미국의 퀀텀 시스템즈 에어로가 공개한 ‘윙리스 퀀텀 에어라이너(Wingless Quantum Airliner)’. 전통적인 비행체와 다르게 날개가 달리지 않았다. (QSA)

[오토헤럴드 김흥식 기자] 지상에서 전기차가 엔진을 버리고 전자 제어로 진화한 것처럼 하늘에서도 지금까지 존재하지 않았던 새로운 ‘날개의 공식’이 등장한다. 미국의 퀀텀 시스템즈 에어로(Quantum Systems Aero, QSA) 연구팀이 공개한 차세대 비행체 콘셉트 ‘윙리스 퀀텀 에어라이너(Wingless Quantum Airliner)’는 전통적인 항공기의 날개를 찾아 볼 수 없다. 

대신 동체와 날개를 하나로 융합한 블렌디드 델타(Blended Delta)형 바디를 채택해 최고 1837km/h(마하 1.5)로 순항하면서도 한 방울의 화석연료도 사용하지 않는다. 이 혁신적인 구조는 공기 저항을 최소화하고 승객 공간과 시스템 효율을 극대화하는 동시에 새로운 공력(空力) 설계의 가능성을 보여준다. 기체 자체가 날개 역할을 대신하는 구조로 보면 된다.

블렌디드 델타 바디는 기존 동체와 날개를 하나의 연속된 표면으로 통합한 형태로 저항을 줄이면서도 높은 양력을 유지할 수 있다. 여기에 AI 기반 비행 제어 시스템이 탑재돼 공기 흐름을 실시간으로 감지·조정함으로써 저속 이륙부터 초음속 순항까지 언제나 최적의 비행 안정성을 유지한다. 즉, 기계적인 조종보다 알고리즘이 공기를 읽고 스스로 비행 자세를 제어하는 지능형 항공기의 서막이라 할 수 있다.

‘윙리스 퀀텀 에어라이너’는 기존의 터보팬 엔진 대신 수소 에너지와 전력을 결합한 하이브리드 추진 시스템을 사용한다. 핵심은 펄스 디토네이션(Pulse Detonation) 기반 코어와 터보리액터(Turboreactor)의 조합으로 기존 연소 엔진 대비 열역학 효율을 획기적으로 높였다.

에너지원은 액화수소와 기체 수소의 혼합이며 기체 외피는 태양광을 흡수·전환하는 양자점 복합소재로 균일하게 코팅되어 있다. 이 복합구조는 고온과 진동에도 견디면서 경량화를 실현하고, 표면은 열 응답형 ‘스마트 스킨(Smart Skin)’으로 구성된다. 기류 변화에 따라 외피가 미세하게 형상을 조정해 충격파를 완화하고, 항력과 열 부하를 동시에 제어하는 ‘통합형 항공 플랫폼’으로 진화했다. 

윙리스 퀀텀 에어라이너의 실내. 기존 대형 여객기 수준의 승객 탑승이 가능하고 첨단 편의 시설이 마련돼 있다. (QSA)

윙리스 퀀텀 에어라이너의 실내는 약 300명이 탑승할 수 있는 대형 여객기 규모로 블렌디드 델타형 동체 구조를 통해 넓고 개방적인 공간과 라운지·웰니스 구역을 갖췄다. 기내에는 프리미엄 스위트 좌석, 라운지형 사회 공간, 샤워실과 다이닝 시설 등이 마련되며, AI 환경 제어와 스마트 소재가 결합돼 탑승객의 쾌적함을 자동으로 유지하는 지능형 공간으로 설계됐다.

이번 프로젝트를 주도한 퀀텀 시스템즈 에어로(QSA)는 캘리포니아에 본사를 둔 항공혁신 연구기업으로 수소 연료전지 드론과 전기 수직이착륙기(eVTOL) 프로토타입 개발을 통해 차세대 항공 동력 시스템을 연구하고 있다. 특히 AI 기반 제어 시스템과 양자 에너지 변환 기술을 결합해 하이브리드 추진 플랫폼의 가능성을 실험 중이다.

‘윙리스 퀀텀 에어라이너’ 프로젝트는 미국 항공우주국(NASA)의 ‘지속가능 비행 실증 프로그램(Sustainable Flight Demonstrator Program)’과 유럽연합(EU)의 ‘클린 항공 공동사업(Clean Aviation Joint Undertaking)’과 같은 방향성을 공유한다. 속도, 효율, 그리고 환경적 지속가능성을 동시에 충족하려는 차세대 항공 패러다임의 실험인 셈이다.

자동차가 이제 ‘소프트웨어로 정의되는 시대’에 들어섰다면 항공은 ‘에너지로 정의되는 시대’에 진입하고 있다. ‘윙리스 퀀텀 에어라이너’는 기존 항공기의 물리적 형태와 연료 개념을 모두 뒤집으며 모빌리티의 개념을 하늘로 확장한 대표적인 넥스트 모빌리티(NEXT Mobility) 사례로 평가된다.

아직은 개념에 불과하지만 AI 자율제어, 수소 기반 무배출 추진, 스마트 소재가 융합된 이 기술은 가까운 미래, 데이터와 수소로 나는 비행체의 현실화가 성큼 다가오고 있다. 

김흥식 기자/reporter@autoherald.co.kr

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