인류는 오래전부터 하늘을 자유롭게 날아다니는 상상을 해왔습니다. 이러한 꿈을 실현해준 비행기의 역사는 1903년 라이트 형제의 ‘플라이어’ 호에서 시작되었습니다. 초기 비행기는 나무와 천으로 제작되었으나 기술이 발전함에 따라 금속 소재가 중요한 역할을 하기 시작했습니다. 독일의 융커스가 최초로 전금속제 항공기를 선보인 이후, 제2차 세계대전 당시에는 강도가 높은 7000계 알루미늄 합금이 사용되었습니다. 현대에는 에어버스 A350처럼 전체의 50% 이상을 복합재료로 제작하는 ‘플라스틱 비행기’ 시대가 열렸습니다.

항공기 개발 비용의 50~60%가 소재와 구조의 안전성을 시험하는 데 투입될 만큼, 항공기는 매우 신뢰할 수 있고 안전한 탈것입니다.

영화 ‘플라이트’에서는 기체 결함으로 추락하는 비행기를 뒤집어 활공하며 비상 착륙시키는 장면이 등장합니다. 하지만 현실적으로 민항기가 장시간 뒤집힌 채 비행하는 배면 비행은 불가능에 가깝습니다. 비행기는 날개 위아래의 공기 흐름 속도 차이로 발생하는 압력차인 ‘양력’에 의해 떠오르는데, 기체가 뒤집히면 이 원리가 제대로 작동하지 않기 때문입니다. 또한 연료 공급 시스템이 중력의 영향을 받도록 설계되어 있어 기체를 뒤집으면 엔진으로 연료가 전달되지 않는 물리적 한계도 존재합니다.

비행기가 물 위에 착륙하면 그 거대한 무게 때문에 곧바로 가라앉을 것이라 생각하기 쉽지만 실제로는 상당 시간 물 위에 떠 있을 수 있습니다. 영화 ‘허드슨강의 기적’의 실제 모델이 된 사고에서도 비행기는 강물 위에서 한동안 부력을 유지하며 승객들이 모두 탈출할 시간을 벌어주었습니다. 비행기 동체는 넓은 표면적을 가지고 있어 수면에 닿았을 때 즉각적인 침몰을 막아주는 구조적 특성이 있습니다. 이러한 안전 설계 덕분에 비상 상황에서도 수면 착륙을 통해 소중한 생명을 구하는 일이 가능합니다.

영화 ‘스텔스’에서 다뤄지는 무인 전투기 기술의 핵심은 레이더망을 피하는 은폐 능력에 있습니다. 현대 최고의 스텔스 전투기라 불리는 F-22는 레이더상에서 벌레 한 마리 정도로 보일 만큼 정교한 기술력을 자랑합니다. 또한 음속보다 빠르게 나는 초음속 비행기를 개발하기 위해서는 공기 마찰로 발생하는 엄청난 열을 견뎌낼 소재가 필수적입니다. 마하 3 이상의 속도에서는 표면 온도가 200도 이상으로 올라가기 때문에 일반적인 알루미늄 대신 열에 훨씬 강한 티타늄 합금을 사용해 기체를 제작해야 안전합니다.

우리나라의 항공 기술은 이제 독자적인 소재 자립화를 향해 나아가고 있습니다. 한국재료연구원에서는 해외 의존도가 높았던 항공 소재를 국산화하고 이를 엄격하게 시험 및 평가하는 연구에 박차를 가하고 있습니다. 항공 소재의 국산화는 단순히 비용을 절감하는 차원을 넘어 국가 안보와 기술 주권을 확보하는 데 매우 중요한 과제입니다. 보이지 않는 곳에서 이루어지는 이러한 재료 공학적 노력들이 모여, 장차 우리 기술로 만든 고성능 전투기와 민항기가 전 세계 하늘을 자유롭게 누비는 미래를 앞당기게 될 것입니다.