#<6세대 전투기의 개념> <미국 6세대 전투기> <러시아의 6세대 전투기> <중국의 6세대 전투기> <일본∙유럽의 6세대 전투기> <그렇다면 우리의 6세대 전투기는 개발 하지 않는가?>
군사 강국들은 2030년대 이후를 대비해 6세대 전투기 개발에 대한 개념정립에 착수한 상태다.6세대 전투기는 인공지능(AI)과 연계된 정보융합, 유무인기 협업 등을 특징으로 하며 일각에선 6세대 전투기시대에 KF-X 도입에 대한 회의론이 있지만 독자개발한 전투기를 보유할 경우 자체 정비능력을 확보하게 돼 운용 능력이 획기적으로 개선되며 공대공·공대지·공대함 미사일 등 국산 유도무기의 성능 향상을 기대할 수 있다.
무엇보다 KF-X 운용을 퉁해 축적된 기술을 6세대 전투기 개발에 활용할 수 있는 이점도 있으므로 6세대 전투기의 개념,미국 6세대 전투기,러시아의 6세대 전투기,중국의 6세대 전투기,일본 유럽의 6세대 전투기의 개발 현황과 그렇다면 우리의 6세대 전투기는 개발 하지 않는가?등에 대해 포스팅 하겠다.
1.6세대 전투기의 개념
❶아직까지 6세대 전투기의 명확한 개념은 정의 되지 않았으므로 그 특징을 살펴 보기로 한다.
❷몇 가지 주요 특징 중 하나는 우선 광대역 스텔스 성능으로 광대역 스텔스는 저주파 등 특정 대역의 주파수에 탐지되는 5세대 전투기의 결점을 보완한 기술로 수직 꼬리날개가 없는 설계 등을 통해 레이다 탐지가 5세대 전투기보다 더욱 어려워질 전망이다.
❸두번째 특징은 6세대 전투기는 인공지능 기술이 적용된 무인전투기를 보조전력으로 운용하는 것으로 조종사가 탑승한 6세대 전투기가 무인전투기에 정찰감시, 공격 등의 임무를 지시하면 무인전투기가 이를 수행하는 개념으로 초기에는 임수수행 범위가 제한적일 것으로 보이지만, 향후 인공지능 기술이 발전하면 보다 다양한 임무를 독자적으로 수행할 수 있을 것으로 전망된다.
❹전투기의 핵심인 무장도 이전 세대 전투기와 뚜렷한 차이를 보일 것이며 그 중 가장 주목받는 무장이 바로 레이저 무기로 초속 약 30만 km의 속도로 공격하기 때문에 대응이 사실상 불가능하고, 중력의 영향 없이 직선으로 이동해 운동역학적인 탄도계산도 필요 없으며 수 km 밖에서 10cm 직경의 작은 표적도 요격할 수 있을 만큼 초정밀 타격도 가능해 이전 세대 전투기는 대응 자체가 사실상 불가능해질 것이라는 전망이다.
2.미국 6세대 전투기
❶2010년 4월,당시 미국 국방항공우주연구소 국방연구부무 플랑드르 윌슨(Flandre Wilson)은 5세대 전투기엔 전례 없던 기술인 3가지(레이저 무기, 무인화, 기기 인공지능화 및 하이브리드 화) 기술을 주목하며, "미국의 국방력 향상과 혹여나 인류에게 발생할지 모를 외계문명과의 접촉(공중전) 대비를 위하여 이전세대 전투기들보다 더욱 빠르고 민첩하며 강한 전투기를 개발 해야만 한다"라고 발언하였고 이후 본격적으로 2013년 4월,DARPA는 미국 공군과 미국 해군의 6세대 전투기 개념연구를 시작했다.
❷우선 미국은 지난 2018년 발표한 새로운 “국가방위전략(National Defense Strategy)”을 통해 중국과 러시아의 5세대 전투기 실전배치에 위기감을 인식하면서, 6세대 전투기 개발에 집중하고 있다.
❸현재 공군과 해군이 “차세대공중지배(Next Generation Air Dominance, NGAD)” 프로그램에 따라 6세대 전투기를 각각 개발하고 있는 가운데 항공전력의 핵심인 공군은 짧은 기간에 여러 기종을 소량 생산하는 것을 목표로 하고 있다.
❹이는 중국과 러시아보다 앞서 공중지배능력을 갖추기 위한 것으로 이를 위해 새로운 기술을 개발하기보다 가용한 최신기술을 적용해 오는 2030년까지 첫 6세대 전투기를 제작한다는 계획이다.
❺현재 미 해군이 함대공 미사일이나 벌컨포를 장착하는 곳에 레이저를 장착 하여 레이져 무기 개발에 자신감을 비추고 있으며 오딘과 헬리오스 기술을 병합하는 방안을 추진하고 있다고 한다.
▲오딘으로 성공적으로 무인기를 격추할 수 있게 되면 그 기술을 헬리오스 시스템으로 이전해 최종적인 레이저 무기를 개발한다는 계획이다.
▲미 해군은 무인기나 순항미사일에 직접 손상을 입히는 고출력 레이저도 개발중인데 미 군수업체 록히트마틴이 개발 중인 ‘헬리오스’(HELIOS)는 광학장치 무력화 기능에 더해 직접 드론 등 공격체의 동체를 불태우는 기능을 갖고 있어 탄두를 태우거나 날개를 태워 격추하는 방식으로 이것을 바탕으로 전투기에도 장착할 예정이다.
❻한편,윌 로퍼 미 공군 차관보는 지난해 미 공군협회 컨퍼런스에서 “차세대 전투기 실증기가 수차례 비행하며 기존 항공기들의 기록을 여러 개 깼다”고 말해 미국은 극비리에 차세대 전투기 실증기를 띄웠다.
3.러시아의 6세대 전투기
❶2019년 9월 23일, 러시아 세르게이 호흘로프 항공시스템연구소 소장은 6세대 전투기는 자동조종시스템이 장착되는 것이 5세대 전투기와 차이라며, 다른 모든 성능은 기존 전투기의 순항속도, 기동능력, 스텔스 기능 등을 향상하는 수준이 될 것이라고 소개하였다.
❷특히 러시아는 미국과 유럽보다 뛰어난 6세대 전투기를 개발하기 위해 전투기 개발 경험이 많은 미그와 수호이를 공동개발 업체로 선정해 개발역량을 최대한 결집시킨다는 계획이며 미그-41로 알려진 6세대 전투기를 오는 2035년까지 개발 완료한다는 목표다.
❸미 공군과 해군처럼 장거리 비행이 가능한 공중전용 전투기를 개발할 전망이며,개발 후에는 현재 운용 중인 미그-31 전투기를 대체하게 된다.
❹한편,러시아 최초의 스텔스 전투기라고 할 수 있는 Su-57의 경우 무장을 내부에 넣는 내부 무장창, 레이더 전파를 덜 반사하는 기울어진 꼬리날개 등 몇 가지 스텔스 디자인요소를 갖췄지만, 많은 반사파를 만드는 공기 흡입구의 설계가 5세대 스텔스 전투기보다는 과거에 만들어진 4세대 전투기와 비슷한 형상이라 스텔스성이 완전하지 못하다는 평가를 받았었다.
❺하지만 Su-75는 Su-57에 비해서 우선 수평 꼬리날개가 없으며 사다리꼴 모양의 큰 주 날개와 기울어진 한 쌍의 수직 꼬리날개로 모든 비행 제어를 하게 되어 있어, 주 날개와 수평 꼬리날개 사이의 레이더 전파 간섭이 없어 측면에서의 스텔스 성능이 향상되었다.
❻세계 최고의 스텔스 전투기라고 할 수 있는 F-22 랩터의 라이벌이었던 YF-23 블랙 위도우(Black Widow II)가 Su-75처럼 수평 꼬리날개가 없었고, 앞으로 개발될 6세대 전투기들도 스텔스 성능 향상을 위해 수평 꼬리날개를 없앨 전망인데, 러시아가 먼저 선수를 친 셈이다.
❼스텔스 성능이 향상된 또 다른 부분은 공기 흡입구로 Su-75는 마치 펠리컨이 입을 벌리고 있는 모양처럼 생긴 공기 흡입구를 조종석 아랫부분에 설치했는데, 이 공기 흡입구는 Su-57과 달리 엔진 흡기구를 완벽히 가리고 있고, 미국의 F-35 스텔스 전투기나 중국의 J-20 스텔스 전투기와 같은 DSI(Diverterless Supersonic Inlet)이라는 모양으로 전파 난반사를 최소한으로 줄였다.
❽다만, 완전한 스텔스 전투기에 필요한 마지막 조건인 정밀히 가공한 매끈한 표면 처리를 하지는 않았고, Su-57이나 과거 MIG-35전투기와 비슷한 투박한 표면 처리를 하여 완벽한 스텔스보다는 가성비 있는 스텔스를 추구한 것으로 판단된다.
❾Su-75의 가격은 3500만 달러를 목표로 하는데, 이 가격은 현재 세계에서 가장 많이 판매되는 F-35 스텔스 전투기의 3분의 1 가격이자, 대한민국의 미래 주력전투기인 KF-21 보라매의 2분의 1 가격이니, 덤핑에 가까운 엄청난 저가 공세를 예고하고 있는 셈이다.
❿미국제 전투기를 구매하기 어려운 제3세대 국가들에게는 매력적인 상품이 될 것이나 우선 러시아 전투기 제작사들은 전투기를 개발할 때 공개와 비행은 빨리하고,실전 배치가 지연된 사례가 한두 건이 아니며 가격 역시 약속을 지키지 못할 가능성이 크므로 우리 KF-21이 Su-75와의 수출 경쟁에서 이기기 위해서 성능적으로 중점을 두어야 할 것은 스텔스 성능과 전자장비이며 성능보다 더욱 중요한 무기에 대한 믿음과 신뢰를 고객들에게 확보하는 것이 필요하다 하겠다.
4.중국의 6세대 전투기
❶항공전력 증강에 상당한 투자를 해오고 있는 중국은 이미 6세대 전투기 개발에 착수해 오는 2035년까지 개발완료를 목표로 하고 있다.
❷5세대 스텔스기 J-20을 2010년대 선보인 중국이 6세대 전투기 개발 계획을 처음 밝힌 것은 2019년 2월로 J-20 개발자인 왕하이펑은 중국 관영 글로벌 타임스 인터뷰에서 “중국이 차세대 전투기(6세대)를 2035년 또는 그 이전에 개발할 것”이라며 “인공지능(AI)을 비롯해 드론 운용 능력, 고성능 스텔스 기능이 탑재될 것”이라고 밝혔고 이어 “공기역학적인 디자인을 적용하고, 레이저 무기 등을 장착할 예정”이라며 “중국은 이런 기능들과 이외의 기능들을 선택해 중국에 최적화한 전투기를 개발할 것”이라고 덧붙였다.
❸현재 관련 정보가 제한된 가운데 지난해 1월 청두항공기공업그룹(CAC)의 수석설계자가 새로 개발될 전투기에는 5세대 전투기보다 스텔스 성능이 개선된 공기역학적 설계를 비롯해 자율조정 엔진, 레이저 및 극초음속 무기 등이 적용될 것이라고 언급한 바 있다.
❹서방측은 예산승인 여부를 놓고 엄격한 심사가 이뤄지며, 의사결정 과정도 복잡해 4세대인 타이푼 전투기를 만든 유럽이 스텔스 기술을 갖고도 5세대 전투기를 만드는 대신 6세대로 건너뛴 것도 예산 문제가 주요 원인 중 하나였으나 반면 공산당 중심의 의사결정 구조를 지닌 중국은 투자 규모나 속도를 단기간 내 끌어올릴 수 있어 중국의 가장 큰 장점은 자금 동원력이다.
❺2019년 공산당 19기 중앙위원회 5차 전체 회의에서는 군사력 건설과 관련, 게임 체인저(어떤 일의 흐름이나 판도를 뒤바꾸는 것)를 의미하는 ‘전복성(顚覆性) 기술’이라는 용어가 등장했다.
▲전복성 기술에는 양자 레이더와 새로운 스텔스 물질, 극초음속 무기, 인공지능으로 조종되는 무인 장비 등이 포함되며, 이를 개발하기 위해 민간 기술과의 융합도 추진되는 것으로 알려졌다.
❻신기술 못지 않게 중요한 부분이 전통적인 항공우주산업 분야로 전투기는 기체, 엔진, 항공 전자 장비, 탑재 무기 기술이 뒷받침되어야 하는데 중국은 J-20과 J-31 개발과정에서 스텔스, 공력, 구조, 비행제어, 의장 관련 기술을 확보했다. 공대공미사일도 러시아산보다 사거리가 늘어났다.
❼그런데 엔진은 무거운 이륙 중량을 감당하면서 민첩하고 빠른 속도로 기동하고, 항공전자장비에 전력을 공급하려면 강력한 성능을 가진 제트 엔진이 필수다.
❽J-20은 러시아산 AL-31F, 중국산 WS-10 엔진을 장착했으나 J-20의 무게를 감당할만한 추진력을 갖추지 못했고 추진력을 높인 WS-15 엔진 개발에 나섰으나 난항을 겪었으며 엔진 내부 온도가 섭씨 1350도를 넘어가면 출력이 떨어졌고,시험 도중 폭발사고도 있었던 것으로 알려졌으며 최근 문제를 해결한 것으로 전해지지만, 양산까지는 1~2년이 더 걸릴 전망이다.
❾중국의 6세대 전투기는 WS-15보다 더 강력한 성능이 요구되는데 작은 크기에 높은 추력, 고온과 고압을 견디는 높은 수준의 내구성이 요구되는데, 기초 과학기술 기반이 충분히 갖춰지지 않으면 개발 자체가 어렵고 엔진 개발이 관건이다.
❿독자 개발이 어렵다면 외국과의 공동개발이나 기술협력으로 시행착오를 줄이는 방법이 있으나 6세대 전투기 엔진을 만들 수 있는 나라는 현재로선 미국, 영국, 러시아, 프랑스 정도이며 이들 국가가 미중 대립 속에 중국과 엔진 기술 협력에 나설 가능성은 낮으며 미국의 개입으로 실패했지만, 중국이 수년 전 우크라이나 항공기 엔진제작업체 모터시치 인수를 시도했던 것도 외국과의 협력이 어려운 중국의 사정이 드러난 부분이며 일반적으로 항공기 엔진을 개발하는데 20년 이상이 걸린다는 점을 감안하면, 중국의 6세대 전투기 엔진이 제때 개발되기는 쉽지 않다는 평가다.
5.일본∙유럽의 6세대 전투기
❶동북아 지역에서 공군력 우위를 지켜왔던 일본도 6세대 전투기 개발에 박차를 가하고 있다. 최근 방위성 발표에 따르면 차세대 전투기 개발일정은 올해 중 개념설계와 해외 협력국가와의 기본적인 협력 틀을 결정하고, 내년부터 본격적인 개발에 착수하며 이후 2024년에 시제기를 생산하기 시작해 2031년경 양산체제로 전환한 뒤 2035년부터 일선부대에 차세대 전투기를 배치할 계획이다.
❷앞서 일본은 X-2라는 실증기를 제작해 6세대 전투기 개발에 필요한 스텔스, 비행제어, 추진기술 등을 이미 시험한 바 있으며 F-22를 뛰어넘는 공중전 능력을 목표로 한다.
❸일본은 개발비는 1조엔(약 10조5000억원), 실전배치를 포함한 총사업비는 5조엔(약 52조5000억원)을 넘을 전망이며 2035년부터 차세대 전투기 90대를 생산한다는 방침이다.
❹무인기를 통제하는 능력, 특정 기체가 포착한 정보를 편대 전체가 공유하는 네트워크 기술, 레이저 또는 극초음속 무기 탑재 등 미국과 유럽에서 거론되는 6세대 전투기의 특성이 대부분 반영될 전망이며 개념적 특성만 놓고 보면 중국과 큰 차이가 없다.
❺국내 개발을 전제로 F-2계획을 추진했는데, 미국은 전투기용 고출력 엔진 제공을 거부해 결국 F-2는 미국산 F-16 전투기를 기본으로 미국과 일본이 공동개발하게 됐는데, 개발과정에서 미국은 고출력 엔진, 기체제어 소스코드 등의 제공도 거부했고 일본은 자국 기술을 미국에 사실상 무상으로 제공했지만 미국은 기술정보 공개를 거부했으며 일본은 거액의 라이선스료도 지불해야 했다.
❻기술실증을 위해 일본이 만든 스텔스기 ‘신신’을 제작하는 과정에서도 일본은 스텔스 성능 점검 차원에서 실물 크기의 모형시험을 미국 내에서 실시하고 싶다고 요청했으나 미국은 거부했고 신신의 스텔스 성능 검사는 프랑스 시설에서 이뤄졌다.
❼일본은 2010년대부터 6세대 전투기에 활용할 수 있는 항공전자, 엔진 등의 기술을 개발해왔으며 스텔스기 '신신'에 일본업체인 IHI가 제조한 추력 5t짜리 XF5-1 엔진 2기를 탑재했고, 매립형 전자전장비와 다기능위상배열(AESA) 레이더, 내부 무장창, 비행제어 소프트웨어 등도 개발이 한창이다.
❽하지만 항공작전 신뢰성 측면에서 볼 때 미국과 유럽 항공우주산업체와 기술협력을 통해 신뢰성이 확보된 기체를 운용하는 것이 효과적이라 외국 업체가 일정 부분 참여하는 것이 불가피한 대목이며 전투기 엔진을 개발하려면 상세 규격 설정, 기본설계, 상세설계, 각종 확인시험, 각 기술 요소의 통합 및 실제 항공기 탑재에 필요한 설계 등이 필요하므로 이는 신형 엔진 개발에도 도움이 된다.
❾일본은 미국산 엔진을 면허생산하고 XF5-1 엔진을 개발했지만, 6세대 전투기 엔진 개발과 체계통합은 차원이 다른 문제이기에 6세대 전투기 ‘템페스트’ 탑재를 위해 신형 엔진을 만들고 있는 영국과 협력을 하면 시행착오를 줄이면서 F-22보다 우수한 엔진을 만들려고 하고 있다.
❿2020년 1월 16일, 영국 롤스로이스는 영국, 이탈리아 등이 공동으로 개발 중인 6세대 전투기 BAE 템페스트 전투기의 엔진에 탑재될 E2SG(Embedded Electrical Starter Generator) 발전기가 성공적으로 개발됐다고 밝혔고 2025년 시제기를 선보이게 되는 BAE 템페스트는 다기능 레이더가 전후좌우에 탑재되어 조기경보기의 역할도 할 수 있다.
⓫기존의 전투기에 탑재된 단거리 전투용 기총대신 레이저 무기가 탑재되므로 기존 전투기보다 많은 양의 전력이 필요하므로 이를 위해 롤스로이스는 전투기엔진내 탑재된 발전기의 전력발생에 따른 열 부하를 줄이면서 전력생산을 늘리는 E2SG(Embedded Electrical Starter Generator)를 2014년부터 개발해왔다. 신형 발전기를 장착한 엔진은 2021년 첫선을 보이게 된다.
⓬프랑스와 독일, 스페인은 17일(현지시간) 공동성명을 통해 라팔과 타이푼을 대체할 6세대 전투기인 미래전투항공시스템(FCAS) 개발을 위한 후속 단계를 공개했다.
⓭FCAS는 당초 계획보다 1년 늦어진 2027년 비행 시연기를 출고, 2040년쯤 실전배치가 이뤄질 예정이며 프랑스와 독일, 스페인의 핵심 방산업체들이 모두 참여한다.
▲FCAS는 프랑스 닷소와 에어버스가 전체적인 개발을 담당한다.
▲현재까지 공개된 모형과 상상도에 따르면, 기수는 F-22와 유사하고 공기흡입구는 F-35와 비슷하다.
▲꼬리날개는 미국 F-22와의 경쟁에서 탈락한 YF-23을 연상케 한다.
▲동체 하단에 내부무장창 두 개를 더해 고도의 스텔스 성능을 발휘할 수 있는 외형을 갖췄다. 인공지능(AI) 전투체계와 드론, 레이저 등의 운용능력도 추가된다.
▲엔진은 프랑스 사프랑과 독일 MTU, 스페인 IPT가 함께 맡는다.
▲라팔의 M88 엔진보다 작지만, 추력은 더 강한 엔진 개발을 목표로 한다.
▲터빈은 1800도의 고온을 견디도록 제작될 예정인데, 사프랑은 이와 관련된 핵심 기술을 확보한 상태다.
▲FCAS는 높은 스텔스 성능과 유무인 복합체계, 장거리 탐지장비, 동체 특수재질, 인공지능에 기반한 ‘전투 클라우드’라는 통신 네트워크 등을 갖출 예정이며 유인기 전술교리와 무인기 운용교리를 통합한 공동전술교리 개발도 추진된다.
⓮영국은 스웨덴, 이탈리아와 템페스트 전투기 개발을 진행중이며 영국 BAE시스템스를 중심으로 롤스로이스, 이탈리아 레오나르도, 스웨덴 사브, 유럽 MBDA가 참여한다.
⓯템페스트도 강력한 스텔스 성능과 네트워크 시스템을 갖추고 극초음속 무기나 군집드론, 레이저를 운용할 수 있다.
⓰조종석은 계기판 대신 증강현실로 가상의 조종석을 만들어 기체 상황과 정보를 조종사의 헬멧에 시현하게 되며 전자전 능력은 기존 타이푼보다 크게 강화된다.
6.그렇다면 우리의 6세대 전투기는 개발 하지 않는가?
❶KF-21은 우리나라가 처음 개발한 전투기라는 측면에서 의미가 있지만, 2030년대 이후 중국과 일본, 러시아의 6세대 전투기를 대적하기는 어렵다.
❷미국에서 2030년에 6세대 전투기 개발을 완료한다고 해도 한국은 빨라야 2049년 이후에 미국산 6세대 전투기를 들여올 수 있을 것이며,미국은 F-22 수출을 강력하게 차단했으며,F-22 생산 초기 관심을 보였던 한국이 스텔스기인 F-35를 도입하기까지는 20여 년이 걸렸기에 실제로 미국이 6세대 전투기를 한국에 제때 판매할 가능성은 낮다.
❸미국에서 6세대 전투기를 확보하기가 어렵다면, 대안을 찾아야 하는데 우선 KF-21처럼 독자적으로 개발하는 방법으로 KF-21 개발 과정에서 확보한 연구 역량과 인력 등을 계속 활용해 항공우주산업 기술을 발전시킬 수 있으나 문제는 비용으로 프랑스와 독일, 스페인의 FCAS 개발비는 15조원이 넘을 것으로 추정되고 일본의 6세대 전투기 F-3 개발비는 10조5000억 원인점에 비추어 볼 때 KF-21 개발에 8조8000억 원을 투입한 상황에서 이보다 더 많은 예산이 소요될 6세대 전투기 개발에 곧바로 착수하기는 쉽지 않을 듯 하다.
❹이와 관련 KF-X 개발사인 한국항공우주산업(KAI) 관계자는 “KF-X는 4.5세대 전투기로 개발되지만 내부무장 여유 공간과 저피탐 형상, 최신 센서 등을 보유하고 있어 언제든지 5세대 전투기로 성능개량할 수 있도록 설계단계서부터 고려됐다”며 “독자적으로 성능개량 가능한 플랫폼을 가진다는 것은 향후 5세대, 6세대 전투기를 독자 개발할 수 있는 능력을 보유한다는 의미”라고 설명해 공식적인 발표는 안했지만 6세대 전투기를 염두 해 두고 개발을 하고 있음을 암시한다.
❺반면 KF-X는 현재 공개된 KFX의 기체형상을 보면 적 레이더파를 상당 부분 상쇄할 수 있는 구조여서 스텔스 도료 등 관련 기술을 추가로 적용할 경우 5세대 이하 전투기 가운데 스텔스 성능이 가장 우수하며 국내 개발한 항공무장을 기체 통합할 때 아무런 제약이 없으므로 숱한 난관 속에서도 지금까지 끌어온 KF-X 사업은 대한민국이 충분히 자부심을 가질만하다.
❻한편 위에서 본 FCAS와 템페스트는 한국 공군이 미래에 필요로 하는 기술적 요소를 갖추고 있고 공동개발 파트너를 확대해 생산 물량과 개발비를 늘리려고 시도하는 것도 공통된 특성이므로 공동개발국으로 참여해 FCAS나 템페스트를 도입할 수도 있고,참여한 대가로 확보한 기술을 토대로 KF-21 개량이나 후속 기종 개발 등에 활용하는 것도 가능하므로 유럽국가와 공동 개발에 참여 하는 것은 좋은 방안이 될 것이다.