d라이브러리

평화로운 어느 봄날, 꿀록 탐정과 개코 조수는 오랜만의 여유를 즐기며 낮잠을 자고 있었어요.

“꿀록 탐정님! 지금 저와 가 주셔야겠어요.”

걸리버가 탐정 사무소로 뛰어 들어오며 꿀록 탐정을 깨웠습니다.

●동화 마을에 무슨 일이?  폭발음의 정체를 밝혀라!

“이게 대체 무슨 소리죠?”

“뭔가 크게 폭발하는 소리가 나던데, 사고라도 난 게 아닐까요?”

“폭발음이 들리면서 우리 집 창문이 흔들렸어요.”

소인국 사람들이 겁에 질린 눈으로 수군댔어요. 그러다 거리에 나타난 걸리버와 꿀록 탐정, 개코 조수를 발견하고 달려왔지요.

“꿀록 탐정님! 하늘에서 엄청 커다란 폭발음이 들렸어요. 너무 무서워요”

소인국 주민이 걱정스럽게 말했습니다.

“혹시 폭발음이 나기 전에 특별한 점은 없었나요?”

꿀록 탐정이 수첩을 꺼내들며 물었어요.

“아, 폭발음이 나기 전에 하늘에 비행기가 지나간 것 같아요. 워낙 순식간이라 정확하진 않지만요”

다른 주민이 하늘을 가리키면서 대답했습니다.

“비행기가 보이고, 폭발음이 들렸다일단 큰일은 아니니 안심하세요. 이건 소닉붐 때문이니까요.”

꿀록 탐정이 웃으며 말했어요.

●통합과학 개념 이해하기  청난 폭발음의 정체는 소닉붐?

소닉붐을 이해하려면 먼저 소리가 어떻게 나는지 알아야 해요. 고요한 연못에 작은 돌을 던져봤나요? 돌이 던져진 곳에서는 동그란 모양의 물결파가 생기고, 이 물결파는 멀리까지 퍼져 나가요. 돌이 만든 물의 떨림, 즉 진동이 주변으로 계속 전달되기 때문이자요. 이렇게 진동이 시간의 흐름에 따라 멀리 퍼져 나가는 것을 ‘파동’이라고 합니다.

소리도 파동의 일종이에요. 물체가 떨릴 때 주변의 공기가 진동합니다. 눈에 보이지 않지만, 이 진동이 물결처럼 퍼져 나가 우리 귀의 고막까지 닿는 것이 소리가 들리는 과정이에요. 비행기가 날면 주변의 공기가 밀려나면서 진동하는 파동이 생겨요. 이 파동이 고막에 전달돼 비행기가 날아가는 소리를 들을 수 있는 거랍니다.

이때 공기 중으로 소리가 퍼져 나가는 속도는 시속 1235km입니다. 보통 우리가 타는 비행기는 이보다 느린 시속 800~900km로 날지만, 소리의 속도보다도 빠르게 나는 비행기가 있어요. 이런 비행기를 초음속 비행기라고 합니다. 대표적인 예로 1973년부터 2003년까지 운행했던 ‘콩코드’라는 여객기가 있어요. 초음속 비행기의 속도는 소리의 속도보다 몇 배나 빠른지를 나타내는 ‘마하’를 단위로 씁니다. 예를 들어 마하 1이면 소리의 속도와 같은 속도로 비행한다는 뜻이고, 마하 2라면 소리보다 2배 빠른 속도를 뜻하지요.

그런데 비행기가 소리의 속도와 비슷한 속도로 움직이면, 먼저 만들어졌던 소리가 퍼져 나가기 전에 새로 만들어진 소리가 그 위에 겹쳐집니다. 그리고 비행기가 소리보다 빠르게 움직이면, 겹쳐진 소리로 인해 충격파가 생기지요. 이때의 강력한 폭발음이 바로 소닉붐이에요. 땅 위에 있는 사람들은 비행기가 지나가고 난 뒤에 폭발음을 듣게 돼요. 이 충격파는 건물의 유리창을 깨뜨릴 수 있을 정도로 강력하답니다.

●통합과학 넓히기 소닉붐을 줄였다! 초음속 항공기

비행기는 인류가 만들어낸 가장 빠른 이동수단입니다. 하지만 아직도 유럽이나 미국처럼 한국과 멀리 떨어진 나라를 가려면 10시간 이상 꼼짝없이 비행기를 타야 해요. 만약 소닉붐을 줄인 초음속 여객기가 개발된다면 비행시간을 크게 줄이고 더 빠르게 전 세계를 이동할 수 있을 거예요. 그래서 최근 많은 항공기업은 소닉붐을 줄인 초음속 비행기를 개발하고 있어요.

지난 1월 12일, 미국항공우주국(NASA)은 미국의 항공 우주 기업인 록히드마틴과 함께 개발한 초음속 비행기 ‘X-59’를 공개했어요. X-59의 가장 큰 특징은 소닉붐을 크게 줄였다는 거예요. X-59는 우리가 흔히 아는 비행기의 모습과는 조금 다릅니다. 비행기 전체 길의 중 3분의 1에 해당하는 앞부분이 새의 부리처럼 길고 뾰족한 모습이지요. 앞부분이 길고 뾰족할수록 충격파가 서로 합쳐지지 못해 소닉붐의 크기가 그만큼 줄어듭니다.

X-59는 마하 1.4인 시속 1489km로 엄청난 소닉붐을 일으키던 콩코드보다는 느립니다. 이 덕분에 X-59가 내는 소음은 75dB(데시벨) 정도로 줄었습니다. 콩코드의 소음은 105dB로, 천둥이 치는 소리만큼 컸어요. 반면 X-59의 경우, 자동차 문이 닫히는 정도로 작아진 셈이에요.

대신 소음을 줄이는 데만 집중하다 보니, 불편한 부분도 생겼어요. 원래 조종석은 비행기의 가장 앞쪽에 있어야 하는데, X-59의 경우 앞쪽이 매우 길고 좁아 구조상 비행기의 중간에 조종석을 설치할 수밖에 없었어요. 그래서 조종사가 창문으로 바깥 상황을 파악하기가 무척 어렵지요. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해, 창문을 없애는 대신 비행기 앞쪽에 장착된 카메라와 증강현실(AR)로 바깥을 볼 수 있는 시스템을 만들었어요.

X-59는 올해 말 미국에서 첫 시험 비행을 시작할 예정이에요. 미국의 도시를 날면서 실제 소음이 어느 정도인지 확인하고, 비행 결과를 미국 연방항공청 등에 보내 초음속 여객기의 이용을 허가받는 것이 목표입니다. 초음속 항공기를 개발하고 있는 기업들은 2035년까지 실제로 초음속 여객기를 운항하는 것을 목표로 하고 있습니다. X-59의 속도라면 서울에서 뉴욕까지 평균 14시간이 걸리는 거리를 무려 7시간 만에 갈 수 있어요.

에필로그..

꿀록 탐정이 소닉붐에 대해 설명하려는 순간, 누군가가 마을 광장으로 달려왔어요.

“아이고, 놀라셨죠? 제가 다른 나라에 더 빨리 가고 싶어서 초음속 비행기를 개발하고 있거든요.”

탐험가 옷차림을 한 소인국 주민이 말했습니다. 몇 달 뒤, 이 주민이 개발한 여객기 덕분에 동화나라 마을 사람들은 다른 나라로 더 빨리 갈 수 있게 되었답니다.