FA-50에 AESA 장착,엔진 교체

[김종문 목사]

FA-50에 AESA 장착,엔진 교체

작성일: 2019-06-01 23:39:16

(출처 - 월간 디펜스 타임즈 2019년 5월호에서 )

FA-50 개량 향방 - KF-X AESA 레이더 활용, F414 적용

 말레이시아 공군의 경전투기(LCA : Light Combat Aircraft) 사업에서 FA-50이 파키스탄 JF-17 인도 Tejas MK.1A와 경쟁을 하면서 드디어 FA-50은 다른 전투기들과 입찰 경쟁을 한다.

 FA-50의 수출 판로를 확대하면서 결국 정규 전투기들과 경쟁을 하는 시기다.

물론 2년전에 필리핀 마닐라 ADAS 2016에서도 JAS-39 전투기 SAAB사가 FA-50을 견제하는 모습을 보였다.

 JF-17은 FA-50와 비슷한 공허중량과 최대이륙중량을 갖는 항공기이지만 BVR 교전(SD-10 공대공 미사일)과 공대함 스탠드 오프 공격(C-802AK 공대함 미사일, CM-400AKG 초음속 공대함 미사일), SEAD(MAR-1 대레이더 미사일, CM-102 대레이더 미사일) 능력을 보유한 항공기이며, 자체 방어를 위한 ECM 체계(KG300G 전자전 포드)까지 사용할 수 있는 다목적 전투기이다.

 HAL(Hindustan Aeronautics Limited)의 Tejas MK 1A 역시 AESA 레이더(EL/M-2052)와 자체 방어를 위한 ECM 장비(EL/L-8222 포드)를 운용하도록 개발되고 있다.

Tejas MK 1A에는 FA-50과 마찬가지로 F404 엔진(F404-GE-IN20)이 탑재되는데, 이는 이미 말레이시아 공군이 F404 엔진을 탑재한 F/A-18D 전투기 8대를 운용하고 있다는 점에서 높은 평가를 받을 수 있는 요인이다(반면 JF-17에는 말레이시아 공군이 운용하다가 예비 항공기로 전환한 MiG-29N의 RD-33 엔진의 파생형인 RD-93 엔진 탑재).

 FA-50의 F404-GE-102 엔진은 FADEC 엔진 제어 채널과 애프터 버너를 모두 이중화함으로써 신뢰성을 더욱 향상시켰다는 점이 강점이다.

 Tejas는 FA-50과 공허 중량과 최대이륙중량면에서 큰 차이가 없는 LCA(Light Combat Aircraft)이다.

이처럼 그동안 경공격기와 LIFT(Lead In Fighter) 시장 위주로 판로를 확대해 온 FA-50이 이제 정규 전투기들과 경쟁하면서 추가 성능 개량을 필요로 하고 있다.

체공 시간 증대

 FA-50의 체공 시간 증가는 이미 FA-50 항공기를 도입한 해외 운용국에서도 필요성이 제기되고 있다. 그리고 해외 수출뿐만 아니라 한국 공군 여건을 감안하더라도 FA-50의 체공 시간 증가 개량에 대해 적극 고려를 할 필요가 있다.

 한국 공군에서 CAS 임무는 대개 로우엔드 전투기인 FA-50 60대와 100대 이하의 F-5E/F가 담당하고 있다.

이 중 제 29 전술개발전대의 가상적기로 운용되는 항공기와 제 1 전투비행단의 F-5F를 제외하면 실질적으로 CAS 투입 가능한 로우엔드 항공기 가용 숫자는 더욱 줄어들게 된다.

장차 로우엔드 전투기 세력으로 FA-50 60대이며, FA-50 60대도  CAS 임무만 전담하는 것이 아니기 때문에 가용 CAS 세력은 장차 크게 김소하게 될 것이다. 이는 공군의 공지 전투 여력이 지금보다 더욱 부족하게 될 것이다.

 FA-50 역시 공대공 임무를 부여받는다.

그리고 우수한 SAR 모드를 보유한 EL/M-2032 레이더와 EGI(H764), 그리고 MIDS/LVT-6의 Link 16 데이터 링크 통신을 사용한 항법 데이터 보정 알고리즘을 사용할 수 있기 때문에 FA-50은 단순히 지상군에 대한 직접적인 항공 화력 제공과 고속 FAC(Forward Air Controller) 역할뿐만 아니라 합동화력구역에서 hard deck(최저 고도)가  가장 높은 대화력전(ATK) 공역에 체공(X-ATK)하면서 대화력전 표적을 획득, 정밀 타격하는 임무에도 투입된다.

 FA-50은 BLU-108 감응자탄 다수 내장하여 다수의 기갑차량을 일거에 일소할 수 있는 CBU-105 SFW(Sensor Fuzed Weapon)를 사용하기 때문에 1개 편대의 FA-50이 INT-cell 바깥에서 INT-cell 내부의 적 대규모 지상작전제대를 타격할 수 있기 때문에 FLOT(Forward Line Own Troops)로 적 대규모 증원 제대가 접근하기 전에 차단할 수 있다.

 SFW에 내장된 BLU-108탄은 정밀 공격 자탄 40개를 내장하는 이론적으로 최대 40대의 기갑 차량을 일거에 파괴할 수 있다.

 이처럼 3개 비행대에서 운용되는 FA-50에 다양한 임무가 부여되면서 CAS 투입 sortie를 차출해야 하는 것이 현실이다.

 그러므로 공지 전투를 위해 설치되는 Kill Box 중에서 공군에 배정된 Kill Box들에 상시 X-CAS 대기 체공을 유지하려면 CAS 임무 비중이 높은 FA-50의 체공 시간을 늘림으로써 X-CAS 유지를 위한 필요 sortie를 감소시켜야 한다.

 FA-50의 체공 시간 증대 방안

 FA-50의 체공 시간 증대 방안에 대해서는 지금의 보조연료탱크(150 US Gal)보다 더욱 대형의 보조연료탱크를 탑재하는 방안과 공중급유 기능을 부여하는 방안 등이 이미 연구된 바 있다.

 공중급유 기능을 부여하는 방안에 대해서는 미 공군 T-X 사업 T-50A에 적용된 것과 같이 FA-50의 캐노피와 수직 미익 사이에 공중급유 리셉터가 포함된 구조물을 결합하고 해당 구조물의 리셉터가 직접 동체 내부 연료탱크와 연결되도록 하는 방안과 기수 근처에 공중급유 프로브를 설치하는 방안이 연구되었다. 즉 플라잉 붐(Flying Boom) 급유 방식과 프로브 앤드 드로그(Probe and Drogue) 방식 이다.

 이미 한국 공군의 핵심 주력 전투기들(F-15K, KF-16, 현재 도입 중인 F-35A)이 모두 플라잉 붐 공중 급유를 위한 리셉터를 보유하며, KF-X 역시 플라잉 붐 급유를 위한 리셉터가 설계에 반영되어 있다(인도네시아의 IF-X에는 리셉터 대신 수납식 공중급유 프로브 보유 예정).

 무엇보다 플라잉 붐 급유를 위한 공중급유 붐을 갖춘 KC-330(한국 공군 A330MRTT) 공중급유기를 전력화하고 있다. 따라서 FA-50에 체공 시간 증가 방안으로 플라잉 붐 급유 리셉터를 설치하는 방안이 고려된 것은 당연한 것이다. 해당 개조 방안은 기술적으로도 큰 어려움이 없다고 한다.

 다만  플라잉 붐 급유 능력을 부여받더라도, 공중급유 리셉터 설치 개조를 받은 FA-50 개량형이 전시에 공중급유를 받기는 어렵다는 것이 해당 개조 방안의 단점이다.

 한국 공군은 불과 4대의 KC-330 공중급유기를 도입하고 있기 때문에 동 공중급유기를 추가 도입하지 않는 한 전시에 1대씩 공중급유기에 할당된 대기 공역에 1대씩 로테이션 투입될 것이다. 이는 이미 공중급유 리셉터를 보유한 주력 전투기인 F-35A, F-15K, 그리고 KF-16의 공중급유 소요도 완전히 충족하기 어렵기 때문에 FA-50 개량형에도 공중 급유를 할 여건이 되지 않는다는 것을 의미한다.

 나중에 공중급유기를 추가 도입하더라도 이 문제는 여전히 해결되지 않을 것이다. 추가 도입된 공중 급유기 역시 F-15/16/35를 우선적으로 지원해야 하기 때문이다.

 한국 공군은 공중급유 붐을 장착한 A330 MRTT 공중 급유기 4대를 도입하면서 동시에 해당 급유기의 날개에 탑재할 수 있는 <Cobham 사의 905E 공중급유 포드>도 연말까지 도입할 예정이다.

한국 공군의 A330 MRTT인 KC-330 공중 급유기는 플라잉 붐 공중급유뿐만 아니라 프로브 & 드로그 공중급유 능력도 보유하게 된다.

 이는 프로브를 사용하여 공중급유를 받는 전투기를 운용하는 미 해군과 미 해병대와의 연합 작전을 염두에 둔 것으로 짐작된다. Cobham 905E 포드를 도입함으로써 KC-330 공중 급유기는 플라잉 붐 급유와 프로브 & 드로그 급유를 모두 할 수 있다.

 FA-50에 공중급유 프로브를 설치하는 옵션을 수출형뿐만 아니라 한국 공군 FA-50에 적용해도 장차 활용할 수 있게 된다.

 KC-330 공중 급유기는 플라잉 붐 급유를 받기 위한 리셉터를 갖춘 주력 전투기들을 우선적으로 지원을 해야 하기 때문에 만약 FA-50에 급유 프로브를 설치하는 개량을 하더라도 해당 항공기에 KC-330의 공중급유를 배정하는 것은 쉽지 않다.

 이 문제에 대해서 해결 방안이 있는데, KC-330과 함께 도입되는 Cobham 905E 공중급유 드로그 포드를 추가로 도입하여 필요할 때 수송기에 탑재하여 프로브 & 드로그 공중급유 전용 간이 공중 급유기를 별도로 운용하는 것이다. 이는 이미 보유한 수송기의 날개에 공중급유 포드를 탑재하여 필요할 때마다 프로브 & 드로그 급유 전용 공중급유기로 사용하기 위한 장비품만 도입하는 것이기 때문에 공중급유기를 신규 도입하는 것보다 비용이 더욱 저렴하다.

 이 때문에 정규 공중급유기를 도입하여 운용할 여력이 없는 나라들이 수송기에 공중 급유 포드를 장착하여 프로브 & 드로그 공중급유기로 운용하고 있다. 현재 FA-50을 제안받고 있는 말레이시아 공군 역시 C-130H 4대에 공중급유 포드를 탑재하여 공중급유기로 운용하고 있으며, A400M 수송기 역시 필요할 때마다 Cobham 905E 공중급유포드를 탑재하여 간이 공중급유기로도 운용하고 있다.

 이것은 우리에게도 시사 한다. 현재 한국 공군에는 수송기 3대 신규 소요가 여전히 남아 있으며, 스페인 정부에서 KAI의 KT-1과 TA-50을 스페인 국방부가 발주한 A400M 수송기와 맞교환하는 것을 여전히 제안하고 있다.

 한국 공군의 수송기 3대 소요를 충족시키면서 T-50 계열 항공기의 해외 시장 확대를 도모하면서 장차 한국 공군이 보유한 FA-50에 공중급유 프로브를 설치하여 연료 탱크에 연결하는 개량을 할 경우 이미 한국 공군이 도입 예정인 Cobham 905E 포드를 추가 도입하여 A400M을 (A330MRTT 추가 도입 소요 발생과 발주를 해치지 않으면서) 간이 공중급유수송기로도 운용할 수 있게 된다.

  FA-50에 공중급유 프로브를 설치하는 개량을 하고 해당 설계를 인증하여 공군에서 운용, 신뢰성을 확보하는 것은 최근의 말레이시아 공군에 FA-50이 제안된 것과 같이 프로브 & 드로그 방식 공중급유기를 운용하는 나라들을 대상으로 시장 확대에 보탬이다.

 말레이시아에서 FA-50과 경합을 하고 있는 JF-17의 경우에는 이미 프로브 & 드로그 공중 급유를 위한 프로브를 보유하고 있다(파키스탄 공군에서 IL-78 공중 급유기와 연계 운용).

BVR 교전 능력 부여

 FA-50에 BVR 교전 능력을 부여하는 것은 일단 수출 시장 확대를 위한 개량이다.

한국 공군은  강력한 BVR 교전 능력을 보유한 F-15K 59대와 F-16C/D 167대(KF-16C 90대, KF-16D 43대, F-16PBU 34대) 총 226대의 현대적인 BVR 교전 가능 전투기를 보유하고 있으며(도태되고 있는 F-4E는 제외) 이 중 KF-16C/D 133대는 F-16V로 개량되고 있다. 여기에 F-35A 40대가 도입되고 있으며 장차 F-35A 20대 추가 도입도 기정사실이다.

 그러나 해외 도입국을 보면 사정이 다르다. 필리핀 공군의 경우에는 당분간 FA-50이 그들의 유일한 최정예 전투기이다. 현재 F-16V과 JAS-39가 필리핀 공군에 제안되고 있지만 이들이 1개 대대 규모(필리핀 공군 1개 전투 비행대 완편 규모는 한국 공군의 그것에 미치지 못한다)를 전력화하더라도 FA-50은 여전히 필리핀 공군에서 중요한 전투기이다.

 이 때문에 2016년에 필리핀 개최 ADAS 2016에서는 라파엘(Rafael)이 I-Derby 공대공 미사일과 Python-5 공대공 미사일, Spice 1000, Litening 타게팅 포드 등 필리핀 공군의 FA-50PH를 개량하기 위한 개량 프로그램 패키지를 제안하였다.

 인도네시아 공군은 그동안 영공 규모에 비해서 턱없이 부족한 전투기 보유 숫자 때문에 그동안 방위가 소홀했던 이리안자야(Irian Jaya. 웨스트 파푸아) 일대의 영공 방어 강화를 위해 전투기 세력 일부를 웨스트 파푸아(West Papua)로 이동시키며 여기에 T-50i도 포함되어 있다.

 FA-50은 각종 BVR 모드와 우수한 ECCM 성능을 보유한 EL/M-2032 레이더와 Link 16 데이터 링크 단말기를 사용함으로써 BVR 교전 능력 기반은 있다.

 한국 공군은 FA-50 EL/M-2032 레이더의 BVR 탐색 모드(RWS, RWS-SAM 등)가 생성한 트랙들의 피아식별을 하기 위한 심문 기능 없이 응답 기능만 있는 AN/APX-118을 FA-50에 통합하였다.

 FA-50에 통합된 EL/M-2032 레이더의 BVR 모드(RWS, RWS-SAM, TWS, DTT, SAM, STT 등)가 생성한 트랙들에 대한 피아식별 심문은 불가능하고 심문 응답기를 보유한 아군 플랫폼들의 피아식별 심문에 응답하는 것만 가능하다.

 해외에 수출되는 FA-50에 통합하기 위한 BVR 항전 configuration은 한국 공군의 FA-50의 그것과 별도로 개발할 필요가 있다. 이미 KAI에서 공식적으로 FA-50 발전 로드맵에 BVR 교전 능력과 타게팅 포드 사용 능력을 보유한 FA-50 Block 20 개발이 포함되어 있음을 발표했다.

 KAI의 로드맵은 타게팅 포드를 사용하여 GBU-12와 같은 500 파운드 레이저 유도 폭탄 유도 능력과 더욱 정밀한 표적 획득 기능을 보유한 FA-50 Block 10을 개발하고 여기서 더욱 발전시켜서 BVR 교전 능력을 보유한 FA-50 Block 20을 개발하는 것이다.

 이 중 FA-50 Block 10의 타게팅 포드 운용 능력은 

  AN/AAQ-33과 같은 타게팅 포드로 표적을 고해상도 영상으로 식별하고 좌표를 획득하는 것이 고속 FAC 역할에 필요한 것이며, 공격 전의 정밀한 표적 좌표를 획득하여 공대지 무장 투하 제원을 정밀 공격기로서 FA-50의 능력을 향상시키는 첩경이기 때문이다. 무엇보다 현재 FA-50의 주력 공대지 유도무기로 사용되고 있는 JDAM(500 파운드 GBU-38)보다 레이저 유도 폭탄이 더욱 표적에 정확하게 유도된다.

 BVR 교전 능력이 부여되는 FA-50 Block 20에 통합할 CIT로 유력한 시스템은 KF-16 개량형에 채용된 AN/APX-125와 그리스 공군 F-16C/D 개량 프로그램(KF-16 개량과 마찬가지로 F-16V 항전 configuration 통합)에 채용된 AN/APX-126 등이 있다.

 FA-50에는 JHMCS-2를 통합하여 해당 HMD의 Link 16 연동 IFF 정보 시현 기능을 사용할 수 있게 된다. 현재 F-15K에 통합되어 사용되고 있는 JHMCS의 발전형인 JHMCS-2는 KF-16 개량 프로그램과 KF-X에도 채용된 시스템에다.

 JHMCS와 달리 JHMCS-2는 전천후 주야간 사용이 가능하며, 해당 HMD가 획득한 표적의 좌표와 고도를 HMD와 임무 컴퓨터를 통해 연동되는 항법 체계와의 인터페이스를 통해 파악하여 해당 위치 정보의 표적의 피아식별을 Link 16을 통해 자동으로 요청(J7.4 메세지)하여 해당 표적을 피아식별을 할 수 있는 다른 네트워크 참여자의 피아식별 공조를 받을 수 있도록 설계되어 있다.

 ASRAAM과 같은 HOBS(High Off Boresight) 교전이 가능한 공대공 미사일과 HMD는 현대 전투기에서 필수적인 장비로 자리를 잡기 때문에 수출형뿐만 아니라 한국 공군 FA-50에도 채용할 필요가 있다. 특히 JHMCS-2는 KF-16 개량형과 KF-X 장비이기 때문에 장비 공통화 측면에도 부합한다.

KF-X용 AESA 레이더 통합 및 F414 엔진 장착 준비중

  미국 정부가 FA-50에 AESA 레이더 통합을 허용하지 않는다는 것이 통념으로 자리 잡았지만 사실은 다르다.

 이미 FA-50의 임무 컴퓨터와 OFP등이 국산화되었고 FLCS(Flight Control System)의 비행제어 OFP도 국산화되었기 때문에 FA-50에 통합할 장비와 무장은 미국의 승인을 득할 필요는 없다. 즉 FA-50의 소스코드는 미국제 항전(현재의 AN/APX-118 응답기와 MIDS/LVT-6)의 OFP의 소스코드를 제외하면 국내 업체가 보유하고 있기 때문에 AESA 레이더를 FA-50에 통합하는 것이 제도적으로 문제가 아니다.

 문제는 주로 기술,예산 문제이다. FA-50은 레이돔 체적이 작아 내장 가능한 AESA 레이더 안테나가 작아 AESA 레이더에 많은 T/R 모듈을 배열할 수 없다.

그리고 AESA 레이더는 지금의 레이더보다 전력 소요가 크며, 레이더의 ECS(Environment Control System) 관련 전력 소요가 크므로 FA-50 항공기의 항전 전력 공급 계통이 개선되어야 하며, 이를 위해 엔진을 교체(F404-GE-102 엔진을 F414 엔진으로 교체)하는 등 레이더 이외의 요소들까지 대대적으로 교체하는 전면적인 개량이 필요하다.

 다행히도 현재 해결의 실마리가 있다.

오늘날 AESA 레이더는 과거보다 전력 밀도가 더욱 높고 안테나 이득이 더욱 향상된 T/R 소자들이 채용되며, 이 때문에 신형 소자를 사용한 소형 AESA 레이더가 소자 배열 간격과 소자 숫자가 줄어들어도 구형 소자들을 사용하는 T/R 모듈 1,000여개 AESA 레이더 못지 않은 출력과 안테나 이득, (동일 조향 제원에서) 위상차를 보유하는 것이 적어도 이론적으로는 가능하다.

<<  추가 내용 :  한화 시스템에서 개발하는 KF-X용 AESA 레이더 역시 이러한 기술 트랜드를 수용하여 개발되고 있으며, 따라서 장차 KF-X에 통합할 AESA 레이더가 완성되면 이를 축소시켜 FA-50에 통합할 수 있도록 개발된 소형 AESA 레이더를 장착할 예정이라고

 5월 31일의 한화 시스템 주관 국방부 출입기자단 간담회에서 장시권 대표는 같은 테이블에 앉은 기자에게 말했다고 전해지고 있다.

또한 FA-50의 엔진을 KF-X 엔진의 선정된 F414 엔진으로 교체하여 수출하는 방안도 준비중이라고 한화 시스템의 장시권 대표는 언급했다고 한다.  >>