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국방과학연구소(ADD) 주도로 개발 중인 천룡 장거리 공대지미사일이 최근 비행시험에서 결함을 일으켰다.
장거리 공대지미사일은 국산 KF-21 전투기에 독자적인 항공무장을 갖추기 위한 첫 단계로 ‘선택’된 무기다.
고기동 능력을 갖춰야 하는 공대공미사일이나 해상에서의 포착·식별 능력 등이 요구되는 공대함미사일보다 개발 난도가 상대적으로 낮고, KF-21에 전략적 타격력을 부여할 수 있다는 판단에 따른 것이었다.
하지만 두 차례 비행시험에서 결함이 발생한 것으로 드러나면서 기존의 전력화 일정 준수에 대한 우려가 나오고 있다.
ADD는 기술적 보완과 시험을 거친다는 입장이다. 하지만 KF-21과의 최적화까지 감안하면, 향후 계획에 대한 불확실성은 여전하다는 지적이다.
◆엔진 소프트웨어 문제 드러나
국회 국방위원회 소속 국민의힘 유용원 의원이 ADD에서 받은 자료에 따르면, 지난 3월 27일 충남 태안군 서쪽 바다에서 천룡 미사일 2차 자체기술시험이 이뤄졌다.
미사일은 FA-50 경공격기에서 공중 분리됐다. 하지만 엔진 공중 시동이 제대로 완료되지 않아 미사일은 바다에 설정된 안전구역에 빠졌다.
지난 1월의 1차 시험도 중간에 비상 종료됐다. 두 차례나 비행이 정상적으로 이뤄지지 않은 셈이다.
2차 시험 직후 ADD는 원인 조사에 착수했다. 조사 결과 결함 원인으로 엔진 초기 시동을 위해 설정했던 소프트웨어가 지목됐다.
항공기에서 발사되는 천룡 미사일은 공기를 빨아들여 압축·연소·배출하는 터보팬 엔진을 사용한다.
터보팬 엔진은 마하 0.9의 비행속도에서 가장 안정적인 정밀유도비행이 가능하며, 적은 연료로 많은 양의 공기를 밀어내서 장거리 비행에 용이하다.
터보팬 엔진을 장착한 천룡 미사일은 전투기에서 분리·발사되면 날개가 펼쳐지고, 공기흡입구가 열린다.
문제는 이때 발생할 가능성이 크다.
발사 직후 연료 효율, 추력, 엔진 상태를 실시간 자동 관리하는 전자동 디지털 엔진 제어(FADEC) 시스템이 엔진 점화 명령을 내린다.
이때 공기흡입구가 열리는 시간이 정확히 맞아떨어지지 않으면 엔진 초기 시동이 제대로 걸리지 않는다.
겉으론 점화 절차가 진행됐지만, 실제로는 가스 밸브가 열리지 않아 불이 붙지 않는 가스레인지와 같은 상황이다.
일반적으로 미사일 엔진제어는 시동 실패 시 재시동 절차가 포함되어 있다. 하지만 이전과 같은 조건에서는 재시동이 이뤄지지 않는다.
다만 날개와 조종장치 등은 정상 작동했으므로 2차 시험 당시 16㎞를 활강할 수 있었던 것으로 풀이된다.
이같은 문제를 해결하려면 관련 소프트웨어 튜닝이 필요하다.
공기흡입구 개방 및 엔진 점화 시점 등을 소프트웨어가 제어하므로 엔지니어들이 보완을 하고, 지상시험을 실시하는 과정을 거친다.
ADD도 이달 안에 엔진 관련 소프트웨어를 개선하고 지상시험을 통해 엔진의 공중 시동 성능을 점검할 예정이다.
다만 항공기와 분리되는 시점에서 발생하는 충격, 전투기가 비행하면서 발생하는 공기역학적 변화, 고도·기압 등은 지상시험장에서는 구현할 수 없다.
따라서 실제 비행시험을 통해 보완 작업의 적정성 여부를 판단할 필요가 있다.
ADD도 지상시험 직후 다음달부터 10월까지 3∼7차 비행시험을 진행할 방침이다.
비행시험이 순조롭게 진행되면, 10월부터 내년까지 본격적인 시험평가가 이뤄질 예정이다. 평가가 끝나면 2028년 개발을 완료하게 된다.
◆풀어야 할 과제 여전
천룡 미사일의 비행시험이 순조롭게 이뤄져도 문제는 여전하다.
천룡 미사일은 KF-21 블록2에 탑재된다. FA-50은 아음속으로 비행하는 경공격기지만, KF-21은 높은 고도에서 빠르게 비행하는 전투기다. 두 기체 사이엔 공통적인 특성이 없다.
기체 주변의 공기 흐름도 두 기체가 다르다. 미사일 발사 고도와 속도가 달라지면, 공기흡입구로 들어오는 공기의 양과 압력 등의 특성도 바뀐다.
미사일 장착대의 특성도 다를 수밖에 없다. FA-50에서의 발사가 성공해도 KF-21에서 원활히 운용할 수 있을지는 불확실하다.
따라서 FA-50에서의 비행시험 종료는 본격적인 전력화를 향한 출발점일 뿐, 종료를 의미하진 않는다.
KF-21 블록2에 천룡 미사일을 체계통합하고, 전천후 작전능력을 갖췄다는 점을 입증하는 작업을 또다시 거쳐야 한다.
문제는 KF-21 블록2와 천룡 미사일의 체계통합에 상당한 시간과 비용이 소요될 것이라는 점이다.
전투기와 미사일 통합에서 기술적 리스크가 가장 낮은 것이 검증된 기체와 미사일의 체계통합이다.
그 다음이 검증된 기체에 새로 개발한 미사일을 통합하는 것이다.
충분한 사용 이력이 축적되지 않은 신규 개발 기체와 미사일의 통합은 리스크가 가장 높다.
이같은 측면에서 볼 때 KF-21과 천룡 미사일의 통합은 얼마나 걸릴까. 기술적 검증과 사용 이력이 충분한 F-15K와 타우러스 장거리 공대지미사일의 통합은 3년이 걸렸다.
영국·프랑스가 공동개발한 스칼프/스톰 섀도우 장거리 공대지미사일은 타이푼, 라팔 전투기에 통합하는 과정에서 3∼5년이 걸렸다. 기체에서 미사일을 분리하는 시험과 실사격 시험 등을 단계적으로 반복했다.
미국의 재즘(JASSM)도 B-1B·F-16 등에 통합하는 과정에서 2∼4년이 걸렸던 것으로 알려졌다.
선진국 사례를 감안하면 천룡 미사일과 KF-21 블록2를 운용하는 것은 △KF-21 블록2에 천룡 미사일을 체계통합한 뒤 미사일 장착과 지상시험을 거친 후 △기체에 미사일을 탑재한 채 비행시험을 하고 △기체 분리 시험과 분리 후 엔진 시동 시험을 거쳐 △실사격을 하는 순서로 시험이 이뤄질 전망이다.
전문가들은 시험 과정에서 문제점이 전혀 발견되지 않는다면, 4년 정도 소요될 것으로 전망한다.
다만 시험 도중 새로운 결함이 드러날 경우엔 시험을 다시 해야 하므로, 시험 기간은 훨씬 늘어날 가능성이 적지 않다.
KF-21 블록2를 만드는 일정도 영향을 끼친다.
방위사업청이 국회 국방위원회 소속 국민의힘 강대식 의원실에 제출한 자료에 따르면, KF-21 후속양산(블록2) 80대 양산비는 한국국방연구원(KIDA) 심층검토 결과 18조4422억원에 달하는 것으로 나타났다.
기존 일정대로라면 내년에는 KF-21 블록2 양산 계약을 체결해야 한다.
하지만 방위력개선사업비 부담이 가중됨에 따라 전력화 시기를 늦추는 방안이 거론된다.
KF-21 최초양산(블록1) 40대 전력화는 기존 계획보다 1년 늦춘 2029년에 완료하고, 후속양산(블록2) 80대 전력화는 2∼3년을 늦춰서 2034∼2035년에 마치는 방안이 나오고 있다.
KF-21 블록2 생산 계약과 제작 일정이 늦어지면 천룡 미사일의 완전한 전력화 시기도 늦어질 수밖에 없다.
◆‘플랜B’ 준비 필요성
일각에선 천룡 미사일의 개발 외에도 ‘플랜B’를 갖춰야 한다는 목소리가 나오고 있다. 천룡 미사일 개발 및 시험 과정에서 어떤 리스크가 발생할 것인지 알 수 없다.
따라서 타우러스 장거리 공대지미사일처럼 기술적으로 검증된 무기를 KF-21에서 운용할 수 있도록 해야 한다는 것이다.
우크라이나 전쟁을 계기로 군사력 증강을 꾀하고 있는 독일은 미국에서 토마호크 순항미사일과 타이폰 지상발사 시스템 도입을 추진중이다.
독일은 영국·프랑스·폴란드 등과 유럽 장거리 타격 접근법(ELSA)을 진행하고 있다. 스텔스 순항미사일, 극초음속 무기, 사거리 2000㎞ 이상의 지상 발사 미사일 체계 등이 거론된다.
그러나 ELSA가 2030년대 초·중반 이전에 실전 배치가 이뤄질 것인지는 미지수다.
이에 따라 독일은 10억 유로(1조7400억 원)를 들여 최대 1600㎞를 날아가는 토마호크 미사일 400기와 타이폰 체계 3기를 구매하는 방안을 추진하고 있다. 신형 미사일 개발 완료 시점까지 검증된 미국산 미사일로 전략적 억제력을 유지하겠다는 의도다.
독일의 사례는 한국에도 시사점을 제공한다.
현재 한국은 천룡 미사일을 개발하고 있지만, 전력화 완료 시점은 미지수다. 검증된 미사일을 확충해 전력 공백 우려를 해소할 필요가 있다.
한국 공군은 F-15K에서 타우러스 미사일을 운용한다. 미사일 유지보수와 보관 등의 노하우도 축적되어 있고, 기술적으로도 익숙하다.
따라서 천룡 미사일 개발과 별도로 KF-21에 타우러스를 체계통합, 장거리 타격력 공백이 길어질 수 있는 위험을 사전에 예방하는 조치를 취할 필요가 있다는 지적이다.
이는 KF-21 블록2 전력화 지연에 따른 수출 경쟁력 약화를 방지할 수 있으며, 적은 비용으로 공군력을 증강하는 효과도 기대할 수 있다는 점에서 효율적이라는 분석이다.
