공중 항모의 꿈, 새로운 형태로 실현될지도?

[밀리터리 과학상식] C-130 공중 항모와 X-61A 그렘린 무인 함재기

X-61A 그렘린 무인기 ⒸDARPA

 

공중 항모(공중 항공모함)는 비행 중 자기(子機), 즉 함재기의 발진과 수납을 주임무로 삼는 항공기를 말한다. 공중 항모의 특징과 장점은 바다 위를 운항하는 기존의 해상 항모와 크게 다르지 않다. 고정된 비행장을 사용하지 않으므로 함재기의 항속거리와 운용 유연성, 전략 기동성을 극대화시켜 주는 것이다. 심지어 기존 해상 항모가 바다 위만 운항할 수 있는 것에 비해, 공중 항모는 지상이건 해상이건 어디든 날아갈 수 있으므로 함재기 운용의 유연성은 더욱 커진다.

그 때문에 의외로 오래전부터 공중 항모의 건조가 시도되어 왔으며, 그중 일부는 실용화가 이루어지기도 했다. 미국의 아크론급 비행선, 소련의 TB-3 등이 실용화 단계까지 도달한 대표적인 공중 항모라고 할 수 있다.

그러나 해상 항모에 비하면 실용화는 매우 적은 편이다. 공중 항모란 항모 자체도 비행을 해야 하는데, 충분한 수의 함재기를 탑재하면서도 항모도 비행하려면 필연적으로 항모 자체도 매우 커져야 하고, 이러면 연비와 유사시 생존성, 그 밖의 작전 효율이 모두 떨어지기 때문이다. 실제로 앞서 말한 아크론급 비행선은 함재기는 겨우 5대 싣는 주제에 선체 길이는 보잉 747의 3배가 넘었다. 게다가 공중 항모가 고속으로 비행할 경우 주변에 난기류가 생성되어 이착함의 난이도도 상당히 높아진다. 그 때문에 공중 항모는 주로 게임이나 만화 등의 창작물에서나 많이 나올 뿐, 실제로는 실용화된 공중 항모가 있었다는 것조차 많은 사람이 모를 정도다.

하지만 생각도 못 한 신기술이 공중 항모의 현실성을 급격히 높였다. 바로 인공지능으로 조종되는 무인기 기술이다. 무인기는 조종사가 탈 필요가 없으므로 기체의 크기를 얼마든지 작게 할 수 있다. 그러면 비교적 작은 공중 항모에도 더 많은 수의 무인 함재기를 탑재할 수 있다. 또한 인간이 아닌 고성능 인공지능이 조종을 전담하므로, 공중 항모가 비행하면서 일으킨 난기류 등으로 이착함 조작이 어려울 때도 인간보다는 훨씬 더 잘 대처할 수 있다.

C-130 공중 항모에 착함 시험 중인 X-61A 그렘린 ⒸDARPA

공중 항모의 실현으로 무인기의 장점을 극대화

오늘 소개할 미국 다이네틱스 사의 무인기 X-61A도 이러한 발상에서 등장했다. 물론 아직 현재까지 미군의 주요 항공 전력은 유인기다. 그러나 미국의 잠재 적국의 유인지 탐지 및 요격 능력은 갈수록 진보하고 있다. 이에 대처하기 위해 미군의 유인기는 스텔스 성능 등의 방어 능력을 발전시킬 수밖에 없었다. 이는 최근의 F-35 논란에서도 드러나듯이 항공기의 설계, 획득, 운용 비용의 폭발적인 증가라는 부작용을 몰고 왔다. 때문에 훨씬 생존성이 우수하면서도 저렴한 무인기 체계로 유인기를 일부 대체한다면 미군은 그만큼 비용을 줄일 수 있다. 그리고 이러한 유인기를 공중 항모에서 운용이 가능하다면 더욱 높은 작전 유연성까지 얻게 되는 것이다.

이러한 목표에 도달하기 위해, 미 국방고등연구기획국(이하 DARPA)는 그렘린(Gremlin) 프로그램을 시작했다. 폭격기나 수송기 같은 큰 유인기는 물론, 심지어는 전투기 같은 작은 유인기까지도 발함용 공중 항모 삼아, 적의 방공망 밖에서 이함, 적의 방공망 내에 들어가서 작전을 수행하고, 방공망 밖으로 빠져나와 공중 항모에 착함하는 무인기 체계를 만든다는 것이 이 프로그램의 최종 목표다. 또한 공중 항모에 착함한 무인기는, 공중 항모가 지상에 착륙한 이후 24시간 이내에 정비를 거쳐 재사용이 가능해져야 한다.

무인기의 수명주기는 불과 20소티 정도를 목표로 하고 있다. 그러나 그렇게 수명이 짧은 기체이기에 설계와 획득, 유지비용이 유인기에 비해 훨씬 저렴해질 수 있다. 특히 유인기는 한번 사면 수십 년은 운용해야 한다는 점을 고려하면 말이다. 또한 당연한 얘기지만 유인기로 수행하기에는 너무 위험한 임무에도 투입이 가능하다.

 미 국방고등연구기획국(이하 DARPA)는 그렘린(Gremlin) 프로그램을 시작했다. ⓒDARPA

DARPA는 지난 2016년, 다이네틱스 사를 비롯한 4개 업체와 그렘린 프로그램의 제1기 계약을 체결했다. 다이네틱스 사는 2018년 진행된 제3기 계약까지 체결하게 되었다. 2019년 11월 첫 비행을 한 다이네틱스 사의 X-61A 그렘린은 현재까지 총 5대가 제작되었다. 최대 이륙 중량 680kg, 최대 탑재량 65kg, 길이 4.2m, 너비 3.5m의 기체 규모를 갖고 있다. 윌리엄스 F107 터보팬 엔진 1대를 장착하고, 마하 0.6의 속도, 560km의 항속거리를 낸다. 전자 광학 센서, 적외선 영상 장비, 전자전 체계, 무기 등의 탑재가 가능하다. 공중 항모 뿐 아니라 지상에서도 발진 및 회수가 가능하다. 반(半)자율 비행식이므로 한 명의 조종사가 공중 항모 또는 지상에서 최대 8대를 동시에 원격 조종 가능하다.

X-61A는 현재까지 총 3회의 시험을 실시했다. 첫 시험은 공중 항모(C-130)에 탑재된 상태로 진행되었다. 두 번째 시험에서는 공중 항모와의 안전한 공중 랑데부와 편대 비행을 했다. 현재 진행되고 있는 세 번째 시험에서는 공중 항모에 대한 착함도 실시 중이다. DARPA는 그렘린 프로그램을 통해 공중 항모에서의 무인기 이착함 기술, 장비와 항공기 통합 개념, 저비용 단수명 기체 설계 방식, 고충실도 분석 기술, 정밀 디지털 비행 제어 기술, 상대 항법 및 위치 유지 기술 등의 기술 분야를 개발할 것이다. 또한 개념 실증 비행 시연을 통해, 공중 항모에서 운용되는 X-61A의 모듈형 비물리 탑재물(정보·감시·정찰 장비 포함)의 성능과 반응성, 경제성을 알아볼 것이다.

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