2022년은 여러 모로 기억에 남을 한 해가 될 것 같습니다. 시작된 지 채 보름도 지나기 전에 F-35A의 동체 착륙에 이어 곧바로 이어진 KF-5 추락까지 많은 사람들에게 놀람과 탄식의 한숨을 자아내게 만드는 사고들이 일어났기 때문입니다.
하지만 올해 7월에는 또 다른 의미로 사람들에게 탄성을 자아낼 사건이 기다리고 있습니다. 바로 KF-21의 역사적인 첫 비행 테스트가 그것입니다. 업계 소식통에 의하면 한국항공우주산업 내부적으로 일정을 최대한 앞당길 수 있도록 최선의 노력을 하고 있다고 하는데요.
지난 366화에서 예고했던 대로 KF-21의 비행 테스트가 성공한 이후 전체적인 개발일정 역시 성공적으로 마무리된다면 KF-21의 차기 전투기가 등장할 것이라고 예상하고 있는 해외 군사전문가의 기고 글을 소개해 드리도록 하겠습니다. 그리고 번역을 마친 이후 다양한 루트를 통해 접할 수 있었던 대한민국 차기 전투기 KF-X II에 대한 제 나름의 분석도 함께 전달해 드리도록 하겠습니다.
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한국항공우주산업(KAI)은 지난해 4월 9일 경남 사천의 한 시설에서 열린 출고식에서 자체 제작한 첨단 신형 전투기 KF-21 보라매의 시제기를 공개했다.
대한민국은 한때 KF-X라는 이름으로 알려진 KF-21 보라매를 개발하기 위한 프로그램에 약 80억 달러를 투자하고 있다. 단좌식과 복좌식을 포함한 약 120대의 KF-21은 대한민국 공군에서 운용되고 있는 약 170~200대의 F-5E/F 타이거 경전투기와 1960년대에 개발된 우람한 덩치의 중전투기 F-4E 팬텀 70여대를 대체할 예정이다.
쌍발엔진 전투기 KF-21은 미국의 스텔스 전투기와 아주 유사한 형태를 지니고 있지만 현재 상태로 본다면 보라매는 다쏘 라팔(Dassault Rafale)과 유로파이터 타이푼(Eurofighter Typhoon)과 비슷한 클래스에 속하는 4.5세대 다목적 전투기이다. 1평방미터 이하라고 주장되고 있는 KF-21의 레이더 단면적은 F-16이나 다른 초기 4세대 전투기 디자인보다 훨씬 스텔시한(stealthy) 것은 사실이지만 F-35 스텔스 전투기의 레이더 단면적보다는 여전히 몇 배 이상 더 크다.
하지만 오해는 금물이다. KF-21 기체의 기하학적 구조, 구불구불한 형태의 엔진 덕트, 레이더파 흡수물질(RAM)의 사용을 통해 KF-21의 스텔스 성능을 높이려는 노력은 충분히 효과를 발휘하고 있다. 다만, KF-21의 발목을 잡고 있는 것은 바로 기체 외부에 무장을 장착해야만 한다는 풀기 어려운 난제이다.
실제로 만약 KF-21이 성공적으로 개발된다면 그 다음 단계로 내부 무장창을 갖춘 스텔스에 최적화된 Block 3 모델로 넘어간다는 것이 한국항공우주산업 KAI의 계획이다. KF-21은 이미 동체 아래쪽에 장착된 미사일의 돌출 부위를 줄이기 위해 반 매립 형태를 취하고 있다. 작업 현장 이미지에서 알 수 있듯이, KF-21의 동체는 내부 무장창을 가진 디자인으로 최종 개조될 수 있도록 충분한 공간을 염두에 두고 설계된 것으로 보인다.
따라서 KF-21은 몇 번의 수정을 거친다면 이후 "진정한" 스텔스 전투기로 진화할 수 있는 잠재력을 지니고 있는 것으로 보인다. 다만, 이러한 접근 방식의 비용 효율성(cost-efficiency)에 대해서는 의문이 생기지만 말이다.
KF-21 보라매는 마하 1.83에 달하는 최대 속도를 보유하고 있으며 페리 항속거리는 2,900km인 것으로 묘사되고 있다. 각종 무장들을 장착할 수 있는 하드 포인트(무장 장착점)는 날개 아래 6개, 동체 아래 4개가 존재하며 최대 무장 적재량은 7.7톤이다. 왼쪽 엔진 위의 불룩한 부분은 20mm 벌컨 포를 장착하기 위한 곳으로 보인다.
KF-21이 앞서 요구되고 있던 슈퍼크루징(Supercruising)을 위한 요건이나 800km의 전투행동반경(combat radius) 달성이라는 프로그램 목표를 충족시킬 수 있을지 여부는 불확실하다.
(원문 기사에서 글쓴이는 '슈퍼크루징'이란 애프터버너의 사용 없이도 초음속을 유지할 수 있는 능력이며 '전투행동반경'은 전투기동을 위한 무기와 연료를 싣고 왕복할 수 있는 거리를 의미한다고 친절하게 설명해 주고 있습니다. 역주)
그러나 F-414 터보팬 엔진이 뿜어내는 4만 4천 파운드의 추력은 연료를 가득 채운 KF-21의 전비중량 3만 8천 파운드의 무게와 훌륭하게 매치되어 KF-21이 1.157의 뛰어난 추력대중량비를 보여줄 것이라는 사실을 암시한다. 높은 추력대중량비는 곧 우수한 가속 능력과 기동성을 뜻한다.
대한민국 국방연구 관계자는 Defense News와의 인터뷰에서 KF-21의 시간당 운용 유지비는 최근 인도받고 있는 F-35 전투기의 절반 수준에 불과할 것이라고 밝혔다. 근래 미국 F-35A 한대의 시간당 운용 유지비는 3만 6천 달러, 한화 약 4천만 원대로 확인되고 있다. 그렇다고는 하더라도, 이 신형 전투기의 운용 유지비가 교체 대상인 F-5 전투기보다 높을 것임은 분명하고 그 결과 대한민국 공군이 운용할 수 있는 전체 전술기 규모는 줄어들 것으로 보인다.
(이 외신이 제시하고 있는 수치가 정확하다면 KF-21의 시간당 운용 유지비는 2천만 원대로 추측할 수 있습니다. F-15K의 시간당 유지비 2만 7천 달러, 한화 3,000만 원과 F-16의 2만 2천 달러, 한화 2,500만원보다 KF-21의 운용 유지비가 저렴하다는 사실을 알 수 있는데요. 참고로 FA-50의 시간당 유지비는 6~700만원대로 알려지고 있습니다. 역주)
현재 단좌식 KF-21 시제기 4대와 복좌식 시제기 2대가 2022년부터 비행 테스트를 시작할 계획이며, 나머지 2대는 순수하게 지상 테스트용으로만 쓰일 계획이다. 만약 별다른 문제없이 계획대로 진행된다면 2024년 생산 계약이 체결되고 그로부터 2년 후 본격적인 제품 인도가 시작된다.
공대공 전투만 가능한 최초의 KF-21 Block 1 40대는 2028년까지 실전 배치될 예정이며 공대지, 공대함 공격능력까지 겸비한 나머지 80대의 KF-21 Block 2는 2032년까지 도입이 완료될 예정이다.
KF-21 프로그램의 파트너로 또한 인도네시아가 있다. 인도네시아는 KF-21 50대 주문과 기술 이전을 대가로 개발비의 20%를 부담하기로 합의했지만 실질적인 지불 금액은 상당히 연체된 상태이다. 최근 비용 부담 비율을 이미 18.8%로 줄인 상태에서 인도네시아는 개발 분담금에 대한 재협상을 모색해왔다. 프라보우 수비안토 인도네시아 국방장관이 사천에서 열린 출고식에 참석한 것은 인도네시아와 대한민국이 여전히 협력 관계 유지를 희망하고 있다는 신호이다.
항공우주분야에서 자급자족을 이룩하기 위한 대한민국의 필사적 노력
규모가 크고 독특한 면은 있지만 시대에 뒤떨어진 북한 공군은 이미 대한민국 공군에 비해 철저하게 뒤처져 있으며 전혀 상대가 되지 않는다. 북한의 지상기반 대공 미사일은 대한민국 공군의 군용기에 큰 위험을 제기하고 있는 것은 분명하지만, 대한민국이 미국으로부터 도입 중인 60대의 F-35는 그러한 위협을 물리치는 데 특화되어 있다.
따라서 대한민국이 KF-21 보라매를 개발하는데 있어 ‘북한에 대한 공중우세 확보’라는 명제는 부차적인 문제에 불과하다. 북한에 대한 공중우세는 F-35의 도입으로 이미 확보되었기 때문이다. 한국인들이 KF-21을 개발하고 있는 진정한 목적은 오히려 대한민국을 세계적인 수준의 군사 항공우주 강국으로 확립시켜 나가는데 있다. 그 목적이 달성된다면 대한민국은 미국에 대한 오랜 의존도를 낮추고 더 넓은 범위의 고객들에게 군용기를 수출할 수 있게 된다.
전하는 바에 따르면 KF-21의 부품 중 약 65%가 한국산인 것으로 알려져 해외 부품에 대한 의존도가 완전히 해소된 것은 아니다. 이들 중 가장 눈에 띄는 것은 바로 KF-21에 장착되는 GE F414-400K 터보팬 엔진이다. 관대한 기술이전 계약이 대한민국의 선택에 어느 정도 영향을 미친 것으로 알려진 F414 엔진은 또한 미 해군의 슈퍼호넷, 스웨덴의 JAS39 그리펜 그리고 곧 등장할 것으로 예상되는 인도의 테자스 마크 2 전투기에도 사용된다.
해외에서 만들어진 또 다른 부품들에는 스텔스 캐노피, 조종석 환경제어 시스템, Mk18 사출 좌석, 미사일 발사 장치 그리고 자동지형추적 및 지상충돌 회피 시스템 등이 있다.
KF-21의 유도 무기 역시 미국이나 유럽산이다. 공대공 전투를 위해 KF-21은 마하 4 이상의 빠른 속도를 내는 장거리 레이더 유도 미사일 미티어(Meteor)와 독일제 IRIS-T 단거리 열 추적 미사일을 탑재한다. 한국항공우주산업 KAI는 미국산 AIM-120 중거리 공대공 미사일과 AIM-9X 단거리 미사일을 통합하는 방안 역시 찾을 것으로 예상되고 있다.
공대지 공격을 대비하여 KF-21은 GBU-12 Paveway III와 GBU-54 레이저 유도폭탄, GPS 유도폭탄인 JDAM과 소구경폭탄(SDB) 그리고 CBU-105 집속탄을 탑재할 예정이다.
장거리 공대지 공격을 위해, KF-21은 적대적 레이더 시설을 직격 할 수 있도록 설계된 HARM(고속 대 레이더 미사일)뿐만 아니라 독일제 벙커버스터인 타우러스(Taurus) KEPD-350 순항미사일을 탑재할 예정이다. 대한민국은 타우러스(Taurus)를 좀 더 작게 축소시킨 스텔스 장거리 공대지 순항미사일 천룡(天龍)을 KF-21에 탑재하기 위해 자체기술로 개발하고 있지만 완성되기까지 많은 시간이 필요할 것으로 보인다.
그럼에도 불구하고, KF-21의 중요한 항전 장치의 대부분은 한국 자체기술로 만들어지고 있다. 한화와 LIG 넥스원은 KF-21의 비행 및 임무 컴퓨터, ALQ-200K 레이더 교란기, 공대공 전투에 있어 레이더보다 탐지거리는 짧지만 훨씬 더 스텔시한 대체 수단인 적외선 탐지 및 추적장비(IRST), 데이터 링크, 조종석 장비, 지상 공격 임무에 사용되는 전자광학 타게팅 포드(EOTGP) 등을 개발했다.
(글쓴이는 전자광학 타게팅 포드 EOTGP를 공대지 임무 한정인 것처럼 설명하고 있지만 EOTGP는 공대공 임무에도 큰 활약을 할 수 있습니다. 4.5++세대 전투기들이 보다 효과적으로 적기들을 탐지할 수 있도록 적외선 탐지 및 추적장비 IRST와 전자광학 타게팅 포드 EOTGP로 획득한 정보들을 취합하여 분석하는 센서퓨전(Sensor fusion)기능이 나날이 발달되고 있는데요. 5세대 스텔스 전투기들을 상대할 때도 이 센서퓨전은 큰 역할을 할 수 있습니다. 미 공군이 신형 IRST 개발에 열심인 이유 중의 하나이기도 하죠.
KF-21도 이러한 센서퓨전 능력을 갖출 수 있는 기반은 갖추고 있습니다. 실제로 어느 정도의 센서퓨전 능력을 지니게 될지는 지켜봐야 할 일이 되겠지만요. 제가 이렇게 말씀 드리는 이유는 한화 AESA 레이더를 언급하는 부분에서도 반복되는 내용이지만 하드웨어를 통제하는 소프트웨어의 성능에 따라 장비의 전체적인 성능에 큰 차이가 나기 때문입니다. 우리 기술진들이 매진해야 할 다음 과제는 아마도 『우수한 소프트웨어의 개발』 분야가 되지 않을까 생각해 봅니다. 역주)
한화의 능동전자주사배열(AESA) 레이더 개발은 특히 주목할만하다. AESA 레이더가 지니고 있는 뛰어난 탐지능력, 재밍(jamming)에 대한 저항성 그리고 다수의 대공, 대지 목표물을 동시에 추적할 수 있는 능력 때문에 우수한 성능의 AESA 레이더를 탐내지 않는 전투기는 없기 때문이다.
이미 보잉 737 기체에 실려 여러 번의 테스트를 거친 바 있는 한국산 AESA 레이더는 1,088개의 송수신 모듈을 포함하고 있다. 이 한국산 AESA 레이더는 송수신 모듈의 숫자를 F-35 전투기 레이더에 장착되어 있는 숫자(1,200개)보다 더 많은 숫자인 1,200~1,300개까지 늘리려는 계획을 가지고 있다. 하드웨어적으로 F-35보다 우수해 보이기는 하지만 레이더로부터 입력된 데이터를 KF-21의 컴퓨터가 사용할 수 있도록 만드는 소프트웨어를 개발하는 작업이 난제가 될 수 있다.
KAI는 1990년대에 들어 KF-16을 면허 생산하고 F-15K 슬램 이글 부품의 40%를 생산하면서 제트 전투기 생산을 위한 기술적 노하우를 구축하기 시작했다. 그 후 KAI는 록히드 마틴과 손잡고 F-16에 적용된 기술을 투입하여 고등 훈련기 겸 경전투기로 사용할 수 있는 T-50 Golden Eagle 계열 제품들을 개발하고 생산했다.
T-50 골든 이글은 대한민국 공군에 다수 도입되었을 뿐만 아니라, 저렴한 가격을 내세우며 전 세계에서 수출 주문을 끌어 모았고 필리핀 공군에 인도된 T-50의 경전투기 파생형 FA-50은 놀라운 수준의 실전 전투력까지 입증해주었다.
(살다 보니 T-50이 미국의 군사 전문가로부터 ‘저렴한 가격’이라는 평가를 받는 것을 보게 되는 날이 오네요. 물론 중국의 L-15나 러시아 Yak-130처럼 T-50의 2/3 가격에 불과한 고등 훈련기들도 있지만 이 기사를 작성한 세바스찬 로블린(Sebastian Roblin)은 고등훈련기인 T-50이 아닌 경전투기 사양의 FA-50이 가격대 성능비에서 저렴하다는 의미로 이야기했을 가능성이 큽니다.
중국의 L-15와 이탈리아의 M-346은 모두 러시아 Yak-130의 기본 설계를 변형시킨 파생형들인데요. F-16의 설계를 기본으로 탄생한 T-50보다 체급도 작고 기동성도 떨어집니다. 고등 훈련기로서는 큰 차이를 느끼지 못할 수도 있지만 경전투기로 만난다면 F-16과 Yak-130 사이에서 볼 수 있는 성능 차이가 T-50과 L-15, M-346 사이에서도 발생할 것이라는 추론을 해볼 수 있습니다.
머지 않은 미래에 FA-50 Block 20까지 등장한다면 경전투기 파생형 사이의 성능에는 더 큰 격차가 생길 것이라는 예상을 해 볼 수 있는데요. 이에 대해서는 다음 영상에서 좀 더 상세하게 다뤄보도록 하겠습니다. 역주)
KAI는 공대지, 공대함 추가 무장이 통합되는 Block 2가 완성되는 2028년부터 특히 이미 골든 이글을 구입했던 나라들, 말하자면 이라크, 필리핀, 태국과 같은 고객들에게 KF-21을 수출할 수 있게 되기를 희망하고 있다. KAI는 또한 말레이시아, 페루, 카타르 그리고 세네갈을 잠재적 고객으로 보고 있다.
KF-21의 예상 유닛 코스트는 6,500만 달러로 FA-50처럼 저가형 전투기라고 생각하기에는 너무 비싼 가격이지만 라팔(Rafale)이나 타이푼(Typhoon) 같은 첨단 비스텔스 전투기 가격과 비교한다면 3분의 2 수준에 불과하다.
상업적인 성공을 거두게 될 경우, KF-21은 대한민국이 완전한 의미의 5세대 스텔스 전투기를 개발할 수 있게 되는 결정적인 디딤돌 역할을 할 수 있다. 마치 T-50 Golden Eagle과 이를 기본으로 만들어진 보급형 경전투기 파생형들이 KAI로 하여금 KF-21 개발에 필수적인 노하우와 생산기지를 획득할 수 있도록 하는데 큰 도움이 되었던 것처럼 말이다.
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지금까지 미국의 군사 전문지 19fortyfive가 2022년 1월 10일에 게재한 기사 “KF-21 Fighter: It Won’t Dominate Like An F-35, But This Jet Has Big Plans (KF-21 보라매: F-35만큼 압도적이지는 않겠지만 원대한 계획을 가진 전투기)”를 번역해 보았습니다.
업계 관계자에게 들었던 이야기에 따르면 시제기가 롤아웃(Roll out)되기 전까지만 해도 KF-21의 성공 가능성을 의심하는 시선들이 많았다고 합니다. 심지어 방사청 내부에서도 우려하는 목소리가 있었을 정도였다고 하네요. 개발 엔지니어들이 ‘일하기 편한’ 업무 방식이 아니라 공무원 특유의 ‘승인을 받기 위한’ 업무 방식으로 일이 진행되다 보니 개발 작업에도 역시 어려움이 많았다고 합니다.
하지만 작년 4월 시제기 출고식이 성공적으로 이루어지면서 이런 부정적 시선과 비효율적인 업무처리 방식들이 많이 개선되었고 7월로 예정된 KF-21의 비행 테스트가 성공적으로 마무리되면 더욱 개선된 개발환경을 만날 수 있을 것으로 업계 관계자는 예상하고 있었습니다.
이 기사를 작성한 세바스찬 로블린은 T-50과 경전투기 파생형 FA-50이 상업적 성공을 거두었을 뿐만 아니라 실전에서도 우수한 전투력(significant combat use)을 보여주면서 KF-21 보라매 개발의 교두보를 마련해 주었다고 평가하고 있습니다. 마찬가지로 KF-21이 상업적으로 성공하고 실전에서도 활약할 수 있는 기회를 가지게 된다면 완벽한 의미의 5세대 스텔스 전투기를 개발하게 되는 디딤돌 역할을 하게 될 것이라고 단언하고 있는데요.
이 부분에 대해 제 나름의 경로를 통해 얻은 자료를 수집하여 분석하고 재구성을 해봤습니다. 아직 탐색개발 수준에 머물러 있는 이야기들이기 때문에 너무 진지하게 받아들이지는 마시고 흥미 위주로 받아들이시면 좋겠습니다.
우리가 현재 KF-21 Block 3의 목표로 알고 있는 내용이 내부무장창을 장착하고 안테나와 센서의 수납 등 기타 세밀한 부분의 스텔스 성능을 높여 F-35 수준의 레이더 단면적을 달성한다는 것인데요. 세바스찬 로블린은 현재 KF-21의 설계를 그대로 Block 3까지 밀고 나간다면 “비용 효율성이 떨어질 것”이라고 이야기하고 있습니다.
좀 더 상세하게 설명 드리면, 전문가와 대화를 나누며 분석해 본 결과 현재 KF-21의 후계기로 등장해야 할 기종은 F-35 수준의 레이더 단면적과 F-15K를 어느 정도 대체해 줄 수 있는 수준의 폭장량을 지니고 있어야만 합니다. 여기까지 생각하니 머리 속에 떠오르는 기종이 하나 있기는 했습니다. 바로 미 공군의 F-22 랩터죠. 세바스찬 로블린은 KF-21 보라매의 후계 기종을 “완벽한 5세대 스텔스 전투기(full fifth-generation stealth fighter)”라고 표현하고 있는데요. 이러한 기체는 필연적으로 지금의 KF-21보다 크기가 더 커져야만 합니다.
F-22 랩터의 전장이 18.9미터이고 KF-21의 전장이 16.9미터입니다. 2미터 차이가 있는데요. 공기역학적 구조로 봤을 때, KF-21의 내부 무장창 크기를 늘리면서 항력을 최소화시키는 형태는 배면(등쪽)을 지금보다 더 볼록하게 만드는 것입니다. 전체적인 크기는 지금보다 더 커질 가능성이 높고요. 제가 재구성한 KF-X II는 2천 파운드 무게의 JDAM 벙커버스터도 탑재할 수 있을 정도의 내부 무장창을 가지게 됩니다. 각종 센서와 안테나 등도 내부로 수납되고요. 5.5세대 내지는 6세대 전투기에 필수인 유무인 복합체계(MUM-T)를 실현하기 위해서는 미국이 F-35에 장착하고 있는 MADL 같은 지향성 데이터 링크도 개발해야 합니다.
사실 이 정도의 설계 변경이 있으면 이를 KF-21 Block 3라고 말하기는 어려울 것입니다. 그래서 제가 추론하는 바로는 KF-21 Block 2로 KF-21의 진화적 개발은 마무리를 짓고 KF-X II 로 넘어갈 가능성도 충분합니다. 현재 KF-21에 장착되어 있는 내부 무장창 공간은 향후 있을 다양한 업그레이드를 위한 공간으로 활용 가능하기 때문에 같은 4.5세대 전투기인 라팔(Rafale)과 F-16V보다 훨씬 더 유연한 확장성을 지닐 수 있게 됩니다.
어쩌면 KF-21 Block 3 프로젝트가 별도로 진행되어 현재 설계된 공간을 최대한 활용하는 내부 무장창을 만들어 낼 수 있게 될지도 모르죠. 아직 이 모든 것들은 가능성의 영역에 속해 있는 것들입니다. 만약 이런 추론들이 현실화된다면 보라매 다음으로 등장할 KF-X II의 별칭은 무엇으로 지어야 할지 벌써부터 가슴이 두근거립니다. 안타깝게도 ‘우뢰매’는 이름은 누가 벌써 써먹어서 말이죠.
외신 기사 원문 링크
KF-21 Fighter: It Won't Dominate Like an F-35, But This Jet Has Big Plans
If commercially successful, the KF-21 could serve as a steppingstone for Korea to develop a full fifth-generation stealth fighter.
www.19fortyfive.com
이 포스팅을 유튜브 영상으로 보고 싶다면 https://youtu.be/Lal1ZxXK3CI
