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‘인천국제공항을 이륙한 비행기가 1시간 만에 미국 로스앤젤레스 공항에 도착한다?’ 지구 어디든 2시간 안에 갈 수 있는 극초음속기가 현실로 다가오고 있다. 2004년 11월 ‘X-43A 하이퍼 X’가 마하 9.6이라는 사상 최고 속도를 냈고, 지난 3월 25일에는 한국 등 6개국이 참여한 국제 공동 연구팀이 마하 7.6의 최신형 초음속 제트엔진 ‘하이샷(Hy Shot) III’의 시험비행에 성공했다. 3월 30일에는 ‘하이샷 IV’ 역시 성공적으로 발사됐다. 극초음속기의 핵심은 ‘스크램제트’(Scramjet : Supersonic Combustion Ramjet) 엔진에 있다. 세계를 하나로 묶어줄 신기술, 스크램제트 엔진은 어떤 구조일까.

초음속 도전의 역사

2004년 3월 미국 항공우주국(NASA)은 스크램제트 엔진을 단 무인 항공기 ‘X-43A’로 고도 3만5000m의 태평양 상공에서 마하 7(시속 8570km)의 속도로 10초 동안 비행하는데 성공했다.

2004년 11월에는 NASA에서 개발한 ‘X-43 A 하이퍼 X’가 마하 9.6(시속 1만1750km)으로 10초간 성공적으로 비행하며 역대 최고기록을 세웠다.

2006년 3월 6개국 공동 연구팀이 개발한 ‘하이샷 III’가 마하 7.6으로 호주 우메라 상공을 6초 동안 성공적으로 비행했다.
 

어떤 원리로 작동하나

스크램제트 엔진은 짧은 시간 동안이지만 기체가 빨리 날수록 더 큰 힘으로 공기를 압축해 큰 추진력을 얻을 수 있다. NASA는 최대 마하 15(시속 1만8300km)까지 속도를 낼 수 있을 것으로 계산했다.

스크램제트 엔진의 특징

일반 제트엔진은 압축기를 사용해 흡입된 공기를 압축시켜 연료를 연소시킨다. 하지만 스크램제트 엔진은 비행기가 음속을 돌파할 때 엔진 흡입구 앞에 V자 모양의 충격파가 생겨 공기가 저절로 압축된다. 따라서 공기압축장치를 별도로 갖출 필요가 없어 구조가 간단하다. 연료를 태울 산소를 따로 실어야 하는 로켓과 달리 대기 중에서 직접 산소를 얻기 때문에 무게도 가볍다. 하지만 빠른 속도로 유입되는 공기를 연료에 섞어 연소를 조절하는 기술과 고온에도 견딜 수 있는 엔진 재료를 개발하는 문제 등 실용화까지는 아직 넘어야 할 산이 많다.