다이아몬드 날개 항공기 나온다…왜 이런 모양?

전형적인 항공기 형태가 아닌 전혀 다른 독특한 외형의 비행기가 개발 중이라는 사실이 알려지며 주목을 끌고 있다고 과학매체 뉴아틀라스가 최근 보도했다.

‘X-65’로 명명된 이 항공기는 미국 국방부 산하 국방고등연구계획국(DARPA)이 개발 중이다. 고정익 항공기로 보잉 자회사 ‘오로라 플라이트 사이언스’가 웨스트버지니아주 브리지포트 시설에서 조립 작업을 진행하고 있다. 기체 동체는 이미 형태를 갖춘 상태고, 혁신적인 다이아몬드 날개 디자인이 완성되기 전이다.

다이아몬드 날개를 갖춘 특이한 모양의 항공기가 개발 중이다. (사진=오로라 플라이트 사이언스)

다이아몬드 날개를 장착할 X-65 크레인(CRANE) 무인 시제기는 이륙 시 날개를 펼쳐 양력을 높이는 장치인 플랩이 없고 공상과학 영화에서 나올 법한 특이한 모습을 하고 있다.

일반적인 항공기는 커다란 날개로 양력을 확보하고 플랩, 에일러론, 방향타 등 조종면을 움직여 상하·좌우 방향을 바꾼다. 그러나 X-65는 이런 전통적 조종면 없이도 비행이 가능한 기술을 개발하는 것이 목표다. 조종면은 성능 향상에는 도움이 되지만 기체 구조를 복잡하게 만들고 무게·비용·항력을 증가시켜 효율을 떨어뜨린다는 한계가 있다.

X-65는 대신 ‘능동 유동 제어’(Active Flow Control, AFC) 시스템을 통해 공기 흐름 자체를 제어함으로써 기체의 자세를 바꾸는 방식을 채택했다. 날개와 수평안정판에 배치된 14개의 노즐이 공기를 분사해 기류를 능동적으로 조정하고, 특정 노즐만 선택적으로 작동시켜 기존 항공기의 조종면이 움직이는 것과 동일한 효과를 만들어낸다.

그럼 왜 다이아몬드 모양의 날개가 선택됐을까? 설계진은 이 구조가 크레인 프로그램에 최적의 시험대라고 판단했기 때문이라고 설명했다. 직선형 모서리와 다양한 예각 스윕 각도를 지닌 이 날개는 X-65가 날개 표면 전반에 걸쳐 다양한 공기 흐름 패턴을 생성할 수 있도록 해준다. AFC 시스템은 여기서 발생하는 ‘유동 분리’ 현상을 상쇄하며 가상의 조종면을 만들어낸다.

시험용 항공기인 만큼 X-65에는 기존 방식의 가동식 조종면도 함께 탑재된다. DARPA는 이를 “보조 바퀴”라고 부르며 ‘초기 비행의 안전 확보’와 ‘AFC 적용 후 성능 비교를 위한 기준 설정’이라는 두 역할을 수행한다고 설명했다.