비행기 블랙박스, 수심 4,000미터 심해에서 어떻게 찾을까

항공사고가 발생하면 가장 먼저 찾는 것이 블랙박스입니다. 비행기가 바다에 추락했을 때, 광활한 바다 어딘가에 가라앉은 작은 상자를 어떻게 찾아낼 수 있을까요? 2009년 에어프랑스 447편은 대서양 한가운데에서 사라졌고, 블랙박스는 무려 2년 뒤 수심 4,000미터 심해에서 발견되었습니다. 블랙박스가 극한 환경에서도 살아남고, 칠흑 같은 심해에서도 자신의 위치를 알릴 수 있는 비밀은 바로 과학 기술에 있습니다.

블랙박스, 사실은 오렌지색이다

블랙박스라는 이름과 달리 실제 색상은 밝은 오렌지색이나 빨간색입니다. 초기에는 전파 반사를 차단하기 위해 검은색으로 제작했지만, 사고 현장에서 찾기 어렵다는 문제가 생겼습니다. 특히 바다에 추락한 경우 심해의 어둠 속에서 검은 상자를 발견하기란 거의 불가능했습니다. 그래서 국제 규정으로 눈에 잘 띄는 형광 오렌지색으로 도색하도록 바뀌었습니다.

블랙박스라는 이름은 '검정'이라는 뜻이 아니라 '비밀'이라는 의미에서 유래했습니다. 사고의 비밀을 담고 있는 상자라는 뜻입니다. 정식 명칭은 비행기록장치(FDR)와 조종실음성기록장치(CVR)인데, 이 두 장치를 금속 케이스에 함께 넣은 것을 통칭해서 블랙박스라고 부릅니다. FDR은 비행 속도, 고도, 엔진 상태 등 1,000개 이상의 비행 정보를 기록하고, CVR은 조종사 간 대화와 관제탑 교신, 각종 경고음을 녹음합니다.

1,100도 불길과 3,400G 충격도 견딘다

항공사고는 대부분 극심한 충격과 화재를 동반합니다. 블랙박스가 이런 환경에서 데이터를 보존하려면 상상을 초월하는 내구성이 필요합니다. 국제민간항공기구(ICAO) 규정에 따르면 블랙박스는 3,400G의 충격을 견뎌야 합니다. 이는 실제 무게의 3,400배에 달하는 힘을 버틴다는 뜻입니다. 롤러코스터의 최대 중력가속도가 5G 정도인 것을 생각하면, 그 수백 배의 충격에도 끄떡없어야 합니다.

화재 환경에서의 성능도 놀랍습니다. 섭씨 1,100도의 고온에서 1시간, 260도에서 10시간을 견뎌야 합니다. 철이 녹기 시작하는 온도가 약 1,500도이니, 철근도 휘어질 만한 열기 속에서 내부 데이터를 지켜내는 것입니다. 이를 위해 블랙박스 내부에는 반도체 메모리 칩 주변으로 특수 충전재가 빽빽하게 채워져 있고, 겹겹이 금속 케이스가 감싸고 있습니다.

수압에 대한 저항력도 필수입니다. 블랙박스는 수심 6,096미터, 약 2만 피트의 압력에서 30일간 데이터를 보존할 수 있어야 합니다. 심해의 수압은 수심 10미터마다 약 1기압씩 증가하니, 6,000미터 깊이에서는 지상의 600배가 넘는 압력이 작용합니다.

심해에서 자신의 위치를 알리는 비밀, 음파 발신기

블랙박스를 심해에서 찾을 수 있는 핵심 기술은 수중위치신호기(ULB, Underwater Locator Beacon)입니다. 핑거(Pinger)라고도 불리는 이 장치는 물과 접촉하는 순간 자동으로 작동을 시작합니다. 37.5킬로헤르츠 주파수의 초음파를 1초에 한 번씩 발신하는데, 이 신호는 최대 2,000-3,000미터 거리까지 도달할 수 있습니다.

수색 선박이나 잠수함은 수중 청음기(하이드로폰)를 이용해 이 신호를 감지합니다. 신호가 감지되면 음파가 들려오는 방향을 추적해 블랙박스의 위치를 좁혀나갑니다. 여러 지점에서 신호를 수신하면 삼각측량 방식으로 더 정확한 위치를 파악할 수 있습니다. 에어프랑스 447편 수색 때는 프랑스 핵잠수함 에메랄드가 투입되어 소나로 신호를 탐지하며 하루에 약 34제곱킬로미터를 수색했습니다.

문제는 배터리 수명입니다. 과거에는 ULB 배터리가 30일밖에 지속되지 않았습니다. 30일 안에 신호를 포착하지 못하면 블랙박스는 침묵하고, 칠흑 같은 심해에서 눈으로 찾아야 합니다. 2014년 말레이시아항공 370편 실종 사건 이후 이 문제가 부각되어, 2018년부터는 최소 90일간 작동하도록 규정이 강화되었습니다.

에어프랑스 447편, 2년의 수색 끝에 발견되다

2009년 6월 1일, 브라질 리우데자네이루를 출발해 파리로 향하던 에어프랑스 447편이 대서양 한가운데에서 사라졌습니다. 228명의 승객과 승무원 전원이 목숨을 잃은 대참사였습니다. 사고 해역의 수심은 평균 4,000미터에 달했고, 해저 지형도 매우 험준했습니다.

블랙박스의 ULB 신호 감지 거리는 2,000-3,000미터인데, 사고기는 그보다 더 깊은 곳에 가라앉았습니다. 신호가 해수면까지 도달하지 못한 것입니다. 배터리 수명인 30일이 지나도록 블랙박스는 발견되지 않았고, 수색은 중단되었습니다. 그러나 포기하지 않은 조사팀은 그동안 발견된 잔해 위치를 통계적으로 분석해 추락 지점을 추정했고, 2011년 초 해저 수색을 재개했습니다.

마침내 2011년 5월, 사고 발생 약 2년 만에 수심 4,000미터 해저에서 블랙박스가 발견되었습니다. 비행기록장치와 조종실음성기록장치 모두 회수에 성공했고, 놀랍게도 데이터는 온전히 보존되어 있었습니다. 분석 결과 속도계의 결빙과 조종사의 대처 실수가 사고 원인으로 밝혀졌습니다. 이 사건 이후 조종사 교육이 강화되고, 피토관(속도 감지 장치) 설계가 개선되었습니다.

바닷물에서 건진 블랙박스, 말리면 안 된다

바다에서 인양한 블랙박스는 절대 말리면 안 됩니다. 바닷물의 염분이 마르면서 내부 회로를 부식시키고, 저장된 데이터가 손상될 수 있기 때문입니다. 원칙대로라면 초순수나 증류수에 담가 분석 기관으로 이송해야 합니다. 급한 경우에는 바닷물에 담근 상태로 옮기기도 합니다.

실제로 2011년 제주 해경 헬기 추락사고 때 바다에서 인양한 블랙박스의 수분을 제거하는 바람에 심각한 부식이 진행되어 판독에 실패할 뻔한 사례가 있었습니다. 전문 장비와 기술이 있어야 하는 이유입니다.

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블랙박스는 단순한 녹음기가 아닙니다. 극한의 충격과 화염, 심해의 수압을 견디고, 스스로 위치를 알리는 첨단 과학 기술의 결정체입니다. 항공사고의 원인을 밝혀 같은 비극이 반복되지 않도록 하는 것, 그것이 블랙박스가 존재하는 이유입니다. 에어프랑스 447편처럼 2년이 걸려도 끝까지 블랙박스를 찾는 이유도 바로 여기에 있습니다. 228명의 희생이 헛되지 않도록, 진실을 밝히고 미래의 사고를 예방하기 위해서입니다.