KF-21 완료 23일 만에… 6세대 전투기 개발 착수

1,600회 이상의 비행 시험을 거친 KF-21 보라매가 독자적인 초음속 전투기 설계와 양산 역량을 입증하며 체계 개발을 공식 종료했다. 1,600회 이상의 비행 시험을 마친 이 기체는 대한민국의 독자적인 초음속 전투기 설계와 양산 역량을 입증했다.

개발 성공과 함께 양산 1호기가 공군에 정식 인도되면서 대한민국은 독자적인 초음속 전투기 설계 및 양산 역량을 확보하게 되었다.

KF-21 체계 개발이 끝난지 불과 23일 만인 지난 8월 21일, 방위사업청이 9억 원의 예산을 투입하여 14개월간 진행될 '한국형 차세대 전투기 개념 연구'를 발주했다.

이번 연구는 향후 20년 이상 한국 공군의 전투기 개발 방향을 결정하는 중요한 단계로, 차세대 전투기의 '유전자'를 결정하는 초기 단계로 평가된다.

방위사업청이 제시한 요구 조건에는 유무인 복합 전투체계, 인공지능(AI), 그리고 광대역 스텔스 등 미래 6세대 전투기의 핵심 요소들이 포함되었다.

이러한 요소들은 정식 개발 착수에 앞서 소요 결정 및 사업 타당성 검토 과정에서 중요한 고려 사항이 될 것으로 보인다.

수직·수평 꼬리날개는 비행 안정성엔 유리하나 레이더 반사 면적이 커, 국방과학연구소는 저주파 대역 탐지를 피하고자 이를 제거한 쌍발 스텔스 형상을 제시했다.

전통적인 전투기에서 비행 안정성과 방향 조종에 사용되는 꼬리날개는 레이더 반사를 일으키는 주요 구조물로, 스텔스 성능 향상을 위해 제거된 것으로 분석된다.

이는 저주파 레이더(L/S밴드) 탐지에 대응하기 위한 광대역 스텔스 성능을 고려한 설계 방향으로 풀이된다.

꼬리날개가 없는 무미익 전투기에서 비행 안정성을 유지하는 핵심은 고도로 정교한 소프트웨어와 전자식 비행 제어 체계이다.

KF-21 개발 과정에서 축적된 비행 제어 법칙 및 소프트웨어 기술은 무미익 설계에 필수적인 요소로, 실제 전투기에 적용하고 수천 번의 시험 비행을 통해 검증되었다.

이러한 기술적 성과는 무미익 설계 시 비행 제어 소프트웨어가 사실상 기체 설계의 일부가 되는 차세대 전투기 개발의 중요한 자산이 된다.

카나드(전방 날개)가 스텔스 성능에 불리하다는 통념과 달리, 카나드의 각도를 정교하게 조절하면 특정 방향으로의 레이더 반사파를 줄일 수 있다.

스텔스 기술은 특정 부품의 유무보다는 기체 전체를 하나의 전자기적 형상으로 보고 열 관리, 엔진, 센서, 전자전 기술을 통합하여 설계하는 시스템 공학적 접근이 중요하게 작용한다.

기체는 길이 약 16m, 날개폭 11m 안팎으로 추정돼 KF-21과 유사한 범주를 보이며 F-22보다는 작다. 이는 향후 16,000파운드급 국산 엔진 탑재를 염두에 둔 형상으로 풀이된다.

이러한 크기는 현재 운용 중인 F-4나 향후 개발될 16,000파운드급 국산 엔진 탑재를 염두에 둔 형상일 가능성이 크다.

미국은 괌에서 서태평양 전장까지의 상당한 거리를 비행해야 하는 작전 환경 때문에 F-47과 같은 대형 전투기 개발에 집중하고 있다.

중국 역시 자국 연안을 넘어 제1, 제2 도련선 방향까지 작전 범위를 확장하여 미국의 조기경보기, 공중급유기, 폭격기를 위협하기 위해 긴 작전 반경을 가진 대형 전투기가 필요하다.

2040년의 운용 개념과 작전 반경, 무장량을 확정한 뒤 기체 크기와 엔진 성능을 결정하는 순서가 필요하다. 미·중과 달리 한반도 주변 환경에서는 무조건적인 대형화가 효율적인 답안이 아닐 수 있기 때문이다.

북한 위주로만 설계할 경우 대형 장거리 전투기의 효율성이 떨어질 수 있지만, 2040년대 이후 중국, 러시아 전력의 상시 활동과 미래 작전 범위 확장을 고려할 필요가 있다.

따라서 먼저 2040년대에 어디에서 누구와 싸울 것인지 운용 개념을 명확히 설정한 후, 필요한 작전 반경과 무장량에 맞춰 기체 크기와 엔진 추력을 결정하는 것이 합리적인 순서이다.

초기 개발 단계인 국산 엔진은 기술적 난이도와 일정 위험을 극복해야 하는 과제를 안고 있다. 미국 GE와 프랫 앤 휘트니가 개발한 적응형 엔진은 효율과 추력을 비행 상황에 맞춰 조절하는 차세대 기술이나, F-35 사업에선 비용 문제로 기존 엔진 개량형이 선택됐다.

미국 GE와 프랫 앤 휘트니도 개발을 시도했으나 F-35 개량 사업에서는 비용 및 통합 문제로 기존 엔진 개량 방식을 선택했다.

한국의 국산 엔진 개발은 아직 초기 단계이므로 적응형 사이클 엔진 기술 구현에는 높은 기술적 난이도와 일정 위험성이 상존한다.

국산 전투기 실전 배치 일정을 고려할 때, 적응형 엔진을 동시 통합하는 것은 현실적으로 위험이 따를 수 있다.

보다 현실적인 방법으로는 1단계에서 KTF-16000 엔진을 안정적으로 완성하고 고출력 전원을 뽑아낼 통합 발전 능력을 확보하는 방안이 제안된다.

2단계에서는 추력 편향 및 열 관리 기술을 확보하고, 마지막 3단계에서 가변 사이클 또는 적응형 기술로 전환하는 단계적 개발 로드맵이 필요하다.