마하(Mach)는 항공기나 미사일의 속력을 나타내는 단위다.
그런데 마하가 얼마나 빠른지 짐작하기는 어렵다.
자동차나 기차처럼 시속(km/h)으로 나타내면 알기 쉬울 텐데 굳이 마하(Mach) 단위를 사용하는 이유가 있을까?
마하(Mach)는 공기나 물 같은 유체 속에서 움직이는 물체의 속력을 나타내는 단위다.
‘마하1’은 공기 중에서 소리의 속력을 나타내는 것으로, 보통 1초에 약 340m를 이동하는 빠르기다.
이것을 자동차에 사용하는 시속 개념으로 바꾸면 약 1224km/h가 된다.
서울에서 부산을 20분 만에 갈 수 있는 속도인 셈이다.
그런데 마하(Mach)는 시속처럼 절대적인 속도의 단위가 아닌, ‘어떤 물체의 속도’가 ‘소리의 속도’보다 얼마나 빠른지를 나타내는 비율이다.
소리의 속도는 공기의 밀도나 온도에 따라 변화하므로 물체의 속도가 일정하다고 하더라도 공기역학적인 조건에 따라 변한다.
다시 말해 공기의 상태에 따라 마하(Mach)의 수가 달라진다는 말이다.
항공기나 미사일 등은 공기 속에서 움직이는 물체이므로 공기의 상태에 영향을 받는다.
따라서 시속 등의 절대적인 속도 단위를 사용하는 것보다는 음속과 비교하는 마하를 사용할 때 더 정확한 빠르기를 알 수 있다.
비행체는 공기 중에 이동하면서 공기를 밀어제치면서 파장(압력파)을 만들게 된다.
비행기의 속도가 음속보다 느리면 이 파장과 부딪치지 않지만 비행체가 음속보다 빠른 속도, 즉 마하1을 넘는 속도로 비행하면 이 압력파와 충돌한다.
이때 비행체는 엄청난 충격을 받게 되고, 큰 폭발음이 나는 ‘소닉붐(sonic boom)’ 현상이 발생한다.
결국 비행체가 마하 이상의 속도로 날려면 이 현상을 해결해야 했고, 과학자들은 연구를 거쳐 뒤로 젖힌 날개(후퇴각)를 만들면 충격이 적어진다는 것을 발견했다.
이런 원리를 적용해 1947년 미국에서 만든 ‘벨 X-1’은 최초로 초음속을 돌파했고, 최근에는 기술이 발전해 마하6의 초음속 항공기 ‘X-51 웨이브라이더(Waveride)’까지 등장하게 됐다.
글 : 푸른하늘 편집부 출처 : 카리스쿨(http://www.karischool.re.kr/) “푸른하늘”