군 당국이 3만t급 경항공모함에 쓰일 함재기를 자체적으로 개발하는 방안을 검토하는 상황에서 KF-21 전투기 개발사인 한국항공우주산업(KAI)이 국산 함재기를 제안했다.
KAI는 지난달 21일 경기 킨텍스에서 열린 대한민국 방위산업전시회(DX KOREA 2022)에서 국산 초음속 전투기 KF-21을 함재기로 개조한 KF-21N 모형을 전시했다.
KF-21N은 기존에 거론되던 F-35B 수직이착륙 스텔스기의 약점을 보완하면서 항모가 실질적으로 전투력을 발휘하는데 초점을 맞췄다는 평가다.
◆KF-21과 공통점 높이면서 해전 최적화 추구
KF-21N은 한국 공군이 사용할 KF-21을 기반으로 항공모함에서의 운용과 해상 전투에 필요한 기능을 추가한 개념이다.
파도에 흔들리는 항모에 탑재되는 만큼 안정적인 운용에 중점을 뒀다. KF-21과 80~90%에 달하는 호환성을 갖춰 운영유지 효율성을 높인다는 게 KAI의 구상이다.
KAI 관계자는 “KF-21N 개발에는 6.5~7년 정도 걸릴 것이며, 양산까지 포함하면 10년 정도면 가능할 것”이라고 설명했다.
KF-21N은 수직이착륙을 하는 F-35B와 달리 사출기(캐터펄트)를 이용하는 방식(CATOBAR)과 스키 점프대를 쓰는 방식(STOBAR)을 이륙에 적용한다.
이 두 가지 방법은 고정익 해군용 항공기가 항모에서 사용하는 이착륙 방법 중 가장 보편적인 것이다. 전투기가 이륙을 위한 동력을 얻으려면 활주로가 필요한데, 항모는 비행갑판 길이가 매우 짧다. 이같은 한계를 극복하기 위해 사출기나 스키 점프대를 사용한다.
착륙은 항모 비행갑판에 있는 어레스팅 와이어라는 제동장치를 사용해 전투기 속도를 감소하는 방식으로 이뤄진다.
넓고 긴 공군기지 활주로 대신 비좁고 짧은 항모 비행갑판을 사용해야 하는 KF-21N은 KF-21보다 날개는 20%, 수직꼬리날개는 30% 넓게 설계됐다.
KF-21은 활주로가 길어서 고속 착륙이 가능하다. 반면 함재기는 길이가 150m 이하인 항모 비행갑판에 착륙한다. 이를 위해서는 저속 착륙을 해야 하는데, 날개 면적을 넓히면 안전한 착륙에 도움이 된다.
날개에 더 많은 연료를 탑재할 수 있어 비행거리 연장 효과도 있다.
공군기보다 이착륙이 거칠게 진행된다는 점을 감안, 기체 구조를 보강하기 위해 중량도 기존보다 11% 증가하게 된다. 기수에 있는 착륙장치의 바퀴도 한 개를 추가, 더블 휠 방식을 사용한다. 사출기가 착륙장치를 끌고 가며 KF-21N을 이륙시킬 가능성을 고려한 조치다.
날개는 접어서 보관할 수 있는 ‘윙 폴딩’ 방식을 적용, 공간이 협소한 항모 내 격납고나 비행갑판에 최대한 많은 함재기를 실을 수 있도록 했다.
엔진은 KF-21과 같은 미국산 F414-GE-400K 2개를 탑재한다. 기본적으로는 국방과학연구소(ADD)가 개발중인 장거리 공대지미사일을 탑재할 KF-21 블록2와 큰 차이가 없다.
항공무장도 KF-21에 장착하는 것과 더불어 2030년대 초반까지 개발되는 기종은 모두 사용할 수 있다.
다만 함재기라는 특성을 감안해 ADD 주도로 개발하는 국산 초음속 공대함미사일 탑재가 우선적으로 이뤄질 전망이다. F-35B는 공대함 능력을 확보하지 못했다는 것이 단점을 지적되고 있는데, KF-21N은 이를 보완하는 셈이다.
KF-21N은 조종사 1명이 타는 단좌형 외에 2명이 탑승하는 복좌형 제작 가능성도 제기된다.
KAI 관계자는 “단좌형과 복좌형은 각각 장단점이 있지만 단좌형이 갖고 있는 장점들이 많아서 현재는 단좌형을 모델로 했다”며 “복좌형을 제작하면 시제기를 여러 대 만들어야 해서 비용과 제작 기간 등을 고려해야 한다”고 설명했다.
◆중형항모 탑재용…F-35B보다 이점 많아
방위산업계에서는 KF-21 시험비행이 이뤄지는 현 단계에서 함재기 개발 시도가 적절하다는 평가다. 신형 전투기를 개발할 때 함재기도 만들면 기술적·재정적 측면에서 효율적이라는 것이다.
프랑스 라팔은 개발 단계에서 해·공군형을 함께 만든 덕분에 공군과 해군 항모에서 라팔을 운영하고 있다. 반면 함재기를 고려치 않고 개발을 진행했던 유럽 에어버스 타이푼이나 스웨덴 사브 그리펜은 개발된 지 오랜 시간이 지났지만, 함재기 개발 타이밍을 놓쳐 공군형만 쓰이고 있다.
KF-21N은 문재인정부에서 경항모 함재기로 고려됐던 F-35B보다 이점이 더 많다고 KAI측은 설명한다.
F-35B는 수직이착륙을 도와주는 ‘리프트팬’이 많은 공간을 차지해 무장 탑재력이 F-35A보다 낮다. 공대함 능력을 갖추지 못해 항모의 공격력을 떨어뜨린다는 지적도 나온다.
미국의 보안규정도 걸림돌이다. F-35B를 도입하면 미국 측 보안규정에 따라 비행브리핑실, 무장탑재실, 정비실 등이 특별보안구역으로 설정된다.
특별보안구역은 미 국방부 특별보안지침에 따라 미국의 민감한 정보보호를 위해 물리적인 조치를 실시하는 구역이다. 미 구역의 설계와 시공, 검증은 미국의 공인된 기관이 한다.
반면 KF-21N은 이같은 부분에서 자유롭다. 또한 큰 비용 부담 없이 국산 항공무장을 통합할 수 있고, 공대함 능력을 갖춰 해전에도 투입이 가능하다.
해외 시장에서도 경쟁력을 갖출 수 있다는 평가도 나온다. 함재기는 안정성을 중시하는데, F-35B나 F-35C는 단발엔진이다. 엔진 두 개를 쓰는 라팔과 F/A-18은 개발된 지 오래된 기종이다. KF-21N은 쌍발엔진을 탑재한 최신 기종으로서 항모 건조를 고려하는 국가에 경쟁력이 있다는 관측이다.
KF-21N이 한국 해군 항모에 탑재된다면, 기존에 제시된 경항모도 변화가 불가피하다.
KAI는 현대중공업이 제안한 스키 점프대 탑재 3만t급 경항모에 함재기 착함을 위한 경사갑판(엥글 덱) 추가 등의 개량을 더하면 KF-21N 20대 탑재가 가능하다는 입장이다.
다만 스키 점프대를 사용하면 함재기의 무장과 연료 탑재량에 제한이 있고, 이륙거리도 250m가 필요하다. 함정의 중량이 증가하고 비행갑판에서의 항공기 이동경로에 제약이 있으며, 헬기 운용에 필요한 공간이 줄어드는 문제도 있다.
반면 사출기를 운용할 경우 무장에 대한 제한이 없고 이륙거리도 110m 이내로 줄어든다. 사출기를 사용할 가능성에 무게가 실리는 이유다.
항모에 쓰일 사출기는 미국 핵추진항공모함 제럴드 포드호에서 운용하는 전자기 사출기(EMALS)가 유력하다.
기존의 증기식 사출기를 대체할 EMALS는 부드럽게 가속을 할 수 있어 경량 항공기 이륙 지원이 가능하다. 기체에 가해지는 충격도 적어서 함재기 수명 연장에도 도움이 된다.
다만 EMALS 탑재를 위해서는 미국, 영국 등 선진국의 기술지원이 필요해 정부 간 협상이 선행되어야 한다는 지적이다.
사출기를 탑재하게 되면 항모의 크기도 커진다. 경항모보다 더 큰 중형항모를 건조하는 방향으로 전환될 수밖에 없다. 군과 방위산업계에서 ‘KF-21N 개발=중형항모 도입’이라는 관측이 나오는 이유다.
항모가 대형화되면 작전 지속 시간이 늘어나고 수행 가능한 임무도 확대되는 장점이 있다. 반면 건조비가 늘어나는 문제도 제기된다.
실제로 지난 2019년 국회 국방위원회의 국정감사 자료에 따르면, 고정익(32대)과 회전익(8대) 항공기 40대를 탑재하는 7만t급 중형항모의 획득비는 5조4000억원으로 추산됐다. 전 정부에서 확정한 함재기 20대 탑재 3만t급 경항모 사업비는 2조원이다.
하지만 사출기를 장착한 4만t급 프랑스 핵항모 샤를 드골호가 라팔 전투기 30대와 E-2C 2대를 탑재한다는 점을 들어 기존에 제안된 항모를 개량하고 사출기를 탑재하면 KF-21N 20대 운용이 가능하다는 주장도 나오고 있어 군 당국의 향후 정책 결정에 관심이 쏠린다.