벨 X-1은 작고 주황색이었으며, 일반 비행기보다 총알에 가까운 모양이었다. 1947년 10월 14일, B-29에 실려 캘리포니아 사막 상공으로 올라간 뒤 분리돼 로켓 엔진을 점화했다. 조종간을 잡은 사람은 미 공군 시험조종사 척 예거였다. 기체는 고도를 일정하게 유지하는 수평비행에서 음속을 넘어섰고, 이날은 항공 역사에서 가장 유명한 날짜 중 하나가 됐다. 익숙한 이야기는 겁 없는 조종사와 보이지 않는 ‘음속의 벽’ 사이의 대결이다. 기록은 더 많은 것을 보여준다. 고속으로 움직이는 항공기 주변에서 공기가 어떻게 흐르는지 알아내기 위한 연구 계획의 결과였다.

‘벽’이라는 표현은 실제 공학적 문제에서 나왔지만, 하늘에 단단한 장벽이 있는 듯한 인상을 줬다. 항공기가 음속에 가까워지면 충격파와 기류 변화가 조종면을 흔들고 안정성을 위협할 수 있었다. 조종사들은 급강하 중 심한 진동과 조종 불능을 보고했다. 기술자들은 공기 흐름이 급격히 변하는 마하 1 전후의 속도 영역, 즉 천음속 영역에 관한 신뢰할 만한 자료가 필요했다. 풍동도 도움이 됐지만 실제 기체의 비행시험은 모형으로 해결할 수 없는 질문에 답할 수 있었다.

질문에 답하기 위해 만든 비행기

X-1 사업에는 미국 육군항공군과 벨 항공기 회사, 미국 국가항공자문위원회가 참여했다. 마지막 기관은 NACA로 불리며 NASA의 전신인 연구 조직이었다. 공군이 자금을 댔고, 벨이 비행기를 만들었으며, NACA가 계측기를 설치하고 시험을 계획했다. X-1의 모양은 고속에서도 안정적인 .50구경, 즉 지름 12.7밀리미터 총알에서 착안했다. 로켓 엔진은 액체산소와 알코올을 사용해 짧은 시간 동안 큰 추력을 냈다. B-29 폭격기가 기체를 고도까지 운반한 뒤 분리하면 엔진을 점화하는 방식이었다.

이 설계에는 현실적인 제약이 있었다. 프로펠러 비행기가 도달할 수 있는 속도를 넘어 가속할 수 있었지만 연료가 적어 동력비행은 몇 분뿐이었다. 주황색 동체도 장식이 아니라 실험기를 쉽게 식별하기 위한 선택이었다. 시험조종사와 기술자는 순서를 신중하게 계획해야 했다. X-1은 문제가 사라질 때까지 계속 선회할 수 없었기 때문이다. 목적은 통제된 조건에서 측정하는 것이었지, 속도 경주를 벌이는 것이 아니었다.

예거는 시험비행 능력을 인정받아 경험 많은 조종사들 중에서 선발됐다. 그가 탄 기체는 아내의 이름을 따서 Glamorous Glennis라고 불렸다. NASA의 역사 기록에 따르면 그는 약 4만 3,000피트, 약 1만 3,100미터 고도에서 마하 1.06가량에 도달했다. 속도는 흔히 시속 700마일, 약 1,127킬로미터로 반올림되지만, 마하 수는 현지 공기 조건, 특히 온도와 고도에 관련된다. 마하 1이 어디서나 같은 시속을 뜻하지는 않는다. 중요한 점은 X-1이 수평비행으로 그곳의 음속을 넘어섰다는 것이다.

팀이 함께 이룬 비행

그 경계를 넘기까지는 여러 사람의 작업이 필요했다. NACA 연구자들은 공기의 압축성과 고속비행에 관한 풍동 실험을 해왔다. 공군은 시험장과 운용 지원을 제공했다. 벨의 기술자들은 천음속 영역에 도달할 기체를 만들었다. 예거의 조종 실력도 중요했지만, 기체의 반응을 측정하는 계측기와 자료를 해석하는 기술자들도 중요했다. 임무는 조종사의 판단과 실험실 연구를 연결했다.

이러한 협력은 대중의 기억에서 종종 축소된다. 한 사람이 조종석에 앉아야 했고 비행 후 그의 이름이 널리 알려졌기에 예거는 성과의 상징이 됐다. 그러나 X-1 사업은 전후 미국 항공우주 연구의 한 방식도 보여줬다. 군이 운용상 필요를 제시하고, 기업이 실험기를 제작하며, 정부 연구기관이 과학 자료를 수집하는 구조였다. 이 방식은 이후 실험 항공기와 NASA 사업에 영향을 주게 된다.

그날 ‘음속의 벽’이 사라진 것은 아니다. 연구하고 해결할 수 있는 공학적 영역이 됐다. 설계자들은 날개 모양과 조종면, 구조 변경을 통해 충격파를 다루는 방법을 익혔다. 군용기의 초음속 비행이 가능해졌고, 이후 콩코드 같은 민간 여객기도 등장했다. 마하 1을 넘었다고 모든 비행기가 안전하고 경제적으로 그렇게 날 수 있다는 뜻은 아니었다. 새로운 연구와 설계 과제가 열린 것이다.

기념일에 기억해야 할 것

예거의 1947년 비행은 때로 부상과 비밀 유지, 극적인 소닉붐 이야기가 덧붙은 순수한 담력 시험으로 전해진다. 일부 세부 내용은 후대의 기록에서 나온 것이므로 출처를 밝혀야 한다. 가장 확실한 역사적 핵심은 영화처럼 극적이지 않아도 더 많은 것을 알려준다. 연구 장비를 갖춘 로켓 비행기로 계획된 시험비행을 했고, 한 조종사와 여러 기관이 이를 수행하고 지원했다는 사실이다. NASA와 공군, 스미스소니언은 날짜와 기체, 사업의 협력 구조를 기록한다.

1947년 10월 이전에도 다른 조건에서 음속을 넘은 사례는 있었다. 총알과 포탄은 소리보다 빠르게 움직일 수 있으며, 조종사들이 급강하 중 초음속에 도달한 적도 있었지만 측정과 조건은 달랐다. X-1의 이정표는 마하 1을 넘은 최초의 유인 수평비행으로 널리 인정받았다는 점이다. 이 조건을 붙여야 주장이 더 정확해지고, 그 실험이 항공기 설계에 중요했던 이유도 알 수 있다.

거의 80년이 지난 지금, 초음속 비행은 다시 공학적 과제다. 단순한 속도뿐 아니라 소음과 연료 소비, 규정도 이를 좌우한다. X-1의 이야기는 빠를수록 언제나 좋다고 약속하지 않는다. 실제로 일어나는 일을 측정하고 목적에 맞는 실험 도구를 설계하며, 주목받는 결과가 팀의 노동에 기반함을 인정할 때 기술적 장벽을 새롭게 바라볼 수 있음을 보여준다.

선명한 주황색 비행기는 경계를 넘었지만, 혼자 해낸 것은 아니다. 기체와 연구 계획, 조종사가 함께 목표에 도달했기에 예거의 비행은 널리 알려진 이정표가 됐다. 기억할 것은 누가 조종했는지만이 아니다. 비행기가 소리보다 빠르게 움직일 때 무슨 일이 일어나는지를 미국이 어떻게 알아냈고, 그 지식이 이후 항공기를 어떻게 바꿨는지도 중요하다.

출처: NASA: 1947년 10월 14일, 스미스소니언 국립항공우주박물관: 척 예거, NASA: X-1 연구사, 미 공군 역사 부서, NASA: 연구와 음속의 벽