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음속 장벽이란? 그리고 그것을 돌파하는 방법! -

2025년 1월 말, 미국 기업 붐 슈퍼소닉이 캘리포니아 상공에서 첫 초음속 비행에 성공했다. 시범 항공기인 XB-1은 음속보다 10% 더 빠르게 비행하여 음속 장벽을 허물었다. 붐 슈퍼소닉은 이번 성과로 20여 년 전 콩코드가 취소된 이후 처음으로 초음속 상업용 여객기인 오버추어의 개발에 길을 열어줄 것으로 기대된다. 하지만 음속은 어느 정도이며 음속 장벽은 어떻게 깨지고 있을까?

이 갤러리에서 보이지 않는 음속 장벽을 뛰어넘기 위해 시험 조종사들이 거쳤던 역사적인 시도들을 재조명해 보자.

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붐 슈퍼소닉 XB-1 -

2025년 1월, 미국 회사의 프로토타입 제트기가 음속 장벽을 허물고 콩코드 후속 기종의 길을 열어줄 것으로 기대되는 시범을 보였다.

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이정표 -

XB-1은 캘리포니아 모하비 공항에서 이 성과를 달성했다. 시험 비행 동안 항공기는 고도 10,600m에 도달한 후 음속보다 10% 빠른 1,358km/p로 가속했다!

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용감한 비행사 -

XB-1을 조종한 것은 미국 해군 시험 조종사 학교를 졸업한 수석 시험 조종사, 트리스탄 "제페토" 브란덴부르크였다. 그는 실험용 항공기의 감항성을 테스트하고 음속 장벽을 넘어서는 임무를 맡은 저명한 비행사 중 한 명일 뿐이다. 하지만 음속 장벽이 정확히 무엇일까?

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음속 장벽이란? -

기술적으로 말하자면, 음속 장벽은 항공기가 음속에 접근할 때 발생하는 공기역학적 항력의 급격한 증가이다.

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음속이란? -

음속은 해수면에서 약 1,236km/h 이다.

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여객기의 속도 -

장거리를 비행하는 상업용 여객기의 평균 순항 속도는 약 880~925km/h이다.

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전투기의 속도 -

반면에 현대 전투기, 예를 들어 F-16은 최고 속도가 시속 2,100km/h에 이른다.

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소닉 붐 효과 -

이 속도는 음속 장벽을 허물기에 충분하다. 항공기가 음속 장벽으로 밀고 들어가면 음속 폭음, 즉 소닉 붐이 발생한다. 이는 항공기가 음속을 초과했음을 나타낸다.

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음속 장벽 -

소닉 붐은 천둥 소리처럼 들리는 소음이다. 초음속 충격파는 항공기 꼬리 주변의 기압과 온도가 낮아져 형성된 흰 구름으로 설명된다.

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소닉 붐의 물리학 -

다시 말해, 항공기가 음속보다 낮은 속도로 비행할 때, 항공기가 생성하는 압력파(음파)는 그 원천보다 빠르게 퍼져나가며 항공기 앞쪽으로 확산된다.

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음속 -

그러나 항공기가 음속에 도달하면 압력파는 빠져나갈 수 없다. 공기 중의 수분은 음속 장벽을 뚫으면서 수증기로 응축된다.

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소닉 붐의 다른 원인 -

소닉 붐을 일으키는 다른 것들로는 화산 폭발, 유성우, 지진과 같은 자연 현상이 있다.

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총알과 생가죽 채찍 -

총알같은 작은 물체나 채찍, 예를 들어 생가죽 채찍은 소리보다 빠르게 움직일 수 있다. 채찍의 날카로운 균열은 실제로 채찍 끝이 음속을 초과했음을 나타낸다.

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음속 장벽은 어떻게 돌파했나? -

소닉 붐은 대부분 항공기와 관련이 있다. 하지만 애초에 음속 장벽을 돌파하게 된 역사적 사건은 무엇일까?

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음속 -

"음속"이라는 용어는 제2차 세계 대전 중에 사용되기 시작했다. 이 용어는 고속 전투기 조종사가 겪는 압축성의 영향을 설명하는 데 사용되었다.

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압축성 문제 -

압축성은 압력 하에서 부피나 크기가 줄어드는 능력이다. 항공에서 이는 추가 가속을 방해하는 여러 가지 부정적인 공기역학적 영향을 의미한다.

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비행 장애 -

연구자들은 이 현상이 음속에 가까운 속도의 비행을 방해하는 것처럼 보인다는 사실을 발견했다. 이러한 어려움은 더 빠른 속도로 비행하는 데 걸림돌이 되었고, 조종 비행기가 "음속 장벽"을 안전하게 돌파할 수 있는지에 대중의 논쟁을 촉발시켰다.

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에른스트 마하 (1838–1916) -

흐름이나 물체의 속도와 소리의 속도의 비율을 마하수라고 하며, 이는 오스트리아 물리학자 에른스트 마하를 기리기 위한 것이다. 시속 1,200km/h 이상의 속도를 나타내는 마하 1에 도달한 파일럿은 음속 장벽을 돌파하는 파일럿이 된다.

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초기의 시도 -

1941년 초, 영국은 음속 장벽을 뚫을 가능성을 확인하기 위한 극비 프로젝트를 시작했다. 하지만 그해 11월 사전 제작된 록히드 YP-38 라이트닝으로 이를 시도한 사람은 랄프 버든이라는 미국 비행사였다. 버든은 음속 장벽을 통과하는 데 필요한 가속도를 얻기 위해 비행기를 급강하했다. 그는 시속 860km/h의 속도로 비행했고, YP-38이 부서지면서 즉사했다.

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새로운 속도 기록 -

1946년 9월, 영국 공군 조종사 에드워드 도널드슨은 글로스터 유성 F.4를 타고 시속 989km/h의 세계 기록을 세우며 근접했다.

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또 다른 시도 -

영국의 항공 개척자이자 항공기 설계자인 제프리 드 하빌랜드의 아들인 제프리 드 하빌랜드 주니어는 같은 달에 꼬리가 없는 스웹드윙 드 하빌랜드 DH 108 스왈로우를 조종했고, 비행기가 추락하기 전까지 마하 0.9로 비행하여 거의 성공할 뻔했다. 그의 시신은 열흘 후 바다에서 수습되었다.

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척 예거 (1923–2020) -

이듬해, 미국 공군 장교 척 예거는 수평 비행에서 음속을 돌파한 역사상 최초의 조종사가 되었다.

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벨 X-1 -

예거는 1947년 10월 14일, 아내의 이름을 딴 글래머러스 글레니스, 벨 X-1을 조종했다.

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음속 장벽을 깨다 -

시험 조종사는 캘리포니아 모하비 사막 상공 13,700m 고도에서 마하 1.05로 음속 장벽을 돌파했다. 항공은 초음속 시대에 접어들었다.

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초음속 비행에 대한 이해 -

예거의 성과 이후 고속 비행에 대한 과학이 더 널리 이해되면서 적절한 조건에서 음속 장벽을 쉽게 뚫을 수 있다는 인식이 생겼다. 1950년대까지 많은 전투기가 수평 비행에서 음속 장벽을 일상적으로 돌파할 수 있었다.

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투폴레프 Tu-144 -

초음속 여객기의 개발은 1960년대에 본격적으로 시작되었다. 1968년 12월, 소련은 최초의 초음속 여객기인 투폴레프 Tu-144를 공개했다. 1970년 5월에는 세계 최초로 마하 2를 초과한 상업용 수송기가 되었다.

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콩코드 -

콩코드의 첫 비행은 1969년 3월 2일 툴루즈에서 이륙했다. 영불 초음속 여객기는 음속의 두 배 이상으로 비행할 수 있었으며, 뉴욕과 런던을 2시간 52분 59초 만에 비행하여 세계 신기록을 세웠다.

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Tu-144 -

1973년 파리 에어쇼에서 항공기가 추락한 후 Tu-144의 감항성에 의문이 제기되었다. 여섯 명의 승무원이 사망했다. 1978년 5월, 두 번째 Tu-144는 연료 누출로 인한 기내 화재로 불시착했다. 이 사고로 두 명이 사망했다. 신뢰성과 승객 편의성에 대한 불만으로 인해 Tu-144에 대한 관심이 급감했고, 이는 결국 Tu-144 프로그램의 중단으로 이어졌다.

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콩코드 취소되다 -

콩코드의 항공 안전 기록은 2000년 7월 25일, 에어프랑스 4590편이 파리 샤를 드골 공항에서 이륙 직후 추락했을 때까지 완벽했다. 이 사고로 인해 3년 후 콩코드 항공은 결국 취소되었고, 초음속 여행의 미래에 의문이 제기되었다.

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새로운 초음속 시대? -

파리에서 비극이 일어난 지 20여 년이 지난 지금, 붐 슈퍼소닉의 XB-1 프로토타입 제트기가 성공적으로 시연된 후 초음속 여행이 다시 시작될 예정이다.

출처: (Boom Supersonic) (AP News) (Air Force) (San Diego Air & Space Museum) (National Geographic)

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음속 장벽이란? 그리고 그것을 돌파하는 방법! -

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붐 슈퍼소닉 XB-1 -

2025년 1월, 미국 회사의 프로토타입 제트기가 음속 장벽을 허물고 콩코드 후속 기종의 길을 열어줄 것으로 기대되는 시범을 보였다.

NL Beeld

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이정표 -

XB-1은 캘리포니아 모하비 공항에서 이 성과를 달성했다. 시험 비행 동안 항공기는 고도 10,600m에 도달한 후 음속보다 10% 빠른 1,358km/p로 가속했다!

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용감한 비행사 -

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음속 장벽이란? -

기술적으로 말하자면, 음속 장벽은 항공기가 음속에 접근할 때 발생하는 공기역학적 항력의 급격한 증가이다.

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음속이란? -

음속은 해수면에서 약 1,236km/h 이다.

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여객기의 속도 -

장거리를 비행하는 상업용 여객기의 평균 순항 속도는 약 880~925km/h이다.

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전투기의 속도 -

반면에 현대 전투기, 예를 들어 F-16은 최고 속도가 시속 2,100km/h에 이른다.

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소닉 붐 효과 -

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음속 장벽 -

소닉 붐은 천둥 소리처럼 들리는 소음이다. 초음속 충격파는 항공기 꼬리 주변의 기압과 온도가 낮아져 형성된 흰 구름으로 설명된다.

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소닉 붐의 물리학 -

다시 말해, 항공기가 음속보다 낮은 속도로 비행할 때, 항공기가 생성하는 압력파(음파)는 그 원천보다 빠르게 퍼져나가며 항공기 앞쪽으로 확산된다.

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음속 -

그러나 항공기가 음속에 도달하면 압력파는 빠져나갈 수 없다. 공기 중의 수분은 음속 장벽을 뚫으면서 수증기로 응축된다.

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소닉 붐의 다른 원인 -

소닉 붐을 일으키는 다른 것들로는 화산 폭발, 유성우, 지진과 같은 자연 현상이 있다.

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총알과 생가죽 채찍 -

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음속 장벽은 어떻게 돌파했나? -

소닉 붐은 대부분 항공기와 관련이 있다. 하지만 애초에 음속 장벽을 돌파하게 된 역사적 사건은 무엇일까?

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음속 -

"음속"이라는 용어는 제2차 세계 대전 중에 사용되기 시작했다. 이 용어는 고속 전투기 조종사가 겪는 압축성의 영향을 설명하는 데 사용되었다.

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압축성 문제 -

압축성은 압력 하에서 부피나 크기가 줄어드는 능력이다. 항공에서 이는 추가 가속을 방해하는 여러 가지 부정적인 공기역학적 영향을 의미한다.

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비행 장애 -

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에른스트 마하 (1838–1916) -

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초기의 시도 -

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새로운 속도 기록 -

1946년 9월, 영국 공군 조종사 에드워드 도널드슨은 글로스터 유성 F.4를 타고 시속 989km/h의 세계 기록을 세우며 근접했다.

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또 다른 시도 -

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척 예거 (1923–2020) -

이듬해, 미국 공군 장교 척 예거는 수평 비행에서 음속을 돌파한 역사상 최초의 조종사가 되었다.

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벨 X-1 -

예거는 1947년 10월 14일, 아내의 이름을 딴 글래머러스 글레니스, 벨 X-1을 조종했다.

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음속 장벽을 깨다 -

시험 조종사는 캘리포니아 모하비 사막 상공 13,700m 고도에서 마하 1.05로 음속 장벽을 돌파했다. 항공은 초음속 시대에 접어들었다.

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초음속 비행에 대한 이해 -

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투폴레프 Tu-144 -

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콩코드 -

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Tu-144 -

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콩코드 취소되다 -

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새로운 초음속 시대? -

파리에서 비극이 일어난 지 20여 년이 지난 지금, 붐 슈퍼소닉의 XB-1 프로토타입 제트기가 성공적으로 시연된 후 초음속 여행이 다시 시작될 예정이다.

출처: (Boom Supersonic) (AP News) (Air Force) (San Diego Air & Space Museum) (National Geographic)

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음속을 뛰어넘는 비행

12/02/25 | StarsInsider

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