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외부 기고 - 유로파이터 중량

전투기 중량과 무장, 연료 그리고 작전반경
가벼운 유로파이터가 엔진 효율과 무장의 질에서 월등


전투기의 성능을 판단하는 기준의 하나로 무장중량을 얘기하면서 최대이륙중량에서 기체중량을 뺀 값으로 계산한다면 맞는 말일까? 틀렸다. 연료무게가 빠져있기 때문이다.
전투기의 최대이륙중량에서 무장과 연료의 비율은 작전에 따라 달라지는 것이고 여기에 엔진의 효율성도 작전에 큰 영향을 미치게 된다.
따라서 전투기의 성능 판단에 있어서 전투기의 최대이륙중량은 반드시 무장과연료 그리고 작전 거리와 함께 따져 봐야 하는 것이 올바르다. 
차세대전투가 60대를 구매 도입하는 한국의 F-X 3차 사업에 제안되어 있는 유로파이터와 F-35, F-15SE를 통해 살펴보자.

-전투기의 이륙중량과 무장량. 연료량
한국공군사이트(www.airforce.mil.kr)에 나와 있는 자료에 따르면 유로파이터의 최대이륙중량은 52,000lbs이고 기체중량은 24,250lbs이다.  그 차이 27,750lbs가 최대무장중량일까? 아니다. 연료 무게가 빠져 있다. 자료에 따르면 유로파이터의 최대무장중량은 16,500lbs이다. 다시 말하면 유로파이터는 27,750에서 16,500을 뺀 약 1만lbs 이상의 연료를 언제나 실을 수 있다는 얘기가 된다.
유로파이터의 항속거리는 3,700km이다. 항속 거리는 통상적으로 전투기에 방공무기를 달고 연료를 최대한 넣고 날아가는 거리를 말한다. 유로파이터의 최대연료주입량은 외부연료통 3개와 내부탱크에 들어가는 연료량 그리고 트렌치3기종의 경우 컨포멀탱크에 넣을 수 있는 연료량을 합한 것이 될 것이다.

F-35의 최대이륙중량은 60,000lbs이고 기체중량은 29,300lbs이다. 차이는 30,700lbs이다.  F-35의 무장장착량은 내부에 5,700lbs 외부에 15,000lbs이다.
F-35가 스텔스 기능을 위해 내부에만 무장을 장착할 경우 미사일 4발, 5,700lbs만을 실을 수 있다는 것이다. 그리고 F-35가 스텔스 기능을 포기하고 내외부에 모두 무장을 달 경우 20,700lbs를 실을 수 있다는 것이다. F-35의 경우도 연료를 언제나 약 1만lbs 싣는다는 해석이 가능하다.
하지만 이러한 제원은 F-35가 개발이 끝나지 않았고 특히 스텔스 기능을 앞세우는 F-35는 외부무장장착점을 개발해서 시험을 하지 않았다는 점에서 신뢰도가 부족하다.

(전투기의 최대이륙중량과 무장 연료 비교) 단위 파운드 lbs
 유로파이터 F-35 F-15SE/F-15K
최대이륙중량 52,000  60,000 81,000
기체중량 24,250 29,300 31,000
최대무장량 16,500 내부 5.700
외부 15,000 24,500
연료량 10,000 이상 10,000 이상 25,000 이상

보잉이 제안한 F-15SE는 한국공군본부 사이트의 항공무기 체계에는 자료가 없다. F-15SE는 아직 시제기도 제작되지 않은 도면상에만 존재하는 전투기이기 때문일 것이다. F-15K의 자료로 간접적으로 비교해 볼 수 밖에 없다. 보잉은 한국 F-X 3차 사업에 F-15SE를 제안은 했지만 한국이 원할 경우 개조해 주겠다는 것이어서 군 관계자들은 F-15K를 다시 한국에 팔겠다고 제안하고 있다고 해도 과언이 아니라는 말을 하고 있다.
F-15K의 최대이륙중량은 81,000lbs이고 기체중량은 31,700lbs이다. 차이는 49,300lbs이다.  최대무장중량은 24,500lbs이니까 F-15K는 항상 연료를 25,000lbs이상 실을 수 있다는 계산이 나온다. F-15는 동체가 크고 무게가 많이 나가기 때문에 연료를 많이 실을 수 밖에 없는 것이다.
F-15K는 최대 연료 탑재가 내부연료통과 드롭탱크 3개 그리고 컨포멀탱크 2개를 모두 채웠을 때 가능하다. 내부는 2,025갤론, 드롭탱크 600X3, 컨포멀탱크 720X2 를 하면 총 5,265갤론이다. 이를 파운드로 계산하면 최대연료탑재량은 약 4만3천lbs이다.

-전투기의 무장 양과 질
전투기의 성능에 있어서 무장 양보다 중요한 것이 질이다. 여기에는 전투기에 무기를 매다는 거치대와 전자전 시스템과의 연결 등 전반적인 무기체계통합의 문제가 있다.
F-X 3차 사업에 경쟁 기종으로 참여하고 있는 3개 기종 가운데 록히드마틴의 F-35와 보잉의 F-15SE에 장착되는 무장은 기존 한국의 주력 전투기인 F-15K의 무장과 같거나 어떤 면에서는 떨어지는 수준으로 차기전투기의 무장으로는 문제가 있다는 지적이다.

록히드 마틴의 F-35의 경우 스텔스 성능을 유지하기 위해서는 내부무장창에 공대공미사일은 사거리 60km의 AIM120이나 사거리 20km의 AIM9X 두 발 그리고 공대지 유도폭탄은 LGB(레이저유도폭탄) 혹은 JDAM(GPS유도폭탄) 등 총 4발만이 장착 가능할 뿐이다.

F-15SE도 보잉의 주장대로 스텔스 성능을 내기 위해 내부무장창을 할 경우 F-35의 무장과 다를 것이 없다.  F-15SE가 스텔스 성능을 포기하고 외부에 무장을 할 경우에는 기존 F-15K의 무장과 같다.

현재 한국 공군이 쓰고 있는 F-15K는 공대지미사일로 신뢰도와 보유량에서 문제는 있지만 사거리 270km의 슬램이알이 장착되어 있고 공대공미사일도 F-X 3차 사업에 참여한 F-35나 F-15SE가 제안한 AIM-120과 AIM-9X 그리고 GPS 유도폭탄 JDAM 등으로 이미 무장하고 있다.

군 관계자들은 F-35나 F-15SE가 제안한 무장이 기존의 F-15K와 같거나 어떤 면에서 오히려 부족해서 갈수록 전투기가 공대공 공대지 모두 가능한 멀티롤과 스윙롤을 요구하는 전장 환경에서 임무를 제대로 수행하기 어렵게 될 것이라는 지적을 하고 있다.

F-X 3차 사업에 제안된 기종 가운데에는 미티어와 타우러스 미사일 등을 제안한 ‘유로파이터 타이푼’ 만이 F-15K를 뛰어 넘는 우수한 성능의 무장 운영이 가능할 것으로 분석된다.

유로파이터는 공대공 미사일로 사거리 100km의 미티어(METEOR), 공대지 미사일로는 사거리 500km가 넘는 타우러스(TAURUS) 그리고 지상과 해상에서 다양한 폭격임무가 가능한 브림스톤(BRIMSTONE) 등을 13군데의 외부장착점에 무장한다.

군 관계자는 F-15K가 도입되기 이전에 한국 공군 전투기의 무장은 공대공 미사일이 사거리 9km의 AIM-9M 정도였고 공대지 무장은 사거리 100km 안팎의 AGM-88 HARM(레이다기지파괴유도탄), AGM-84 하푼(공대함유도탄), AGM-65 매버릭(적외선 영상추적 공대지 공대함 유도탄) 등이 대표적이었다.

F-X 1, 2차 사업에서 F-15K는 여러 우여곡절 끝에 도입됐지만 기존 전투기의 미사일 사거리보다 훨씬 긴 슬램이알과 AIM-9X 그리고 처음으로 GPS 유도폭탄 JDAM 을 달고 들어와 한국의 영공 방어 능력을 강화시켰다는 평가를 받고 있다.
하지만 슬램이알 보유량이 60발도 안되고 그나마 최근 미국 해군에서 사용 중지를 요청해와서 F-15K는 그나마 가지고 있던 중거리 정밀 타격 능력이 사라진 꼴이 되었다.
또 F-15K는 한국 공군이 정비할 수 있는 범위가 KF-16에 비해서 10분의 1 정도밖에 되지 않아 고장이 났을 경우 미국으로 보내는 경우가 많아서 가동률과 군수유지에서 문제가 심각하다는 지적을 받고 있다.

이러한 점에서 최근 북한의 핵 실험과 단거리 미사일 발사 그리고 동아시아 영토 분쟁으로 긴장이 높아가고 있는 현 시점에서 F-X 3차 사업에서는 반드시 전투기 본연의 능력과 함께 무장과 군수유지 면에서 성능이 우수한 기종을 들여올 필요가 있다.

전투기의 가치는 기체의 우수성과 공대공 능력으로 하늘을 제압한 뒤 최종적으로 적의 심장부에 대한 직접적인 폭격 능력에 달려 있는 만큼 전투기의 무장 성능과 군수 유지의 용이성과 비용은 F-X 3차 사업 최종 기종 결정에서 최우선적으로 고려되어야 할 사항의 하나임이 분명하다.


-전투기의 중량과 작전 거리
전투기의 성능 판단에 있어서 무장과 함께 반드시 살펴봐야 할 것이 작전 거리 문제이다. 작전 반경 등 전투기의 작전거리는 다양한 요소들에 의해 좌우된다. 기체와 무장, 연료뿐 만 아니라 기상 상태나 고도도 영향을 준다.
전투기의 작전 거리를 결정하는 가장 핵심적인 요소는 첫 번째로 내, 외부에 탑재하는 연료량과 연비(fuel load, rate of consumption)이다.
두 번째 요소는 작전 유형인데, 초음속 상태에서 고속 기동을 반복하거나 저고도 침투 혹은 다목적 전투임무를 위해 무장을 강화할 때는 엄청난 연료를 소비할 수 밖에 없다.
반경과 거리를 구분할 필요가 있는데, 작전 반경은 임무 수행 후 기지로 귀환할 때의 총 거리를 반으로 나눈 값이다.
반면 순항 거리는 원거리 전개 시 일정 지점에 도달하는 거리를 말하며 흔히 클린 상태, 즉 비무장 상태에서의 운항 거리를 말한다. 공중급유기의 지원을 받는 경우가 많은데 이 경우 순항 거리 자체는 큰 의미가 없다.
작전 거리는 무장을 한 상태에서의 이동 거리를 말한다. 가미가제가 아닌 한, 전투기에서 가장 중요한 수치는 작전 수행 후 기지 귀환까지의 거리인 작전 반경이다.
이 부분에서 유로파이터 타이푼은 작전 별로 자세한 수치를 공개하고 있고 그만큼 성능에 자신이 있다는 반증이다.


 전투기의 작전 반경 Combat radius
 Eurofighter Typhoon F-15SE Silent Eagle F-35A Lightening II
작전 반경
Combat radius Ground attack, hi-lo-hi: 1,389km
Air defence with 3-hr combat air patrol: 1,850km
Air defence with 10-min. loiter: 1,389km  1,270km
 1,090km
(내부 연료)

항속 거리
Ferry range 3,790km
 스텔스를 가미한 F-15SE에 대해서는 상세 정보 미공개(F-15E Strike Eagle의 경우 3,900km-4,500km. cft 및 3기의 외부 보조 연료통 장착시) 2,200km
(내부 연료)
작전 거리
Combat range 2,900km 1,800km 











현재 F-X3차 사업에 제안된 기종들 중, 이른바 스텔스 성능을 적용했다고 하는 F-35A와 F-15SE의 경우 스텔스 성능을 유지하기 위해서는 외부에 무장을 할 수 없음은 물론이고 보조 연료통을 장착할 수 없기 때문에 작전 반경을 비롯해 모든 운항거리가 크게 줄어든다. 그래서인지 F-35A와 F-15SE의 경우 정확하게 작전 유형에 따른 작전 반경 등에 관련된 자료는 찾기 어렵다.
전투기의 작전 거리와 관련하여 또 한 가지 특기할 사항은 재연소(after burners 혹은 reheat)없이 초음속을 내는 수퍼크루즈 Supercruise 성능과 기동성을 획기적으로 높여주는 엔진 테크놀로지인 추력편향장치(Thrust Vectoring Technology) 장착 여부다.
F-X3차 사업에 제안된 전투기들 중 오직 유로파이터 타이푼에 장착될 전용엔진인 EJ200만이 수퍼크루즈 성능과 추력편향테크놀로지를 갖추고 있다.
F-X3차 사업에 제안된 기종은 아니지만 F-22 Raptor도 수퍼크루즈 성능을 갖추고 있고 러시아의 경우 Su-35BM도 수퍼크루즈 성능을 갖추고 있고 개발 중인 PAK-FA에도 이 기술이 적용될 예정이다. Su-35BM과 PAK-FA에는 추력편향장치도 갖추어져 있다.
F-15의 경우 엄청난 중량을 극복하기 위해 다량의 연료를 사용하면서 최고 속도가 마하 2.5 급으로 가능하다고 하지만 너무 오래 전에 설계된 기체인데다 처음부터 제공권 확보에 특화된 전투기였기 때문에 수퍼크루즈나 TVT 기술 적용이 요구되지 않았다.
F-35A의 경우도 F-22 같은 타 기종 전투기들이 제공권을 확보한 후 지상타격용으로 개념 설정이 된 기종이기 때문에 수퍼크루즈나 TVT를 갖출 이유가 없었다.
두 기종의 경우 향후에도 수퍼크루즈와 추력편향기술을 적용하여 성능 향상을 할 수가 없는 기종들이다.
F-15SE의 경우 도태 직전에 있는 기종에 내부무장창 등을 개조해 넣어서 스텔스 기능을 추가했다는 기종이지만 시제기 한 대 제작되지 않은 도면상의 비행기로서 다른 성능 향상을 실제로 기대할 수 없는 전투기이다.
F-35A의 경우도 설계 개념 설정 자체도 영향이 있지만 아울러 스텔스 성능으로 인해 더 이상 기체에 손을 댈 수가 없기 때문이다.

 전투기의 성능을 판단하는데 있어서 기체 무게와 무장, 연료, 작전 거리는 하나하나 떨어뜨려 놓고 보아서는 안되며 반드시 종합적으로 들여다 보아야 한다. 그리고 전투기 임무에 따라 상황이 달라지는 만큼 작전에 따른 성능의 차이도 반드시 살펴보아야 할 것이다.///

※ 주요 제원 자료출처 / 공통 : Wikipedia 영어, 불어 항목
Eurofighter Typhoon : 유로파이터 홈페이지www.eurofighter.com, www.eurofighter.co.kr / 유로파이터 Technical Guide
F-15SE : 2010년 Lockheed Martin Aeronautics Company가 일반에 배포한 공식 보도자료 / Eurofighter World - 2010년 3월호에 게재된 “EUROFIGHTER REACHES THE REALMS OF
F-35A Lightening II : 2011년 서울 ADEX에서 배포된 F-35 Lightning II 자료집 119 쪽 / 2010년 Lockheed Martin Aeronautics Company가 일반에 배포한 공식 보도자료
                        F-35 Lightning II Program Brief, 26 september 2006, Brigadier General R. Davis USAF, Program Executive Officer, F-35 Lightning II Program

  

2014년 12월06일 13시07분  

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