탑건의 스크림젯

미래의 전투기는 어떤 모습으로 바뀌게 될까.

탑건의 속편이었던 탑건 매버릭은 지금 보아도 참 완성도가 있다고 느껴지는 영화다. 그 영화에서 인상이 깊었던 장면은 영화 초반에 초음속 연소 램젯(Supersonic Combustion Ramjet) 또는 스크렘젯(SCramjet)으로 불리는 엔진을 달고 마하 10을 돌파하는 장면이었다. 프로펠러로 날아가던 전투기를 제트엔진으로 바꾸고 나서 오랜 시간 마하 3~4 벽에 갇혀 있었던 전투기들은 이제 그 벽을 깨기 위한 노력이 미국 및 앞선 기술을 가진 국가들에서 시도가 되고 있다.

마치 우주선과 비슷한 디자인으로 만들어진 탑건 속의 제트기는 스크림젯을 사용해서 동력기관을 만들어두었다. 초음속 연소 램젯 엔진은 램젯 엔진과 마찬가지로 공기 흡입구, 연소실 및 노즐로 구성되어 있다. 램젯과 초음속 연료 엔진은 모두 공기를 압축시키는 데 충격파를 사용하여 추력을 만들어낸다. 지구상에서 돌아다니는 모든 동력기관을 사용하는 이동수단들은 모두 산소가 필요하다.

북한이 열심히 연구해서 발사하는 로켓의 경우 액체를 사용하는가 고체를 사용하는가에 따라 달라지지만 비행체 내부에 연료를 저장하고 있을 뿐만 아니라, 연료를 연소시키는 데 필요한 산화제도 저장하고 있기에 산소가 없어도 목적지까지 갈 수가 있다. 스크램젯을 포함하여 램젯이나 모든 가스터빈엔진은 산화제를 따로 저장하지 않고, 대기를 흡입하여 그 속에 존재하는 산소를 산화제로 사용한다.

제트엔진이기는 하지만 램젯에서, 공기는 흡입구 내에서 경사충격파 및 수직충격파를 형성하게 하게 된다. 그 과정 속에서 아음속으로 감속되어 연소실에 유입된다. 그렇지만 스크림젯은 공기가 흡입구 내에서 경사충격파 만을 형성하며, 흡입구를 지나면서 감속이 되기는 하나 초음속으로 유지를 할 수가 있다. 전 세계에서 미국이 패권을 쥐고 있는 것은 상상할 수도 없을 정도의 돈을 무기를 만드는 데 사용하기 있기 때문이기도 하다. 경제규모와 군사적인 기술을 따져보면 중국은 아직도 미국을 따라가려면 너무나 먼 당신이다.

초음속 연소 램젯 엔진은 흡입구에서의 충격파가 형성되어 공기가 압축되어야만 추력이 발생되기 때문에 비행체의 비행 속도가 충분히 나기 전까지는 엔진이 추력을 발생하지 못하기에 영화 속에서도 초기와 달리 마하 3.5쯤 지나고 나서 전환하는 것을 볼 수가 있었다. 이론적으로 15 마하 정도까지 속도를 낼 수 있으나 엔진이 작동하기 위해서는 2 마하 이상의 속도로 비행해야 하기 때문에 가속을 위하여 로켓 엔진이나 터빈 엔진을 보조 엔진으로 사용하는 것처럼 어떤 수준까지 가지 않으면 넘어서 못할 장벽들이 있다. 그 장벽을 넘어서면 다른 세상을 볼 수가 있다.