KF-21 핵심기술

2011년 F-15K 타이거 아이 봉인 훼손 사건은 미국은 한국이 미국의 기술을 훔쳐서 방산 기술을 개발하고 있다는 의혹을 가지게 된다. 의회는 RQ-4 global hawk 고고도 정찰기등 고도의 전략 자산을 한동안 판매금지하는 초강수를 두고, 이의 여파인지는 모르겠지만 KF-21에도 원래 록히드 마틴이 제공하기로 한 4개의 핵심기술 이전을 거부한다. 그것들은, 1. AESA 레이더, 2. 적외선 탐색 추적장비 IRST, 3. 전자광학 표적 추적장비 EO TGP, 4. 전자파 방해 장비 ECM Jammer 들이다. 다행히 미국의 도움없이 4개의 기술을 확보하여 현재 시제기를 개발한 상태이다.

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KFX 21에는 국산 AESA 레이다가 장착된다. ADD는 현재 미국의 70~80%의 성능을 확보했다고 한다. 여전히 20%정도의 갭이 있다는 얘기인데, 사실 기술 개발과 양산을 경험한 엔지니어라면, 마지막 20%가 얼마나 힘들고 노우하우가 많은 지, 감이 있을 것이다.

그 뿐 아니라, AESA HW는 어느 정도 국산화를 하였지만 공대지, 공대해 운영 소프트웨어는 외국 기술(이스라엘 ELTA)에 의존해야 한다. 갈 길이 멀다. 유튜버 국뽕들은 개념없이 중국 J-20과 다이다이 하자고 하지만, 그냥 가벼운 코미디에 불과하다. 원천 기술은 하루 아침에 얻을 수 없을 뿐 아니라, 한국에는 원천 기술을 개발해 본 경험, 원천 기술을 개발할 연구 분위기가 아님은 많은 현역 연구자들이 공감할 것이다.

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적의 대공포, 미사일로부터 보호하기 위해서는 전자 방해 신호를 발사하여 레이다 신호 처리를 방해하는 Jamming 기술이 필요하다. 한국은 2006년 KF-16에 장착할 전자 방해 장비 ALQ-200K를 2000년부터 개발해 왔으며 2013년부터 실전 배치중이다. 개발 비용 회수를 위해서 그 기술을 파키스탄에 장비 수출하려고 하였으나, 중국으로의 기술 유출을 염려한 미국의 반대로 무산된다. 스텔스 기능을 위하여 ALQ-200K를 KF-X 에 내장할 예정인데, 적 레이다 전파 방향을 탐지해서, 그 방향으로 고지향성 교란 신호를 발사하여, 반사된 레이더 신호에 혼동을 준다.

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LIG는 KF-21을 보호하기 위한 통합 전자전 체계인 EW-suite를 개발하였다. 시스템은 적의 레이다를 탐지/식별하여 조종사에 알려주는 RWR(radar warning receiver), 적 미사일의 접근을 감지하여 알려주는 MWR(missile warning receiver), 적 미사일이 근접했을 때 이를 교란하기 위한 채프(chaff)탄이나 플레어(flare)탄을 발사하는 CMDS(counter measure dispenser system), RF 재머 신호를 발사하는 ALQ-200K, 이들을 통합하는 EWC(electronic warfare computer)로 구성된다.

채프는 알루미늄이나 유리섬유등 전파를 산란시키는 물질들을 공중에 뿌리는 형태로 운영되며, 플레어는 적외선 유도를 피하기 위하여 마그네슘과 나트륨 혼합물을 공중에서 태워서 열을 발생시킨다.

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IRST(infrared search and track)은 목표물에서 방출되는 열, 적외선 파장의 전자기파를 검출하는 장치이다. 레이더는 전파를 쏜 후 반사파를 분석하는 것이라면, IRST는 원거리에서 미약한 열원을 수동적으로 감지하는 장치이다. 그러나, 하늘에는 태양이라는 강력한 열원이 있기에 이렇게 자연에 존재하는 적외선 신호를 분리해야 한다.

또한 온도가 높을수록 방출되는 전파의 파장이 짧은데, 항공기 엔진의 고열은 단파장(1~3um), 전투기/미사일 배기가스는 중파장(3~5um), 전투기/미사일이 공기와의 마찰로 발생하는 열은 장파장(8~12um)이기에, 이를 종합하여 판단하는 알고리즘 개발이 필요하다. 방해 전파에 약하고, 나의 위치를 노출시킬 수 있는 AESA를 대체/보완한다. 미국의 기술이전 거부로 이탈리아 Leonardo의 HW/SW 기술을 전수받아 사용할 예정이다.

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EO-TGP(electro-optical targeting pod)는 지상 표적을 추적하고 레이저를 발사하여 레이저 유도 폭탄으로 정밀 공격하는 전자 광학 추적 장비이다. 타겟팅 포드는 F-15K 타이거 아이 사건으로 이미 여러 번 언급한 적이 있는데, 지상 정밀 폭격을 위한 핵심 장비이다. 미국이 기술이전을 거부하고, 외부에서 사올 수도 없어서, 한화에서 자체 개발한다.

FLIR(forward looking infra read) 적외선 영상 카메라와 CCD TV 카메라로 주변을 감시하며, 레이저 신호를 송수신할 수 있는 레이저 지시기/조사기(Laser range finder, laser designator, LRF/LD)를 장착하여 지상에서 레이저로 비춘 타겟을 감지하거나 레이저 유도 미사일이 따라갈 경로를 상공에서 비추기도 한다.

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F-22, F-35에서는 이러한 기능을 매립하여 EOTS(electro-optical targeting system)라고 부르는데, EO DAS (electro optical distributed aperture system)과 더불어 EOSS(electro-optical sensor system)의 한 축을 이룬다. F-35의 경우 6개의 EO-DAS 센서가 기체에 붙어 있어서 360도 모든 방향에서 접근하는 미사일을 감지할 수 있는 MAW(missile approach warning) 기능을 구현한다.

조종사는 HMD를 통하여 뒤를 돌아보면, EO-DAS가 촬영한 적외선 영상을 가상현실로 선명하게 보여준다. F-35는 전자전 체계를 통합하는 AN/ASQ-239 바라쿠다(Barracuda) 체계를 가지고 있어서, 여러 대의 F-35사이에 정보를 통합하여 적을 정밀하게 파악할 수 있는 능력도 갖추고 있다.

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최근까지도 밀리터리갤에서 KFX에 MWS 혹은 MAW 기능이 있다 없다 말이 많은데, 현재까지 KAI가 제공한 자료들에 그 내용이 명확하지 않으나 군의 소요 제기가 없었을 가능성도 있다. 즉, 하이엔드급인 F-35로 상대방 전투기, 대공기지를 무력화 시킨후, KF21은 미들급으로 대지 공격에 나서는 시나리오를 강하게 염두에 두었을 수도 있다. 또한, 개발 리스크를 줄이는 측면도 있을 수 있으나, 만약 MWS/MAW 기능이 약하다면 전투기 생존 능력에 큰 영향을 줄 수도 있다.

KF-21은 스텔스를 고려한 형상 설계를 하여 베이비 F-22로도 불린다. 아직은 비행기가 문제없이 비행하는 것에 집중을 해야 하기에 스텔스를 논하기는 갈길이 멀지만, 대략 유로파이터 타이푼, 라팔 등 4.5세대 경쟁기종이 1제곱미터인데 비해 그 반정도인 0.5 제곱미터를 목표로 하고 있다.

물론, 매립형 무장창과 스텔스 도료의 개발이 완성될 블록3(아직은 군 소요제기가 없음)에서는 F-35보다 조금 못한 완전 스텔스 기능을 갖출 원대한 꿈을 가지고 있긴 하지만 이를 위해서는 현재 외부에 주렁주렁 달려있는 모든 센서들을 매립하고도 성능을 유지해야 하고, 내부 무장창에 무장을 통합해야 하는 난제들을 해결해야 한다. 참고로 현재 한국의 주력 기종인 F-15K의 경우 RCS가 10제곱미터이다.

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우여곡절 끝에 2001년부터 시작되었으나 2007년 양산 불가 판정, 2009년 4.5세대로 방향선회 후 개발 가능 판정, 2010년 인도네시아와의 양해각서 체결(전체 개발비 8조 8천억의 20% 1.7조원을 2016~2026까지 지불하기로 하였으나 현재 2천억만 지불 후 5년째 체납상태), 2015년 개발 계약 체결 및 2018년 기본 설계 완료, 2022년 시제기 개발의 숨가쁘게 바쁜 길을 걸어와서 이번 달 말 초도 비행을 예정하고 있다. 큰 문제 없이, 2026년까지 개발을 성공적으로 완료하여 세계 8번째의 초음속 전투기 독자 개발 국가가 되기를 기원한다.