상용화 3~4년 예상 ‘경제시스템’ 완전히 바뀔 듯

아침은 서울에서, 점심에는 뉴욕에서. 

이게 뭔 나라 꿈같은 이야기가 아닌 현실로 다가왔다. 영국의 ‘스카일론’부터 미 항공우주국 나사의 미래형 초음속기 등 소리보다 빠르게 날아 우주 공간을 통과하는 신개념 초음속 여객기 경쟁이 불붙었다. 세계를 일일 생활권으로 만들어 줄 초음속 여객기가 3~4년 뒤면 상용화될 전망이다. 캡슐을 타고 도심을 가르는 튜브캡슐부터 서울에서 부산까지 16분에 주파하는 초음속 자기부상열차 시대도 임박했다.

초음속여객기 ‘차세대 콩코드’ 등장

1969년 등장한 인류 최초의 초음속 여객기인 콩코드(Concorde)는 높은 유지비로 경제성이 떨어진다는 근본적 문제를 안고 있었다. 2000년 7

월 공중폭발로 113명이 숨지는 최악의 사고까지 발생했다. 결국 2003년 콩코드는 퇴역했고 초음속 여객기도 사라졌다.

그러나 10여 년이 지난 지금 세계 각국은 다시 초음속 여객기 개발에 나서고 있다. 가장 큰 난관은 소닉 붐, 즉 음속을 돌파할 때 발생하는 소

음이다. 소닉 붐 때문에 과거 콩코드는 사람이 살지 않는 바다 위로만 초음속 비행을 하기도 했다.

차세대 초음속기로 가장 주목받는 것은 영국 항공기업 리액션엔진스의 날렵한 비행선 모양의 비행기 ‘스카이론(Skylon)’이다. 롤스로이스 출신의 과학자인 앨런 본드가 1989년 세운 리액션엔진스는 하늘이 아닌 우주 공간을 날아서 이동하는 비행기를 만드는 것이 목표로 연구중이다.

이 기술의 핵심은 제트엔진과 로켓엔진을 합친 형태인 ‘세이버(Sabre)’ 엔진이다. 로켓엔진은 동력을 얻기 위해 액체산소로 연료를 태우지만, 세이버 엔진은 공기 중에서 산소를 얻기 때문에 우주왕복선이나 로켓에 다는 거대한 액체 산소 탱크가 필요 없다. 연료탱크도 본체 안으로 들어간다.

스카이론은 세이버 엔진을 이용해 지구 대기권을 벗어난 뒤 우주 공간인 지구 저궤도를 이동하다가 다시 대기권으로 진입하게 된다. 지구 저궤도는 공기가 거의 없어 마찰로 인한 속도 저하가 없기때문에 스카이론의 최대 속도는 음속의 5배에 이르는 것으로 알려졌다.

현재 스카이론의 경우는 30명의 승객을 태우고 최대 200회 가량 비행하는 것을 목표로 연구에 박차를 가하고 있다. 지금까지는 우주왕복선만이 재활용이 가능한 유일한 우주선으로 지상으로 돌아오면 최소 6개월 이상의 정비가 필요했었다. 그러나 스카이론은 액체산소를 담은 탱크가 필요없고 우주 공간을 나는 시간이 짧기 때문에 이론적으로 48시간만 지나면 재비행이 가능한 것으로 알려졌다. 리액션엔진스는 2019년 스카이론을 시험비행할 예정이다.

콩코드를 제작했던 에어버스도 차세대 초음속 여객기를 개발하고 있어 주목받고 있다. 에어버스는 올 초 이미 콩코드 2.0에 대한 특허를 출원

한 상태다. 기존 콩코드가 날렵한 형태였던 것에 비해 콩코드 2.0은 동체가 둥그렇다. 둥그런 형태의 동체 디자인을 통해 소니붐 같은 음속폭음을 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

미국항공우주국(NASA)도 초음속 여객기 경쟁에 뛰어들었다. 올 초 방산업체 록히드마틴과 함께 초음속 여객기 ‘X플레인’ 프로젝트를 출범시켰으며, 2020년 시험 비행이 예정돼 있다. 미국의 스파이크 에어로스페이스는 1억달러를 투자해 초호화 여객기 ‘S-512’를 준비하고 있는 것으로 전해졌다. 12~18인승으로 운용되는 S-512는 창문이 없는 독특한 형태로 기내에 공급되는 전기는 태양광으로 충전하게 된다.

호주 퀸즈랜드대 과학자들 최근 역사상 가장 빠른 초음속 엔진 시험에 성공하며 전 세계의 주목을 받았다. 발사 실험에서 신형 엔진 ‘하이파이어(HIFiRE)’는 음속의 7.5배에 이르는 시속 9000㎞의 속도를 기록한바 있다. 보잉과 IBM, 미국 공군이 이 프로젝트에 투자중에 있다.

‘극초음속 비행체’와 ‘초음속열차’

극초음속 비행체는 최근 미군이 30분 내에 지구상 어떤 지역의 목표물도 타격할 수 있다고 공언했다. 최근에는 중국이 이 극초음속 비행체를 7번째로 시험발사한 것으로 알려졌다. 고도 100㎞에 도달하면 탄두에서 발사체가 분리되고, 비행체 모양의 발사체는 마하 5에서 10의 속도로 목표물을 향해 날아간다.

미국의 싱크탱크인 제임스타운재단은 중국의 극초음속 비행체가 개편된 로켓부대로 배치될 것이라고 분석했다. 극초음속 비행체는 미국이 2000년대 초반부터 개발에 들어가 지구 전역을 30분 안에 타격할 수 있는 최첨단 무기로 알려졌다. 마하 5를 넘는 무기는 미국의 미사일방

어체계에 위협적이어서 중국과 러시아도 개발에 박차를 가하고 있는 상황이다.

특히 ‘3M22 지르콘’으로 불리는 러시아 극초음속 비행체가 최근 마하 5~6으로 비행에 성공해 2018년 양산에 들어갈 것으로 알려졌다. 미국과 중국·러시아의 극초음속 비행체 개발이 창과 방패의 대결처럼 펼쳐지고 있는 모습이다.

또한 하이퍼루프 원이 개발한 초음속 열차 ‘하이퍼루프’ 는 최근 실시한 주행 테스트에서 제로백 1.1초를 기록했다고 밝혀 세계를 놀라게 했다. 이는 출발 후 시속 100㎞에 도달하는데 1.1초가 걸렸다는 의미로, 현존하는 어떤 지상 운송 수단보다 가속 성능이 빠르다.

가속시 차체에 걸린 압력은 2.5G. 만약 열차에 사람이 타고 있었다면 자신의 몸무게의 2.5배가 가하는 중력을 느끼게 되는 것이다. 놀이공원에 있는 롤러코스터의 경우 최대 3G를 느낄 수 있는 걸로 알려져 있는 것으로 볼 때, 사람이 견딜만한 수준이다.

만약 이 시스템을 공기저항이 없는 진공튜브에 넣을 경우 최대 속도가 시속 1126㎞까지 올라가 사실상 음속(시속 1220㎞)에 가까운 수준이 된다. 이 속도면 미국 로스앤젤레스에서 샌프란시스코까지 30분 만에 주파할 수 있으며 서울에서 부산까지는 16분이면 주파가 가능하다.

하이퍼루프 프로젝트는 상용화는 향후 5~6년이면 가능한 것으로 알려졌다. 또한 시장성이 높으며, 초기투자비용도 현 초고속철도 건설비용의 10분의 1에 불과하다.

전문가들은 승객들이 지불한 운임도 상대적으로 저렴해 수요가 충분할 것으로 내다보고 있다. 하이퍼루프의 샌프란시스코~LA 구간 기준 편도 운임은 20~30달러로, 이 구간의 기존 항공 운임 160달러 대비 5배 이상 저렴하다. 이동 시간 및 비용 등을 감안할 때 승객 1인당 에너지 비용은 10% 수준으로 절감할 수 있어 효율성 측면에서도 기존 교통수단을 압도해 수요 창출 가능성이 충분할 것으로 분석된다.

진공튜브의 기술을 이용해 도심형 개인 운송수단으로 개발하려는 움직임도 있다. 도시에 사는 사람들이 환승할 필요 없이 타고 다닐 수 있는 튜브 캡슐을 개발한다는 것이다. 튜브 캡슐은 집에서 가까운 정거장에 가 순서를 기다린 다음, 3~4명용 캡슐에 탑승하면, 공기압을 이용해 터널 속을 자동으로 지나 목적지에 도착하는 기술로 알려졌다. 하이퍼루프가 도시를 연결하는 고속열차 개념이라면 튜브 캡슐은 개인용 택시 개념으로 이해하면 쉽다.

한국 ‘초음속 경쟁’ 어디까지 왔나

이 같은 초음속 자기부상열차는 그저 남의 나라 이야기만은 아니다. 현재 한국에서도 인천국제공항에 자기부상열차 노선이 운행 중이다. 이는 상용 노선으로는 세계 두 번째로 기술력을 갖춘 국내 기업에 대한 관심이 필요한 실정이다.

현재 초음속 관련 기술력을 갖춘 국내 기업중에서 LS산전은 고속 철도 엔진에 사용되는 고내열 권선 및 변압기 제조 기술을 보유, 현대로템은 인천 국제공항 자기부상열차 설치하고 미국, 러시아 등에 기술 수출 추진하고 있다. 또한 포스코ICT 는 자기부상열차 전력공급 시스템 구축 사업을 추진중에 있으며, 고려제강은 초전도 복합선재 생산중이며 미국 AMSC와 초전도 선재 공급 제휴를 맺었다. 엘오티베큠은 국내 유일의 진공펌프 업체로 제조 전공정 체제 및 기술경쟁력 보유하고 있다.

시간과 공간의 개념을 완전히 바꾸는 운송수단의 혁신이 도래한 가운데, 변화하는 경제 시스템에 대한 준비가 필요한 시점이다.