수리온 기반 해상작전헬기

  사업 개요

 현재까지 총 10 가지의 수리온 기반 파생형 헬기가 군용 수요를 위해 기획 또는 개발되고 있다. 군수 목적으로 개발되고 있는 파생형 헬기 중 상륙기동헬기는 해군과 해병대 소요로 2013년부터  개발되어 2015년 1월에 초도 비행을 하였다.

 2017년부터 해군과 해병대에서 작전 운용하게 될 수리온 기반 상륙작전 헬기가 중요한 이유는, 2020년대 초반을 목표로 개발되는 수리온 계열 해상작전헬기가 바로 수리온에서 파생된 상륙기동헬기를 바탕으로 개발되기 때문이다.

 2007년에 해군은 슈퍼 링스 해상작전헬기 이후의 새로운 해상작전헬기 소요를 중기 소요에 반영하고, 이에 필요한 2 차례의 선행 연구를 2010년에 완료하였다. 당시 해군은 FFX 사업(오늘날의 인천급 프리깃함)을 진행하고 있었다. 이와 연계하여 2007년에 FFX에 탑재할 대잠헬기 소요 20대가 중기 소요에 반영된 것이 해상작전헬기사업의 시작이었다.

 이들 20대의 해상작전헬기 획득에 필요한 선행 연구를 KIDA(1차)와 건국대학교(2차)에서 담당하였다. 그러나 선행 연구 종료 직전인 2010년 3월 26일에 북한 잠수정에 의해 천안함이 피격, 침몰되면서 대잠 능력의 긴급한 보강이 요구되었다. 이 때문에  2007년에 소요 제기되었던 신형 해상작전헬기 소요 모두를 시간을 필요로 하는 자체 개발 프로그램으로 충당할 수 없었다.

 따라서 선행 제기, 반영된 소요 중 8대는 긴급히 해외에서 직도입하기로 결정하고 사업을 진행하여 2013년에 MH-60R과 AW-159 중 후자를 선택하게 된다. 이들과 함께 거론되던 S-70B는 사실상 입찰을 포기하였다.

 와일드캣 대잠 헬기는 Seasprey 7500E AESA 레이더와 Link 16 데이터 링크, 플래쉬 라이트 저주파 디핑 소나, 그리고 통합자체방어체계 등 첨단의 임무 방비들을 보유한 항공기이다. 여기에 더해서  아군 함대에 대한 조기경보 제공을 위한 초수평선 탐지와 전자적인 표적 식별 능력 등을 보유한 국산 ESM 장비인 ALR-200K (한국 해군 슈퍼 링스에 탑재되어 있음) 등이 와일드 캣에도 탑재될 가능성도 있다. 이와 같은 첨단의 임무 장비들에 기인하는 AW-159의 장점은 적정 규모의 AW-159 헬기가 확보되어야 효과적으로 활용할 수 있다. 다시 말해서 두 자릿수의 AW-159 헬기가 전력화되어야 효과적으로 활용 가능한 장점들인 것이다.

 이는 와일드캣 헬기에 통합되는 고성능의 임무 장비들을 와일드캣과 같이 유상하중이 부족한 소형 항공기에 통합했기 때문이다. 다수의 와일드캣이 할 수 있는 임무를 보다 더 적은 소요 규모로 수행할 수 있는 MH-60R과 대비되는 부분이라고 할 수 있다.

 와일드캣은 이와 같은 낮은 효율로 인하여 아직 한국 해군에 전력화가 되지 않았음에도 불구하고 적지 않은 비판을 받고 있다. 무엇보다 최근에 와일드캣 선정과 관련된 스캔들이 불거지면서 동 기종의 추가 도입에 대해 부정적인 여론이 형성되고 있다. 이 때문에 와일드캣의 효과적인 운용을 위한 추가 도입은 사실상 불가능하다는 전망이 우세하다.

 플랫폼의 중요성

 와일드캣 8대 획득 이후의 나머지 소요 12대를 확보하는 방안 도출을 위해 한국항공대학교와 안보경영연구원, 국방기술품질원에서 선행연구를 수행하였다. 특히 3차 연구를 담당한 국방기술품질원에서는 옵션 3 가지 (수리온 기반 해상작전헬기 개발, 와일드캣 추가 도입, MH-60R 도입)를 비교 검토하여 획득 방안 도출을 위한 평가 자료를 작성한 바 있다.

 각 요소 별로 평가 결과를 살펴보면 다음과 같다. 우선 전력화 일정의 경우, 2020년대 초반 개발 완료를 목표로 하고 있는 수리온 계열 해상작전헬기보다 AW-159와 MH-60R이 더욱 높은 평가를 획득하였다. 특히 AW-159 헬기로 나머지 소요를 흡수할 경우, 이미 선행 소요로 프로그램이 완비된 상태에서 추가 도입하는 것이기 때문에 프로그램 비용과 전력화 측면에서 가장 높은 평가를 획득하였다.

 그러나 작전운용성능면에서는 AW-159 헬기가 3개 기종 중 가장 낮은 평가를 받았다. 이유는 이미 앞서 언급한 바와 같이, 첨단의 임무 장비를 보유하고 있음에도 불구하고 플랫폼 자체의 한계가 분명하기 때문이다.

 플래쉬(FLASH) 소나는 3kH ~ 5kH 대역을 커버하는 디핑 소나이다. 따라서 이 시스템과 함께 검토되었던 헬라스(HELRAS) 디핑 소나보다 컨버전스 존(Convergence Zone)의 심도가 낮다. 따라서 헬라스가 커버하는 영역을 플래쉬를 탑재한 MH-60R 또는 AW-159가 커버하려면 더 많은 수의 헬기를 동시에 투입해야 한다.

 비행거리와 Profile, 탑재 무기와 연료, 작전 구역 등이 동일한 상황에서 에서 AW-159는 MH-60R보다 짧은 체공 시간으로 인하여 동일한 작전에서 로테이션 주기가 짧고, 따라서 소요가 더욱 많다. 이는 앞서 언급한 것과 같은 FLASH 소나의 상대적으로 좁은 탐지영역(사실상 입찰을 포기했던 S-70B의 HELRAS와 비교하여)으로 인해 동일한 탐색 영역을 커버하려면 동시 투입 헬기 소요가 더 많다는 점과 결부되어 AW-159를 장거리 대잠 탐지 임무에 활용하려면 소요 규모가 타 경쟁기종보다 많아진다는(=효율이 떨어지는) 문제로 귀결된다.

 익히 알려진 바와 같이, AW-159 헬기에는 FLASH 소나를 컴팩트하게 만든 FLASH 라이트 소나가 탑재된다. 이 디핑 소나 시스템은 시스템 전체 중량을 비교적 최대임무중량이 적은 AW-159 헬기에 맞추어 경량의 시스템으로 구성되어, 유압식 릴링 윈치 대신 전기모터로 작동하는 윈치가 채용되었다. 이 때문에 소나 디핑을 위해 하버링하는 시간에서 소나를 내리고 감아올리는데 소요되는 시간이 길다 (윈치로 소나 감아 올려서 수납하는 속도가 해군의 ROC에 규정된 것보다 더욱 느리다). 이 또한 와일드캣의 로테이션 주기를 짧게 만들고 작전 소요 규모를 크게 잡아야 하는 요인이 된다. 짧은 체공 시간에서 소나로 탐색, 추적할 수 있는 시간이 짧기 때문에 실질적인 대잠 탐지, 추적을 위해 임무 교대 빈도가 높아야 하기 때문이다.

 결국 이 모든 것은 플랫폼의 퍼포먼스 문제로 귀결된다. FLASH 라이트 소나의 문제는 임무 장비의 문제라고도 할 수 있지만, 이것도 결국 한계가 분명한 와일드캣의 플랫폼에 맞춘 장비이다. 따라서 해당 문제 또한 탑재 플랫폼의 한계와 결부되는 문제라고 할 수 있다. 결론은  와일드캣의 해상작전헬기의 작전 능력에 있어서 플랫폼의 퍼포먼스가 차지하는 비중은 임무 장비의 성능에 못지 않게 중요하다는 것을 와일드캣과 관련된 일련의 논란들이 여실히 드러내고 있는 것이다.

 
 수리온 기반 해상작전헬기

 국방기술품질원에서 해상작전헬기 획득 방안과 관련된 선행연구를 할 때에 수리온 계열 해상작전헬기가 작전운용성능에서 와일드캣보다 더욱 높은 평가를 받은 것은 이러한 이유 때문인 것으로 짐작된다.

비록 수리온 기반 대잠헬기에 탑재할 임무 장비조차 아직 정해진 것이 없음에도 불구하고(주요 임무 장비 개발은 Elbit Systems가 담당할 예정) 이와 같은 국산 대잠헬기 개발안이 현존하는 와일드캣보다 높은 평가를 받을 수 있는 것은 역시 현 시점에서 비교 평가가 가능한 양자의 플랫폼 차이에 기인할 수 밖에 없기 때문이다. 다만 이와 같은 연구에 수리온 기반 국산 대잠헬기에 탑재될 주요 임무 장비의 개략적인 요구 성능을 정해서 반영했을 가능성도 전혀 없지는 않다.

기본적으로 수리온 헬기의 최대임무중량은 와일드캣의 그것보다 약 6,000 파운드 가량 더 크다.  연료탑재량의 경우, 2015년 9월에 수리온 계열 상륙작전헬기 내부에 탑재하여 항공 운용 시험을 거친(독도까지 왕복 비행) 내부장착연료탱크(필요에 의해 장착과 탈착 가능) 와 헬기 바닥에 내장된 연료 탱크를 증가시키는 등의 방법으로 와일드캣 대비 최대 3.6배의 연료 만재량을 갖도록 설계되는 것이 (KAI에서 연구한) 수리온 계열 해상작전헬기 컨셉에 포함되어 있다. 해상작전헬기와는 관계가 없지만, 이 외에도 해외 도입국의 요구 등에 맞추어 연료 탑재량을 증가시킬 수 있도록 수리온에 탑재 가능한 외부연료탱크 또한 개발되고 있다.

육군에 인도되고 있는 수리온은 탑승 병력(시트를 제거하여 공간을 최대한 확보할 경우 1개 분대 탑승 가능)의 신속한 이탈이 수월하도록 헬기 바닥을 낮추면서 헬기 바닥의 연료탱크 용량이 베이스인 쿠거(Cougar) 헬기의 그것보다 감소하였다. 해상작전헬기의 경우 병력수송 임무와 관련이 없기 때문에 바닥의 연료탱크 용적을 제한하는 요인이 없다. 이 때문에 수리온 기반 해상작전헬기의 개념안에 헬기 바닥의 연료 탱크 증가가 포함될 수 있는 것이다.

 
 
 수리온 해상작전헬기 개발 시 이점

 기품원 등의 선행연구결과에 따르면, 운용유지비용 측면에서도 수리온 계열 해상작전헬기가 3가지 대안 중 가장 높은 평가를 받았다. 현재의 수리온을 포함한 수리온 계열 헬기들의 부품 공용화가 합리적인 운용유지비용 관리가 가능한 이유라고 KAI와 기품원에서 판단하고 있는 것으로 보인다. 군용 수요로는 육군의 UH-1 헬기 대체 수요로도 제법 큰 규모의 경제 구축이 가능하며, 여기에 더해서 상륙기동헬기 수요와 의무수송헬기 수요, 그리고 각종 관용 헬기 수요까지 더해질 경우, 이들의 운용 과정에서 발생하는 부품 수요가 대규모로 발생할 시장이 구축된다.

 KAI와 엘빗 시스템즈(Elbit Systems) 등에 따르면, 현재 필리핀 해군 등에서 수리온 해상작전헬기 개발에 관심을 보이고 있으며, 장기적으로 인도 해군을 고객으로 염두에 두고 있다고 한다. 이와 같이 수리온 계열 해싱작전헬기를 한국 해군이 채택하여 안정적인 운용에 성공함으로써 해외 수출이 가능하게될 경우, 이와 같은 시장의 확대와 그에 따른 부품수요의 확대 또한 이루어지면서 좀 더 비용대비 효과면에서 우수한 운용유지환경이 구축될 것으로 전망된다.

 이 때문에 이미 이와 같은 시장이 어느 정도 구축된 시점인 2020년대에 수리온 기반 해상작전헬기를 도입할 경우, 비교적 낮은 수준의 프로그램 코스트와 안정적인 운용유지비용의 장점을 기대할 수 있는 것이다. 국내에서 주요 부품 중 상당한 품목을 자체 생산하여 조달함으로써 조달에 소요되는 시간을 단축함으로써 (앞서 언급한 낮은 운용유지비용과 결합하여) 높은 가동율을 유지할 경우, 이것이 다시 경제적인 운용유지가 가능하도록 하는 선순환이 정착될 수 있을 것이다.

 수리온 기반 해상작전헬기의 임무 장비에는 국내에서 개발된 Link-K가 포함되어 있다. 우리가 독자적인 암호 키를 갖고 있는 Link-K와 같은 독자적인 임무 장비와 청상어 어뢰, LOGIR와 같은 국산무기를 통합함에 있어서 장애가 없다는 점 또한 독자개발 해상작전헬기의 장점이라고 할 수 있다. 우리의 요구에 부합하는 업그레이드 프로그램을 개발하여 적정 전력화 시점에 도입할 수 있다는 것 또한 수리온 기반 국산 해상작전헬기 프로그램의 장점이라고 할 수 있다.

 
 수리온 계열 해상작전헬기 개발 프로세스
 

 국방기술품질원의 제 3 차 선행연구의 평가 항목 중, 전력화 시기 항목에서는 3개 기종 중 수리온 기반 해상작전헬기가 가장 낮은 평가 점수를 얻었다. 이는 현재의 수리온 헬기가 기본적으로 해상 작전을 염두에 두고 설계된 항공기가 아니기 때문이다.  함상 운용을 위해 필요로 하는 장비품과 구조의 도입과 수리온 기본형 설계 당시에는 거의 염두에 두지 않았던 해상에서의 공력 특성 해석과 최적화 개발, 해상에서의 전천후(해무, 야간 등) 운용을 위한 장비품 통합, 무엇보다 공대함 / 대잠 임무 등을 수행하기 위한 각종 임무 장비 개발과 통합에 다소 시간이 소요될 것은 자명하기 때문이다. 이에 대해서는 1차 선행연구를 담당한 한국항공대학교 측에서 KAI측의 기술 성숙도 부족으로 인하여 적정 전력화 시기 이전에 개발 완료가 곤란하다는 결론을 도출한 바 있다. 2차 선행연구를 담당했던 안보경영연구원 측에서도 수리온을 기반으로 독자적인 해상작전헬기를 개발하는 것보다 AW-159 또는 MH-60R 중 하나를 선택하여 직도입하는 것이 전력화 시기를 맞출 수 있는 최적의 방안이라는 결론을 내렸다. 상술한 바와 같이 국방기술품질원 또한 AW-159의 추가 도입이 12대의 잔여 소요의 신속한 충족을 위해 최상의 방안이며, 수리온에서 파생된 해상작전헬기 개발은 전력화 시기 충족 측면에서 가장 좋지 못한 방안이라고 평가하였다.

 
 이와 같이 수리온 계열 해상작전헬기 개발에 있어서 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 개발소요기간 문제를 해결하기 위해 기본형 수리온을 거쳐 상륙기동헬기, 의무지원헬기를 거쳐 해상작전헬기 개발에 이르기까지 플랫폼의 추가 개발과 임무 장비 개발을 단계적으로 수행하는 프로세스가 마련되어 있다.

 먼저 2015년에 비행 시험을 거친 상륙작전헬기를 살펴보면, 갑판 고정장치와 함께 해상에서 사고 발생 시를 대비한 비상부주가 도입되었다. 착함장치의 경우 착함 후에 랜딩 데크에의 결합과 악천후에서의 함상 이착륙을 위해 Deck locking Grid를 함께 통합하게 된다. 함내 격납공간 수용을 위해 로터와 후방동체도 폴딩이 가능하도록 설계될 예정이다. 로터의 경우 반자동 폴딩이 가능하도록 재설계될 예정이다. 구체적인 과정은 로터 방위각을 맞추고 로터 블레이드의 Pitch와 Flap을 고정시킨 후에 폴딩 작동 배선을 수동으로 연결한 후에 자동으로 Licking Pin해제와 Folding Hinge가 작동하게 된다.

 함상에서의 이함과 착함을 위해 함상 헬기운용영역 최적화 개발을 수행하여, 함상에서의 공력조건과 특성을 분석하여, 상륙작전헬기와 해상작전헬기의 비행제어로직에 추가적으로 함상에서의 이함/착함 제어모드를 개발, 통합하였다. 여기에 더해서 해상 상공에서의 비행을 위해 해상 환경에서의 공력 특성의 분석과 비행제어모드도 개발, 통합되었다. 해상작전헬기의 경우에는 임무 특성상 해상에서의 호버링이 필수적이기 때문에 해면에 가까운 낮은 고도에서의 호버링 시에 안정제어 등에 필요한 모드가 개발되어 통합될 전망이다.

 해상 상공에서의 체공 시간 증대를 위해 연료 탑재량이 현재의 수리온보다 증가된다. 이를 위해 내부연료탱크의 높이를 약 10cm 크게하여 내부연료탱크 용적을 증가시킬 예정이다. 이에 대해서는 이미 앞서 언급을 한 바 있다.

 그리고, 모함 상공에 체공하면서 급유를 받을 수 있도록 HIFR(Hovering In Flight Refuel) 포트도 탑재될 계획이다. 대잠헬기는 대잠임무 또는 공대함 CAP 임무 시에 원거리에서 적정 체공 가능 시간을 필요로 한다. 특히 임무에 투입된 전단이나 분견 함대의 보유 헬기 규모가 제한될 경우, 모함에서 발진하는 항공기가 충분한 체공이 가능해야 상시 대잠/대함 초계와 장거리 감시가 가능하기 때문이다. 실제로 1982년 포클랜드 해전 당시에 소수의 시킹(Sea King) 대잠헬기로 아르헨티나 잠수함 산 루이스 요격임무를 해야했던 영국 해군 대잠 분견대가 시킹 헬기의 체공 급유(HIFR)를 하며 장시간 작전을 한 바 있다. 수리온 기반 해상작전헬기는 HIFR 포트를 무장 탑재 위치보다 후미에 위치시키며 객실 내부에 HIFR 주유구가 설치된다고 한다.

 의무수송헬기 개발 사업 단계에서는 기상 레이더와 지형충돌방지 장치가 개발되어 통합될 예정이다. 이러한 항법 장비들은 야간 또는 해무가 짙은 환경에서의 해상 작전에 반드시 필요하기 때문에 해상작전헬기에도 통합될 예정이다.

 역시 앞서 언급된 바와 같이 주요 임무 장비 개발은 엘빗 시스템즈(Elbit Systems)가 담당하게 된다. 우선, 핵심 장비인 저주파 디핑 소나의 ROC는 FLASH 소나의 그것을 많이 참고하여 작성될 것으로 보인다. FLASH 소나는 Bistatic 탐색에 필요한 모드를 보유하고 있으며, 따라서 수리온 기반 해상작전헬기에 탑재되는 소나 또한 바이스태틱 대잠 탐색에 필요한 모드가 도입될 것이다. 이러한 모드는 수리온 기반 해상작전기의 Link K와 연동될 것이다. KSS-3에 Link K가 통합될 예정이기 때문에 잠수함의 스탠드 오프 표적정보 제공을 위해 수리온 기반 대잠헬기에도 Link K등을 임무 컴퓨터에 통합할 필요가 있을 것이다.

 저주파 디핑소나와 C/D 밴드 국산 데이터 링크(Link-K)뿐만 아니라, FLIR와 AESA 레이더, 그리고 ESM이 포함되어 있다. ESM의 경우 단순히 헬기 자체방어와 위협 경보를 위해서뿐만이 아니라 적 함대와 항공기에 대한 원거리 탐지를 통한 조기경보목적으로 운용될 것이다. 이미 기 운용중인 슈퍼링스 대잠헬기에 통합된 국산 ALR-200K ESM이 이와 같은 목적으로 운용되고 있다. 해당 장비를 이용하여 함대 외곽에서 체공하는 링스 헬기가 전자정보를 수집하여 위협을 원거리에서 탐지하고, 탐지된 위협을 식별하게 되는데 이를 위해 ALR-200K에 데이터 링크 장비가 통합되어 있다. 이 데이터 링크 장비는 ALR-200K와 별개로 링스 헬기가 보유한 장비가 아니라 ALR-200K가 획득한 전자정보를 모함으로 전송하기 위해 해당 ESM 장비의 구성품으로 통합되어 있는 체계이다.

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