보배드림

현존 최강의 전투기를 뽑으라면 당연히 F-22를 꼽는다. 물론 F-35도 곧 나올 예정이지만 체공능력이나, 무장능력, 레이더 성능등을 고려할때 당연 F-22랩터를 꼽는다.


그런데 왜 F-15K는 그 최강안에 들수없는 것일까? 내부의 모든 전자장비는 F-22의 초기형태로 모두 바꾸어 장착하여 사실상 외형만 F-15이지 내부는 F-22이다.
무엇이 F-22를 최강으로 만드느냐에 왜라는 질문을 더지면, 누구나가 답하는 것은 F-22의 스텔스 성능이다.
이름하여 5세대 전투기의 필수 항목인 Stealth성능이다.



F-117도 스텔스 성능을 보유하였지만 사실상 전투기라 보기는 어려운 폭격기다. 물론 F-117은 F-22와 멋먹는 스텔스 성능을 가진 혁신적인 설계방식을 취했지만 공중 전투 능력은 없었다.

그러면 새로이 등장하는 전투기를 모두 종합해보면 미래 전투기의 필수 성능이 나온다.

<현대 스텔스 전투기 총집합. 이중 현재 취역 전투기는 F-22뿐이다.>

러시아에서 개발중인 PAK-FA 스텔스 전투기까지, 그리고 중국에서도 5세대 전투기개발을 추구하고 나왔으며, F-22을 판매하지 않으면 자체 스텔스를 개발하겠다고 하는 일본까지 나섰다.

<중국의 차세대 스텔스 센양 XX-J 전투기>

그런 와중에 한국은 T-50을 기반으로 하는 F-50을 차세대 전투기로 내놓는다는 것은 그것도 향후 20여년이 지난후에 전력화될 전투기를 1990년대 도입한 F-16보다 못한 전투기를 차세대 전투기로 내놓겠다는 발상은 참으로 어리석은 판단이 아닐수 없다.

<T-50을 개량하여 F-5를 대체할 미래형 전투기 F-50으로 사용한다는 것이 현 한국공군의 방안이다>

아무튼 이 스텔스 기술은 전투기뿐만 아니라, 폭격기, 헬기, 함정에 까지 필수 항목으로 등장하고있다.

<스텔스 전함 Sea Shadow>

<차세대 스텔스 수송기>

<중국의 차세대 폭격기>

<차세대 스텔스 공격헬기>

모두가 차세대 전투기, 차세대 함정으로 필수항목으로 꼽는 스텔스는 과연 무엇인가?
어떻게 정의할수있는가? 흔히 보이지않는 전투기라고하는데, 정말 보이지 않는 전투기란 것인가?

<보이지않는 전투기란 진짜 육안으로 보이지 않아야 하는 것인가?>

스텔스는 이미 잘알려진 바대로, 보이지않는 전투기가 아닌, 정확한 정의로 말하면 "적이 나를 탐지하게 어렵게 하는 기술"인것이다.
스텔스 기술의 가장 최상의 동물은 바로 카멜레온이다.


카멜레온은 보호색을 이용하여 적으로부터 나를 보호하고, 체온을 변화시켜 뱀이나 열을 탐지하여 먹이를 찾는 적으로부터 자신을 보호한다.
이것이 바로 스텔스의 시작이라 보면된다. 카멜레온을 100% 안보이게 할수는 사실상 없다. 단지 발견확율과 시간을 줄일 뿐이다.

적이 나를 발견한다는 개념에서 반대로 들키지않는 스텔스 기술에는 어떤 부분이있는가 보자.

1. 일단 육안으로 식별이 어려워야한다.
여기에 가장 좋은 기술은 바로 카멜레온이라고 설명이되었다. [보호색은 그 종의 생존을 결정 짓기도 한다]라고 생물시간에 배웠다. 실제로 이것이 응용된 사례는 어디있나? 매우 많다 바로 군복이다.

옛날 영화에서 보면 1900년대 이전에만해도 위 그림과 같은 복장으로 전투를 했다. 화려한 색채, 눈에 잘뛰게한 멋 위주의 군복이었다. 이것은 근접전에 적을 위압적으로 누르기 위한 색갈이었지만 만약 진짜 장거리에서 총을쏘는 전투가 시작되면, 저러한 군복은 "날 쏘시오"하는 타겟 역할 밖에 안된다.


사냥꾼들도 동물의 눈을 피하여 최대한 접근이 가능하도록 보호색 무늬를 한 사냥복을 입으며,


스나이퍼는 물론이고, 군인들은 모두 그 전장 환경에 맞는 위장복을 입는다.



바로 이런 위장복도 적으로부터 탐지를 어렵게하여 생존의 확률을 높이고 100미터에서 발견될 것을 10미터 까지 접근하여 생존기회를 높이면서, 정확한 공격을 하고, 적의 대응시간을 짧게하여 전투에 승리할 확률을 높이는 것이다.

하지만 전투기에 있어서 눈으로 보이지 않게하는 기술은 사실상 없다. 그래서 현대 전투기에서 보호색은 그리 필요하지 않다. 하지만...

월남전까지 사용하던 F-4E는 지상에서 하늘을 볼때는 하늘색이 적용되도록 배면에는 하늘색과 어울리도록 색을 칠하고, 자신보다 높은 곳에서 비행하는 항공기가 아래를 향해 바라볼때 자신을 숨길수있도록 등쪽에는 정글 도색을 하는 2중 도색을 하였다.

하지만 현대는 모든 무기가 장거리 타격이 가능하고 레이더로 식별하므로 육안으로 식별할 경우가 없다. 그래서 보호색의 의미는 거의 고려할 필요가 없게되었다. 하지만 항공기는 레이더로 탐지되므로 레이더에 대비한 스텔스가 더욱 중요하다.

2. 레이더에 탐지되지않는 기술

레이더에 탐지되지 않는 기술은 각 국가가 비밀로하고있다.



레이더에 탐지되지않는 기술은 이미 2차 대전 이전에도 연구되었다. 수직꼬리날개, 동체와 날개 연결부 등이 레이더 반사를 크게한다는 연구는 이미 나와서 많은 동체 형상이 연구 되었으나, 조종문제, 제작문제, 기체 구조문제가 동시에 해결되지 않아 사실상 현실화가 불가능했다.



2차대전중에 독일이 연구했던 다면체 형상의 스텔스 연구는 F-117로 완성되어 이라크전에서 크게 성공한다. F-117의 레이더 반사면적(Radar Cross Section : RCS) 0.1로 F-22의 0.5 (정확한 수치는 공개 안됨) 보다 더 우수하다는 의견이다. 하지만 F-117는 날으는 다리미라고 할 정도로 항공역학적 특성은 좋지않았다. 스텔스 성을 강조하다보니 항공역학적인 장점은 살릴수가 없었던 것이다. F-117이 초음속 비행을 할 수 없었던것도 이 이유도 포함된다.
F-22가 0.5정도의 RCS라면 우수한 레이더면 약 50NM에서 탐지가 가능하다는 의견인데, 50NM이라면 이미 F-22는 폭탄을 투하하고 되돌아가고있는 상황이므로 스텔스의 의미는 매우 크다 할 것이다.

<비행을 하지않는 군함의 스텔스 기술은 다면체 구조를 적용한다. 하지만 항공기에서는 항공역학 특성을 매우 역행하여 다면체 구조를 항공기에서 적용한 예는 F-117뿐이다.>


<Flying Wing은 이미 2차대전 이전에 연구되었던 기술이나 컴퓨터 조종 시스템과 함께 현재에 와서 현실화 될 수 있었다. B-2의 RCS는 현존 비행기중 최고의 스텔스 인데, 0.01정도이다. 이 정도면 약 25NM(약 45킬로미터)에서 발견 가능하다고 한다>

하지만 컴퓨터 기술의 발달로 과거 비행조종문제로 포기했던 스텔스 연구 형상이 속속 현실화되어 실용기에 적용되기시작했다. 

 하지만 기술의 발달로 스텔스만이 발달하는 것은 아니다. 바로 레이더도 함께 발달하는 것이다. 현재로서는 레이더로 스텔스기를 조기 탐지하기는 쉽지않다. 하지만 세계 각국은 스텔스 탐지 거리를 증가 시키기 위한 레이더 개발에 전력을 기울이고있다.



<전 세계는 레이더 기술을 개발하여 스텔스를 좀더 먼거리에서 위협이 되기 전에 탐지 할 수있도록 연구중이다>

결국에는 완벽한 레이더 스텔스 성능은 없는 이상, 레이더 기술과 스텔스 기술의 싸움이 연원히 지속 될것으로 보면될 것이다. 스텔스 성능을 높이기위해서 각국은 설계 기술이외에도 레이더 전파를 흡수하는 도료를 개발하기도하고, 레이더 전파를 상쇄하는 전파를 발사하는 기술을 만들어 내는 등, 여러 기술이 비밀리 적용되고있다. T-50 PAK FA 러시아 전투기는 플라즈마를 이용한 기술을 적용하였다고 보도되었으나 정확한 기술은 밝혀지지 않고있다.

3. 적외선 열영상.

현실에서 완벽한 스텔스라고 이야기할수있는 투명인간. 남자 목욕탕, 여자 목욕탕 마구 들어갈수있고, 완벽한 도둑으로도 변할수있다. 하지만 열영상에는 절대 회피할 수 없다.


 
전투기도 엔진에서 나오는 열을 감출수가 없다. 엔진이있는 이상 열을 전혀 차단할 수 없다. 레이더파 감소와 마찬가지로 스텔스 기술도 열을 최대한 줄이는데 핵심기술이있다.


최고의 전투기에는 최고의 엔진이 뒤를 밀어주고있으며 최고 추력의 엔진일수록 배기가스의 온도가 높다. 배기가스 온도가 높을수록 적의 열적외선에 탐지될 가능성이 높아지는 불리한 점도있다.

특히 요즈음 생산되는 모든 전투기는 IRST(Infra Red Serch And Target)이라하는 적외선 추적 및 목표지정 이라는 장비를 장착하고 레이더를 끄고고 적을 탐지하는 기술이 이미 실용화 되었다. 물론 F-15K에도 이 장비가 달려있다.

위 사진에서 Su-30MK의 조종석 바로 앞의 둥근 부분이 IRST이다. 즉 적의 IR(적외선)이미지를 찾아 미사일까지 발사할수있다.
이미 러시아는 IRST로 F-22를 요격할수있는 방안까지 연구중에있다.

위 그림에서 IRST또는 FLIR(Forward Looking IR, 전방주시 적외선 감시장치)를 통해 F-22를 감지하고, 미사일을 발사하는 개념도가 공식화 된 상태이다.
그래서 열 감소 방안은 레이더 RCS 감소와 함께 스텔스를 위해서 필수적으로 이루어져야하는 부분이다.


F-117의 경우에는 아예 엔진에서 열을 많이 발산하는 After Buner 기능을 포기하였다. 그리고 열 발산 출구를 넓게 벌려서 열이 분산되도록 설계하였다.


B-2도 After Buner 기능이 없으며, 대신 엔진 열이 식을수있는 시간적 여유를 주기위해 엔진 노즐을 공기중에 노출시켰으며, 지상에서는 탐지가 어렵도록 상부반 노출시켰다. 완벽한 열을 차단하는 것은 불가능하며 열탐지 확률을 낮추는 것이다. 


F-22의 경우는 Super Cruise라는 기술을 적용하여 AB를 사용하지않고 초음속을 돌파할수 있도록 하여 평상시 열 노출이 심한 After Buner를 사용하지 않는 방법을 택했다. 
여하간 엔진이 있는 비행체를 만드는 이상 엔진의 열은 감출수가 없다 최소화 할뿐이다.
U-2의 경우는 아예 엔진을 끄고 글라이더 비행을 했다고한다. 
이 또한 열을 줄이기위한 기술과 이를 탐지할려는 기술의 끊임 없는 기술의 진전이 예상된다. 

4, 기타요소.
레이더, 열, 육안 식별 이외에도 비행기를 탐지할수있는 방법중 대표적인 것은 비행운이다.

비행운을 제거하는 방법은 사실상 항공기 기능과는 거리가 먼 자연현상이다. 하지만 B-2에서는 완벽한 스텔스에 접근하기 위해 컴퓨터가 외부의 대기온도, 습도를 측정하여 비행운이 생기는 상태가 되면 속도, 고도를 변경하도록 자동 비행장치에 의해 조종된다.
하지만 F-22, F-35는 전 고도에서 임무를 해야하므로 B-2의 폭격기처럼 선택적인 고도, 속도를 택할수없다.

그외에도 배기가스에 의한 탐지 가능성이 있으나, 현대의 기술로는 모두 해결된 상태이다.

B-52와 F-4는 배기가스로 인해 탐지될 가능성이 매우 높았다. F-4는 월남전 동안 배기가스에의해 추적된 경우가 매우 잦았다. 하지만 요즈음의 터보팬엔진의 연소 효율이 높아 배기가스 문제는 대부분 해결이된 상태이다.

결 론
스텔스는 완벽한 개념이 아니라 확률과 가능성을 낮추어 자신의 생존성을 높이는 기술이다.
하지만 기술은 기술로 정복되듯이 스텔스를 탐지하는 레이더 기술은 꾸준하게 개발되고, 열을 낮추는 기술에 반해 열을 추적하는 기술도 꾸준히 발전된다.
이 시점에서 아무런 스텔스 대책이 없는 T-50 개량형 F-50은 정말 웃기다고 할수 밖에 없다.
현재 스텔스를 위한 기술로는 레이더 탐지를 줄이는 기술, 열을 줄이는 기술이 대표적이라 할수있다.
기타 색갈, 소리, 배기가스, 비행운 등은 이미 그 의미를 잃은 상태이다.

이러한 세계의 기술 속에 우리의 국방 과학기술은 어디로 가야하는가?
분명 F-50은 아닌 것 같은데.... 물론 한국형 스텔스 전투기 개발을 꿈꾸고있는 것으로 아는데......


한국형 스텔스 전투기... 얼마나 국산화가 가능할까?

메인페이지에 소개되면서 원하지도 않는 논쟁이 지속되어 추가로 끄적입니다.

한국형 스텔스... 욕심만 가지고 되는 것이 아닙니다. 개발하면 당연히 좋지만 지금 우리나라의 항공산업 수준과, 미국과의 경쟁력을 이기고 수출가능성의 판로 등을 고려해야합니다.
미국의 B-2는 대당 1조원이 들었습니다.(지원 시설, 장비 포함 2조원) 그것도 항공분야의 최고인 나라가 말입니다. 충분한 인프라와 산업기반을 갖춘 나라가 말입니다. 20대생산했죠... 아마 우리나라가 100% 국산의 스텔스를 생산할려면, 100대를 생산한다면 대당 얼마나 들까요? 물론 어느 연구 기관에서 경제 효용성을 검토했다고 하는데, 가치가있는 것으로 판단을 했다고 하죠. 물론 여기에는 엔진 도입, 레이더 도입, 전자전체계 도입, 소프트웨어 도입, 무기 체계 도입, 사출좌석 도입, 비행컴퓨터, 전자장비 테스트장치, 등등 따라주어야하는 기술이 무궁무진합니다.  아마 전투기 가격의 80%는 수입, 또는 기술도입일 것입니다.
항공산업은 나로호 발사와는 다릅니다. 로켓처럼 소모품이 아니고 한두개 만드는게 아닙니다.
로켓기술보다 어려운게 항공기술입니다. 왜 항공기술이 뛰어난 러시아 조차도 아직 걸음마 수준의 5세대 항공기를 만들고있는지요? 우리나라가 스텔스를 영원히 못만든다는 것은 아닙니다.
유럽처럼 우선 컨소심엄으로 기술 참여 또는 합작을 통해 수요부터 창출하고, 기술을 쌓아야 합니다.
유럽이 타이푼을 개발하는데 합작을 하는 이유는 기술과 돈이 장난이 아니기 때문입니다.
우리 나라 스스로 엔진기술, 레이더 기술, 금소 소재기술, 소프트웨어 기술 등을 하나씩 참여해서 경쟁력부터 키우고, 어느정도 레벨이 되었을때 합작을 통해 개발해야 충분한 수요도 만들어 낼수있습니다.
그리고 지금부터 시작이라고하신 분들이 있는데, 시작은 앞서 말한대로 부품개발과 참여, 현대기술에 맞는 레이더 등의 항공전자기술부터 만들어 가는 것입니다. 현대의 항공 기술에서 비행기는 껍데기에 불과합니다.
항공 업계에 종사하시는 분들은 주변기술이 얼마나 중요하고 전투기 개발기술에서 위에 언급한 세부 기술들이 얼마나 큰 비중을 차지하시는지, 그 비용은 얼마나되는지, 우리기술 수준이 어디에있는지 아실겁니다.