영국의 롤스로이스는 '템페스트'용으로 개발중인 신형 엔진에 대해 "타이푼용 엔진에 비해 10배 이상에 달하는 전력 공급 능력과 2,000도의 고온을 견딜 수 있는 연소기를 갖췄다"고 밝혀 눈길을 끌고 있습니다.
6세대 전투기에 요구되는 엔진은 이전 세대 전투기와 같이 추력과 연비 등에서의 성능 향상과 더불어 첨단화가 진행되고 있는 항공전자와 지향성 에너지 무기(레이저 무기)가 요구하는 전력 수요를 충족시킬 수 있는 발전 능력,그리고 막대한 전력을 소비하는 전자기기의 열을 식히기 위한 냉각성능이 요구되고 있으며
미 공군은 현재의 엔진기술로는 차세대 엔진에 요구되는 성능을 실현하기 어렵다고 판단해 어댑티브 사이클 엔진(ACE)을 개발중입니다.
이 어댑티브 엔진은 비행조건에 따라 바이패스비와 팬 압력비를 조정할 수 있습니다.
게다가 3스트림 아키텍처(바이패스의 3중화)를 채용하여 엔진의 추진 효율이나 연비를 크게 향상시키는 것이 가능하게 되었으며 이러한 3층으로 이루어진 공기류 덕분에 열관리 능력이 큰폭으로 개선되었고 발전 능력도 현격히 끌어올릴 수 있습니다.
이미 이러한 어댑티브 엔진의 기술 실증을 목적으로 한 GE제 XA100과 P&W제 XA101이 완성되었으며 테스트도 실시되었습니다.
이 엔진들의 테스트 결과 F-35A에 탑재되는 F135와 동일한 크기로 제조된 어댑티브 엔진은 F135 엔진에 비해 추력이 10%(4만5,000파운드 이상)이상 향상되었으며
연비는 25% 늘어났고, 열관리 능력이 50% 향상된 것으로 확인되면서 미 의회는 미 공군에 기술 실증 목적이었던 이 엔진을 F-35A에 통합할 것을 명령했습니다
참고로 미 의회가 명령한 것은 해외 수출용이 아닌 미 공군이 사용중인 F-35A에만 해당된다라고 알려지고 있습니다.
F-35 블록 4 업그레이드 버전은 소프트웨어의 업데이트에 따른 전투기의 능력 추가나 개선뿐 만 아니라 소비전력이 증가하는 새로운 항공전자기기로의 교체(Tech Refresh 3)와 향후에 채용될 예정인 지향성 에너지 무기(레이저 무기)에 대응하기 위해 F-35의 엔진성능 특히, 냉각성능과 발전능력의 향상이 필수적입니다.
미 공군이 F-35에 탑재되고 있는 P&W제 F135의 교체를 서두르는 이유는 현재 F135의 터빈 블레이드가 코팅열화 문제에 시달리고 있으며
또한 F-35 정비거점의 능력부족으로 인한 유지보수 스케줄 지연이 F-35의 가동률 향상에 발목을 잡고 있기 때문입니다.
따라서 미 의회의 하원 군사위원회는 'F-35 엔진에 관한 경쟁력 강화'를 주장하고 있으며 F-35 조인트 프로그램 오피스(JPO)의 픽 중장도 "Block4나 Tech Refresh3로의 업그레이드 예정인 F-35는 F135 엔진의 발전능력과 열관리 능력을 향상시킬 필요가 있다"며 F135 엔진의 개량 및 대체엔진을 검토하겠다고 미 의회의 청문회에서 약속했습니다.
따라서 미 의회는 앞서 말했듯 미 공군이 사용중인 F-35A에만 어댑티브 엔진의 공급을 명령했고 어댑티브 엔진이 공급되지 않는 F-35B/C나 동맹국용 F-35A는 P&W가 제안하고 있는 F135 강화 패키지(EP)로 부족한 엔진성능을 보완하는 것이 검토되고 있습니다.
미 의회가 이러한 결정을 내린 것은 F-35B는 수직이착륙 엔진이 탑재되어 있어 기체 구조상의 문제로 어댑티브 엔진의 통합은 불가능하고 F-35C에 어댑티브 엔진을 통합하는 것은 조건부로 가능하지만, 미 해군은 아직 결정을 내리고 있지 않고 있으며 따라서 동맹국과 F-35B/C용으로 F135의 개량판도 준비해야 하는 상황에서, P&W는 F-35 Block4에 대응한 F135 엔진을 공개해 주목을 받고 있는 것입니다
P&W가 제안한 Block4에 대응한 F135 엔진은 'F135 ENHANCED ENGINE PACKAGE‘를 줄여서 F135 엔 엔진패키지라고 불리고 있으며 미국 언론들은 이를 더 줄여서 F135EP라고 부르고 있습니다.
P&W의 설명에 따르면 F135EP는 F135의 공통성을 해치는 일 없이 최신 기술을 도입하는 것이 가능하며 F-35 Block4 버전이 가져오는 모든 기능을 최대한 끌어낼수 있다라고 말하고 있습니다.
물론 연비나 열관리 능력은 새롭게 개발한 어댑티브 엔진에 필적할 수는 없지만 F-35 블록4 버전의 능력을 완전히 끌어낼 수 있는 수준은 확보하고 있어 어댑티브 엔진이 제공되지 않는 한국을 포함한 동맹국들에게는 희소식입니다.
이처럼 미국이 차세대 전투기에 요구하는 엔진은 항공전자기기의 성능을 좌우하는 전력의 공급능력과 발생하는 열을 식히기 위한 냉각성능이 중요한 요소가 된다는 의미이며 영국의 롤스로이스도 템페스트를 위해 개발중인 신형 엔진에 대해 어댑티브 엔진과 마찬가지로 열관리 능력과 발전능력을 강조하고 있습니다
이런 상황에서 롤스로이스에서 엔진개발을 담당하고 있는 콘래드 뱅크스 엔지니어는 최근 영국에서 개최된 DSEI 2021에서 흥미로운 사실을 언급했습니다.
뱅크스 대표는 신형엔진에 대해 "초당 100㎏이상의 공기를 끌어들이고 2,000도씨의 고온을 견딜 수 있는 연소기와 강력한 팬, 그리고 고도의 열교환기를 갖추고 있어 타이푼 전투기용 엔진에 비해 10배 이상의 전력을 센서나 시스템에 공급할 수 있는 능력이 있다"라고 말했습니다.
아마도 템페스트용 엔진에 대해 구체적인 수치로 성능을 언급한 것은 이번이 처음이지만 타이푼용 엔진의 발전능력이 얼마인지 구체적인 수치를 찾을 수 없어 템페스트의 발전능력을 추측할 수는 없습니다.
그렇지만 6세대 전투기가 요구하는 전력요건이 이전 세대의 전투기에 비해 얼마나 높은지에 대해 알 수 있는 내용이라 개인적으로는 매우 흥미롭습니다.
참고로 각 전투기의 발전 능력에 대해 알아보면 F-15E은 76kW이며 F-16은 34kW에서 51kW, F/A-18E/F는 55kW, EA-18G는 75kW이고 F-22A는 130kW, F-35는 160kW입니다.
타이푼 전투기에 탑재되는 EJ200은 F/A-18E/F에 탑재되는 F414와 동급의 추력을 발생시킨다고 알려졌기 때문에 F414엔진의 발전능력과 타이푼에 탑재되는 EJ200 엔진이 동급의 발전능력을 가지고 있다고 가정할 경우 F/A-18E/F에 탑재되는 F414엔진은 55kW의 발전능력을 가지고 있기 때문에 템페스트의 발전능력은 10배인 550kW정도가 될 것입니다.
따라서 쌍발엔진인 템페스트의 기당 엔진의 발전능력은 270kW이상일 것으로 추정되고 있습니다.
이러한 템페스트용 엔진의 발전 능력은 F-22A가 130kW, F-35는 160kW인 점을 생각하면 현재 최고의 전투기라고 알려진 F-22A와 F-35보다 100kW이상의 발전능력을 더 가지고 있는 것입니다.
따라서 영국이 개발중인 6세대 전투기인 템페스트는 미국의 F-22A와 F-35보다 더 많은 기능과 성능을 보여줄 수 있을 것이라고 외신들은 밝히고 있습니다.
여기에 한 가지 이야기를 덧붙이자면, 앞서 설명한 엔진이야기와는 다른 내용이지만 현재 국제적인 역학 관계의 흐름과 관계가 있어 주목할 만한 내용입니다.
미국의 Defense News에 따르면 독일은 타이푼 등의 항공전력을 2022년부터 인도 태평양 지역에 장기간 배치한다라고 밝혔습니다.
독일의 공군참모총장인 잉고 게르하르츠 중장은 2022년에 항공전력을 인도 태평양 지역에 배치해서 "이 지역 파트너들에게 독일의 존재를 보여주겠다"고 밝혔습니다.
독일은 독일이 EU 의장국으로 있던 2020년 후반에 EU와 아세안의 관계를 전략적 동반자로 격상시키기로 합의했고 지난 9월에 EU는 처음으로 인도 태평양 전략을 발표하는 등 아시아 지역에 대한 관여와 관심을 심화시키고 있습니다.
특히 유럽내에서도 프랑스와 독일 및 네덜란드 삼개국은 독자적인 인도 태평양 전략을 발표하여 주목을 받았습니다
현재 독일은 바이에른 프리깃함을 아시아 지역에 파견하고 있으며 지금은 일본에 기항중에 있습니다.
여기에 독일 공군의 참모총장인 잉고 게르하르츠 중장은 2022년도에 항공전력까지 인도 태평양 지역에 배치하여 "이 지역의 파트너들에게 독일의 존재를 보여주겠다"고 밝힌 것입니다.
독일 공군은 2022년 9월에 호주에서 열리는 대규모 훈련인 ‘피치 블랙'에 타이푼 전투기 6대와 A330M TT 3대, 그리고 A400M 3대를 파견할 예정인데 호주에 파견한 항공전력을 훈련후에도 호주에 계속 주둔시켜, 싱가포르와 일본과의 개별훈련도 실시하고 싶다고 게르하르츠 중장은 말했습니다.
즉 호주의 ‘피치 블랙’훈련 참가를 위한 파견이 아니라 일정기간 현지에 머물러 인도 태평양 지역에서의 독일의 군사적 지위를 강화한다는 뜻입니다.
다만 독일군의 호주 주둔 거점과 주둔기간 등은 아직 유동적이며 '준비는 이제부터'라는 분위기지만 게르하르츠 중장의 말에 따르면 주둔기간은 1년 정도를 상정하고 있어 "항구적인 주둔은 아니다"라면서도 "1년후에 본국으로 철수하는 것도 아니다"라고 말해 독일군 내부에서도 아직까지 입장정리가 완전하게 끝난 상황은 아닌 것으로 보입니다.
이렇듯 만약 중국 본토나 남중국해로부터 적당하게 떨어져 있는 호주가 새로운 인도태평양 전략을 세우고 있는 유럽제국의 주둔지로 부상한다면 중국에 있어서는 매우 귀찮은 존재가 되기 때문에 향후의 중국과 EU간의 군사적 동향을 주목해서 바라봐야 할 것입니다.
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