프랑스의 탈레스 (Thales) 사가 자사의 성층권 비행성 계획인 스트라토부스 (StratoBus) 를 공개했습니다. 과거 여러 회사와 국가에서 다양한 고고도 플랫폼 계획이 나왔으나 실제로 구현되지는 못했는데 과연 이번에는 좀 다를 수 있을 지 궁금합니다. 일단 디자인은 꽤 참신해 보입니다.
(탈레스의 스트라토부스 Credit: Thales )
(동영상)
스트라토부스는 약 20 km (20000 m) 까지 상승한 후 이곳에서 지상의 재난 감시, 해안선 침식 감시, 통신, 방송 등의 임무를 담당할 수 있는 성층권 고고도 플랫폼입니다. 군사적 정찰 목적으로도 물론 사용가능 하겠죠.
이런 임무는 물론 항공기로도 가능하지만 계속해서 다양한 성층권 비행선의 컨셉이 등장하는 이유는 비행선만의 장점이 있기 때문입니다. 일단 고고도에 올라간 후 수주에서 수개월간 비행성은 추가적인 연료없이 한 장소에서 임무를 수행할 수 있습니다. 항공기의 경우 연료를 끊임없이 소모할 수 밖에 없으며 결국 지상기지로 복귀 - 다시 임무 투입을 반복해야 하는 반면 비행선을 그럴 필요가 없기 때문에 경제성이 매우 높을 것으로 기대되는 것입니다.
스트라토부스는 최대 5 년까지 성층권의 한 장소에 머물러서 임무를 수행하는 것을 목표로 하는데 필요한 전력은 다른 컨셉 성층권 비행선들 처럼 태양 전지를 이용합니다. 그런데 스트라토부스의 아이디어는 여기서 독특합니다. 표면에 태양전지를 얇게 부착하는 것은 무게가 많이 나가는 만큼 소량의 태양전지를 내부에 장착한 후 투명한 동체의 일부를 이용해서 태양빛을 내부로 통과/반사 시켜 발전을 합니다.
(Credit : Thales)
아이디어는 그럴 듯 하지만 사실 성층권 비행선 개발은 매우 어려운 일입니다. 지상에서 수십 km 위의 성층권은 영하 섭씨 50 도 이하의 극단적인 추위가 지배하는 환경이며 일교차도 심합니다. 따라서 이 극단적 환경에 잘 버티면서 극도로 가벼운 소재가 필요합니다. 특히 아주 얇고 질기면서 극단적으로 가벼운 비행선을 만들 수 있는 소재가 반드시 필요합니다.
바람 역시 경우에 따라서 매우 강하게 불어서 부피가 큰 풍선인 비행선으로써는 자세를 제어하기 어려울 수 있습니다. 가벼우면서도 강력한 추진 장치와 충분한 동력을 공급할 수 있는 전력 시스템 없이는 한자리에서 위치를 계속 고정하기 쉽지 않습니다. 스트라토부스가 위치를 사수하도록 도와줄 2 개의 전기 모터는 최대 풍속 90 km/h 의 바람을 견딜 수 있도록 하는 것이 목표라고 하는데 크고 가벼운 풍선이 날아가지 않도록 하기 위해서는 매우 효율적으로 작동해야 할 것 같습니다.
탈레스사는 구체적인 제원을 공개하지 않았지만 약 200 kg 의 페이로드를 지니면서 대략 70 - 100 미터 길이에 20 - 30 미터 정도 되는 지름을 가진 중형 이상 크기의 비행선을 고려하는 중이라고 언급했습니다. 만약 이 정도 크기의 비행선을 성층권에 띄울 수 있다면 그것 자체로 기술적으로 큰 성과라고 하겠습니다. 사실 바로 위에서 언급한 기술적 어려움 때문에 아직 상용화된 성층권 비행선을 보기 힘든 것이죠.
장시간 성층권에서 작동할 수 있는 비행선이 있다면 확실히 위성 통신과 지상 기지국 통신의 가려운 부분을 긁어줄 수 있는 대안이 될 것 같습니다. 구글은 Project Loon 이라고 해서 성층권 풍선을 이용한 통신 시스템 개발을 연구중에 있는데 탈레스사의 스트라토부스는 바로 이 아이디어에 자극을 받은 것이라고 하네요. 다만 훨씬 비싸고 기술적으로 더 힘들어 보이는 아이디어라고 생각됩니다.
아직까진 컨셉이긴 한데 과연 탈레스사를 포함 (록히드 마틴 역시 비슷한 컨셉인 high-altitude airship (HAA) 를 개발중에 있으나 여러움을 겪는 중) 해 어떤 회사가 장기간 체류가 가능한 성층권 비행선 개발에 근시일내로 성공할 수 있을지 궁금합니다.
참고
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