[TECH meets DESGIN] 몸통・날개 일체형 비행기, 여객기 디자인 패러다임 바꿀까?

[녹색경제신문 = 박진아 유럽 주재기자] 70년 넘도록 상업 항공업계를 지배해 온 ‚ 튜브형 동체에 날개 두 개를 붙인‘ 표준 여객기 디자인이 21세기 기술 수준에 맞게 업그레이드될 때가 왔다?

미국 경제 일간지 월스트리트저널은 지난 7월 29일, 미국 행정부가 신행 항공 스타트업 젯제로(JetZero)를 지원하기로 결정하면서 그동안 미국의 유일한 상업용 민간 항공기 제조사로 독보적 입지를 지켜온 보잉(Boeing)의 아성이 흔들리고 있다고 보도했다.

이튿날인 7월 30일(영국 런던 시간), 세계 3대 항공우주・방위산업 박람회로 꼽히는 판버러 에어쇼 2026년 행사(7월 20일~24일) 기간 중 열린 기자회견에서 젯제로는 미국 정부로부터 첫 생산 공장 건설 자금으로 미화 300억 달러(우리 돈 약 43조 원)를 유치하는 데 성공했다고 밝혔다. 

젯제로는 2021년 캘리포니아주 롱비치에서 창업된 항공기 설계・제조 스타트업으로, 항공기의 동체와 날개가 하나로 이어진 ‚연속형 구조’ 기체(BWB, blended wing body), 즉 마치 가오리를 닮은 형태의 기체의 항공기를 대중 여객기로 상용화하는 데 주력해왔다. 

젯제로가 개발 중인 여객기 ‚Z4’는 1976년부터 27년간 상업 운항하다 2003년 퇴역한 콩고드(Concorde) 초음속 여객기 이후 항공 공학 디자인 측며에서 가장 눈에 띄는 혁신 사례 가운데 하나다.

♢ 오랜 개념, 새로운 해석

사실 연속형 구조(BWB) 비행기를 상용 여객기로 활용하려는 시도는 갑자기 등장한 새로운 개념은 아니다.

미 항공우주국(NASA)은 1980년대 말부터 1990년대 초까지 약 100억 달러를 투입해 첨단 군사용 운송용 수송기 개발 사업의 일환으로 보잉(Boeing)과 BWB 구조 여객기 설계를 공동 연구한 바 있다. 유럽 항공기 제조 컨소시엄 에어버스(Airbus) 역시 유사한 개념의 BWB 여객기 설계 및 실용성을 검토했으나 두 회사 모두 실용적 부족을 이유로 무기한 사업을 보류해왔다.

BWB 여객기 디자인 회의론자들은 기존 긴 원통형 여객기에 비교했을 때 동체의 폭이 지나치게 넓다는 점을 단점으로 지목한다. 비행 중 기체가 기울 때마다 기내 탑승객이 느끼는 중력가속도(G-포스)가 커지고, 창문이 없어 멀미를 유발하며, 통로 4개로 구성된 기내 좌석 배치는 비상 탈출을 어렵게 해 안전 기준에 부적합하다는 것이다.

이런 비판에도 불구하고 젯제로가 그동안 사업을 추진하며 돌파해야 했던 최대 걸림돌은 항공기 생산 공장을 짓는 데 필요한 자금 확보였다. 젯제로는 2027년 말까지 젯제로 Z4 프로토타입 완성을 목표 아래, 미국 연방 수출입은행의 승인을 거쳐 300억 달러를 확보한 것으로 전해졌다.

이번 미 정부의 재정 지원 확보 성사에 앞서 젯제로는 이미 미 공군, 노스롭 그러먼(Northrop Grumman), RTX(舊 레이시온 테크놀로지스, 미 항공방산기업)를 포함한 약 20개 항공사로부터 2억 4500만 달러(약 3500억 원)의 자금은 지원받은 바 있다.

♢ 새 여객기 실내 디자인 — 넓은 실내, 통로 4개, 창문 없는 기내

젯제로 Z4의 외형은 긴 튜브 동체에 양 날개를 붙인 20세기식 유선형 여객기와는 첫 눈에 보기도 확연히 다르다. 

가오리나 나방을 연상시키는 몸체-날개 일체형 공기역학적 설계 덕분에 기체 전체가 양력을 만들어내 비행하기 때문에 기존 원통형 여객기보다 연료 소모를 50%까지 줄일 수 있다. 기존 엔진을 개량하고 특수 신소재로 기체 외피를 감싸 무게를 줄이고 연비를 높인 것이 핵심적 디자인 성과다.

수소 추진 기술이나 전기 배터리 기술이 상용화되기 전까지, Z4가 항공업계의 에너진 전환기를 이어줄 탄소 절감형 대중 항공 교통 솔루션이 될 수 있다는 기대가 나오는 이유다.

민간 상업 항공사들과의 협업을 거쳐 디자인되고 있는 Z4는 1회 급유로 최대 1만 킬로미터(5750마일)을 비행할 수 있으며 최대 250명이 탑승 가능하다. 이는 중대형 중장거리 기종급(예: 보잉777/787, 에어버스350)과 비슷한 수용력이다.

♢ 경쟁 항공기 제조업체들, 경쟁심 보다 여유로운 반응

미국 정부와 오랜 전략적 파트너십을 유지해온 보잉(Boeing)은 이번 젯제로에 대한 미 정부의 대규모 지원과 신생 스타트업의 도전에도 아직 느긋한 태도를 보이고 있다고 ‚월스트리트 저널’을 비롯한 항공 전문 매체들은 전한다.

Z4 여객기의 디자인이 파격적이고 에너지 효율이 뛰어난 것은 분명하지만, 기존 원통형 여객기에 익숙한 일반 소비자들의 신뢰를 얻기까지는 상당한 시간이 걸릴 것이라는 관측이다. 

또, 설계와 생산은 물론, 안전 규제 인증과 사업 승인, 방대한 부품 공급망 구축, 국제 항공사와의 협력 조율, 실제 취항까지 해결해야할 사안들이 산적해 있다. 첫 Z4 프로토타입 비행 시험 비행은 오는 2030년 초로 예정돼있다.

글로벌 항공업계의 반응은 대체로 긍정적이다. 젯제로 Z4가 기약하는 연료 절감 효과와 에너지 효율성, 그에 따른 대기 중 탄소배출 감축 효과와 친환경적 잇점은 항공업계는 물론 전 지국적 관점에서 매력적인 요소이기 때문이다.