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KF-21 보라매 체계 개발이 공식 종료되고 양산 1호기가 공군에 인도된 지 불과 23일 만에, 방위사업청이 '한국형 차세대 전투기 개념 연구' 용역을 발주했습니다. 예산은 9억 원, 기간은 14개월. 처음 이 숫자를 봤을 때 솔직히 "이게 말이 되나" 싶었습니다. 그런데 무기체계 사업을 조금이라도 들여다본 입장에서 보면, 이 작은 연구가 앞으로 수십조 원짜리 사업의 유전자를 결정하는 단계라는 걸 알게 됩니다.
KF-21 이후, 왜 벌써 다음 전투기 얘기인가
KF-21 개발이 진행되는 내내 "이 비행기가 정말 날 수 있겠느냐"는 시선이 따라다녔습니다. 제가 관련 자료를 처음 접했을 때도 그 의심이 완전히 없었다고 하면 거짓말입니다. 그런데 시제기 6대가 1,600회 이상의 비행 시험을 마치고 양산 단계에 진입했습니다. 대한민국이 독자적으로 초음속 전투기를 설계하고 양산까지 끌고 갈 수 있는 나라가 됐다는 사실은, 아무리 냉정하게 봐도 대단한 성취입니다.
그런데 일반적으로 체계 개발이 끝나면 잠시 숨을 고를 것이라고 생각하기 쉽습니다. 저도 처음엔 그렇게 봤습니다. 하지만 실제로 무기체계 개발 일정을 들여다보면 이야기가 달라집니다. 차세대 전투기의 실전 배치 목표가 2040년대 중후반이라면, 지금 개념 연구를 시작하지 않으면 오히려 늦는 구조입니다. 소요 결정 → 선행연구 → 사업타당성 검토 → 체계개발이라는 단계를 거쳐야 하기 때문입니다.
이번 개념 연구의 제한 요청서에는 유무인 복합 전투체계, AI, 광대역 스텔스(Low Observable)라는 키워드가 등장합니다. 광대역 스텔스란 특정 주파수 대역만이 아니라 L밴드·S밴드처럼 파장이 긴 저주파 레이더까지 포함한 넓은 주파수 범위에서 피탐 성능을 확보하는 기술을 말합니다. 이 세 가지 키워드만 봐도 이번 연구가 사실상 6세대 전투기의 설계 방향을 잡는 작업임을 알 수 있습니다. ADD(국방과학연구소)가 에로스페이스 컨퍼런스에서 공개한 무미익(無尾翼) 쌍발 스텔스기 형상이 이 방향과 정확히 맞닿아 있는 것도 우연이 아닐 겁니다.
- KF-21 체계 개발 종료 후 23일 만에 차세대 전투기 개념 연구 발주
- 예산 9억 원, 연구 기간 14개월의 소규모 용역이지만 설계 방향 전체를 결정
- 핵심 키워드: 유무인 복합 전투체계, AI, 광대역 스텔스
- ADD 공개 형상: 수직·수평 꼬리 날개 없는 무미익 스텔스기
광대역 스텔스와 무미익 설계, 생각보다 훨씬 복잡한 문제
"꼬리 날개를 없애면 스텔스가 좋아진다"는 말을 자주 듣습니다. 맞는 말이긴 한데, 저는 이 표현이 절반짜리 설명이라고 생각합니다. 수직꼬리 날개(수직미익)는 주익이나 동체와 만나는 접합부에서 강한 레이더 반사 단면적(RCS)을 만들어냅니다. RCS란 레이더파가 물체에 부딪혀 되돌아오는 신호의 강도를 면적으로 환산한 값으로, 이 수치가 낮을수록 레이더에 잘 잡히지 않습니다. F-22, F-35 같은 기존 스텔스기가 수직꼬리 날개를 바깥쪽으로 기울여 배치한 것도 바로 이 RCS를 줄이기 위한 설계입니다.
그런데 광대역 스텔스 요구가 추가되는 순간 이야기가 훨씬 복잡해집니다. X밴드(고주파) 레이더에서는 기체 표면 각도를 잘 맞춰 레이더파를 다른 방향으로 흩어버리는 방식이 효과적입니다. 하지만 L밴드·S밴드처럼 파장이 긴 저주파 레이더는 꼬리 날개나 날개 끝 같은 비교적 큰 구조물 자체가 반사에 직접 영향을 줍니다. 중국과 러시아가 이 저주파 레이더를 활용한 조기 탐지 체계를 적극적으로 발전시키고 있다는 점을 감안하면, 광대역 스텔스를 요구 조건에 넣는 것은 단순한 희망 사항이 아닙니다(출처: 국방과학연구소).
ADD가 공개한 형상에는 카나드(Canard)도 달려 있었습니다. 카나드란 기체 앞쪽에 붙어 있는 작은 보조 날개로, 유로파이터 타이푼이나 라팔, 중국 J-20 등에서 볼 수 있습니다. 일반적으로 카나드가 있으면 스텔스에 불리하다고 알려져 있습니다. F-22와 F-35에 카나드가 없는 이유도 그 때문이죠. 그런데 제가 ADD 형상을 들여다봤을 때 흥미로웠던 점은, 카나드를 위쪽으로 상당히 기울여 놓았다는 겁니다. 카나드가 있느냐 없느냐보다, 반사된 레이더파가 어디로 향하느냐가 핵심입니다. 주익과 카나드의 각도를 전자기적으로 최적화하면 특정 방향으로의 반사를 줄일 수 있습니다. 현대 스텔스 설계는 날개 하나의 문제가 아니라 흡입구, 캐노피, 무장창, 엔진 배기구, 패널 접합부까지 전부 포함한 시스템 공학입니다.
제 경험상 이런 복합 요소를 단일 기준으로 재단하면 반드시 틀립니다. "꼬리 없으면 무조건 좋다", "카나드 있으면 무조건 나쁘다"는 식의 접근은 실제 설계 현장과 거리가 있습니다.
적응형 사이클 엔진과 기체 크기, 현실적인 전망은
이번 요구 조건 중에서 솔직히 가장 걱정되는 항목은 적응형 사이클 엔진(Adaptive Cycle Engine)입니다. 적응형 사이클 엔진이란 비행 중 엔진의 바이패스비(공기 우회 비율)를 능동적으로 바꿔, 순항 시에는 연료 효율을 높이고 전투 시에는 최대 추력을 뽑아내는 방식입니다. 여기에 추가 공기 흐름으로 엔진과 전자 장비의 열까지 관리하는 역할을 맡길 수 있다는 점에서, 개념 자체는 6세대 전투기에 매우 잘 어울립니다.
그런데 미국 GE와 프랫 앤 휘트니가 오랫동안 연구하고 상당한 수준의 시험까지 진행했음에도, F-35 엔진 개량에서 새로운 적응형 엔진 대신 기존 F135 엔진을 개량하는 방향을 선택했습니다. 비용, 일정, 체계 통합 부담을 감당하기 어려웠기 때문입니다(출처: F-35 Joint Program Office). 제가 이 사례를 처음 확인했을 때 솔직히 예상 밖이었습니다. 세계 최고 수준의 항공 엔진 업체들도 일정과 비용 앞에서 한발 물러선 것이니까요.
우리의 상황은 더 촘촘합니다. 현재 추진 중인 KTF 16,000은 애프터버너 미사용 시 약 16,000파운드, 사용 시 약 24,000파운드급 추력을 목표로 하는 국산 전투기 엔진 개발 사업입니다. 비행 적용 목표 시점이 2040년대 초반인데, 한국형 차세대 전투기의 실전 배치 예상 시점도 2040년대 중후반입니다. 여기에 적응형 사이클 기술과 추력 편향 노즐(Thrust Vectoring Nozzle)을 한꺼번에 얹으면 기술적 위험이 급격하게 올라갑니다. 추력 편향 노즐이란 엔진 배기 방향을 능동적으로 꺾어 수직꼬리 날개 없이도 방향 제어를 가능하게 하는 장치입니다. 개념은 훌륭하지만, 검증에 드는 시간이 만만치 않습니다.
제 생각으로는 단계를 명확히 나누는 것이 현실적입니다. KTF 16,000을 먼저 안정적으로 완성하고, 고출력 통합 발전 능력을 갖춘 뒤, 추력 편향과 열 관리 기술을 순차적으로 확보하고, 마지막 단계에서 가변 사이클 또는 적응형 기술로 넘어가는 로드맵이 훨씬 현실성 있습니다. 기체 크기 역시 16m급은 현실적인 선택지이지만, "엔진 크기에 맞춰 임무를 끼워 넣는" 역순 설계가 돼서는 안 됩니다. 2045년에 우리 공군이 어디까지 날아가야 하는가, 즉 운영 개념부터 먼저 정의해야 기체 크기와 엔진 추력이 따라옵니다.
자주 묻는 질문
Q. 한국형 차세대 전투기는 6세대 전투기인가요?
A. 아직 6세대 전투기 개발에 공식 착수한 것은 아닙니다. 현재는 어떤 전투기를 만들 것인지 개념을 연구하는 단계입니다. 다만 요구 조건에 유무인 복합 전투체계, AI, 광대역 스텔스 등이 포함돼 있어, 결과에 따라 사실상 6세대급 사업으로 이어질 가능성이 높습니다.
Q. 무미익 설계를 하면 조종이 불안정해지지 않나요?
A. 일반적으로 수직꼬리 날개가 없으면 불안정하다고 알려져 있지만, 실제로는 전자식 비행 제어 체계(Fly-by-Wire)와 소프트웨어가 그 역할을 대신합니다. KF-21 개발 과정에서 수천 회의 비행 시험을 통해 검증한 비행 제어 기술이 차세대 무미익 전투기 개발의 핵심 자산이 될 수 있습니다.
Q. KTF 16,000 엔진이 차세대 전투기에 바로 쓰일 수 있나요?
A. 비행 적용 목표 시점이 2040년대 초반으로 잡혀 있고, 차세대 전투기 배치 목표는 2040년대 중후반입니다. 일정상 여유가 많지 않습니다. 엔진이 기체에 적용된 뒤에도 비행 시험, 신뢰성 검증, 체계 통합 과정이 남아 있어, 적응형 사이클 같은 추가 기술을 초기부터 요구하면 일정이 크게 흔들릴 수 있습니다.
Q. 미국이나 중국보다 기체가 작으면 불리한 거 아닌가요?
A. 작전 환경에 따라 다릅니다. 미국과 중국은 태평양 전장을 전제로 장거리 작전 반경이 필요하지만, 한국의 주요 작전 환경은 다릅니다. 다만 2040년대에는 서해·동해에서 중국·러시아 항공 전력과의 상호작용도 고려해야 하므로, 작전 범위를 북한 단독으로만 설정하는 것도 재검토가 필요합니다.
결론
9억 원짜리 개념 연구라고 가볍게 볼 수 없는 이유가 바로 여기 있습니다. 이 단계에서 전투기의 임무, 크기, 엔진, 스텔스 수준이 결정되면 그게 수십 년을 이어갈 틀이 됩니다. KF-21을 통해 비행 제어 소프트웨어와 체계 통합 경험을 쌓은 것은 분명한 자산입니다. 하지만 그 경험이 무미익 스텔스기로 이어지려면 기술 수준보다 먼저 "2045년 우리 공군은 어디에서 무엇과 싸우는가"라는 운영 개념이 선행돼야 합니다.
제가 직접 자료를 들여다보면서 가장 경계해야 한다고 느낀 것은 기술 욕심이었습니다. 적응형 사이클 엔진, 광대역 스텔스, 추력 편향 노즐, CCA(Collaborative Combat Aircraft·무인 협력기)를 한 번에 다 집어넣고 싶은 마음은 이해합니다. 그러나 미국조차 F-35 개량에서 적응형 엔진 대신 현실적 선택을 했다는 사실은 눈여겨볼 필요가 있습니다. 단계적이고 현실적인 로드맵이 결국 더 빠른 길입니다.