출처 디펜스타임즈 24년 1월호 기사 

KF-21과 KIDA

 KF-21 40대 최초 양산 결국 지켜내다

 2024년 국방 예산안에 KF-21 최초 양산 예산 2,387억원이 적재된 상태로 2023년 12월 21일 국회 본회의를 통과하였다. 이는 기계획된 KF-21 최초 양산 규모(40대)를 지켜낼 수 있는 예산이다.

 2023년 9월 1일에 국회에 제출되었던 국방 예산안에는 KF-21 최초 양산 예산이 누락되었다. 그러나 정부가 제출한 최초 예산안을 국회가 심의하면서 국방예산안에서 3,994억원이 삭감되는 사업이 발생하였으며, 이 사업에 배정되었던 정부 예산 책정안을 KF-21 최초 양산 예산으로 전환하면서 KF-21 최초 양산 40대에 필요한 예산을 확보하였다. 국방 예산을 증액시키지 않고 자연스럽게 KF-21 최초 양산 40대에 필요한 예산을 확보한 것이다.

 이처럼 국방부와 방위사업청, 국회 국방위원회가 다같이 KF-21 최초 양산 규모 40대를 지키려고 한 이유는 KIDA(Korea Institute for Defense Analysis)의 KF-21 최초 양산 계획 조정안을 수용할 경우 발생하는 문제가 적지 않기 때문이다. 

 KF-21 최초 양산 계획은 KF-21 Block 1 40대를 제작하여 2026년부터 2028년까지 공군 제 16 전투비행단과 제 18 전투비행단에 배치하는 것이다. Block 1 40대가 배치되는 2년의 시간 동안  Block 2를 개발하여 2028년부터 Block 2 80대를 제작함으로써 한국 공군은 총 120대의 KF-21을 도입하게 된다.

 최초 양산 40대는 2개 비행대대의 F-5E/F를 대체할 예정이다. 이를 KIDA의 연구 결과대로 20 + 20으로 조정을 할 경우 Block 1의 대체 대상인 F-5E/F 1개 비행대대와 제공호(KF-5E/F) 1개 비행대대의 대체 스케쥴이 지연될 것이다.  

 또 다른 문제는 최초 양산 계획을 조정할 경우 KF-21 제작 라인에 납품하는 업체들 중 군소 업체들이 조기에 이탈할 가능성이 있다는 것이다. 제작 공정의 부품 소요 문제와 후속군수지원 소요 물자 품목별 관리에 필요한 데이터 축적 등의 문제로 전투기는 초기 배치 단계에서는 가동율이 높지 않은데, 이처럼 군소 납품 업체들 중 조기 이탈하는 업체가 발생하면 초기 운용 단계 가동율 문제에 악영향을 초래할 수 있으며 이는 항공기의 안정적인 운용 단계 진입을 지연시키는 문제가 된다. 

 이를 막으려면 국방부가 제작 공정 납품 업체들이 20대 제작에 필요한 소요 품목 제작과 납품을 한 후 다음 20대 제작 들어가기 전까지 감가상각 등 설비 투자와 고용 유지를 할 수 있도록 지원을 해야 한다. 이것은 결국 KF-21의 프로그램 비용(program cost)을 높이고 운용유지비용이 안정 단계에 진입하는 시기를 더욱 늦춤으로써 전력 운용에도 차질을 초래하는 문제가 있다.

 이런 이유 때문에 국방부와 공군, 그리고 방위사업청은 KF-21 기계획 최초 양산 규모 40대를 지켜내려고 노력한 것이다. 

 그리고 결국 사필귀정으로 KF-21 Block 1 40대를 도입하기 위해서 필요한 예산이 확보되었다.

  KIDA의 사업 타당성 조사

 그러나 옳고 그름을 떠나서 KIDA의 양산 사업 타당성 조사가 악의에 가득한 것은 결코 아니었다. 

 일각에서는 KF-21 최초 양산 규모를 20대로 축소해야 한다고 주장한 KIDA의 타당성 조사 결과를 '보라매 사업에 적대적인 KIDA가 사업을 죽이려고 저지른 폭거'라는 식으로 비난을 하고 있다. 

 그러나 보라매 사업은 이미 그만두기에는 너무 멀리 온 사업이다. 일개 국방부 산하 싱크탱크에 불과한 KIDA가 이미 그만두기에는 너무 멀리 온 사업인 보라매 사업을 중단시킬 힘은 없다. 

 그리고 만약 KIDA가 정말 보라매 사업을 중단시키려고 사보타주를 시도했다면 단 20대라도 KF-21 Block 1 양산 착수에 동의를 했다는 것을 설명할 수가 없다. 

 KIDA가 제시한 KF-21 초기 양산 규모 20대는 원안의 절반에 불과한 규모이지만 1개 전투비행대대 완편이 가능한 규모이다. KF-21 최초 수령 부대인 제 16 전투비행단에서 KF-21 단 1개 비행대대라도 편성이 되면 KF-21은 대한민국 공군의 정규 전력이 되는 것이다. 대한민국 공군의 정규 전력이 된 KF-21은 그 시점부터 돌이킬 수 없는 현실이 되는 것이며 원안대로 F-5E/F 4개 비행대대(제공호 3개 비행대대 포함)와 F-16PBU 2개 비행대대를 대체하기 위한 120대 도입을 할 수밖에 없다.

 그러므로 약 10년전의 KF-X 개발 사업 타당성 조사 과정에서 KIDA가 보여주었던 추태(예 : 검증된 해외 설계 개조 개발안 제시)를 연상하며 KIDA가 보라매 사업을 없애려고 초기 양산 규모를 줄였다고 비난하는 것은 합당하지 않다.

 수출 문제

 결론부터 말하자면 KIDA의 양산 타당성 조사 결과는 KF-21의 전력화 가능 여부릍 확인할 때까지 검증해야 하는 것이 많은데 양산 개시까지 남아있는 시간이 많지 않아서 타당성 조사를 보수적으로 접근했기 때문에 나온 결과물이었다. 이에 대해서는 후술하도록 하겠다.

그에 앞서 KIDA의 양산 타당성 조사 결과를 비판하면서 언급되는 수출 문제에 대해서 간략하게 살펴보도록 하겠다.

  혹자는 KF-21 Block 1 40대를 연속적으로 제작하는 원안을 20+20대 양산으로 조정하면 수출 경쟁력에 문제가 생긴다고 주장하지만 이것은  반은 맞고 반은 틀린 이야기이다. 가격 경쟁력에서 문제가 발생하는 것은 맞지만 KF-21의 수출은  Block 2가 완성되어 KF-21이 다목적 전투기로 진화한 후에 가능한 일이기 때문이다. 

 냉전 이후에 '다목적'은 전투기의 기본적인 필수 조건이 되었기 때문에 공대공 교전 능력만을 갖춘 Block 1은 세계 전투기 수출 시장에서는 아직 완성도가 충분하지 않은 기종일 수밖에 없다. 

 KF-21에 적용되는 다양한 스텔스 솔루션(예 : 스텔스 형상 설계, 주파수 선택 표면, 주파수 흡수 , 주파수 흡수 필름 코팅 등)도 Block 2에서 완전하게 갖춰진다. 다시 말해서 다목적성뿐만 아니라 스텔스 성능도 Block 2에서 충분한 왼성도를 갖추게 되는 것이다.

 그리고 Block 3에서는 IRST등 돌출 센서를 교체하는 내장형 센서 도입과 대용량 지향성 데이터 링크 통합, 개선된 RAM 도입 등으로 비로소 5세대 전투기 수준의 스텔스 성능을 갖추게 될 것이다. 

  그러므로 KF-21이 수출 시장에 진입하여 경쟁력을 갖추는 것은 스텔스 성능과 다목적성 등이 높은 완성도를 갖추게 되는 Block 2가 완성되어 양산에 들어가야 가능하게 되는 것이다. 공대공 작전 능력만 보유한 Block 1은 사실상 수출 대상이 되기 어렵기 때문에 Block 1의 가격 경쟁력 약화를 거론하며 KIDA의 양산 타당성 보고서를 비판하는 것은 적절하다고 보기 어렵다.

 예를 들어서 유력한 KF-21 잠재 도입국 중 하나로 물망에 오른 폴란드의 경우에도 F-35A 32대 도입 이후 다목적 전투기 도입 사업을 언제 착수하느냐에 따라서 KF-21 도입 가능성이 전혀 달라지게 된다. 

 현재 2개 전투비행단 예하 6개 전투비행대대(1개 전투비행단에 3개 비행대대 편성)에서 96대의 전투기를 운용하고 있는 폴란드 공군은 FA-50GF 12대와 FA-50PL 36대를 도입하여 제 1 전투비행단의 구형 소련제 전투기들(MiG-29와 Su-22M)을 대체하고 있다. 제 1 전투비행단 예하 3개 전투비행대대 중에서 제 23 전투비행대가 FA-50GF를 도입하였으며, 제 21 전투비행대대와 제 22 전투비행대대는 FA-50PL을 도입하고 있다. FA-50PL은 한국 공군의 FA-50에 통합되는 AN/DPX-7(AN/APX-118을 AN/DPX-7으로 교체) 대신 AN/APX-126이 통합되고 미국산 공냉식 AESA 레이더인 팬텀 스트라이크 시스템이 통합되어 BVR(Beyond Visual Range) 교전 능력을 갖추게 된다.

 FA-50PL 도입이 완료되면서 폴란드 공군은 FA-50PL 3개 비행대대와 F-16C/D 3개 비행대대 태세를 갖추게 된다. 그리고 폴란드 국방전략에 반영된 전투기 10개 비행대대 160대 운용 체제를 구축하기 위해서 4개 전투비행대대를 신규 창설할 예정이다. 

4개 신편 비행대대 중 2개 대대는 F-35A 32대를 도입하여 채워질 예정이다. 

 그리고 나머지 2개 다목적 전투기 비행대대를 추가 편성하는 사업을 2028년 이후에 착수하려고 계획하면 2026년부터 KF-21 Block 2 개발 프로그램에 참여할 동기와 시간적인 여유를 갖게 된다. 

 반면 4개 신규 비행대대 편성 소요 중 2개 비행대대 소요를 충족하기 위한 다목적 전투기 도입을 2028년 이전에 착수하기 위해서 서두를 경우 2028년이 되어야 다목적 전투기가 되는 KF-21이 아닌 이미 완성되어 있는 다목적 전투기인 F-15EX를 도입할 수밖에 없다. 특히 이 2개 다목적 전투기 비행대대 신규 창설은 칼리닌그라드(Kaliningrad)에 배치된 러시아군 9K720 지대지 미사일 체계를 장거리 공대지 미사일로 타격할 수 있는 전투기를 도입하기 위한 사업이기 때문에 Block 1이 아니라 한국형 장거리 공대지 미사일이 통합되는 Block 2가 후보가 될 수 있다.

 이처럼 가장 유력한 KF-21 잠재 도입국인 폴란드도 Block 1이 아닌 Block 2에 관심을 갖고 있다. 이것이 Block 1의 수출 경쟁력을 거론하면서 Block 1 양산 계획 조정안을 비판하는 것이 적절치 못한 것임을 단적으로 보여주는 케이스라고 할 수 있다.

 진짜 이유

 KIDA가 KF-21 초기 양산 규모를 줄이는 방안을 제시한 것은 사업 자체를 사보타주하기 위한 것이 아니라 타당성 평가 작업에서 보수적인 접근을 했기 때문이다.

 특히 KF-21의 AESA 레이더 개발이 밀접한 관련이 있다.

 KF-21의 AESA 레이더 개발은 2023년 12월 기준으로 실기체 탑재 시제체계를 제작하는 중이다. 

 2023년 연말 기준으로 실기체 탑재 시제 체계가 제작되고 있다는 것은 아직 KF-21 시제기 6대를 활용한 AESA 레이더 시험 평가도 실시하지 않았다는 것을 의미한다.

 KF-21의 AESA 레이더 지상시험 시제체계(X 밴드 능동배열 안테나와 PSU로 구성)에 IAI(Israel Aerospace Industries)가 제공한 LRU(Linear Replaceable Unit)들을 결합하여 만든 데몬 스트레이터를 IAI의 레이더 시험평가 시설에서 테스트를 하면서 빔 스티어링(beam steering) 제어와 X 밴드 TRM(T/R Module)들이 동일 채널에서 360도의 위상차가 유지되도록 시차 제어를 하는 것 등 기본적인 안테나 제어를 검증하였다. 

 이후 보잉(Boeing) 737 항공기를 개조한 항공 실험기에 2차 시제체계를 탑재하여 비행 중에 주요 모드 표적 추적 등 기본적인 기능들을 검증하였다.

 문제는 항공 실험실이라는 플랫폼 특성상 실제 KF-21에 통합되는 AESA 레이더에 요구되는 것들 중 검증할 수 없는 것들이 많다는 것이다.

 예를 들어서 AESA 레이더와 IRST의 센서 융합이 그러하다. 센서 융합 자체는 항공 실험기에서도 구현할 수 있지만, IRST와 동조 작동하는 AESA 레이더의 빔 스티어링과 제어는 항공 실험기에서 구현할 수 없기 때문이다. 

.단일 채널의 슬롯 어레이 레이더의 빔 스티어링과 스티어링 안정성도 기동량이 큰 전투기에서 구현하려면 기술적인 난아도가 결코 낮지 않다. 

 AESA 레이더의 스티어링 안정성 설계와 검증은 난이도가 더욱 높다. AESA 레이더의 안테나 전체를 단일 반송파(carrier wave)에 모두 할당하여 일시적으로 AESA 레이더의 성능을 극대화(이 경우 지향성이 없는 lobe의 에너지가  최소화되고 guard channel을 사용한 ECCM이 강화된다)하는 경우 슬롯 어레이 레이더보다 스티어링 안정성 설계와 검증이 슬롯 어레이 레이더의 그것보다 더욱 까다롭다.

 그리고 AESA 레이더가 복수 이상의 반송파에 ADC(Analog-to-Digital Converter)와 DAC(Digital-to-Analog Converter)들을 할당하는 경우 스티어링 안정성의 난이도가 더욱 증가한다. 그러므로 항공전자장비를 테스트하기 위한 항공 실험실에서 레이더 시제 체계 검증하는 것과 실제 전투기에 통합된 시제 레이더의 안정성 검증하는 것의 격차는 AESA 레이더가 단일 채널 위상배열레이더의 그것보다 더욱 크다.

 KF-21의 AESA 레이더는 보잉 737 항공기 개조한 항공 실험기에서 시제 체계 평가하였으며 KF-21 시제 항공기에 통합되는 실기체 통합 시제품의 테스트는 내년부터 시작된다. 

 앞서 설명한 것처럼 항공 실험기에서 AESA 레이더 시제 품 평가를 한 것과 실기체 평가는 기본적인 스티어링 안정성 검증부터 서로 격차가 크다. 이것은 이전 단계의 AESA 레이더 시제품 테스트가 성공적으로 완수되었지만 내년에 시작되는 시제 항공기 장착 시험 평가에서 새롭게 검증해야 하는 것들이 많이 남아있다는 것을 의미한다.

 

 KF-21의 AESA 레이더가 사용하는 LPI(Low Probability of Intercept) 기법들은 당연히 기밀이기 때문에 알려진 것이 거의 없다. 그러나 추정한 것이 맞다면 다수 채널의 추적 연계를 활용한 LPI 기법도 사용할 것이다. AESA 레이더의 복수 이상의 채널 추적 연계도 2024년에 KF-21 시제기에 AESA 레이더 시제품을 통합하여 검증해야 한다. 

 이 외에도 강력한 전자전 체계와 AESA 레이더가 통합되는 KF-21의 EMC(Electromagnetic Compatibility)를 위한 AESA 레이더와 EWC-RWR의 인터페이스, AESA 레이더가 통합된  KF-21의 EMI(Electromagnetic Interference) 탐지, AESA 레이더와 IRST의 동조 스캔과 센서 융합 등 2024년에 KF-21 프로토타입에 AESA 레이더 시제품을 장착하고 시행해야 하는 테스트들이 많다.

 물론 결국 성공할 것이다. 다만 양산 사업 타당성 평가 연구를 시행하는 KIDA 시각에서는 계획대로 내년 후반에 AESA 레이더 양산 돌입하는 시점까지 시제기 통합체계를 사용한 검증이 완료된다는 것은  확정되지 않은 것이라고 판단한 것으로 보인다.

 ADEX 2023에서 KF-21이 첫 데모 비행을 하면서 목표한 성능의 50% 가량만 구현하였는데 이는 2023년 10월 기준으로 KF-21의 기동 영역에서 50% 가량 검증이 되었기 때문이다. 나머지는 내년에 비행 시험을 하면서 단계적으로 검증해야 한다. 

 요약하자면 KF-21의 양산에 들어가기 전에 검증해야 하는 것들이 많이 남아있고, AESA 레이더의 KF-21 실기체 시험 평가는 2024년에 시행해야 하는 것들이 많은데 양산 돌입하는 시기까지 남은 시간은 2년 미만이기 때문에 KIDA에서는 이 문제에 보수적으로 접근한 것으로 보인다. 

 KIDA의 결론이 옳으냐 그르냐를 떠나서 그것이 일각에서 말하는 '사업을 없애기 위한 공작'은 아닌 것이다. 옳지 못하다는 것과 악의가 있다는 것은 서로 다른 문제인 것이다.

 그러나 KIDA의 제안대로 양산 계획을 조정할 경우 Block 1의 프로그램 비용과 초기 운용유지비용 증가, 일시적인 생산 태세 공백이 발생했을 때 부품 납품 업체들의 제작 태세 유지를 위한 지원 등으로 인해서 발생하는 비용 증가, 노후 항공기(F-5E/F) 대체 스케쥴 지연 등의 문제가 발생하게 된다. 

 이 때문에 KIDA 제안과 기계획을 서로 절충하여 20대를 먼저 부대배치하여 심각한 문제가 발생하지 않으면 곧바로 나머지 20대 제작에 들어간다는 불안정한 방안까지 제시되었다. 

 결국 KF-21 Block 1 40대를 연속적으로 제작하여 2026년부터 2028년까지 공군 제 16 전투비행단과 제 18 전투비행단에 1개 비행대대씩 총 2개 비행대대 편성하는 원래 계획대로 시행하는 사필귀정이 이루어지게 되었다. 

 중간에 KIDA의 양산 사업 타당성 평가가 돌발 변수로 튀어나오긴 했지만 결국 이를 극복하고 원래 양산 계획대로 진행할 수 있도록 예산이 확보됨으로써 KF-21이 천우신조를 받는 사업이라는 것이 입증되었다. 2024년에 시행하는 다양한 테스트 일정부터 2030년대의 Block 3 개발까지 KF-21 프로그램이 거침없는 성공의 길을 이어가리라 믿어 의심치 않으며 본고를 여기서 맺는다.

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2024년 07월13일 21시20분