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人工知能(AI)으로 運用하는 美國의 無人機 ‘XQ-58A’ 발키리가 테스트 飛行을 準備하고 있다. 美 空軍 提供
5世代 뛰어넘는 最强 ‘6世代’ 開發中
AI가 戰鬪機 運用…레이더도 回避
空氣量 自動 調節해 運航距離 擴大
‘電子戰’ 機能 갖춰 敵 機器 無力化
美國·英國·프랑스·獨逸 等 角逐戰
戰鬪機의 ‘世代’ 區分은 어떻게 할까. 戰鬪機는 1914年 第1次 世界大戰에서 登場한 以後 프로펠러機, 제트機, 스텔스機 等으로 繼續 進化해왔습니다. 速度도 亞音速(마하 0.5~0.7), 遷音速(마하 0.8~1.2), 超音速(마하 1 超過)으로 繼續 發展했습니다.
過去엔 分類가 쉬운 速度로 戰鬪機 世代를 區分했습니다. 그런데 問題가 생겼습니다. 이젠 古物이 돼 버린 F-4E 戰鬪機는 最大速度가 마하 2.2인데 反해 40餘年 뒤에 開發된 F-35 시리즈는 마하 1.6으로 速度가 훨씬 느려졌기 때문입니다.
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12日 防衛事業廳과 嶺南大 共同硏究팀이 韓國航空經營學會誌에 提出한 ‘戰鬪機 世代區分 精巧化에 關한 硏究’ 論文에 따르면 ‘戰鬪效果도’라는 槪念을 適用하면 이런 逆轉 現象을 防止할 수 있습니다. 엔진 技術에 스텔스, AESA(能動電子走査配列) 레이더 等의 尖端 戰鬪機能을 複合 適用하면 速度가 느려도 높은 世代로 認定할 수 있다는 겁니다.
이런 區分에 따르면 美國 戰鬪機를 基準으로 1世代는 最初의 제트戰鬪機 ‘P-80’ 슈팅스타, 2世代는 亞音速器인 ‘F-86’ 세이버, 3世代는 超音速機人 ‘F-4’ 팬텀, 4世代는 고기동·精密誘導 機能을 갖춘 ‘F-15’ 이글이 該當됩니다. 또 4.5世代는 AESA 레이더와 統合航空電子 機能을 갖춘 ‘F/A-18E’ 슈퍼호넷, 5世代는 最强의 스텔스 및 電子戰 機能을 갖춘 ‘F-22’ 랩터가 該當됩니다. 그렇다면 우리가 궁금해 하는 6世代 戰鬪機는 어떤 機能을 갖춰야 할까.
●6世代에선 ‘꼬리날개’가 사라진다
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美國 네브래스카州 오펏 空軍基地에서 에어쇼 飛行을 準備하고 있는 F-22. 美 空軍 提供
6世代 戰鬪機도 이미 開發한 지 10餘年이 지났지만 아쉽게도 아직 商業用 生産에는 到達하지 못했습니다. 現在 美國 空軍·海軍 開發事業과 英國-이탈리아-日本 컨소시엄, 프랑스-獨逸 컨소시엄 等 크게 3個 領域에서 開發作業이 進行되고 있습니다.
硏究팀에 따르면 6世代 戰鬪機는 基本的으로 低周波數 레이더를 活用한 스텔스 探知能力을 回避하는 ‘廣帶域 스텔스’ 機能을 갖춰야 합니다. 따라서 꼬리날개가 없는 ‘無味益’ 形象, 卽 ‘가오리’의 形態를 띄게 됩니다. 各種 新型 드론과 美國의 次世代 爆擊機 ‘B-21’ 레이더 形象을 보면 技術 進展 方向을 斟酌할 수 있습니다.
여기에 더해 旣存 超音速機의 代表 엔진인 ‘터보팬 엔진’ 代身 ‘適應型 사이클 엔진’을 適用합니다. 戰鬪 中에는 空氣 吸入量을 늘려 高出力을 내다가도 順航 時期엔 空氣量을 自動으로 줄이는 機能입니다. 이를 통해 燃料消耗量을 줄여 滯空時間을 크게 늘리고 巡航視 엔진熱 피貪 危險을 大幅 낮추게 됩니다.
●有無人 複合…有人機와 ‘合同 벌떼 攻擊’
6世代 戰鬪機 技術 核心인 ‘有無人 複合運營’(MUM-T) 技術도 相當한 技術 進展을 이뤘습니다. 單純히 地上에서 操縱하는 드론 形態가 아닌, 때에 따라 有人機에 從屬돼 編隊 防禦는 勿論 ‘벌떼 攻擊’을 퍼붓는 形態로 進化할 것으로 보입니다. 이는 有人機의 ‘武裝’ 槪念으로 볼 수도 있습니다.
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美國 플로리다州 에글린 空軍基地에서 F-16(왼쪽)과 無人機 XQ-58A가 編隊 飛行을 하고 있다. 美 空軍 提供
航空電子 分野에서는 人工知能(AI), 假想現實 操縱席, 高速 네트워크, 志向性 에너지 武器를 包含한 電子戰 機能도 必要합니다. 操縱士는 地上의 操縱席에서 假想現實을 통해 機體를 操縱하고 AI가 操縱士의 判斷을 支援하는 形態입니다. 또 高出力 마이크로파를 쏴 敵의 電子機器를 無力化하는 ‘高出力 마이크로파’(HPM), 레이저로 敵을 破壞하는 高에너지레이저(HEL) 技術도 開發 中입니다. 이런 高出力 武器는 높은 熱과 前歷이 隨伴되기 때문에 冷却器를 活用한 熱管理와 大容量 發展技術이 덧붙여져야 합니다.
美 空軍은 ‘NGAD’(次世代 空中支配) 計劃의 一環으로 6世代 戰鬪機 開發事業, 이른바 ‘F-X’를 進行하고 있습니다. 앞서 言及한 廣帶域 스텔스 機能과 1500㎞ 以上의 넓은 行動 半徑을 통해 祕密裏에 敵 從心 깊숙히 攻擊하는 機體를 開發 中입니다.
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첫 試驗 飛行을 하는 美國의 最新 戰略爆擊機 B-21 레이더. 엑스(X) 캡처
開發이 完了되는 2030年代엔 美 空軍 主力機인 F-15C/D와 F-22를 代替하게 됩니다. 美 海軍도 F/A-18E/F, EA-18G를 代替할 6世代 戰鬪機 開發에 集中하고 있습니다. ‘F/A-XX’로 通稱되는 이 戰鬪機는 無人化와 志向性 武器 等 電子戰 機能을 갖춰 以前과는 次元이 다른 氣體가 될 것이라는 展望이 나옵니다.
英國의 6世代 戰鬪機 開發事業은 ‘템페스트 프로그램’으로 불립니다. 유로파이터 타이푼 戰鬪機를 代替할 目的으로 2018年 英國 版보로 에어쇼에서 이 템페스트 實物 模型과 開發 計劃을 公開한 바 있습니다. 앞서 言及한 適應型 사이클 엔진과 志向性 武器, 學習 可能한 AI, 協同 交戰 等의 機能을 갖추고 無人化 計劃도 包含시켰습니다. 以後 이탈리아가 事業 共同 參與를 發表한 데 이어 2022年에는 獨自的인 戰鬪機 開發事業을 進行하던 日本이 合流하면서 ‘英國-이탈리아-日本’ 3國 共同開發事業으로 擴大됐습니다.
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航空强國 모두 뛰어든 ‘次世代 航空戰’
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스페인의 유로파이터 操縱士가 戰鬪機에 搭乘하는 모습. 에어버스 提供
프랑스와 獨逸도 ‘FCAS’(未來 戰鬪機 開發事業)라는 6世代 戰鬪機 開發 事業을 進行하고 있습니다. 2018年부터 本格化된 事業은 스텔스, 無人機, 航速距離 增大라는 3가지 核心 目標를 中心으로 進行됐습니다. 以後 AI를 活用한 自律 任務 遂行과 電子戰 機能을 갖춘 ‘NGF’(次世代 戰鬪機)로 事業이 더욱 具體化됐습니다. 主力開發社인 에어버스는 이미 유로파이터와 라팔에 NGF 一部 技術을 適用해 테스트하고 있다고 합니다. 開發 完了 時期는 2035~2040年으로 豫測하고 있습니다.
오랜 期間 航空機를 開發해온 國家들도 아직 6世代 戰鬪機의 實體를 내놓지 못 하고 있습니다. 우리도 決코 늦은 狀況은 아니며, 水準 높은 IT 技術을 活用하면 발빠른 追擊도 可能할 겁니다. 特히 ‘KF-21’ 보라매 開發 事業을 발板으로 韓國의 航空産業은 이제 날개를 편 狀態입니다. 軍과 政府, 關聯 企業들이 함께 힘을 합쳐 次世代 戰鬪機 技術 分野에서 뒤지지 않도록 努力해야 합니다.
정현용 記者