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X-51은 미국의 PGS(전 세계 신속 타격) 라 불리는 신형 초음속 순항 미사일이다.

 

 

1.jpg

 

 

보잉 X-51은 스크램제트 엔진을 사용하는 초음속 순항미사일이다. 마하 7의 속도로 비행하며, 2010526일 초도비행했으며, 현재에도 개발중이다. 무게는 2톤으로, 잠수함에서 발사하는 중어뢰나 토마호크 미사일, F-15에서 발사되는 블루 스패로우 미사일 등의 무게와 비슷하다.

 

turbofan3_unlabelled_jjy0501.gif

(일반적인 터보팬 엔진. 회전하는 압축기 (Compressor) 가 공기를 압축하여 연소실(Combustion chamber) 로 보내 연소 시켜 추진력을 얻음. 그러나 초음속/극초음속 영역에서는 오히려 터보팬이 공기를 빨아들이는데 방해가 됨  CCL 에 따라 복사 허용 저자 표시   저자  Richard Wheeler (Zephyris)  ) 

 

 

 

MGM-140 ATACMS의 고체로켓을 부스터로 사용하여, 마하 4.5까지 가속한 다음, 스크램제트 엔진이 점화된다.

순항미사일은 탄도 미사일과 달리, 개발 및 보유에 대한 국제적 규제가 덜하나, 아음속인 점이 단점으로 지적되었는데, X-51은 탄도 미사일의 속도를 낸다.

 

최대 속력이 마하5.1X-51이 가져올 전략적 이점은 획기적인 비용 절감이다. 기존 미국이 지구 전역을 재래식으로 타격하기 위한 수단은 순항미사일이나 항공모함, 전투기 등의 방식이었다. 하지만 순항미사일은 음속보다 느리게 날아가기 때문에 적의 움직임을 포착했다 해도 즉각 대응에 문제가 생긴다. 예를 들어 괌에서 출동한 B-52나 사세보에서 출동한 아키즈키급 등이 한반도를 타격한다 해도 미사일이 날아가는데 몇 시간이 걸릴 수 있는 문제에 봉착하게 된다.

 

472px-ramjet_operation_svg_jjy0501.png

(램제트 엔진의 구조 : 램제트 엔진은 엔진안으로 들어오는 공기가 스스로 압축하는 램현상을 이용해 압축을 한다. CCL 에 따라 복사 허용 저자 표시   저자  Vector image made by Cryonic07. Source png-drawing was made by Emoscopes and later slighly modified by Wolfkeeper)

 

 

하지만 항공모함에서 출격하는 함재기의 경우 초음속으로 비행이 가능하기 때문에 전자의 문제를 다소 해소할 순 있으나 항모 전단의 작전 운용비용이 많이 들고, 항공모함의 이동속도가 30노트에 불과하다는 점도 있다. 결국, 미국이 새로 고안해낸 방법이 X-51이다. B-52에서 쏘면 음속의 몇 배로 날아가서 단시간에 목표 타격이 가능하다. 항공모함보다 저렴하고 기존 순항미사일보다 빠른 전략무기다. 이걸로 항모전단을 굳이 움직이지 않아도 저렴하게 지구 전역 타격이 가능하게 될 것으로 보인다.

 

090717-F-0289B-222.JPG

(테스트 직전의 X - 51A. B-52H 주익에 매달린 상태    Credit : USAF ) 

 

 

 

 

 

 

20135, 미국 공군은 X-51 기술로 고속타격무기(High Speed Strike Weapon, HSSW)를 개발할 계획이다. X-51과 비슷한 크기이며, 2020년 초도비행, 2020년대 중반에 실전배치될 계획이다. F-35, B-2의 내부무장 창에서 발사되어, 마하 5-6의 속도로 500-600 해리(926-1,111 km)를 비행한다.

 

 

X-51-USAF.jpg

(테스트 직전의 X - 51A. B-52H 주익에 매달린 상태    Credit : USAF ) 

 

 

 

 향후 미 공군이 이를 이용해서 무엇을 할지는 확실히 밝힌 바가 없지만 가장 유력하게 생각되는 것은 스크램제트 엔진 사용 미사일로 일단 1 단은 고체 로켓 부스터로 가속한 후 2 단 스크램제트 미사일이 마하 5 이상에서 초음속 비행을 해 장거리 목표물을 공격하는 것이다. 또 높은 운동 에너지를 이용한 벙커 버스터 방식의 무기를 개발도 가능하다. 방어하는 측에서는 고고도에서 극초음속으로 진입하는 스크램제트 미사일은 그 고도와 속도 때문에 요격이 쉽지 않습니다. 마지막 단계에서는 본래 마하 5 이상의 속도에다 지상으로 하강하면서 그 에너지가 더해져 더 빠른 속도로 목표에 도달하게 된다.  
 
 
 물론 탄도 미사일도 이런 공격이 가능하지만 스크램 제트 미사일은 다른 장점이 하나 있다. 제트 엔진의 가장 큰 장점은 산화제를 따로 가지고 다니는 대신 공기중의 산소를 사용해서 연소하기 때문에 같은 연료라면 로켓보다 더 먼 거리를 갈 수 있다. 사실 이점이 이전 SSTO 에 대해서 설명할 때 로켓에 비해 스크램제트 엔진이 가지는 가장 큰 장점이었다. 스크램제트 미사일은 통상 고체 및 액체 로켓에 비해 비싸긴 하겠지만 비슷한 크기의 로켓보다 더 멀리 있는 목표를 정밀 타격하는데 유리할 것으로 생각된다. 물론 미래에 개발할 초음속 항공기 엔진 연구에도 도움이 될 것으로 보인다. 다만 항공기의 경우 마하 5 의 속도에 이르기 전까지 가속해 줄 별도의 엔진이 필요하다는 단점이 있다. 
 
 
 앞으로 여러가지 기술적 난제를 해결해야 하는 만큼 스크램제트 비행기나 미사일이 곧 실용화 되지는 않겠지만 언젠가 미래에 스크램제트나 이를 응용한 새로운 형식의 복합 엔진 항공기가 등장할 날이 있을지도 모를 일이다.