음속을 돌파하는 순간은 ‘음속 폭음(소닉 붐)’이란 현상만을 불러오는 게 아니다.대단한 볼거리도 함께 제공한다.



　미 공군이 지난달 22일(이하 현지시간) 알래스카에서 발진한 F-22 전투기 랩터가 음속을 돌파하는 순간을 미전함 스테니스 호 함상에서 촬영한 것이라며 같은 달 28일 AP 등 세계 유수의 언론들에 사진들을 배포했다.

　아래 포토 갤러리는 종전에 촬영한 비슷한 사진들을 모아 꾸민 것이다.

☞라이브사이언스 닷컴의 포토갤러리　

　같은 달 30일 라이브 사이언스 닷컴은 위 사진을 소개하면서 음속을 돌파하는 순간 이런 현상이 관찰된다고 했는데 이는 잘못된 것이다.

　이를 충분히 설명하기 위해선 먼저 천음속(遷音速)이란 개념을 이해해야 한다.아직 비행체가 마하 0.8의 속도로 비행하고 있어도 기체 표면 일부에서의 공기 흐름은 초음속이 될 수 있다.마찬가지로 비행체가 마하 1을 넘어서도 일부 표면에선 아직 아음속인 경우가 있다.이렇듯 마하 0.85과 마하 1.2 사이를 넘나드는 단계를 천음속이라 한다.

　마하 수가 증가할수록 압력도 증가하는데 마하 1로 접근할수록 압력은 이론상 무한대로 늘어나게 되지만 마하 1을 넘어서면 갑작스럽게 압력이 떨어지게 된다.마하 1을 전후해 압력이 무한대로 커졌다가 갑자기 떨어지게 되는데 이를 물리학에선 Prandtl-Glauert 특이점(singularity)이라 한다.

　이런 압력차 때문에 공기압축 효과가 커지는데,예를 들어 기체의 초음속 구간이 끝나는 지점에서 충격파(shock wave)가 일어난 뒤 아음속 구간이 시작되면서 주변의 수분이 응결점을 향해 응결되는데 이것이 마치 전투기가 구름을 뚫고 지나는 것처럼 보이게 되는 것이다.

도움말 공군 중령 권재상

인터넷서울신문 임병선기자 bsnim@seoul.co.kr