[핵잼 사이언스] 극초음속 무기 나올까?…마하 5 초고속 미사일 개발하는 미국

최근 미국의 대표적인 방산업체인 노스럽 그루만(Northrop Grumman)과 레이시온(Raytheon)은 미 공군과 미 방위고등연구계획국(DARPA)의 합작 프로젝트인 극초음속 공기흡입무기 구상(Hypersonic Air-breathing Weapon Concept·HAWC) 프로그램에 참여한다고 발표했다. 노스럽 그루만이 개발한 스크램제트(scramjet) 엔진을 레이시온이 개발 중인 극초음속 미사일에 통합하는 계획으로 예산은 2억 달러다.

현재 개발하는 미사일의 최고 속도나 사정 거리 등 자세한 제원은 공개되지 않았지만, 전 단계 프로젝트인 X-51A 웨이브라이더(Waverider)의 속도가 마하 5 이상이었던 점을 생각하면 극초음속 공기흡입무기의 속도는 이와 같거나 그 이상으로 예상된다. 참고로 X-51A는 스크램제트 엔진을 사용하는 연구 기체로 지난 2013년에 성공적인 테스트를 마쳤다. 무기로 개발하기에는 매우 작은 연구용 기체지만, 일반적인 항공 연료를 이용해 목표 속도와 연소 시간에 도달해 스크램제트 엔진의 가능성을 보여줬다.

스크램제트 엔진은 극초음속 연소에 특화된 램제트 엔진의 일종으로 마하 5 이상의 속도에서 효율이 최대가 된다. 따라서 차세대 극초음속 로켓 및 항공기 엔진으로 주목받고 있지만, 초음속으로 들어온 공기를 흡입해 초음속 상태에서 안정적으로 연소시키는 일이 기술적으로 상당히 어려워 아직 실용화되지 못하고 있다. 이번에 추진되는 극초음속 공기흡입무기 구상은 극초음속 무기 개발은 물론 차세대 제트 엔진인 스크램제트 엔진의 실용화라는 점에서 주목된다.

스크램제트 기반 극초음속 미사일의 개발이 성공하면 비슷한 속도의 로켓 연료 기반 미사일보다 사정거리가 긴 극초음속 타격 무기 개발이 가능하다. 별도의 산화제 없이 대기 중 산소를 흡입해 연료를 연소시키기 때문이다. 음속의 5배가 넘는 속도로 날아와 정확히 목표를 타격하는 장거리 극초음속 미사일은 미국의 잠재적 적대 국가들에 큰 위협이 될 것이다. 더 나아가 항공기에 탑재 가능한 대형 스크램제트 엔진을 만들 수 있다면 차세대 극초음속 전투기나 우주 항공기 개발도 가능하다. 앞으로 연구 결과가 주목되는 이유다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com