9000億 위안(藥 164兆6000億 원) 巨金과 20年이라는 時間. 中國이 新型 航空機 엔진을 開發하는 데 쓴 돈과 時間이다. 勿論 이는 戰鬪機뿐 아니라 輸送機와 旅客機에 들어가는 엔진 開發費, 各種 인프라 構築에 들어간 費用도 包含된 것이긴 하다. 하지만 年平均 8兆 원에 達하는 돈을 航空機 엔진 開發에 퍼부었다는 것은 分明 莫大한 投資다.

中·蘇 紛爭에 뒤틀린 中國 戰鬪機 開發史

中國은 1950年代 中盤부터 自國에 戰鬪機 生産施設을 建設하고 只今까지 戰鬪機만 1萬 臺 以上 生産한 나라다. 中國에서 처음 生産된 戰鬪機는 蘇聯製 MIG-17F 機種이다. 當時 中國은 MIG-19, MIG-21 戰鬪機 導入 計劃을 세우고 蘇聯으로부터 必要한 技術과 部品을 들여와 漸次 國産化할 豫定이었다. 하지만 蘇聯과 關係가 惡化되면서 戰鬪機 導入 計劃이 꼬이기 始作했다. 當初 蘇聯은 中國 側에 戰鬪機는 勿論, 엔진을 비롯한 核心 構成 部品을 提供하고 技術者까지 派遣했다. 하지만 中·蘇 關係가 斷絶되면서 中國은 이 모든 것을 自力으로 解決해야 했다.

오랫동안 中國의 主力 戰鬪機로서 2000臺 以上 配置된 ‘中國版 MIG-21’ J-7은 技術的으로 대단히 單純한 機種이었다. 그럼에도 最初 部品을 引受한 時點부터 中國이 量産에 成功하기까지 15年 넘게 걸렸다. 中國은 1962年 3月 蘇聯과 MIG-21 去來 契約을 締結했고 이듬해 J-7이라는 이름의 草島 氣體가 첫 飛行에 成功했다. 하지만 中國이 技術的 不安定性을 解決하고 J-7을 大量 生産하기 始作한 것은 1980年이다. 當場 蘇聯으로부터 各種 部品과 組立 說明書를 받긴 했지만, 엔진을 實際로 複製하는 게 대단히 어려웠기 때문이다. 엔진을 一旦 뜯어본 뒤 다시 組立해나가는 式의 ‘單純 複製’는 엔진 設計圖와 技術 諮問을 받아 複製品을 만드는 正式 技術 導入보다 難度가 높다. 엔진에 들어가는 各種 素材를 自體 生産하지 못하면 完璧한 國産化도 어렵다. 엔진用 素材를 만드는 技術은 現 時點에도 極히 一部 國家만 가진 高難度 技術이다. 特히 航空機 推力(thrust)을 높이는 게 關鍵인데, 推力을 높이는 것과 正比例해 技術的 難度度 높아진다.

中國은 蘇聯 崩壞 後 混亂에 빠진 러시아에 달러 뭉치를 안겨주고 Su-27SK 戰鬪機를 購入했다. 이를 契機로 本格化된 中國의 至難한 엔진 國産化 旅程을 보면 戰鬪機用 엔진 開發이 얼마나 어려운지 알 수 있다. 當時 中國은 Su-27SK 戰鬪機를 免許生産 方式으로 導入하기로 하고 러시아로부터 部品을 들여와 自國에서 生産했다. 다만 러시아와 契約을 違反하고 一部 機體를 빼돌려 ‘리버스 엔지니어링’을 試圖했는데, 그 結果物이 바로 2006年 出庫된 J-11B였다. J-11B의 레이더·電子裝備·胴體·엔진 等 모든 構成 要素는 中國에서 生産된 複製品이었고, 書類上으로는 러시아製 原形인 Su-27SK와 同一했다. 그러나 一線에 配置된 J-11B는 “到底히 못 쓰겠다”는 集團 抗命이 벌어질 程度로 技術 信賴度가 형편없었다.

鎔鑛爐보다 높은 高溫 견뎌야 하는 戰鬪機 엔진

特히 中國이 러시아 AL-31F 엔진을 複製해 만든 WS-10 엔진의 水準은 悽慘했다. 推力이 원 모델의 70%에 不過해 戰鬪機가 充分한 燃料와 武裝을 싣지도, 第原狀 最大速度로 날지도 못한 것이다. 마하(音速) 1에 近接한 高亞音速 區間에서 엔진이 極甚한 振動 끝에 氣體에서 떨어져나가는 事故까지 發生했다. 當時 北京郡區에서 實施된 近接 空中戰 訓鍊에서는 엔진 衝擊이 胴體까지 傳해져 戰鬪機가 空中 分解되는 일도 있었다. 結局 2010年 北京郡區의 一部 空軍 部隊가 J-11B 引受를 拒否하는 일이 벌어졌고, 2014年에는 같은 機種 16臺가 工場으로 返品되는 初有의 事態도 일어났다.



航空機 엔진, 特히 戰鬪機用 엔진은 그야말로 精密工學의 結晶體다. 機動性이 重要한 戰鬪機에는 높은 推力을 發揮하는 저(低)바이패스 터보팬(low-bypass turbofan) 엔진이 搭載된다. 날개를 회전시켜 엔진 앞 空氣를 빨아들이고, 壓縮된 空氣에 燃料를 噴射해 연소시킨 後 暴發的으로 膨脹한 가스를 뒤로 내뿜어 推進力을 얻는 方式이다. 戰鬪機 엔진은 여기에 後煙氣(after burner)까지 裝着해 推力을 높인다. 後煙氣는 터보팬 엔진이 噴射하는 排氣가스에 다시금 燃料를 섞어 한 番 더 연소시킨 뒤 엄청나게 膨脹된 가스를 내뿜어 50% 以上 推力을 높이는 裝置다. 이 過程에서 터빈 入口 溫度(TIT)는 鎔鑛爐와 비슷하거나 더 높아진다. 鎔鑛爐가 어지간한 金屬은 全部 녹여버리는 엄청난 高溫이라는 點을 생각하면 戰鬪機 엔진이 얼마나 뜨거운 熱을 버텨야 하는지 斟酌할 수 있다.

中國이 오랫동안 다양한 機種에 適用한 J-7用 터보제트 엔진의 TIT는 1005度 水準이었다. 그러나 1990年代 中盤 J-11B를 만들면서 複製를 試圖한 AL-31F 엔진의 TIT는 이보다 約 40% 높은 1392度에 達한다. 中國은 이 程度 엄청난 高溫을 견딜 素材 技術이 없었다. 이처럼 基本技를 갖추지 못한 채 高性能 엔진을 베끼다 보니 問題가 터진 것이다. 여기에 美國, 유럽, 러시아製 戰鬪機 엔진을 壓倒하는 國産 모델을 하루빨리 만들어내라는 中國共産黨의 政治的 壓迫이 더해져 開發은 難航을 겪었다. 그 結果 中國이 蘇聯 AL-31F 水準의 엔진 한 種類를 開發하는 데 들인 時間만 20年, 費用은 1500億 위안(藥 27兆4000億 원)에 達한다.

옆 나라 中國의 施行錯誤를 지켜본 德일까. 韓國은 相當히 신중하고 차분하게 戰鬪機用 엔진 國産化 事業을 進行하고 있다. 防衛事業廳(防事廳)은 지난해 12月 26日 ‘尖端 航空엔진 槪念硏究 計劃 發表 및 航空엔진 關聯 企業 懇談會’를 열고 “2030年代 中後半까지 1萬5000파운드級 터보팬 엔진 開發을 完了하겠다”고 밝혔다. 國産 터보팬 엔진 開發을 위한 槪念 硏究에 着手했다고 闡明한 것이다. 防事廳 發表에 對한 國內 言論 報道만 보면 韓國이 이제야 戰鬪機 엔진 開發에 着手한 것처럼 느껴질 수도 있다. 하지만 이番 發表는 오랫동안 조용히 推進된 韓國型 터보팬 엔진 開發 事業이 相當한 進陟을 보이고 있는 狀態에서 當局이 自信感을 갖고 經過를 說明한 것에 가깝다.

‘제공호’부터 쌓인 國內 航空機 엔진 技術力

韓國은 1980年 KF-5E/F 제공호 엔진을 免許生産하며 40餘 年 동안 戰鬪機用 엔진 技術을 蓄積해왔다. 첫 生産한 J85-GE-21A 엔진은 中國이 처음 接한 蘇聯製 R-13과 비슷한 TIT를 가졌다. 國內 防産 分野 硏究所와 企業은 이때부터 팬블레이드를 비롯한 主要 部品을 하나 둘 國産化하며 터보팬 엔진 部品 製造 技術과 耐熱 素材 技術을 쌓기 始作했다. KF-16이 導入된 時期에는 이 戰鬪機에 들어가는 F100-PW-229 엔진을 免許生産하며 一部 部品을 國産化하는 데 成功했다. F-15K 戰鬪機 導入 當時에는 F110-STW-129A라는 一部 國産化 모델도 만들었다. 國産 T-50 訓鍊機, FA-50 戰鬪機가 生産되는 오늘날 F404-GE-102 모델을 技術 導入 形式으로 國內 生産하고 있다.

國內 防産業界는 오랜 期間 美國 業體들과 正式 契約으로 技術·部品을 받아 戰鬪機用 엔진 技術을 國産化해왔다. 이를 바탕으로 現在 1350度 水準의 TIT를 가진 터보팬 엔진 技術까지 確保했다는 評價를 받는다. 제공호 時節부터 팬블레이드·壓縮機·터빈 디스크·노즐 等 核心 構成 要素 技術을 確保했거나, 이미 美國産과 同一한 性能을 가진 國産化 製品을 만들어 軍에 納品하는 터다. 이 程度 技術이라면 T-50用 엔진과 類似한 製品 程度는 만들 수 있겠지만, 韓國 政府와 業體는 中國처럼 서두르지 않고 ‘정석’ 節次를 밟아 着實히 事業을 進行하고 있다.

방사廳이 2030年代 中盤까지 開發하겠다고 밝힌 엔진은 現在 KF-21이나 美軍 F/A-18E/F 슈퍼호넷 戰鬪機에 搭載되는 F414級에 該當한다. 리스크를 最少化하면서 安定的으로 事業을 進行하고자 段階的 進化 方式의 開發 計劃을 樹立했다고 한다. △于先 5500파운드級 엔진을 만들어 이를 輕量 無人戰鬪機 KUS-LW에 適用해 性能 및 信賴性을 檢證한 後 △1萬 파운드級 엔진을 開發해 重刑 無人戰鬪機 KUS-FC에 搭載한 다음 △엔진 TIT를 漸進的으로 올려 窮極的으로는 戰鬪機 搭載가 可能한 水準의 1萬5000파운드級 엔진을 만드는 게 韓國型 戰鬪機 엔진 開發의 構想이다.

이렇게 愼重에 愼重을 期해 開發된 1萬5000파운드級 엔진도 곧장 戰鬪機에 搭載되지는 않을 豫定이다. 于先 KF-21 戰鬪機의 豫備 엔진, T-50 訓鍊機 後續 機種의 엔진으로 適用해 充分한 데이터와 信賴性을 確保한 後 戰鬪機用 엔진으로 本格 使用하겠다는 것이다. 檢證되지 않은 엔진을 섣불리 썼다가 자칫 中國처럼 戰鬪機가 墜落하고 空中에서 두 동강 나는 愚를 犯하지 않겠다는 趣旨로 읽힌다.

國産 戰鬪機 輸出 柔軟性 提高 期待感

올해 始作되는 엔진 開發 프로젝트의 完了 目標 時期는 2037年이다. 방사廳이 推算하는 全體 事業 豫算은 約 5兆 원이다. 中國이 한 種類의 엔진을 開發하고자 퍼부은 돈의 5分의 1도 안 되는 豫算과 4分의 1에 不過한 事業 期間으로 高性能 엔진을 만든다는 것이다. 이른바 ‘韓國型 F414 엔진’李 完成되고, 이 엔진이 T-50/FA-50 後繼 機種이나 KF-21 블록 3 같은 次世代 機種에 搭載되면 韓國은 眞正한 意味에서 戰鬪機 獨自開發·生産能力을 갖추게 된다. 現在 戰鬪機 胴體부터 레이더, 電子裝備, 各種 센서와 엔진까지 獨自的으로 設計하고 製作할 수 있는 나라는 美國, 러시아, 中國, 프랑스, 日本, 英國 程度다. 2030年代 中盤이 되면 韓國도 그 隊列에 合流하게 되는 것이다.

戰鬪機 構成 要素를 오롯이 讀者 生産한다는 것은 어떤 意味일까. 韓國이 國內에서 開發·製作한 戰鬪機를 海外에 팔 때 美國 等 技術 有關國家의 輸出 承認을 받지 않아도 된다는 것을 뜻한다. 韓國型 戰鬪用 航空機의 輸出 柔軟性이 더 높아진다는 얘기다. 當局 計劃대로 國産 戰鬪機 엔진이 成功的으로 製作돼 韓國이 眞正한 航空 先進國으로 跳躍하기를 期待한다.