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[항공지식]핵추진 항공기를 아십니까?

11.02.24 22:51

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https://main.bbmuseum.co.kr/community/skybr/3f9iiav0ax

nuclear aircraft즉 핵추진 항공기는 원자력 에너지를 이용한 추진엔진을 장착한 비행기를 의미한다. 냉전시대에 매우 중요했던 장거리 핵폭격기의 중요한 능력중 하나는 장시간 체공능력이다. 장시간 체공능력의 의미는,항시 공중 대기가 가능하여 적 영공 근방에 대기하면서 유사시에 선제 공격이 가능하고, 적 깊숙히 항속거리에 제한을 받지 않고, 언제 어디든지 공격가능하기 때문이다.

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<미국의 모든 항공모함은 핵반응로를 탑재하여 핵을 이용한 동력을 사용하므로 연료 문제로 인한 작전 중단은 없다. 식량 등의 소모품만 지속 지원한다면 바다에서 무제한 작전이 가능하다>

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<핵 잠수함은 승무원의 심리적인 문제가 해결된다면 한달 이상도 작전이 가능하다고 한다. 이것은 모두 핵추진력을 이용하므로 가능하게된 것이다. 하지만 항공기만큼은 핵 추진 항공기가 없는 실정이다>

미국의 원자력 항공모함이나, 원자력 잠수함이 바로 원자력 동력을 쓰기 때문에 잠수함은 한달 동안 잠항을 해도 문제가 없고, 항공모함은 6개월간 재보급 없이도 독자 작전이 가능한 것이다. 그래서 미소 냉전기간동안에 미, 소 양국은 원자력 항공기를 개발하기위해 갖은 노력을 다했다. 만일 핵추진 엔진을 소형화하여 요격기에 장착이 가능하다면 몇시간이고 체공이 가능하여, 적의 폭격기를 수색하고,몇시간씩 체공하면서 상시 방어가 가능하므로 전략적인 면에서 엄청난 혁신을 가져오게 되는 것이었다. 하지만 어느 국가도 핵엔진을 탑재한 항공기를 만들지 못했다. 가장 중요한 부분은 바로 핵엔진에서 나오는 방사능을 승무원으로부터 차단해야하는 두꺼운 차폐물을 항공기에 탑재할만큼 가볍게 만들지 못했기 때문이다.

그렇다면 승무원이 없는 폭격기, 즉 무인 핵폭격기는 가능하지 않을까 하는 의문이 든다. 하지만 무인 폭격기를 띄우기 위한 정비사와 연료보급 등에 종사하는 사람들을 핵으로 부터 차단하는 것이 사실상 불가하다.

NEPA 와 ANP(Aircraft Nuclear Propulsion)
1946년 핵에너지 추진 항공기 개발 계획 (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft (NEPA) project)이 미공군에 의해 착수되었다. 이 연구는 1951년 5월까지 진행되었는데, 1951년에는 다시 Aircraft Nuclear Propulsion (ANP) program으로 전환이 되어 지속된다.
ANP program은 2개의 다른 형태의 핵 제트엔진을 개발하는 것을 포함하고있다. 엔진 2대 메이커인 General Electric사에는 Direct Air Cycle 방식을 추진하고,Pratt & Whitney사에는 Indirect Air Cycle 방식을 개발하기로 되어있었다. ANP 내에는 MX-1589 project라하여 2대의 B-36 폭격기를 개조하여 한대는 차폐장치를 연구하고, 다른 한대는 반응로를 연구하는 것이었다. 하지만 이내 두 계획은 완성을 보지 못하고 취소되고 말았다.

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<핵추진 엔진 장착 실험을 위해 투입된 B-36 폭격기. 수직 꼬리날개에 방사능을 의미하는 표기가 새겨져있다>

아이다호에 위치한 국립연구소에서 반응로 연구를 진행하였는데, GE사는 2개의 반응로와 연결된 2개의 엔진이 충분하게 추력을 얻는데 성공하였다. 이 엔진은 현재 아이다호 연구소에 보관되어있다.

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<개발이 완료된 핵 추진 항공 엔진. 이거대한 엔진으로 항공기가 뜬다는 생각은 다소 무리가 많다>

미국은 이 완성엔진을 새롭게 설계된 폭격기 WS-125에 장착하기로 했다. 하지만 WS-125 프로그램은 아이젠하워 대통령이 중단시켜버렸다. 그리고는 국회에서 연설하기로 핵추진 폭격기는 굳이 개발할 긴급사안이 아니다라고 한다. 그리고는 아이젠하워는 제트엔진의 발달을 위한 특수금속 연구와, 소형 고성능의 핵추진 엔진 개발에 주력할 것을 지시하였다. 하지만 이프로그램 역시 케네디 행정부에서 모두 취소되고 만다.

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Project Pluto
1957년 미공군은 정부의 원자력연구소와 계약을 맺고 램제트 엔진에 핵반응로를 이용하는 가능성 연구를 시작했다.
이 계획은 Project Pluto로 알려져있다. 사실 이 엔진은 순항미사일에 탑재하여 지구를 한바퀴 돌고도 공격 가능한 장거리 고속 순항 미사일로 SLAM(Supersonic Low Altitude Missile)으로 불려졌다. 이 계획은 성공적으로 진행되어 1961년 5월에 두개의 시험용 엔진이 지상 테스트에 들어가기도 하였다. 세계 최초의 원자력 램제트 엔진(이름 : Tory-IIA)이, 지상 철도 괘도위의 카트에 얹혀져 괭음을 내고 질주하였다. 1964년 7월 이 계획도 정부 주도하에 취소되고 만다.

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소련의 핵추진엔진 폭격기 hoax
1958년 12월 1일에 발행된 한 항공잡지는 소련의 핵엔진 장착 폭격기의 시험비행에 대한 기사가 실렸다. 내용에는 소련이 핵추진엔진을 장착한 폭격기 개발에 상당한 진전을 보였다는 것이다. 의심단계를 넘어 매우 구체적으로 언급하면서 소련은 이미 6개월전에 핵엔진 폭격기를 성공리 개발했고, 이미 시험비행중에있다고 소개를 하였다. 그리고 실제 비행하는 모습과 주기되어있는 모습이 사진으로 소개되기도하였다. 당시 미국은 헥추진 엔진에 대해 실험적 단계였음에도 불구하고, 이 기사는 소련의 실험기는 이미 실전 투입을 위한 임무 시험에 착수했다고 언급하였다.
미국은 이 기사를 연구한 후 소련이 미국보다 핵엔진 항공기 개발에서 5~6년을 앞서 간다고 평가하고 미국도 이 분야의 연구에 박차를 가해야한다고 비평하였다. 그래서 실제로 미국은 개발초기 매우 강력한 의지를 가지고 핵엔진을 개발하기시작했다.

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나중에 밝혀진 바로는 이 기사는 완전 날조였다. 사진상의 항공기는 나중에 통상적인 항공기인 M-50 Bounder로 밝혀졌다.
미국의 폭격기에 비하자면 B-58 Hustler 정도의 기능을 위해 개발된 중거리 전략 폭격기이다. 실제로 이 폭격기는 설계상의 실패이며 실전에 투입되지는 못했다. 여하간 1963년 소련의 항공행사중 이 비행기가 실제 비행을 하며 나타나면서 모든 의문에 종지부를 찍었다.

Tupolev Tu-119 (Tu-95 LAL)
실제로 소련에서 핵추진 엔진 실험기로 사용된 것은 Tu-119이다. 기본적으로는 Tu-95 이며, 기존의 두개의 터보프롭 엔진을 장탈하고, 핵차폐가 최소한으로만 된 핵추진제트엔진 2개를 장착하였다. 총 34회의 시험비행을 실시하였으며, 실제로는 핵엔진을 추진시키지는 않았다. 소련도 미국과 마찬가지로 핵차폐를 위한 연구가 선행되어야 한다는데 중심을 두어 Tu-119는 차폐장치의 효율성을 연구하는데 주로 할애되었다. 소련의 연구 성과 분석을 보면 사실상 차폐능력이 우수하여 실제 운영에 까지 다가갈 수 있을 정도까지 되었다고한다. 미국은 이 능력까지 가지를 못했다. 하지만 소련도 너무 높은 비용과, 당시 ICBM의 개발로 상호 효용성을 분석한 후 이 계획을 취소하고 만다.

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<당시 핵 추진엔진 실험에 사용하였던 Tu-119. 결국 ICBM이라는 장거리 핵 타격 수단이 개발되면서 핵엔진 폭격기는 가치를 상실하고 사실상 사장되고 만다>

기타 다른 프로젝트 들
소설속에서는 종종 핵추진엔진을 장착한 우주선이나 비행기가 등장하기도 하였다. 그중 가장 현실적인것이 Gerry Anderson 의 Thunderbird 1 이었다. 하지만 실현까지는 가질 못했으며, 아직도 항공 분야 사람들은 여전히원자력 항공기의가능성에 대해 긍정적이다.

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<그나마 설계 개념중 가장 실현성이있다고 평가되는 것이 TB-1, Thunder Bird 1이었다. 하지만 현실화 되기에는 너무 거리가 멀었다>

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<미래에는 원자력 추진 항공기가 반드시 등장 할 것으로 기대하고있다. 사진은 여객기 버젼의 원자력 항공기>

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