차세대 전투기 격돌 F-15K vs 라팔


시사 잡지에 전투기 광고가 등장하는 시대가 왔다. 우리나라의 차세대 전투기 사업 때문이다. 3월 말이나 4월 초에 최종 결정이 내려지는데…. 우리의 영공을 책임질 전투기의 탄생에 발맞춰 가장 유력한 후보 F-15K와 라팔을 살펴보자.

차세대 전투기 F-15K
완전 무장한 전투기들이 치열한 공중전을 벌이고 있다. 용호상박의 대격전이 벌어지는 장소는 바로 우리나라. 최근 차세대 전투기로 선발되기 위한 막판 경쟁이 실제 전투만큼 치열하게 전개되고 있다는 얘기다. 노후된 전투기를 교체하고, 한반도 주변 5백km의 범위를 방어하는 공군 전력을 확보하기 위해 시작된 차세대 전투기(FX, Fighter neXt)사업은 이제 최종 결정을 내려야 하는 시점에 와있다.

대한민국 공군을 자원한 전투기는 모두 4종류. 미국의 F-15K, 프랑스의 라팔, 유럽 4개국이 공동 개발한 유로파이터, 러시아의 SU(수호이)-35가 바로 그들이다. 저마다의 능력을 뽐내는 후보들 가운데 현재는 F-15K와 라팔의 2파전으로 압축된 상황이다. 첨단 과학으로 무장한채 우리나라의 영공을 책임질 차세대 전투기 F-15K와 라팔을 만나보자.

전쟁 발발 억제 기능까지

공기를 꿰뚫는 엄청난 속도, 민첩하고 자유로운 움직임, 그리고 무시무시한 화력. 1991년 걸프전이 발생했을 때 TV 속에 모습을 드러낸 전투기의 위용이다. 사실 TV로 생중계된 걸프전은 전투기가 실제 어떤 역할을 하는지 직접 볼 수 있었던 기회였다. 결론은 하늘을 장악하고 폭탄을 쏟아붓는데 견뎌낼 장사는 없다는 사실이었다.

전투기로 대표되는 공중전력의 중요성은 갈수록 커지고 있다. 우수한 전투기를 보유한 나라는 전쟁에서 승리할 확률이 그만큼 높아진다. 이는 거꾸로 우수한 전투기를 보유한 나라에게 함부로 전쟁을 일으키기 어렵다는 의미도 된다. 전투기가 전장에서 활약할 뿐 아니라 보통 때에는 전쟁 발발을 억제하는 역할까지 겸한다는 얘기다. 핵무기와 같은 강력한 전쟁 억제 수단을 보유하지 않은 우리나라에서 첨단 전투기가 더욱 중요한 이유다.

현재 우리나라의 차세대 전투기로 유력한 F-15K와 라팔. 중요한 사안인 만큼 요모조모를 비교한 후 신중하게 결정해야 한다. 우선 간단한 이력서부터 살펴보자.

F-15K는 미국 보잉사에서 개발한 전투기로 이름에서 짐작할 수 있듯 F-15 시리즈의 가장 최신 한국형 버전이다. F-15의 개발 역사는 40여년 전으로 거슬러 올라간다. 1960년대 옛소련이 MIG(미그)-25를 선보이자 미국은 이를 제압할 만한 강력한 전투기가 절실히 필요했다. 이것이 바로 공중전에서 우세를 확보하기 위해 공대공(空對空) 전용으로 개발돼 1974년 실전에 배치된 F-15B다. 이후 지상공격이 가능한 공대지(空對地) 겸용 종류까지 다양한 업그레이드 F-15가 선보인다.

이 F-15 시리즈 중 가장 유명한 것은 1989년 선보인 F-15E 스트라이크 이글(strike eagle)이다. F-15E는 공격하는 독수리란 이름에 걸맞게 걸프전에서 단 한대도 격추되지 않고 적기를 26기나 격추하는 완벽한 공격력을 선보였다. 현재 미국과 이스라엘, 일본 등에서 운용중인데, 우리나라의 차세대 전투기로 지원한 F-15K는 이 F-15E를 업그레이드한 것이다.

불어로 돌풍을 뜻하는 라팔(Rafale)은 프랑스의 다소사가 개발한 전투기다. 제2차 세계대전 때 독일군에게 파리가 함락되는 수모를 겪은 프랑스는 군수산업에 심혈을 기울여 상당한 수준에 도달해 있다. 이런 프랑스 군수산업의 대표주자가 다소사로, 중동전 때 수십배나 되는 아랍 전투기를 상대로 이스라엘에게 대승을 안겨줘 유명해진 미라주 전투기를 개발한 회사이기도 하다.

다소사는 1980년대 프랑스의 차세대 공군 주력기로 사용하기 위해 라팔의 개발에 착수했다. 공중 장악에서 지상 공격과 정찰까지 다양한 임무를 수행하는 다목적기로 개발됐는데, 최신 세대에 걸맞게 첨단 장치가 자랑이다. 항공모함에 탑재하는 종류인 라팔 M이 2000년 프랑스 해군에 실전 배치돼 운용중인데, 우리나라의 차세대 전투기로 지원한 종류는 라팔 EK/DK다.
걸프전은 공중병력이 우세한 다 국적군의 압승이었다. 현대전 에서 전투기의 중요성을 보여 준 셈이다.걸프전은 공중병력이 우세한 다 국적군의 압승이었다. 현대전 에서 전투기의 중요성을 보여 준 셈이다.

음속을 뚫는 강력한 엔진

차세대 전투기가 되기 위해 치열한 승부를 벌이고 있는 F-15K와 라팔의 겉모습을 비교했을 때 가장 먼저 느낄 수 있는 차이점은 크기다. F-15K는 날개너비 13.05m, 길이 19.45m, 높이 5.68m인데 비해, 라팔은 각각 10.8m, 15.27m, 5.34m다.

몸무게는 이보다 차이가 더욱 크다. F-15K는 무장하지 않은 자체 중량이 20t으로 10t인 라팔의 두배가 된다. 권투선수로 비유하자면 헤비급과 미들급 이상의 차이다. 사실 전투기의 체구 차이는 눈에 두드러지지만 각기 장·단점이 있기 때문에 그리 중요하지는 않다. 예를 들어 중량급인 F-15K는 가속도를 붙이는데, 경량급인 라팔은 연료 소모를 줄이는데 유리하다.

F-15K의 기체는 중량감 때문인지 전체적으로 탄탄한 느낌을 준다. 커다란 주날개가 45˚각을 이루며 약간 뒤쪽을 향하고 있다. 이처럼 뒤로 각을 준 날개를 후퇴날개라 부른다. 후퇴날개는 고속으로 앞으로 날아갈 때 저항이 적게 발생해 가속에 유리하고, 또 비행의 안정감이 우수하다는 장점을 갖고 있다. F-15K는 이 후퇴날개 덕분에 빠른 시간에 음속에 도달할 수 있다.

F-15K는 꼬리부분 제트엔진 분출구 양옆으로 2개의 수직날개가 있다. 기체의 안정성을 위해 설계된 수직날개는 쉽게 식별하는데 도움을 준다.

라팔은 꼬리부분에 수직날개가 1개 있을 뿐 수평의 꼬리날개가 없는 흥미로운 모습이다. 주날개는 완전한 삼각형 모양으로 이런 모양을 흔히 델타날개라 부른다. 델타날개는 항공역학적으로 무게중심의 변화가 거의 없는 안정된 모양이어서 고속비행에 뛰어나다. 그러나 비행기를 띄우는 양력이 부족하고 저속비행을 할 때는 기동성이 떨어진다.

라팔은 카나르날개라는 보조날개를 설치해 이런 단점을 극복했다. 카나르날개는 시야 확보와 제트기 엔진의 공기흡입에 지장을 주지 않기 위해 조종석 바로 뒤 동체 상단에 위치한 작은 델타날개다. 자유롭게 회전되면서 양력이 최대가 되도록 도와주며, 기체의 무게중심에 변화를 줘 자유롭게 기동하도록 한다.

날개 모양 외에도 두드러지는 겉모습의 차이점은 공기흡입구다. 공기흡입구는 고온·고압 상태에서 연료를 연소시켜 추진력을 얻는 제트엔진에 필요한 공기를 제공 한다. F-15K의 경우에는 기체의 측면에 2개의 4각형 공기흡입구를 달고 있다. 흡입구의 입구는 엔진에 공기를 최적으로 보내기 위해 컴퓨터에 의해 상하로 조절된다. 반면 라팔의 공기흡입구는 측면 하단부에 위치하는데, 흡입에 필요한 거추장스런 장치를 달고 있지 않다. 흡입을 조절하는 복잡한 과정이 필요 없어 전투기 자체의 무게 부담을 줄인 셈이다.

이와 같은 공기흡입구의 차이는 근본적으로 탑재된 엔진이 다르기 때문이다. F-15K는 플랫 앤 휘트니사의 F100-pw-100 엔진 2기가 장착돼 있다. 이 엔진은 F-15K를 최대 마하 2.5라는 엄청난 속도에 도달시킬 만큼 강력한 추진력이 자랑이다. 엔진은 둘 중 하나가 꺼졌을 때 기동이 불안정해지는 것을 줄이기 위해 가깝게 위치하고 있다.

라팔은 스네크마사의 M88-3 엔진 2기를 사용한다. 이 엔진은 유체역학과 열역학을 고려해 3차원 수치해석을 통해 디자인된 최신 엔진이다. 고속과 저속에서 유연하게 적응한다는 점이 장점인데, 이 엔진을 장착한 라팔은 최대 마하 2.0의 속도로 날 수 있다.

전형적인 전투기 모습의 F-15K 전체 외형은 오랜 시간 동안 가다듬어져 왔다. 이에 비해 라팔은 기존의 전투기에 비해 상당히 특이한 모습이다. 이것은 라팔의 경우 레이더에 잡히는 크기를 1/10 정도로 줄이는 스텔스 기능을 도입했기 때문이다. 라팔은 다소사가 개발한 첨단 항공기 제작 소프트웨어 카티아(CATIA)로 설계됐다. 카티아는 종이로 된 설계도 대신 컴퓨터로 모든 작업이 가능하다.
라팔이 장착할 수 있는 다양 한 무기들이 전시돼 있다. 총 9.5t에 이르는 엄청난 화력이다.라팔이 장착할 수 있는 다양 한 무기들이 전시돼 있다. 총 9.5t에 이르는 엄청난 화력이다.

목표물을 찾아가는 미사일

전투기의 성능을 가늠하기 위해서 고려해야 할 중요한 사항은 당연히 전투력이다. 전투기를 조정하는 슈팅 게임을 한다고 가정해보자. 날렵하게 전투기를 조정해 적기를 요격해야 한다. 이때 아이템을 많이 먹어 우수한 화력을 갖고 있으면 게임을 클리어하기 쉬워진다. 물론 실제 전투기의 성능은 게임처럼 단순하지 않다. 하지만 전투기 자체의 성능만큼 탑재되는 무기가 중요한 것은 사실이다.

F-15K는 분당 6천발을 발사하는 20mm 기관포가 기본으로 탑재돼 있으며, 총 11t에 이르는 무기를 장착할 수 있다. 전투기 한대가 2차 세계대전에 사용된 폭격기와 맞먹을 정도로 엄청난 양의 폭탄을 장착한 셈이다.

대표적인 무기만 살펴보면 공기흡입구 아래 양쪽에는 레이저로 유도되는 공대공 미사일 AIM-7 스패로우(Sparrow)가 장착돼 적의 공중 병력을 제압한다. 지상 목표물 공격을 위해서는 순항 미사일 SLAM-ER을 장착한다. SLAM-ER은 목표물과 실제 영상을 비교해 장거리를 날아가 폭파시키는 미사일이다. 특히 발사한 후 목표물이 이동했거나 파괴됐을 경우 새로운 목표물을 선정하는 일이 가능하다는 장점을 갖고 있다. 이 외에도 F-15K는 무기 선택이 자유로워 실전에서 입증된 다양한 첨단 무기를 선택해 탑재할 수 있다.

라팔은 분당 2천5백발을 발사하는 30mm 기관포가 장착돼 있으며, 총 9.5t에 이르는 무기를 기체와 날개에 장착할 수 있다.

대표적인 무기로 공중 병력을 상대하기 위해서 공대공 미사일 미카(MICA)가 사용된다. 미카는 레이더 유도 방식과 적외선 유도 방식으로 조종되는 종류가 있는데, 최대 10기까지 라팔에 장착할 수 있다. 지상의 목표물을 공격하기 위해서 3백km급 장거리 순항미사일 스칼프(SCALP)를 장착한다. 스칼프는 스텔스 성능을 갖추고 있어 적의 대공 방어망 밖에서 발사해도 몰래 침투해 공격에 성공한다는 장점을 갖고 있다.

화력 못지 않게 전투력에서 중요한 것은 임무를 수행할 수 있는 지역의 넓이다. 현재 우리나라의 주력 공군기인 F-16의 가장 큰 문제도 바로 활동반경이 좁다는 점이다. F-16의 경우 독도 상공에서 전투가 벌어졌을 경우 불과 5분을 버티기 힘들다. 연료의 한계 때문이다. 사실 작전을 펼칠 수 있는 전투 반경이 넓지 못한 전투기는 별 쓸모가 없다.

F-15K는 무장한채 연료를 다시 보급받지 않아도 최대 1천6백km 반경에서 임무를 수행할 수 있다. 북한과 일본 전지역뿐 아니라 중국 동부와 러시아 영토 상당 지역까지 활동반경을 갖는 셈이다. 무기 양을 줄이고 보조연료탱크를 장착하면 활동반경은 2천km대까지 늘어난다.

라팔은 무장한채 1천5백km 반경에서 임무를 수행할 수 있다. 무기 양을 줄여 착탈식 연료탱크(CFT)를 장착하면 작전 반경은 좀더 넓어진다. 라팔이 눈에 띄는 점 중 하나는 공중급유 기능이다. 전투기는 공중에서 연료를 공급해주는 공중급유기와 함께라면 실제 활동거리는 수십배로 늘어난다. 그런데 적의 기습으로 공중급유기가 발진하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이를 대비해 라팔은 전투기 사이에서도 공중급유하는 기능을 갖추고 있다.

자체 방어하는 시스템

과학기술이 발달하면서 전투에서도 정보가 중요하게 다뤄지고 있다. 전투가 벌어지면 전투기는 적군의 전투기와 지대공 미사일 등 다양한 공격에 대응해야 한다. 물론 우리편을 공격하는 실수를 범해서도 안된다. 생명을 결정짓는 수많은 정보를 정확히 수집해 분석해야 한다는 의미다. 그래서 전투기의 우세는 누가 먼저 정확한 정보를 수집하느냐에 승패가 결정된다는 얘기까지 나오고 있다.

먼저 적을 발견하면 적을 제압할 확률이 그만큼 높아진다. F-15k는 이를 위해 1백30km나 탐지할 수 있는 최신 레이더인 APG-63(v)1을 장착하고 있다. 안테나에서 날카로운 빔을 쏟아 분석하는 기계식 레이더인데, 동시에 10개의 목표물까지 추적할 수 있다. APG-63(v)1은 고해상도로 지도를 작성하는 기능을 갖고 있어 비행에 도움을 준다. 레이더를 보완하고 목표물 포착과 공격의 유연성을 높이기 위해 열을 추적하는 전방감시 적외선장비(FLIR)도 갖추고 있다.

라팔은 탐지거리는 1백km지만, 최신 전자탐지식 레이더인 RBE2를 사용한다. 이 레이더는 마이크로파를 송수신하는 회로를 내장한 1천여개의 전자모듈로 구성되는데, 40개의 목표물을 자동으로 추적하고, 8개의 목표물에 대한 사격을 유도하며, 지형 인식을 위해 3차원 지도까지 작성하는 다양한 첨단 기능을 갖고 있다. 또한 동시에 여러 목표물 탐지하며, 안테나만 교체하면 성능개량도 간편하다는 장점이 있다. 레이더를 보완하는 광학탐지장치는 적외선과 함께 가시광선을 이용해 원거리에 있는 목표물을 탐지하고 정체를 파악하는 기능을 수행한다. 레이저광선으로 정확한 거리도 측정할 수 있다.

수집한 정보를 분석하는 전자장비로 F-15K는 컴퓨터와 디스플레이 프로세서(ADCP)를 사용한다. 이 프로세서는 이전 F-15 중앙 컴퓨터의 처리 성능을 10배 향상시킨 종류다. 효율적인 방어를 위해 위험을 알려주는 조기경보수신기 ALR-56C(v)1와 전파를 교란하는 자체방어장치 ALQ-135M 재머(Jammer)를 사용한다. 이 외에도 야간 저고도항법·공격장비(LANTIRN)를 갖춰 야간 악천후 속에서도 빠른 속도로 안전하게 침투해 정밀하게 목표물을 공격한다.

라팔은 방어기능을 통합시킨 첨단 자체방어시스템 스펙트라(SPECTRA)가 눈에 띈다. 라팔의 레이더와 광학탐지장치로 수집된 정보들은 스펙트라로 보내진다. 스펙트라는 이 정보를 고속으로 분석해 위협 요소들이 얼마큼 중요한지까지 분석한다. 스펙트라가 분석한 모든 전투관련 정보는 컬러 화면을 통해 작전 지역의 지형 정보와 함께 표시된다. 조종사는 이를 기준으로 적절한 공격을 선택하거나 전파교란, 유도파편, 회피비행과 같은 방어를 취할 수 있다.
F-15K는 2명이 역할을 분담해 한대의 비행기를 조종하도록 만 들어졌다.F-15K는 2명이 역할을 분담해 한대의 비행기를 조종하도록 만 들어졌다.

임무를 위한 인터페이스

차세대 조종기 F-15K와 라팔을 한번 직접 타보자. F-15K의 조종석은 앞뒤로 2명이 타는 형태(복좌)로 효율적으로 역할을 분담하도록 돼 있다. 앞좌석은 전투기 조종을 뒷좌석은 공격이 주임무가 된다. 앞자리의 조종석에는 중앙에 위치한 조종간 앞으로 컬러 액정장치와 2개의 전방 컨트롤판이 위치해 있다. 조종할 때는 헬맷 창에 정보를 보여주는 헤드 업 디스플레이(HUD)를 사용한다.

라팔은 1명이 조종하거나 2명이 분담할 수 있는데 편리한 인터페이스가 돋보인다. 중앙 상단에는 홀로그래피 투사화면, 중앙 하단에는 위치 분석을 위한 액정 컬러표시장치가 있다. 좌우에 위치한 2개의 화면은 터치스크린으로 정보 시스템을 운용하는데 사용한다. 조작의 편의를 위해 조종간의 위치가 옆쪽으로 이동해 있으며, 조종석 자체도 가속 때 충격을 줄이고 시야를 넓히기 위해 뒤쪽으로 경사져 있다. 라팔의 조종석에서 가장 인상적인 것은 음성인식장치다. 복잡한 전투기 조종의 일정부분을 음성 명령으로 대체한 것인데, 현재는 비행의 방향을 선정하거나 주파수를 선택하는데 이용할 수 있다.

우리나라의 차세대 전투기 사업은 총 4조2천억원이라는 천문학적 돈이 필요한 거대한 사업이다. 원래 계획에 비해 미뤄지기도 하고 IMF를 겪으면서 도입하려는 전투기 수를 줄이는 등 우여곡절도 겪었다. 물론 오랜 시간 동안 차세대 전투기를 꼼꼼히 따져볼 기회를 가졌다.
기술 제공이나 무역과 같은 사안을 제외하고, 전투기 자체만 비교했을 때 분명히 나름대로의 장점을 갖고 있다. 전쟁에서 입증된 노련한 실력의 F-15K인지, 다양한 첨단 기술로 무장한 라팔인지 결정이 쉽지는 않을 것이다.

지난 차세대 전투기 사업(KFP)에서 F-16 팰콘 보다 F/A-18 호넷이 선정됐어야 한다고 생각하는 사람이 적지 않다. F-16을 선정한 이유가 만족스럽게 제시되지 못했다는 평가가 있다. 이번 차세대 전투기는 타당한 배경을 갖추고 결정돼 온 국민의 관심 속에서 우리 상공을 지키는 자랑스런 보라매가 되길 기대해본다.