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항공기 역사와 드론의 정의- Ⅷ
서울 서대문소방서 허창식   |   2023.10.20 [10:00]

<지난 호에서 이어지는 내용입니다.>

 

9. 항공기의 역사(1980년대: 미 공군 전설의 시작, 스텔스기의 등장)

F-117A Nighthawk

미국이 세계 최초로 개발하고 실전 배치한 스텔스 폭격기다. F-117A 나이트호크는 모두 스텔스 성능을 위해 전파를 확산시키는 곡면 없는 각으로 이뤄진 형태다. 특히 주익의 후퇴 각은 67°, 미익은 62°로 설계됐으며 동체 내에 무기 시스템과 보조 연료탱크가 설치돼 있다. F-117A는 폭격기인 만큼 5천 파운드의 폭탄 장착이 가능하다. 걸프전과 이라크전, 보스니아전 등에서 맹활약했다(출처 namu.wiki/w/F-117).


20세기 이후 전 세계 최강 군사력을 자랑하는 미국은 1988년 11월 한 장의 사진을 공개한다. 바로 1970년대부터 극비로 개발해 1983년 10월부터 실전 배치된 세계 최초의 스텔스(Stealth)기 F-117 나이트호크다.

 

기존 전투기와 전혀 다른 모습인 F-117은 당시 외계 비행선이라 생각할 만큼 익숙지 않은 형태에 기괴하기까지 했다. 

 

F-117이 기존과 다른 형태를 갖추게 된 계기는 바로 스텔스 성능 때문이다. 스텔스는 ‘훔치다, 살며시 움직인다’는 의미의 스틸(steal)에서 파생된 명사로 몰래 살며시, 잠행 등의 뜻이 있다. 즉 군사 용어로는 적지에서 적의 눈에 띄지 않게 살며시 움직이는 전투기다.

 

미국이 강력한 스텔스 성능을 가진 F-117 나이트호크 폭격기를 개발함에 따라 적국에는 ‘전장의 암살자’라고 불릴 정도로 경계와 공포의 대상이 됐다.

 

스텔스기가 만들어진 배경을 알기 위해선 1930~40년대로 거슬러 올라가야 한다. 제2차 세계대전 초반까지 적군의 전투기를 감시하려면 계속해서 하늘을 보며 확인해야 했다.

 

당시엔 멀리서부터 미리 발견하기 어렵고 대공 시스템도 미약했기 때문에 전투기에 의한 피해는 상당했다. 융커스 사의 급강하 전술 폭격기 Ju87(항공기 역사와 드론의 정의- Ⅲ 참조)처럼 지상으로 급강하하며 사이렌 소음을 통한 공포를 유발하기도 했을 정도니 말이다.

 

그러나 영국이 제2차 세계대전 이전부터 본토를 방어하기 위해 100mile 이상 떨어진 전투기까지 감지할 수 있는 레이더 방공망 체인 홈 시스템을 구축하면서 양상은 달라진다.

 

레이더 감지 시스템은 전파 발사 후 반사돼 돌아오는 시차 측정을 이용, 적기의 침공 규모와 경로까지 미리 탐지할 수 있어 효과적인 적기 대응 방안으로 급부상했다.

 

1940년 7월 영국이 수적 열세에도 레이더 감지 시스템을 이용해 독일 전투기를 효과적으로 막아냈던 영국 본토 항공전이 대표적인 예다. 

 

당시 독일에서는 전투기가 감지되지 않도록 효과가 미미한 흑연을 기체에 칠하는 원시적인 방법을 사용할 정도로 레이더 감지는 전투기 공격에 치명적일 수밖에 없었다. 이후 레이더는 즉각 대응할 수 있는 대공미사일 시스템과 결합하면서 항공작전을 수행하는 전투기가 가장 두려워하는 기술로까지 발전했다.

 

제2차 세계대전 이후에는 냉전 시대를 거치면서 거의 모든 국가에 설치된다. 실제 1960년대 베트남전에서 미국은 베트남군이 도입한 레이더 추적식 지대공 미사일(SAM)이나 대공포(AAA)로 인해 항공작전에 심각한 위협과 함께 많은 제약을 받았다. 

 

전파를 사용해 수백 ㎞ 밖의 물체를 감지할 수 있는 레이더도 완벽한 건 아니었다. 간혹 추적을 놓쳐 레이더 성능과 기술 부족인 줄 알았지만 연구를 통해 기체 표면 각도에 따라 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, 이하 RCS)도 달라진다는 사실이 밝혀졌다.

 

이를 가장 먼저 발견한 건 1959년 모스크바 공과대학의 수석연구원인 우핌 체프(Pyotr Ufimtsev)다. 스텔스 기술의 밑거름이 될 수 있는 사실을 발견하게 된 선구자지만 자국인 소련은 해당 연구에 관심이 없었다. 이 틈을 타 1974년 미국이 먼저 해당 논문을 입수하고 본격적인 스텔스기 개발을 시작한다.

 

전투기에서 스텔스 기술을 적용하려면 레이더 반사 면적과 열 노출을 최소화해야 한다. 완전히 사라지게 하는 게 아닌 최대한 작게 보이게 하는 방식이다.

 

레이더 스텔스는 레이더가 기체 표면에 반사되는 전파를 줄이기 위해 전자파 흡수 재료(RAM, Radar absorbent material)를 도포하고 기체의 형상을 전파 입사 방향으로 반사량을 최소화하는 기술이다.

 

또 적외선 스텔스는 기체 주변의 공기와 온도 차를 줄이기 위해 엔진과 배기가스 부분을 단열하고 냉각함으로써 노출을 최소화하는 기술이다.

 

현재까지 스텔스 기술이 가장 앞선 제조사는 단연 록히드 마틴 사(Lockheed Martin Corporation)다. 록히드 마틴 사는 F-117 개발 이후에도 현존 최강 스텔스 전투기라 불리는 F-22와 멀티 롤 스텔스 전투기인 F-35까지 개발하게 된다.

 

F-22 Raptor

F-22 랩터는 록히드 마틴과 보잉이 합작 개발한 5세대 스텔스 전투기다. 1996년부터 생산했으며 실전 배치는 2005년이다. F-22는 현존하는 전투기 중 가장 먼저 발견하고 공격할 수 있는 극강의 성능을 갖춰 20년 넘게 세계 최강 전투기 타이틀을 유지해 오고 있다. 특히 스텔스 주요 지표 중 하나인 레이더 반사 면적인 RCS는 0.0001㎡(F-117 0.003㎡) 정도로 곤충의 크기보다 작다. 이를 위해 흡수 재료(RAM)에만 의지하지 않고 소재까지 레이더 흡수가 가능하도록 구현했다(출처 ko.wikipedia.org/wiki/F-22).

 

F-35 Lightning II

F-35 라이트닝 Ⅱ는 미 3군(육, 해, 공)의 스텔스 통합 전투기이자 공대공 전투, 공대지(폭격), 정찰 등 다양한 임무를 수행할 수 있는 다목적 전투기로 개발됐다. 미 공군은 F-35A(최고속도 마하 1.8, 정밀유도폭탄), 미 해병은 F-35B(수직이착륙), 미 해군은 F-35C(함재기, 약 9t의 연료 탑재량)를 사용한다. 모델별로 성능ㆍ기능에 차이가 있다(출처 m.khan.co.kr/politics/defense-diplomacy/article/201909162220005#c2b).

 

10. 항공기의 역사(1990년대: 저가 항공 여객 시장의 성장, 유럽 항공기 제조 산업의 재도약)

1903년 라이트 형제의 비행 이후 항공기 개발ㆍ제조 기술은 미국과 유럽의 양강 체재였다. 하지만 제2차 세계대전 이후 미국은 막강한 자본력과 생산력으로 항공기 산업을 중심에서 지배하게 된다.

 

미국의 대표적인 항공기 제조사는 록히드 마틴(방위산업)과 보잉(여객기, 화물기, 방위산업, 비즈니스), 노스럽 그루먼(방위산업), 레이시온(방위산업), 세스나(경비행기, 비즈니스), 파이퍼(경비행기) 등으로 타국에 비해 압도적인 제조 산업을 갖고 있었다.

 

하지만 1970년에 들어서면서 미국의 항공 제조 산업에 재도전하기 위해 서로 경쟁하던 유럽 항공기 제조사들이 하나둘씩 힘을 합쳐 여객기 개발에 착수한다. 초기엔 독일과 프랑스, 이후 스페인과 영국이 참여하게 됐다. 그 결과 1974년 마침내 여객기인 에어버스 A300(170t)을 성공적으로 개발한다.

 

국내에서는 대한항공이 A300 여객기를 대량 구매해 에어버스 성공에 일조했다. 이를 계기로 에어버스 A300은 미국 보잉 B-747의 대항마로 떠올랐다.

 

에어버스 A300의 개발은 실제 여객 항공기 발전에 큰 영향을 미쳤다. 에어버스에 위협을 느낀 보잉은 B-767(200t, 1982년), B-787(254t, 2009년)을 제작하고 에어버스 또한 A330(230t, 1994년)과 초대형 여객기인 A380(560t, 2007년)까지 개발한다.

 

A319

에어버스 A319는 현재도 가장 안정적인 비행 성능이라 평가받는 A320의 파생형 쌍발 소형여객기다. 1996년 개발 이후 현재까지 약 1500대 생산했으며 주로 근거리 노선 전용으로 운항하고 있다. 탑승 가능 승객은 124~156명이며 비행 최대거리는 3700㎞다(출처 www.aircharterservice.co.kr/aircraft-guide/group/airbus-europe/airbus-a319).

 

A380

에어버스에서 개발한 장거리용 초대형 점보 여객기로 2000년 개발을 시작해 2007년부터 운항했다. 객실이 2층 구조로 돼 있어 개발 전까지 가장 큰 여객기던 B-747보다 50%가량 넓어졌으며 최대 1천석의 승객을 태울 수 있다. 하지만 A380을 운항하려면 4개의 엔진을 관리하기 위한 막대한 비용이 들고 공항 활주로와 터미널을 개조해야 했기에 비교적 큰 규모의 허브공항에서만 운항이 가능했다. 그로 인해 항공사에서는 도입을 꺼렸고 2021년을 끝으로 단종됐다(출처 www.popularmechanics.com/flight/airlines/a40461151/airbus-a380-will-fly-again/).

 

에어버스의 가장 큰 공헌은 바로 저가 소형여객기 개발이다. 대형여객기의 경우 1980년대 이후 항공노선이 급격히 많아지면서 고가의 유지비로 인해 비교적 짧은 거리의 운송비용 부담이 늘었다.

 

에어버스는 이 틈을 공략해 소형여객기인 A320(180석, 1988년) 개발을 시작한다. 유지비가 비교적 적은 A319(145석, 1993년)와 A318(136석, 2003년)까지 연이어 개발하면서 저가 항공 여객 시대의 본격적인 시작을 알렸다.

 

또 에어버스는 자사에서 출시하는 모든 항공기의 조종석을 동일하게 설계해 호환성을 높였다.

 


참조

THE AIRCRAFT BOOK 비행기 대 백과사전

https://ko.wikipedia.org/wiki/stealthtechnology

https://m.ecomedia.co.kr/news/newsview.php?ncode=1065576101313612

 

서울 서대문소방서_ 허창식 hcs119@seoul.go.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2023년 10월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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