비행기의 속도는 향상되지 않는다? X-15가 세운 불멸의 기록 7274km/h

X-15. https://nara.getarchive.net/amp/media/artwork-x-15-artist-unknown-9767e3

날개를 가진 유인 비행기가 7274km/h라는 속도를 기록한 후 50년이 경과했습니다. 이 기록은 어떻게 수립되었고 왜 반세기 동안 깨지지 않았던 것일까?

반세기 불변의 기록은 음속의 약 7배

2017년 10월 3일(화) 주익의 양력에 의해 비상하는 '비행기'에 의한 세계 속도 기록 7274km/h(마하6.7)의 수립 50주년을 맞이했습니다. 이 기록은 North American X-15 실험기를 조종하는 미국인 테스트 파일럿 윌리엄 J 나이트에 의해 달성된 것입니다.

여압복을 착용한 윌리엄 J 나이트와 X-15. 7274km/h라는 불멸의 기록을 세웠다 (사진 : NASA)

X-15는 마하5 이상과 같은 하이퍼 소닉(극초음속) 연구프로그램 차원에서 속도 기록에 도전한다는 목적만을 위해 개발된 실험장치이며, 엔진으로 로켓을 탑재했습니다. 기체는 로켓엔진과 연료인 무수암모니아 및 산화제인 액체산소 탱크에 작은 날개와 파일럿을 위한 생존 공간, 착륙 장치로 '썰매'를 설치한 심플한 구조로 빨리 날기 위한 것을 제외한 모든 것을 버린 디자인이었습니다.

X-15는 자력으로 이륙할 수 없기 때문에 B-52 전략폭격기를 개조한 공중발사모선에서 발진하여 약 9톤의 연료와 산화제를 불과 120초에 소진하며 상승 가속했습니다. 그리고 최고 고도와 최고 속도에 이른 후에는 매우 성능이 나쁜 글라이더가 되어 마른 호수에 미끄러지듯 착륙합니다.

우주비행사 인증 조종사

최고 속도 기록 7274km/h는 188번째 비행에서 달성되었고, 이 때의 고도는 약 30km였습니다. 또한 상승 고도 기록도 수립하고 있으며, 1963년에 실시된 91번째 비행에서는 107.8km에 도달. 우주를 미공군에서는 고도 80㎞ 이상으로 정의하고 있기 때문에 X-15를 조종한 조종사 12명 중 8명은 우주비행사로 인정받고 있습니다. 우주에 도달하지 못한 4명 중 한 명이 나중에 달착륙을 완수하는 닐 암스트롱이었습니다.

모선인 B-52 전략폭격기에 매달려있는 상태의 X-15.  (사진 : NASA)

분리된 후 불과 120초 동안 동력 비행을 실시 (사진 : NASA)

비행기의 역사는 1903년 라이트 형제에 의해 발명된 이후 끝없는 '빨리' 그리고 '높이' 경쟁의 역사였습니다. 그리고 그 종착점은 의외로 빨리 찾아와 X-15의 속도 기록은 그 후 갱신되지 않았습니다.

속도 기록에 대한 도전은 사람을 흥분시키는 매력을 지니고 있지만, 돈과 노력이 많이 들고 공기의 단열압축에 의해 발생하는 열이 문제가 되고 있으며, 무엇보다 여객기나 전투기 등 실용기의 속도 성능은 고작 마하1 전후에서 정체되어 있어 7000km/h 이상과 같은 속도는 대기권에 돌아오는 우주선 이외에는 전무해 비행기에 의한 속도 기록은 실로 반세기 동안 정체되어 있습니다.

기술적으로는 당시를 능가 ...?

앞으로 X-15를 웃도는 속도의 비행기가 탄생할까? 2017년 9월 도쿄에서 하와이까지 30분이라는 여객기의 컨셉 '스페이스 X'가 발표되었습니다. 평균 시속 1만km/h를 초과하는 야심찬 계획이지만, 이것은 탄도미사일의 탄두부를 객실로 만든 것과 같은 것이라 비행기가 아니어서 만일 실용화되더라도 X-15의 기록은 불변입니다.

착륙 중인 X-15. 뒤의 착륙 장치가 썰매로 되어 있다. 안쪽은 F-104A (사진 : NASA)

드론으로 따지면, 스크램제트 엔진을 탑재한 X-43 '하이퍼X'가 2004년에 마하 9.68(11265km/h)을 달성하고 있으며, 같은 해에 민간 우주선 스페이스십원이 유인비행기이면서 X-15를 웃도는 고도 112km에 도달했습니다.

X-15를 웃도는 속도 성능을 가진 비행기를 개발하는 것은 현시점에서 기술적으로 불가능하지 않을지도 모릅니다. 그러나 그것이 실현될 전망은 지금으로써는 없어 X-15의 위대한 속도 기록은 21세기에도 당분간 왕좌의 자리를 지킬 것입니다.

아폴로 11호의 선장을 맡아 인류 최초로 달에 내린 닐 암스트롱도 X-15의 파일럿을 맡고 있었다 (사진 : NASA)