‘6세대’ 전투기가 온다 [밀리터리 인사이드]

정현용 기자
정현용 기자
업데이트 2024-05-12 13:30
입력 2024-05-12 13:30
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인공지능(AI)으로 운용하는 미국의 무인기 ‘XQ-58A’ 발키리가 테스트 비행을 준비하고 있다. 미 공군 제공
인공지능(AI)으로 운용하는 미국의 무인기 ‘XQ-58A’ 발키리가 테스트 비행을 준비하고 있다. 미 공군 제공
5세대 뛰어넘는 최강 ‘6세대’ 개발中
AI가 전투기 운용…레이더도 회피
공기량 자동 조절해 운항거리 확대
‘전자전’ 기능 갖춰 적 기기 무력화
미국·영국·프랑스·독일 등 각축전


전투기의 ‘세대’ 구분은 어떻게 할까. 전투기는 1914년 제1차 세계대전에서 등장한 이후 프로펠러기, 제트기, 스텔스기 등으로 계속 진화해왔습니다. 속도도 아음속(마하 0.5~0.7), 천음속(마하 0.8~1.2), 초음속(마하 1 초과)으로 계속 발전했습니다.

과거엔 분류가 쉬운 속도로 전투기 세대를 구분했습니다. 그런데 문제가 생겼습니다. 이젠 고물이 돼 버린 F-4E 전투기는 최대속도가 마하 2.2인데 반해 40여년 뒤에 개발된 F-35 시리즈는 마하 1.6으로 속도가 훨씬 느려졌기 때문입니다.
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12일 방위사업청과 영남대 공동연구팀이 한국항공경영학회지에 제출한 ‘전투기 세대구분 정교화에 관한 연구’ 논문에 따르면 ‘전투효과도’라는 개념을 적용하면 이런 역전 현상을 방지할 수 있습니다. 엔진 기술에 스텔스, AESA(능동전자주사배열) 레이더 등의 첨단 전투기능을 복합 적용하면 속도가 느려도 높은 세대로 인정할 수 있다는 겁니다.

이런 구분에 따르면 미국 전투기를 기준으로 1세대는 최초의 제트전투기 ‘P-80’ 슈팅스타, 2세대는 아음속기인 ‘F-86’ 세이버, 3세대는 초음속기인 ‘F-4’ 팬텀, 4세대는 고기동·정밀유도 기능을 갖춘 ‘F-15’ 이글이 해당됩니다. 또 4.5세대는 AESA 레이더와 통합항공전자 기능을 갖춘 ‘F/A-18E’ 슈퍼호넷, 5세대는 최강의 스텔스 및 전자전 기능을 갖춘 ‘F-22’ 랩터가 해당됩니다. 그렇다면 우리가 궁금해 하는 6세대 전투기는 어떤 기능을 갖춰야 할까.

●6세대에선 ‘꼬리날개’가 사라진다
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미국 네브래스카주 오펏 공군기지에서 에어쇼 비행을 준비하고 있는 F-22. 미 공군 제공
미국 네브래스카주 오펏 공군기지에서 에어쇼 비행을 준비하고 있는 F-22. 미 공군 제공
6세대 전투기도 이미 개발한 지 10여년이 지났지만 아쉽게도 아직 상업용 생산에는 도달하지 못했습니다. 현재 미국 공군·해군 개발사업과 영국-이탈리아-일본 컨소시엄, 프랑스-독일 컨소시엄 등 크게 3개 영역에서 개발작업이 진행되고 있습니다.

연구팀에 따르면 6세대 전투기는 기본적으로 저주파수 레이더를 활용한 스텔스 탐지능력을 회피하는 ‘광대역 스텔스’ 기능을 갖춰야 합니다. 따라서 꼬리날개가 없는 ‘무미익’ 형상, 즉 ‘가오리’의 형태를 띄게 됩니다. 각종 신형 드론과 미국의 차세대 폭격기 ‘B-21’ 레이더 형상을 보면 기술 진전 방향을 짐작할 수 있습니다.

여기에 더해 기존 초음속기의 대표 엔진인 ‘터보팬 엔진’ 대신 ‘적응형 사이클 엔진’을 적용합니다. 전투 중에는 공기 흡입량을 늘려 고출력을 내다가도 순항 시기엔 공기량을 자동으로 줄이는 기능입니다. 이를 통해 연료소모량을 줄여 체공시간을 크게 늘리고 순항시 엔진열 피탐 위험을 대폭 낮추게 됩니다.

●유무인 복합…유인기와 ‘합동 벌떼 공격’

6세대 전투기 기술 핵심인 ‘유무인 복합운영’(MUM-T) 기술도 상당한 기술 진전을 이뤘습니다. 단순히 지상에서 조종하는 드론 형태가 아닌, 때에 따라 유인기에 종속돼 편대 방어는 물론 ‘벌떼 공격’을 퍼붓는 형태로 진화할 것으로 보입니다. 이는 유인기의 ‘무장’ 개념으로 볼 수도 있습니다.
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미국 플로리다주 에글린 공군기지에서 F-16(왼쪽)과 무인기 XQ-58A가 편대 비행을 하고 있다. 미 공군 제공
미국 플로리다주 에글린 공군기지에서 F-16(왼쪽)과 무인기 XQ-58A가 편대 비행을 하고 있다. 미 공군 제공
항공전자 분야에서는 인공지능(AI), 가상현실 조종석, 고속 네트워크, 지향성 에너지 무기를 포함한 전자전 기능도 필요합니다. 조종사는 지상의 조종석에서 가상현실을 통해 기체를 조종하고 AI가 조종사의 판단을 지원하는 형태입니다. 또 고출력 마이크로파를 쏴 적의 전자기기를 무력화하는 ‘고출력 마이크로파’(HPM), 레이저로 적을 파괴하는 고에너지레이저(HEL) 기술도 개발 중입니다. 이런 고출력 무기는 높은 열과 전력이 수반되기 때문에 냉각기를 활용한 열관리와 대용량 발전기술이 덧붙여져야 합니다.

미 공군은 ‘NGAD’(차세대 공중지배) 계획의 일환으로 6세대 전투기 개발사업, 이른바 ‘F-X’를 진행하고 있습니다. 앞서 언급한 광대역 스텔스 기능과 1500㎞ 이상의 넓은 행동 반경을 통해 비밀리에 적 종심 깊숙히 공격하는 기체를 개발 중입니다.
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첫 시험 비행을 하는 미국의 최신 전략폭격기 B-21 레이더. 엑스(X) 캡처
첫 시험 비행을 하는 미국의 최신 전략폭격기 B-21 레이더. 엑스(X) 캡처
개발이 완료되는 2030년대엔 미 공군 주력기인 F-15C/D와 F-22를 대체하게 됩니다. 미 해군도 F/A-18E/F, EA-18G를 대체할 6세대 전투기 개발에 집중하고 있습니다. ‘F/A-XX’로 통칭되는 이 전투기는 무인화와 지향성 무기 등 전자전 기능을 갖춰 이전과는 차원이 다른 기체가 될 것이라는 전망이 나옵니다.

영국의 6세대 전투기 개발사업은 ‘템페스트 프로그램’으로 불립니다. 유로파이터 타이푼 전투기를 대체할 목적으로 2018년 영국 판보로 에어쇼에서 이 템페스트 실물 모형과 개발 계획을 공개한 바 있습니다. 앞서 언급한 적응형 사이클 엔진과 지향성 무기, 학습 가능한 AI, 협동 교전 등의 기능을 갖추고 무인화 계획도 포함시켰습니다. 이후 이탈리아가 사업 공동 참여를 발표한 데 이어 2022년에는 독자적인 전투기 개발사업을 진행하던 일본이 합류하면서 ‘영국-이탈리아-일본’ 3국 공동개발사업으로 확대됐습니다.

항공강국 모두 뛰어든 ‘차세대 항공전’
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스페인의 유로파이터 조종사가 전투기에 탑승하는 모습. 에어버스 제공
스페인의 유로파이터 조종사가 전투기에 탑승하는 모습. 에어버스 제공
프랑스와 독일도 ‘FCAS’(미래 전투기 개발사업)라는 6세대 전투기 개발 사업을 진행하고 있습니다. 2018년부터 본격화된 사업은 스텔스, 무인기, 항속거리 증대라는 3가지 핵심 목표를 중심으로 진행됐습니다. 이후 AI를 활용한 자율 임무 수행과 전자전 기능을 갖춘 ‘NGF’(차세대 전투기)로 사업이 더욱 구체화됐습니다. 주력개발사인 에어버스는 이미 유로파이터와 라팔에 NGF 일부 기술을 적용해 테스트하고 있다고 합니다. 개발 완료 시기는 2035~2040년으로 예측하고 있습니다.

오랜 기간 항공기를 개발해온 국가들도 아직 6세대 전투기의 실체를 내놓지 못 하고 있습니다. 우리도 결코 늦은 상황은 아니며, 수준 높은 IT 기술을 활용하면 발빠른 추격도 가능할 겁니다. 특히 ‘KF-21’ 보라매 개발 사업을 발판으로 한국의 항공산업은 이제 날개를 편 상태입니다. 군과 정부, 관련 기업들이 함께 힘을 합쳐 차세대 전투기 기술 분야에서 뒤지지 않도록 노력해야 합니다.

정현용 기자
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