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중국, 마하5 초음속 드론 개발 목적은?“美 F-22·F-35 스텔스기에 사용 가능성···미사일 발사·폭탄 투하시 몇 초 만에 요격“
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승인 2021.09.08  10:38:37
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▲중국이 극초음속 드론비행 능력을 개발하고 있는 것으로 알려졌다. (사진=CCTV)

중국 공군이 음속의 5배(마하 5) 이상으로 비행하는 극초음속 무인항공기(드론) 착륙 방법을 알아 낸 것 같다고 ‘사우스차이나 모닝 포스트(SCMP)’가 7일 보도했다.

그동안 비행기의 제어 컴퓨터는 마하 5 속도에서 빠르게 하강해 착륙하는 데 필요한 계산을 할 수 없었고, 이는 극초음속 드론 개발의 최대 장애로 꼽혀왔다.

그러나 보도에 따르면 중국 군사 과학자들은 소프트웨어(SW)를 사용해 극초음속 드론을 표준 항공활주로에 착륙시키는 문제를 더 안전하게 만들 방법을 찾아냈다.

초음속 기술은 최근 중국과 러시아가 다양한 종류의 극초음속 미사일을 배치하면서 상당한 기술 발전을 보였으며 이를 드론에 적용하려는 관심도 커지고 있다. 그러나 그러한 항공기를 안전하게 지상으로 착륙시키는 데 문제가 있는 것으로 입증됐고, 군사적 활용 긴급성과 복잡성이 더해져 더욱 이슈가 되고 있다.

◆SW 사용으로 극초음속 드론 착륙 이끌어내

현대 비행기는 최적의 하강 경로를 찾기 위해 SW에 의존하며, 뭔가 잘못되면 인간이 개입할 수 있다. 그러나 초고속에서는 아무리 빠른 비행 제어 컴퓨터라도 제때 계산하는 데 어려움을 겪는다.

다이 페이 난징항공항천대 교수와 인민해방군(PLA) 공군 연구팀은 지난 1일 중국 학술지 전술미사일기술(Tactical Missile Technology)에 발표한 논문에서 비밀 극초음속 드론으로 이같은 안전 착륙 성과를 이뤘다고 밝혔다.

이들의 성과는 이전에 위성 사진으로 제시된 중국 극초음속 드론 프로그램의 존재를 확인시켜 주는 것으로 보인다. 하지만 PLA는 아직 구체적인 내용을 밝히지 않고 있다.

다이 교수 팀이 사용한 드론이 개발 중인 것이었는지, 운행 중인 것이었는지는 불분명하다.

로켓 추진 감시 드론인 우전 8호(Wuzhen 8)는 2년 전 베이징에서 열병식을 하던 중 모습을 드러냈고 음속을 능가하는 것으로 추정됐지만 극초음속 비행을 하는지는 아직 밝혀지지 않았다.

왕싱 중국 공군공정대학(空军工程大学) 교수는 지난해 시안에서 열린 학술회의에서 “초음속 드론은 미군의 F-22와 F-35 같은 스텔스기에 대응해 사용될 가능성이 있다”고 말했다. 그는 “근접 전투에서는 어떤 스텔스기도 미사일을 발사하거나 폭탄을 투하한 후 몸을 숨길 수는 없다”고 말했다.

왕 교수는 “중국 지상방공시스템에 배치된 극초음속 무인기는 공격 후 마하2 이상으로 귀대하는 F-22기를 단 몇 초 만에 따라 잡을 수 있을 것”이라고 말했다.

◆초음속 드론 착륙시 복잡성 회피 기술은

이런 드론은 가장 가까운 공군기지로 돌아가도록 설계됐지만, 잠재적 어려움은 지난 7월 버진 갤럭틱사의 첫 민간 우주관광 비행 시험 때 발생한 것과 같은 것이다.

버진 갤럭틱은 미연방항공청(FAA)에 자사 로켓 비행기 비행을 위한 영공을 신청해 해당 구역 내에서만 운항해야 했지만 착륙 도중 항로를 이탈해 다른 항공기에 위험성을 끼쳤다. 이 사고는 마하3으로 비행 중일 때 발생했지만 초음속 비행은 마하5 이상의 속도로 난다. 여객기는 소리보다 느리므로 항로 이탈은 이 비행기들에 위험을 끼칠 수 있다.

PLA 공군 연구진에 따르면 일부 국가들이 제안한 것처럼 극초음속기의 컴퓨터 성능을 증가시킨다고 해서 이 문제가 해결되지는 않을 것이라고 한다.

이들은 난징 항공항천대학과 함께 작업하면서 가능한 착륙 시나리오를 더 잘 예측하기 위해 SW를 개선하는 방식을 택했다.

그들은 컴퓨터가 수집된 모든 데이터를 착륙 경로을 계산할 수 있을 정도록 충분히 빠르게 처리할 수 없다는 것을 파악한 후 SW가 변화하는 기압과 고도만을 사용해 최종 도착을 위한 세 가지 모델 중 하나를 선택토록 했다. 일반적으로 이러한 SW는 하나의 모델만 계산한다.

다이 박사팀은 이 때 초음속기가 착륙할 수 있을 정도로 충분히 속도를 늦추려면 미리 엔진을 잘 정지시켜야 한다고 말했다. 이들은 고도 30km에서 마하 5로 비행중 그렇게 하려면 활주로에 착륙하기 전에 200km 이상을 더 이동해야 할 것이라고 계산했다.

다이 박사 팀에 따르면 드론은 추진력을 늦추기 위해 S 회전과 같은 기동을 하겠지만 날개나 동체가 극도의 스트레스로 인해 부서질 수 있기 때문에 임계 범위 이내에 있게 된다.

일반적인 항공기 엔진과 달리 극초음속 엔진은 재시동할 수 없으며, 이러한 제어 동력의 부재는 착륙 시 복잡성을 더한다.

극초음속 비행 기술은 아직 민간에 적용되지는 않았지만, 중국은 민간용 극초음속 항공기를 만들 계획이다. 중국 우주 당국은 오는 2035년까지 10명의 승객을 태운 극초음속기가 약 한 시간 안에 지구상의 어디로든 비행할 수 있을 것이라고 말한다.

이성원  sungwonly09@gmail.com
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