하기 전에 위쪽으로 튕겨 올라가게 하는 것입니다.
이는 유망한 아이디어이지만, 현재 이 회사는 데이터 센터 건설 붐에 전력을 공급할 가스 터빈 판매를 통해 수익을 창출하는 방향으로 전환한 것으로 보입니다. “Boomless” 비행 방식에 대해 더 알고 싶다면, “Pre-Orders Growing for the XB-1 as it Breaches Sound Barrier in Latest Test” 기사를 읽어보세요.
실험용 X-59가 사용하는 또 다른 방법은 애초에 문제가 되는 초음속 붐 자체를 발생시키지 않는 것입니다.
NASA와 록히드 마틴은 그들의 새로운 설계가 감쇠된 초음속 붐을 만들어내며, 소음 수준이 75데시벨 정도, 즉 자동차 문을 닫는 소리와 동일하다고 주장합니다.
“이것은 이 항공기가 지평선 너머에서 먼 천둥소리처럼 들리거나, 코너를 돌면서 누군가 자동차 문을 닫는 소리와 같을 수 있다는 의미입니다. 사람들은 붐을 전혀 듣지 못할 수도 있고, 듣게 되더라도 낮고 퍼져 있어 전혀 놀라지 않을 것입니다.”
Craig Nickol – NASA 본부 수석 고문
만약 이것이 사실이라면, 이는 초음속 비행의 새로운 시대를 열 수 있으며, “붐”이 기존 비행기보다 크게 차이나지 않아 항공 통로 아래에 사는 지역사회와 규제 당국 모두에게 받아들여질 수 있습니다.
X-59 설명
X-59 프로그램 개요
이 프로그램은 NASA가 시작했으며, 2016년 2월에 록히드 마틴이 예비 설계 계약을 받았습니다. 초기 계획은 Low-Boom X-비행기의 첫 비행 시험을 2021년에 진행하는 것이었지만, 반복된 지연으로 2025년 10월로 미뤄졌습니다.
“불과 몇 년 만에 우리는 야심찬 개념을 현실로 만들었습니다. NASA의 X-59는 여행 방식을 변화시켜, 더 짧은 시간에 우리를 더 가깝게 만들 것입니다.”
Pam Melroy – NASA 부관리자.
최종 X-59 설계는 여전히 실험용 비행기로, 이 프로토타입에서 파생될 수 있는 여객기보다 작습니다.
길이는 거의 100피트이며, 빈 무게는 14,990파운드, 연료 8,700파운드와 탑재량 600파운드를 실어 총 중량은 25,000파운드입니다.
X-59는 마하 1.4(음속의 1.4배, 즉 시속 1,070마일 – 1,730km/h)까지 비행할 수 있으며, GE Aerospace가 생산한 F414-GE-100 엔진으로 구동됩니다 (GE ). 순항 고도는 55,000피트입니다.
출처: Lockheed Martin
초음속 붐을 어떻게 감소시키나요?
설계의 핵심 부분은 비행기에 전체 길이의 거의 1/3에 해당하는 매우 길고 바늘 모양의 ‘노즈’를 부여해 공기 압력 파동을 퍼뜨리는 것이었습니다. 이는 당시에도 눈에 띄게 긴 노즈를 가지고 비행 중 기하학을 변화시켰던 콘코드와 크게 다르지 않습니다.
이 독특한 형태는 충격파가 합쳐지는 초음속 붐의 근본 원인을 피하도록 X-59가 할 수 있게 합니다. 전략적으로 배치된 공기역학 표면은 하나의 거대한 파동이 되는 것을 방지하고, 이를 더 작은 소리 파동으로 분해해 전통적인 초음속 붐을 감소시킵니다.
“이는 현재 존재하는 콘코드나 다른 어떤 초음속 항공기보다 훨씬 조용할 것입니다. 비행기는 매우 길고 얇으며, 길이는 거의 100피트(30.5미터)지만 날개 길이는 약 29피트에 불과합니다. 이 항공기의 특징적인 요소는 노즈로, 전체 길이의 약 1/3을 차지합니다.”
Craig Nickol – NASA 본부 수석 고문
설계가 더욱 조용해지는 또 다른 요인은 상단에 장착된 단일 엔진으로, 소리를 아래가 아니라 위쪽으로 향하게 합니다. 이는 또한 공기역학적으로 더 매끄러운 설계를 만들어 소음 발생을 감소시킵니다.
날개의 추가 설계 세부 사항도 소리를 위쪽으로 유도하며, 작은 후방 꼬리 역시 충격파를 감소시킵니다.
고유 설계 요구 사항
비행기의 노즈가 매우 길기 때문에, 전통적인 조종석으로 활주로를 보며 비행기를 조종하고 착륙시키는 것이 불가능합니다. 대신 NASA가 개발한 외부 시각 시스템(XVS), 즉 전방 카메라의 실시간 고화질 영상을 4K 모니터에 표시하는 시스템을 사용해 비행기를 조종합니다.
또 다른 문제는 비정형 설계로 인해 엔지니어들이 연료, 항공 전자 장비 및 비행기에 필요한 기타 장비를 어떻게 배치할지 재구상해야 했다는 점입니다.
“이 비행기는 길고 가늘어서, 모든 시스템을 넣을 수 있는 일반적인 동체 단면이 많지 않습니다.”라고 Brandon이 말합니다. “따라서 초음속 유인 비행기에 필요한 모든 것을 탑재하기 위해서는 실제로 포장 및 통합에 큰 도전이 됩니다.”
Jay Brandon- X-59 수석 엔지니어
“X-59에서는 실제로 매우 전통적인 소재를 사용하고 있습니다 — 이는 다른 항공기, 심지어 아음속 항공기에서 사용되는 소재와 매우 유사합니다.”
Mike Buonanno, X-59 수석 엔지니어
마찬가지로, 많은 부품이 다른 항공기에서 직접 재활용되고 있습니다. 이는 비용을 절감하고 검증된 부품을 사용해 시연기에 추가적인 기술적 위험을 줄이기 위함입니다:
- F-16의 착륙 장치 및 유압 시스템
- T-38의 조종석 캐노피
- F-117의 조종 스틱.
- T-50 초음속 훈련기의 환경 제어 시스템
물론, 이 접근법이 많은 새로운 개발을 피했더라도, 서로 다른 항공기 부품을 조합한 프랑켄슈타인 같은 조립을 함께 작동시키는 데는 막대한 노력이 필요했습니다.
X-59 잠재적 미래 문제
성공적인 시험 비행 이후에도, X-59 개념은 여전히 몇 가지 문제에 직면할 수 있습니다.
첫 번째 문제는 기술적인 어려움입니다. 현재 프로토타입이 실제 여객기 규모로 확대될 때 예상대로 확장되지 않을 수 있습니다. 또한 승객 운송을 위한 중요한 요소인 기내 소음에 대해서는 거의 언급되지 않았습니다.
마찬가지로, 더 큰 비행기가 예측된 75 dB 소음 범위 내에 머무를 수 있을지는 아직 알려지지 않았습니다.
또 다른 문제는 대중과 규제 당국이 초음속 비행을 어떻게 받아들이는가와 관련됩니다. 이론적으로 75 dB 수준이면 육상 초음속 비행 금지를 폐지하거나 최소한 수정할 수 있을 정도로 충분합니다. 그러나 실제로는 GE Aerospace나 록히드 마틴과 같은 기업의 로비스트가 지원하더라도 규제는 매우 느리게 변화할 수 있습니다.
또한 대중이 천둥 같은 저음의 비행기에 대해 어떻게 느낄지는 아직 명확하지 않습니다. NASA 팀이 대중과 협의한 후에야 전체 그림이 드러날 것입니다.
마지막으로, 초음속 비행은 어쨌든 훨씬 더 많은 연료를 소비합니다. 이는 비용을 상승시키고 탄소 배출량을 크게 늘릴 것입니다. 이와 관련된 대중 이미지 문제와 촉박한 경제성은 여전히 상업 모델에 타격을 줄 수 있습니다.
X-59 및 무음 비행에 투자하기
록히드 마틴
(LMT )
록히드 마틴은 세계 최대 규모의 항공우주 및 방위 기업 중 하나이며, 우리는 2025년 11월에 “Lockheed Martin (LMT) Spotlight: A Leader In Defense and Aerospace”에서 자세히 다루었습니다. 그러나 무기만이 회사가 하는 전부는 아닙니다.
록히드는 항공 및 우주 분야의 주요 혁신 기업입니다. X-59 외에도, 아르테미스 임무를 위해 미국을 달로 되돌리는 데 필수적인 오리온 우주선의 설계, 개발, 시험 및 생산을 담당하는 주요 계약자이기도 합니다.
SLS와 이후 스타십의 발사가 더 저렴하고 빈번해짐에 따라 프로그램이 확대되면 오리온 생산도 촉진될 수 있습니다.
또한 아르테미스와 관련하여, 록히드는 달 남극에서 작동할 수 있는 달 태양광 어레이 프로토타입의 핵심 테스트를 완료했다고 발표했습니다.
이 회사는 GOES-R 기상 위성, OSIRIS-REx에 의한 소행성 샘플 수집, 목성 탐사선 JUNO, 그리고 착용형 방사선 차폐 조끼 AstroRad와 같은 다른 우주 프로그램에도 활발히 참여하고 있습니다.
요컨대, 이 회사는 NASA 실험 프로그램에 깊이 관여하고 있습니다.
우주 활동을 넘어, 록히드는 블랙 호크 헬리콥터나 F-16과 같은 항공기뿐만 아니라 F-35, 고공 레이더 비행기, 물류 항공기인 C-5 Galaxy 및 C-130J Super Hercules와 같은 첨단 장비의 뒤에 있습니다.
출처: Lockheed Martin
또한 이 회사는 미국 군대의 가장 중요한 미사일 시스템인 JAASM, Javelin, ATACMS, HIMARS 등을 생산하며, 우크라이나 전쟁으로 인해 재고가 고갈된 후 매우 높은 수요를 보이고 있습니다.
또한 해군용 AEGIS와 탄도 미사일에 대비한 THAAD(고고도 종말 방어)와 같은 미사일 방어 시스템의 중요한 공급업체이기도 합니다.
출처: Lockheed Martin
군사 활동과 미사일 재고가 계획보다 빠르게 감소함에 따라, 록히드는 우크라이나와 이란 분쟁 및 F-35와 기타 항공기에 대한 수요 증가로 이익을 얻는 기업 중 하나일 가능성이 높습니다.
우주에서 방위까지, 록히드 마틴은 미국 혁신의 최전선에 서 있으며, 많은 대형 방위 계약업체보다 훨씬 날카로운 경쟁력을 유지하고 있는 것으로 보입니다.
(이 회사에 전념한 투자 보고서에서도 록히드 마틴에 대해 더 읽어볼 수 있습니다.) 최신 록히드 마틴 (LMT) 주식 뉴스 및 개발
최신 록히드 마틴 (LMT) 주식 뉴스 및 개발
