첨단軍으로 진화’ 한국형 중고도 무인기 개발

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첨단軍으로 진화 한국형 중고도 무인기 개발

[도깨비뉴스] 2009년 01월 14일(수) 오전 10:16

 

 

국방부는 사령부급의 작전요구를 만족시키고자 이미 2006년 차기 중고도 무인기 개발계획을 본격적으로 시작하였다. 현재는 4,500억원의 개발예산이 인가되어 본격적인 탐색개발이 진행되고 있으며, 이와 새로운 내용이 2008/01/28일자 AW&ST지에 공개된 바 있다.

공개된 자료에 따르면 차기 중고도 무인기는 미국 제너럴 아토믹사가 개발하고 있는 <Q-9 마리너>만큼의 대형기체가 될 것이며, 차후 본 기체를 이용해 도입을 요구했던 미국의 <RQ-4 글로벌 호크급 고고도 무인기>급을 개발하는 계획도 조금씩 마련되고 있다고 전한다. 개발될 한국형 차기 중고도 무인기는 새롭게 도입되는 <Condor-2 정찰포드>와 비교되는 EO/IR센서, <금강정찰기>와 비교되는 SAR(합성개구레이더)시스템을 통해 이들을 대체해 나갈 것이다. 더욱이 <SIRST(적외선 탐지추적장비)>장착을 통해 탄도미사일 감시시스템 및 무장장착을 통해 미국의 <MQ-9 리퍼>무인공격기의 수준의 능력을 발휘할 수 있을 것이다.

첫 번째, AW&ST를 통해 공개된 내용

2008/01/28일자 AW&ST지의 Bradley Perrett기자를 통해 한국의 차기 중고도 무인기에 관련된 내용이 언급되었으므로, 이중 일부분을 발췌하여 설명해 보고자 한다. 『 한국은 제너럴 아토믹스사가 캐나다 해군을 위해 개발하고 있는 Q-9 마리너(미국 프레데터-2의 해군형)만큼 큰 고성능 무인기를 만들어 무인기 개발의 노하우를 얻고, 노스롭 그루먼 RQ-4 글로벌 호크를 끝내 사지 못할 경우에 대비하려고 한다.

 

▲밀리터리 리뷰가 구현한 한국형 중고도 무인기 개념도. 그래픽과 같이 프레데터-2를 연상시키는 기다란 동체에 후방에 V형 날개와 프로펠러를 장착한 형식으로 개발될 계획으로 있다.

한국공군의 본 사업은 내년이면 생산에 들어갈 수도 있을 한국육군의 KUS-9(사단급 무인기 사업의 경쟁모델임)사업보다 늦게 진행되고 있다. 한국은 지금 진행 중인 개념연구에 이어 탐색개발을 진행할 것인지 올해에 결정할 것이다. 한국은 4대의 글로벌 호크 구매 의사를 밝혔지만 미국은 MTCR(미사일 확산방지조약)이 개정되기 전까지는 팔 수 없다는 입장이다. 그러나 한국의 국산 중고도 무인기는 글로벌 호크를 사오는 것보다는 전력화가 늦을 것이다. 만약 승인을 받는다면 중고도 무인기의 체계개발은 2011년부터 2015년까지 진행될 것이고, 2005년 12월에 나온 정책 권고에 따르면 개발비 4,450억원의 대부분이 이 때 투입될 것이다. 전력화는 2016년으로 잡혀있다.

당분간 한국은 글로벌 호크에 맞먹는 고고도 무인기까지 국산으로 만들려고 하지는 않고, 대신 충분한 탑재량과 항속성능을 갖는 고성능 중고도 무인기를 만들려고 한다. 이 중고도 무인기는 폭 25미터의 날개를 갖고 최대이륙중량은 6.5톤에 달하며, 아마도 프랫&휘트니 캐나다가 만드는 PT-6A를 쓸 가능성이 있다. 이러한 수치는 사실 제너럴 어토믹스 Q-9 마리너에 맞먹는 것이다. 마리너의 페이로드는 2.4톤에 달하고, 한국의 중고도 무인기는 프레데터 초기형보다 6배나 클 것이다.

기체의 외부형상은 V자형 꼬리날개를 가지고 엔진이 뒤에 달리며, 앞에는 센서가 달리고 48시간이나 하늘에 떠 있기 위해서 날개가 매우 긴 Q-9 마리너와 매우 비슷할 것이다. 한국의 중고도 무인기는 적어도 30시간은 하늘에 떠 있을 수 있을 것이다. 동체는 금속제이고, 날개와 꼬리 부분은 한국의 소재기술 발전을 위하여 복합소재로 만들어질 것이다. 이 중고도 무인기의 페이로드는 아직 알려지지 않았고 무장을 탑재할 계획은 없다.

 

▲ 캐나다가 주문한 Q-9 마리너 무인정찰기. 프레데터-2를 바탕으로 개발한 기체로 한국형 중고도 무인기와 가장 닮아있는 현용기로 알려지고 있다.

국방과학연구소가 이 사업을 주관하고 한국항공우주산업이 협력업체이며 비행시험을 위해서 2대가 필요할 것이고, 추가로 2대가 기체 강도와 피로도 지상 시험을 위해서 필요할 것이다. 중고도 무인기 개발에 필요한 기술은 T-50 초음속 훈련기와 RQ-101 송골매 무인기를 개발하며 얻은 경험에 기반할 것이다. 중고도 무인기 다음 단계로는 글로벌 호크의 역할을 대신할 수 있는 고고도 무인기가 계획되어 있다.

한 업계 관계자에 따르면 중고도 무인기는 고고도 무인기에도 적당한 구성품을 가지고 제작될 것이다. 같은 동체를 쓸 수도 있지만 엔진은 터보팬으로 바뀔 것이다. 고고도 무인기는 2016년까지는 착수되지 않을 먼 미래의 사업이고, 항공우주연구원은 이 시기에 무인전폭기의 국제공동개발에 참여해야 한다고 2005년 12월에 발간된 정책문서에서 밝혔다. 』

◆ 내용의 보충

결국 위의 내용은 밀리터리 리뷰 2004년 11월호에 언급된 프레데터-2(Q-9 마리너는 계열형이다)와 동급의 중고도 무인기 개발기사와 내용상 차이점은 없다는 것이다. 다만 새로운 점이라면, 중고도 비행용 엔진으로 프랫&휘트니 캐나다가 만드는 <PT6A 터보프롭 엔진>의 가능성이 있으며, MTCR로 인해 도입이 곤란해진 고고도 무인기가 기존의 중고도 무인기에 새로운 <터보팬>엔진을 장착하는 방향으로 개발될 수 있다는 새로운 내용을 담고 있다. 아울러 이들 내용이외에 한국형 중고도 무인기의 기본성능과 <개발방향 보고서>들이 입수됨에 따라, 이를 자세히 정리해 보고자 한다.

두 번째, 차기 중고도 무인기의 요구성능

차기 중고도 무인기의 정확한 성능스펙은 당연히 보안자료인 만큼 정확히 공개된 것이 없다. 하지만 개발에 관련된 여러 보고서를 취합하면 전체적인 윤곽을 잡을 수 있으므로 이를 먼저 정리해 보고자 한다.

아래의 표를 통해 차기 중고도 무인기의 요구성능과 이스라엘 IAI가 개발하고 있는 <헤론-TP/이글-2 무인기>를 함께 나열한 이유는, 동체의 스펙이 가장 닮아 있기 때문이다. 이들 크기는 미국이 얼마전에 배치한 <MQ-9 리퍼(프레데터-2의 공격형)>보다 크고, 캐나다 해군을 위해 개발하고 있는 <Q-9 마리너(프레데터-2의 해군형>과 동등한 대형 기체를 가지게 됨을 의미하며, 특히나 형태에서도 Q-9과 매우 유사하게 될 계획이라고 전해지고 있다.

 

◆ 한국형 중고도 무인기의 특징

이렇게 형태적으로는 닮아있는 기체들이 있으나, 표에서 보듯 탑재 정찰장비의 성능수준은 미국의 <글로벌 호크>와 비견되는 높은 수준을 추구하고 있다. 이는 대한민국 국방부 자체가 중고도급 이상의 대형 무인기에 대한 전략적 운영방향성을 정확히 마련하지 못한 상태에서, 획득을 강력히 요구하고 있던 <글로벌 호크>를 주된 참고모델로 삼아 요구조건을 만들었기 때문인 것으로 알려지고 있다.

 

▲ 이스라엘의 헤론 TP/이글-2 중고도 무인정찰기. 성능적으로 한국형 중고도 무인기와 가장 닮아있는데, 한국공군은 예산삭감과 빠른 배치를 위하여 이글-2를 바탕으로 한국과 이스라엘이 한국형 중고도 무인기를 공동개발하기를 원하고 있었다.

덕분에 탑재 정찰시스템의 개발에는 상당한 애로가 있을 것으로 보이나, 국내에서 축적된 기술력과 해외에서 도입된 기술과 부품을 바탕으로 위에서 언급된 성능수준을 만족할 수 있을 것으로 관련자들은 예상하고 있었다. 중/고고도 무인기 체계개발을 위한 핵심기술로는 장기간 비행을 위한 고고도용 기체, 조종계통 및 항공전자장비, 고공용 터보프롭 엔진, 원거리 고해상도 EO/IR 및 SAR기술, 고속 데이터링크 기술, 지상통제시스템 개발기술과 함께, 이를 모두를 통합할 체계통합 기술이 요구된다.

세 번째, 중고도 무인기의 작전임무

중고도 무인기의 기본 작전임무는 당연히 정찰/감시/관측임무일 것이다. 중고도 무인기에 장착된 EO/IR/SAR 센서의 수준은 군의 요구가 글로벌 호크를 기준으로 마련한 것이어서 동급기종이 없을 정도로 높은 수준을 자랑하고 있다. 덕분에 이들 센서를 이용하여 군사분계선(MDL) 남쪽 40km∼50km거리에서, 고도 15km정도에서 최소 24시간 동안 비행하면서, EO/IR/SAR를 이용해 리얼타임으로 중고도 무인정찰기에서 110km밖에 떨어진 곳을 1m이하의 해상도로 관측하게 될 것이다. 적용되는 사용되는 탐지시스템의 수준을 보면,

1) Condor-2와 비교되는 EO/IR 센서

한국공군은 대화력전을 위해 F-16전투기에 포드형식으로 장착되는 <Condor-2 정찰포드>를 도입하고 있다. 본 정찰포드 F-16 전투기가 장착되어 고공 12km에서 임무를 수행할 경우, 100km밖에 있는 목표까지 탐지할 수 있다. 구체적으로 최대탐지거리에서 해상도가 0.4m 수준으로, 지프 차량이상의 물체의 형상을 식별할 능력을 지니는 것으로 알려지고 있다.

 

 

▲ RQ-101 송골매에 장착된 EO/IR장비이다. 현재 본 장비를 양산하고 있는 삼성탈레스가 중고도 무인기에 사용될 발전형 EO/IR시스템을 개발하고 있다.

중고도 무인기에 적용되는 EO/IR 센서 역시 동등한 성능을 지녀, 15km급의 고도로 비행하면서 장착된 EO 센서는 110km에서 1m이하급의 해상도를, IR센서는 주/야간을 불분하고 50km에서 1m급의 해상도를 지녀, Condor-2와 동등한 능력을 발휘하게 될 것이다.

2) 금강정찰기와 비교되는 SAR 센서

대북감시를 위해 4대가 도입된 금강정찰기는 10km고도에서 작전하면서 장착된 LAIRS-2 SAR(영상합성개구레이더)시스템을 통해 70∼80km 떨어진 지점을 0.3m급의 해상도로 찍어낼 수 있다. 이와 비교되는 중고도 무인기의 SAR 센서는 110km 밖에 있는 목표물을 1m이하의 해상도로 찍어낼 수 있으며, 비즈니스 제트기인 호커 XP-800를 이용하는 금강정찰기와 비교해, 중고도 무인기는 작전고도가 50%정도 높으므로 보다 넓은 면적을 탐지할 수 있다고 전한다.

 

                                      ▲ 프레데터 정찰기에 장착된 SAR 레이더

더욱이 8시간 이하의 작전시간만을 갖춘 금강정찰기와 비교해 중고도 무인기는 24시간 이상, 최대 48시간 정도까지 비행이 가능하므로 가동률과 운영경비 면에서 크게 우수한 편이다. 결국 중고도 무인기는 개발이 완료된 이후, 공군이 운용하는 금강정찰기, Condor-2 정찰포드, TAC-EO/IR 포드의 임무 모두를 대체하여 수행할 수 있으며, 특히나 금강정찰기의 직접적인 대체수단이 될 것이다.

◆ 표적 평가/지시임무의 수행

한국형 중고도 무인기는 탑재된 센서로 표적을 탐지하여 추적하면 표적의 위치 및 이동사항을 알 수 있다. 이들 정보를 바탕으로 여러 공격무기의 사격 통제가 가능하며, 특히 활약이 요구되는 분야는 북한의 이동식 탄도탄미사일로, 이는 미국이 RQ-4 글로벌 호크를 개발하게 된 직접적인 이유와도 연관되어 있기도 하다.

미국은 걸프전 당시 조인트 스타트와 F-15E 전투기의 패키지를 사용해 10대가 넘는 스커드 이동발사대를 파괴했다고 발표하였다. 하지만 전쟁 후의 조사결과 파괴된 목표의 대부분이 가짜미끼였으며, 실제로 파괴한 스커드 발사대는 단 2대가 불과했음이 밝혀졌다.

이는 스커드 이동발사대가 스커드 미사일을 발사한 이후, 가짜 미끼가 위치한 터널이나 전용의 굴로 숨어들었기 때문으로, 경보를 받고 충돌한 F-15E는 엉뚱한 목표물을 공격할 수밖에는 없었던 것이다. 이들 교훈 하에 미국은 중/장거리 감시가 가능한 글로벌 호크급 무인기의 개발을 가속화시켰으며, 한국공군의 중고도 무인기 역시 제공권이 어느정도 확보된 이후, 혹은 격추를 각오하고 북한의 탄도미사일 추적임무를 수행할 계획으로 있다.

 

▲ RQ-101 송골매 무인정찰기의 전체 구성도. RQ-101 송골매를 통해 전체적인 시스템 구성노하우를 습득할 수 있었다.

 

▲ 이/착륙시의 사고를 줄이기 위해 개발된 <근접 고정밀 추적레이더 자동착륙장치>이다. 본 장비를 통해 야간, 악천후의 상황에서도 문제없이 무인기를 착륙시킬 수 있게 되었다.

이때 활용될 수 있는 핵심장비로는 미 해군이 탄도미사일의 방사열을 추적하도록 개발한 SIRST(Surveillance Infrared Search and Track : 적외선 탐지추적장비)가 있으며, 본 장비는 방어형 장비이므로 얼마든지 획득이 가능한 시스템이기도 하다. 여기서 SIRST는 미 해군의 E-2C Group II 조기경보기에 장착되어 운용되고 있으며, 일본 역시 SIRST와 동일한 능력을 지닌 AIRBOSS의 개발에 성공, 차후에는 RQ-4 글로벌 호크급 무인기를 도입 혹은 자체 개발, 여기에 AIRBOSS를 장착하여 탄도미사일 경보용으로 운용할 계획을 세우고 있다.

◆ 중고도 무인기의 공격능력

개발될 한국형 중고도 무인기는 대당 가격이 수백억원에 이르는 고가품임이므로 아직까지 이렇다 할 무장장착 계획은 없다. 하지만 최대이륙중량이 6.5톤에 이르고, 여기에 1,200마력급의 고출력 엔진을 사용하므로 상당한 무장탑재가 가능할 것이다. 한국형 중고도 무인기에 가장 큰 시사점을 주는 존재로는 미 공군이 제너럴 아토믹스사의 프로데터-2를 개조해 만든 무인공격기가 있을 것이다.

MQ-9 리퍼 무인공격기는 최대 1.5톤에 이르는 무장탑재량을 이용, AGM-114 헬파이어 미사일이라면 최대 14발, 혹은 250~500파운드급의 GBU-12 Paveway II이나 GBU-38 JDAM 2발을 운용할 수 있다. 이들 무장수준은 대 게릴라 작전에 적합한 수준으로, 통상적인 전투기가 전면전을 끝낸 이후 치안유지 작전이나 대게릴라 전투를 수행할 수 사용하는 무장수준과 거의 동등한 것이다. 사실 대 게릴라 작전을 수행하는 전투기는 1회 전투비행에서 1~2시간 비행하면서 1~2회의 250~500파운드급 이하의 무장을 운용할 뿐이다. 당연히 이들 제한적인 공격임무에 많은 운용비용이 드는 전투기를 운용하는 것은 분명한 낭비에 해당되므로, 미 공군은 MQ-9 리퍼를 개발하여 최대 14시간 동안 체공시키면서 각종 지원임무를 수행시키고 있다.

 

▲ MQ-9 리퍼 무인공격기이다. 최대 1.5톤에 이르는 무장탑재량을 이용, AGM-114 헬파이어 미사일이라면 최대 14발, 혹은 250~500파운드급의 GBU-12 Paveway II이나 GBU-38 JDAM 2발을 운용할 수 있다. 한국형 중고도 무인기도 차후에는 무장형이 등장할 가능성이 있다고 판단된다.

미 공군은 아직까지 MQ-9 리퍼의 경제성에 대해서는 자세한 정보를 밝히지 않고 있지만, 전문가들은 통상적인 CAP임무 시 F-16과 같은 전투기와 비교해 운용유지 비용이 1/4이하에 불과할 것으로 판단하고 있다. 한국군의 입장에서 중고도 무인기가 무장될 경우, 전면전 양상에서는 핵심적인 목표인 북한 탄도미사일 이동차량에 대한 공격임무수행이 가능할 것이다. 그리고 전선이 안정된 이후에는 큰 문제가 되는 북한 특수전부대에 대한 추적과 공격임무를 수행할 수 있게 될 것이다.

네 번째, 차기 고고도 무인기의 개발

한국공군은 2004년부터 대북 정보능력 확충을 위하여 미 공군이 운용하고 있는 RQ-4 글로벌 호크의 도입을 요청한 바 있었다. 미 국무부는 이를 허가하였으나, 문제는 300km이상의 비행이 가능한 무인비행체와 관련기술을 판매하기 위해서는 이의 공급을 막고 있는 MCTR(미사일 확산방지조약)을 일부 수정해야 한다. 이에 미국은 MCTR 조약의 수정을 요구했으나, 가맹국인 러시아가 인접국인 동유럽 국가와 대한민국 등에 대한 전략형 감시장비의 확산을 원치 않아 이를 거부하게 된다.

 

▲ RQ-4 글로벌 호크. 한국공군이 직도입을 요청했으나 MTCR로 인해 어렵게 되었다. 이에 차기 중고도 무인기를 개량해 RQ-4 글로벌 호크와 동등한 성능의 고고도 무인기를 개발하려는 시도가 이루어지고 있다.

덕분에 RQ-4 글로벌 호크의 도입이 용이하지 않게 되자, 중고도 무인기 사업단은 상당히 대형인 중고도 무인기를 기체에 글로벌 호크에 사용되는 Allison Rolls-Royce AE 3007H급의 터보팬 엔진을 장착하고, 날개의 길이를 증가시켜 글로벌 호크와 동급의 작전능력을 가지고자 한다. 실상, 비교표에서 보듯이 중고도 무인기와 RQ-4 글로벌 호크의 기체 크기는 날개길이와 탑재엔진을 제외하고는 크게 차이가 나지 않아 이론적으로는 시도할 만한 사업이기도 하다. 하지만 고고도 무인기 개발사업은 아직은 탁상공론에 지나지 않으며, 계획이 결정된다고 해도 2017년 이후에서나 시작될 수 있으므로 현재로서는 다만 한 가지의 가능성만으로 남아있을 뿐이다.

정리하며...

전 세계적으로 미국과 이스라엘 정도만이 개발이 성공한 야심찬 중고도 무인기 개발 프로젝트가 진행되고 있다. 그 기술적 어려움과 국내의 한정된 기술력으로 인해 여전히 걱정거리로 남아있지만 관계자들은 사업성공을 자신하고 있는 상황이다. 한국형 중고도 무인기의 성공적인 개발을 기원해 보며, 성공적으로 중고도 무인기가 개발된다면 현재 크게 팽창하고 있는 무인기 시장개척에도 상?聆?도움을 줄 수 있을 것으로 보인다.

기사제공= 월간 밀리터리 리뷰 / 곽수현 기자