영일이탈리아  3국이 공동 개발 중인 차기 전투기(GCAP) 모형이 3월 15~17일까지 열린 일본 최대 방산전시회인 DSEI JAPAN에서 처음 공개됐다.

엔진 부분은 일본 IHI와 영국 항공기 엔진 방산기업 롤스로이스가 중심이며 이탈리아에서 항공기 엔진을 다루는 아비오도 참여했다.

롤스로이스가 개발 중인 차기 전투기(GCAP)용 엔진 개념도 (사진:롤스로이스)

롤스로이스에 개발중인 GCAP용 엔진은 저장된 전기 에너지를 내장된 전기 기계와 함께 사용하여 엔진 작동성을 개선할 수 있다. 연료 및 오일 펌핑을 위한 부속품의 전기화는 이러한 시스템을 가스 터빈 작동에서 효과적으로 분리한다.

이를 통해 이러한 구성 요소의 크기를 최적화하는 동시에 가스 터빈과 독립적으로 시스템을 작동할 수 있다.

지능형 전원 관리를 통해 전력 공급과 가스 터빈 성능을 모두 실시간으로 최적화하여 전체 효율을 극대화할 수 있으며, 전기 보호 기술을 통해 시스템이 다음을 감지할 수 있다.

고장을 격리하고 시스템을 재구성하여 가장 필요한 곳에서 전력을 사용할 수 있도록 함으로써 발생하는 문제를 신속하게 진단하고 대응한다.

IHI사의 XF9-1 엔진은 현재도 개발중이며, 대당 단가는 아직도 산정이 안된다.(사진:IHI)

또한 '더 전기 엔진' 아키텍처가 제공하는 플랫폼에 대한 패키징 및 설치 이점도 있다.

전력 전자 드라이브 및 에너지 저장 장치는 주 추진 시스템에서 떨어진 곳에 분산 배치할 수 있으며 동등한 유압/공압 시스템과 동일한 방식으로 제약을 받지 않는다.

롤스로이스는 한국공군에 C-130H/J와 RQ-4B 글로벌 호크용 엔진을 공급하고 있고,  해군에는 MT-30 하이브리드 엔진을 대구급 호위함을 중심으로 공급하고 있다.

롤스로이스와 공동엔진개발업체인 일본의 IHI은 XF9-1엔진을 지금도 지속적으로 개발 중이다.

방위장비청(ATLA) 산하 항공장비연구소(ASRC)에서는 2010년도부터 미래의 전투기에 스텔스성과 높은 전투력을 부여하기 위해서 불가결한 대추력화와 슬림화를 양립시킨 전투기용 엔진의 연구를 개시하고 엔진 구상의 검문토와 엔진을 구성하는 각 요소의 연구를 진행해 왔다.

영일이탈리아 3국이 공동개발 중인 GCAP 목업(사진:twitter)

IHI는 연구 개시 초기부터 ATLA와의 계약 하에 ASRC의 연구를 지원해 왔으며, 2018년 6월에 추력 15t급 프로토타입 엔진(XF9-1)을 납품하여 현재 ASRC에 의해 성능 확인 시험이 실시되고 있다.

엔진에 설계부터 엔진에서 뿜어져 나오는 전파를 차폐하는 기술,비강도가 높은 티타늄 합금을 압축기 전단부까지 적용함과 동시에 섬유 강화 플라스틱이나 세라믹기 복합 재료(Ceramic Matrix Composites: CMC)의 적용을 통해 엔진 경량화를 꾀했다.

XF9-1 엔진 제원은 길이 약 4.8m, 직경 약 1m, 애프터버너 ON 추력 15톤 이상, oFF상태의 추력 11톤 이상이다. XF9-1 엔진의 지름은 1미터, 엔진 코어의 최대 지름은 1.1미터,, 엔진의 전체 길이는 4.8미터다.

일본항자대용 GCAP(F-3)는 국내에서 개발된 엔진을 장착할 것이다. 그러나 일본산 엔진을 장착한 국산 초계기 P1, 훈련기 T4, 국산 헬기 OH1 등은 모두 엔진 불량 문제가 심각하다.

IHI의 엔진 현재도 개발단계로 생산에 돌입했을때 단가가 얼마나 나올지 모르기 때문에 기술 축적용으로만 개발이 끝날 공산이 크다.

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