“전투기가 새나 물고기처럼 매끄러워야지, 어떻게 종이접기처럼 생길 수가 있어?”
1980년대, 세계 최초의 스텔스 전투기인 ‘F-117 나이트호크’의 디자인이 처음 공개되었을 때 전 세계 항공우주공학자들은 경악했습니다.
비행기라면 당연히 가져야 할 매끄러운 곡선은 온데간데없고, 마치 다리미나 투박한 피라미드처럼 온통 뾰족한 평면으로 덮여 있었기 때문입니다.
왜 이런 기상천외한 모양으로 만들었을까요? 그 이유는 오직 ‘적의 레이더를 피하기 위해서’였습니다.
날기 위한 ‘유선형’ vs 숨기 위한 ‘평면’의 모순
레이더는 박쥐의 초음파처럼 전파를 쏴서 전투기에 부딪혀 돌아오는 반사파를 잡아냅니다. 일반적인 둥근 비행기는 어느 방향에서 전파가 날아오든 사방으로 튕겨내기 때문에 레이더 화면에 아주 잘 잡힙니다.
하지만 F-117처럼 평면이 여러 각도로 꺾여 있으면, 날아온 전파가 레이더 기지로 돌아가지 않고 엉뚱한 하늘 위나 땅 밑으로 튕겨 나가버립니다. 덕분에 레이더 화면에는 거대한 폭격기가 작은 구슬만 한 크기로 표시됩니다.
문제는 ‘공기역학(Aerodynamics)’이었습니다. 비행기가 각져 있다는 것은 바람을 부드럽게 가르지 못하고 온몸으로 공기의 저항을 얻어맞는다는 뜻입니다.
당시 공기역학 전문가들은 F-117의 설계도를 보고 “이건 비행기가 아니라 하늘을 나는 다리미다. 이따위 모양으로는 절대 똑바로 날 수 없다”고 단언했습니다.
공기역학의 한계를 극복한 ‘컴퓨터 두뇌’
실제로 F-117은 바람의 저항 때문에 시도 때도 없이 균형을 잃고 곤두박질치려 했습니다. 조종사가 아무리 조종간을 잡아당겨도 사람의 반사신경으로는 추락을 막을 수 없었습니다.
이 모순을 해결한 것은 바로 초당 수천 번의 계산을 해내는 ‘컴퓨터 비행 제어 시스템(Fly-by-Wire)’이었습니다.
비행기가 바람 때문에 조금이라도 기울어지려 하면, 인간 조종사가 알아채기도 전에 컴퓨터가 1초에 수십 번씩 날개 방향을 미세하게 꺾어 억지로 균형을 맞춰버린 것입니다.
꼬리날개마저 없애버린 미래의 6세대 전투기
이 ‘컴퓨터 두뇌’의 진화는 오늘날 ‘수직 꼬리날개가 아예 없는(Tailless) 차세대 전투기’라는 미래를 현실로 만들고 있습니다.
비행기의 꼬리날개는 다트의 깃털처럼 중심을 잡기 위한 필수 요소지만, 레이더 전파를 가장 크게 반사하는 치명적인 약점이기도 합니다.
그래서 현대의 항공우주공학자들은 궁극의 스텔스를 위해 이 꼬리날개마저 과감히 잘라내 버렸습니다.
거대한 ‘가오리’처럼 매끄러운 형태로 날아다니는 최신 스텔스 무인기와 전투기들. 꼬리가 없어 발생하는 극단적인 불안정성조차 이제는 인공지능(AI)과 진화한 비행 제어 기술이 스스로 계산하여 완벽하게 통제합니다.
항공우주공학은 단순히 바람만 잘 가르는 껍데기를 만드는 학문이 아닙니다.
투박한 다리미 모양의 1세대 스텔스기부터 꼬리 없는 미래의 전투기까지, 공기역학적 한계를 최첨단 소프트웨어와 전자 제어로 극복해 내는 거대한 시스템 통합 예술, 그것이 바로 항공우주공학의 진짜 매력입니다.
더 깊이 알아보기: 공식 기술 리포트
레이더 반사 면적(RCS)을 줄이는 스텔스기 형상 설계 기술과 이를 극복하는 공력·비행 제어 시스템의 융합 연구는 아래 국방/항공 관련 공식 기관의 자료를 통해 확인할 수 있습니다.
- [“숨어야 산다” 항공기가 레이더망을 피해 몸을 숨기는 방법] 👉 한국항공우주연구원(KARI) 공식 블로그 리포트
- [미래의 6세대 전투기, 무미익 광대역 스텔스 핵심 기술] 👉 국방과학연구소(ADD) 차세대 전투기 테스트베드 기술 동향
- [스텔스 항공기 기술과 미래 항공전장 (RCS 반사 면적과 설계 원리)] 👉 한국군사과학기술학회지(KIMST) 공식 논문 PDF
