제2차 세계대전의 패전 후 도쿄전범재판을 거치면서 전쟁 책임의 단죄는 일본 군수 및 방산업계도 피해 갈 수 없었다. 2차세계대전 중 일본 항공력을 책임졌던 미쓰비시(三菱)중공업을 비롯한 주요 군수업체는 더글러스 맥아더(Douglas MacArthur) 원수가 이끄는 연합군 최고사령부(GHQ)의 명령으로 그룹 해산 절차를 밟고 작은 회사들로 분사(分社) 했다. 이 조치가 풀리게 된 계기는 6·25 전쟁으로, 연합군 최고사령부는 일본에 튼튼한 산업 기반을 마련하여 군수 보급물자 생산을 해야 했으므로 1952년 부로 이들 기업에 내렸던 제재 조치를 해제했다. 이에 따라 미쓰비시주식회사, 미쓰비시중공업 등으로 나뉘었던 작은 회사들은 다시 하나의 우산 아래로 모이게 되었다. GHQ는 또한 일본의 군대 창설을 금지했으나 냉전이 본격화되면서 소련의 남하를 대비할 목적으로 태평양 지역의 미군을 지원할 ‘지원군’ 성격의 군대가 필요해지게 되었다. 이에 따라 일본은 1954년에 오로지 방어만을 목적으로 한 자위대(自衛隊)를 창설했다.
일본 항자대의 F-104 전투기 <출처: geocities.jp/chibikyau>
그중 공군 전력에 해당하는 일본 항공자위대(航空自衛隊)는 최초 미제 F-104 스타파이터(Starfighter)를 도입하여 주력기로 운용했으나, 후지중공업(富士重工業, 現 스바루)이 주도하여 아음속 훈련기인 T-1을 제작하면서 본격적인 자체 항공기 개발을 시작했다. 이후 일본은 1967년부터 후지중공업과 가와사키(川騎)중공업, 미쓰비시중공업으로 구성된 3사 컨소시엄의 주도로 초음속 훈련기인 미쓰비시 F-1을 개발했다. 특히 이 미쓰비시 F-1은 2차세계대전 중 일본이 주력기로 운용하며 태평양을 누빈 A6M 영식함상전투기(零式艦上戰鬪機), 일명 ‘레이센(零戰)’의 이름을 따 ‘초음속 레이센’이라는 별칭을 붙였다. 이렇게 단계적으로 기술과 자신감을 쌓은 일본은 1971년에 후속 고등훈련기인 미쓰비시 T-2를 개발했다.
일본 최초의 국산 초음속 기인 미쓰비시 F-1은 이후 고등훈련기인 T-2로 이어졌다. <출처: Public Domain>
다시 1980년대 중반에는 앞서 개발한 F-1의 후속 기종 개발에 들어가며 본격적인 지원전투기(支援戰鬪機: 요격기의 자위대식 용어)인 미쓰비시 F-2를 개발했다. F-2는 천문학적인 개발비와 도입비, 미국 부시(George H. W. Bush) 행정부와 체결한 불평등한 기술 계약 등 논란이 많았지만, 그 과정에서도 일본이 자체적으로 본격적인 ‘전투기’를 개발하며 일본 내 항공방산업체들이 항공기 개발 기술을 축적할 기회를 가질 수 있었다. 과연 이것이 기술 개발을 위한 ‘투자’였는지 실패한 도박이었는지는 논란이 있으나, 일본은 F-2 개발을 통해 최첨단 제트기를 제작해 볼 기회를 얻었으며, 일본이 자체적으로 개발한 능동형 전자주사식 레이더(AESA) 기술이나 복합 성형 기술 등을 실제 전투기 개발에 적용해 볼 수 있었다.
F-1에 이어 일본이 자체 개발한 지원전투기인 미쓰비시 F-2 <출처: Public Domain>
F-2를 통해 항공기 제작 기술에 자신감을 얻은 일본은 21세기로 넘어오면서 또 한 번 차기 전투기 도입에 대해 고민하게 되었다. 이번에는 일본이 1981년부터 도입한 면허생산판 F-15J 이글(Eagle)의 수명 주기가 도래하자 대체 기종을 고려하게 되었고, 그 과정에서 차세대 제공권 장악 전투기로 미국 록히드-마틴(Lockheed-Martin) 사의 F-22 랩터(Raptor) 도입을 희망했다. 하지만 미 의회는 랩터의 첨단 항공기 기술에 대한 기밀 보호를 위해 수출 금지를 걸어 놨기 때문에 수출이 성사되지 않았다. 2011년경 랩터의 생산라인이 종료될 상황이 오자 라인 폐쇄에 따른 미 공군 보유 F-22의 후속 부품 공급 문제가 발생할 상황이 우려되며 일각에서는 F-22의 수출 금지 해제가 될 것으로 예상하기도 했으나, 미 정부는 부품 공급을 위해 랩터를 수출하는 대신 기술 보호를 위해 F-22의 생산라인을 폐쇄 조치했다. 이에 일본은 자체 기술로 첨단 항공 기술을 적용한 “스텔스(stealth)” 전투기를 개발해야 할 필요성을 느끼게 되어 본격적인 기술실증기 개발에 돌입하게 됐다.
신 기체 개발에 앞서 시험비행을 한 1/5 스케일의 R/C 항공기 <출처: Public Domain>
우선 미쓰비시중공업은 2006년 1/5 스케일의 모형 항공기를 제작하여 초도 비행을 실시했으며, 이를 통해 개발에 들어갈 항공기의 고 받음각 시의 성능 데이터와 각종 센서, 그리고 이후 X-2의 핵심 기술이 될 자가수복 비행제어체계를 시험했다. 이 데이터를 토대로 일본 정부는 이듬해 수십억 엔을 투자한 차기 스텔스 항공기 개발 사업을 강행하기로 결정했으며, 기술 개발 및 설계 과정을 거쳐 약 2017년 경 즈음 본격적인 양산에 들어갈 수 있을 것으로 예측했다. 일명 선진기술실증기, ATD-X(先進技術實證機, Advanced Technology Demonstrator-Next)로 명명된 이 사업은 2014년 경이면 시제기가 완성되어 초도 비행에 들어가는 것으로 목표를 잡았다. 미쓰비시중공업은 2009년 부로 일본 방위성 산하 방위장비청(防衛裝備廳, ATLA) 감독 하에 코마키(小牧) 남(南) 공장에서 400억 엔 규모의 ATD-X 기술실증기 제작을 시작했다.
일본이 새롭게 개발한 기술실증기의 1/10 스케일 풍동시험모델 <출처: Hunini / Wikimedia>
2011년경 초도 비행 예정 연도를 2014년에서 2015년으로 지연한 것 외에는 비교적 개발이 순탄하게 진행됐으며, 일본 방위성 기술연구본부(TRDI)는 2014년 7월에 ATD-X 시제기의 사진을 최초로 공개했다. 기술연구본부는 2018년에 ATD-X를 완성할 것으로 발표했으며, 이 기체를 통해 수집된 비행 자료를 바탕으로 하여 곧장 5~6세대 전투기 기술을 반영한 미쓰비시 F-3의 개발을 2027년까지 완료하겠다고 발표했다.
2014년 6월 최초로 공개된 ATD-X 프로토타입의 모습 <출처: 일본 방위성>
ATD-X는 2016년 1월 29일에 공개됐으며, 이때 해당 기체의 제식번호와 명칭을 X-2 신신(心神: 후지산의 별칭)으로 공개했다. X-2는 3개월 후인 2016년 4월 22일, 나고야(名古屋) 비행장에서 이륙하여 26분간 비행한 뒤 기후(岐阜) 비행장에 착륙함으로써 초도 비행을 마쳤다. X-2는 일반 항공기의 개발과 달리 구조 조립이 완성된 후 첫 비행에 들어갈 때까지 지나치게 오랜 시간이 걸렸으나, 미쓰비시나 기술연구본부는 모두 이 부분에 대해서는 따로 이유를 설명하지 않았다.
2016년 4월 22일, 초도 비행 중인 미쓰비시 X-2. <출처: Akira Uekawa>
X-2는 2018년 3월까지 만 2년 2개월 간 비행을 실시하며 각종 비행 데이터를 수집했으며, 모두 34소티 이상 소화했다. 차기 스텔스 기체의 개발은 해외 파트너 업체를 선정하여 국제 공동 개발 형태로 진행하는 방향으로 가고 있는데, 차기 기체의 실전 배치까지의 공백 기간에는 F-15J를 대체할 목적으로 F-35A 라이트닝(Lightning) II 100여 대를 도입하기로 했다. 이는 아베 신조(安倍晋三, 1954~) 행정부가 들어서면서 변화한 일본 정부의 기조와 관련이 깊다. 일본은 1967년부터 자체적으로 적용해 온 ‘무기 수출 금지 3대 원칙’을 2014년 4월부로 철폐했으며, 지금까지 소극적이었던 해외 업체와의 공동 개발도 적극적으로 나설 의향이 있음을 알리고 있다. 아직 일본은 평화헌법과 전수방위원칙(專守防衛原則)을 고수하고 있으므로 공세용 자산을 개발하거나 적극적인 해외 방산시장 개척까지 나설 의향은 없는 것으로 보이나, 충분히 국제 공동 개발 형태로 해외 국가와 적극적인 기술협력을 실시할 의사를 보이고 있다.
X-2 선진기술실증기(ATD-X) 비행 시험 장면 <출처: 일본 방위장비청 유튜브 페이지>
차기 전투기가 될 F-3는 기존 기체의 개조, 해외 업체와의 공동 개발, 일본 자체 개발의 3개 방안을 검토 중이며, 2018년 2월 부로 일본 “자체 개발”안은 제외한 것으로 보인다. 현재 록히드-마틴이 F-22 랩터의 업데이트 된 설계를 바탕으로 협력을 제안 중이고, 영국의 BAE시스템즈 또한 미쓰비시 측에 공동 협력을 제안한 것으로 알려졌으나 상세한 내용은 공개되지 않았다. 또한 노스롭-그루만(Northrop-Grumman) 역시 YF-23 블랙 위도우(Black Widow)를 재설계 한 기체를 바탕으로 공동 개발은 제안한 것으로 알려져 있다. 아직 F-3의 구체적인 계획은 잡히지 않았으나, 중국과의 영유권 마찰과 도전 때문에 F-3의 개발은 점점 속도가 붙을 것으로 예상된다. 중요한 점은 F-3가 어떤 방향으로 진행되더라도 X-2를 통해 수집한 기술과 데이터는 차기 기체에 요긴하게 반영될 것임이 분명하다는 사실이다.
특징
항공자위대 기후(岐阜) 기지에 주기 중인 X-2 선진기술실증기(51-0001호기)의 측면 모습. <출처: Wikimedia Commons>
X-2는 정식 사업 명칭인 차세대 선진기술실증기(ATD-X)라는 명칭처럼 차세대 항공기 개발을 위한 기술을 수집할 목적으로 제작한 항공기이다. 따라서 X-2의 정확한 비행 목적은 일본 국내 기술로 5세대 스텔스 전투기의 개발이 타당한지의 여부를 확인하기 위한 목적이며, 무장 등이 장착되어 있지 않을뿐더러 ‘전투기’로 분류하기에 다소 사이즈가 작은 편에 속한다. X-2는 일본이 1990년대 말부터 5~6세대 스텔스 전투기를 개발하기 위해 추진한 15개 프로젝트 중 하나로, 이들 프로젝트에는 내부무장창, 센서, 데이터링크, 스텔스 도료 개발 등 스텔스 전투기를 개발하기 위한 기술 개발로 이루어져 있다.
X-2 신신(心神)의 조종석. <출처: Wikimedia Commons>
‘신신’에는 3차원 추력 편향 엔진이 설치되어 있으며, 엔진 노즐에 설치된 세 개의 패들(paddle)이 기체의 방향을 변화할 수 있다. 또한 이와 별도로 양산 모델에 장착하기 위한 축대칭형 추력편향엔진도 개발 중에 있다. X-2는 비행 통제를 위한 와이어 대신 광섬유를 채택한 플라이-바이-옵틱스(Fly-by-optics) 비행통제체계를 채택했다. 플라이-바이-옵틱스는 기존 전기식 와이어보다 훨씬 빠른 데이터 전송 속도를 자랑하며, 전자기 간섭에 영향을 받지 않을 뿐 아니라 무게도 가볍다. 광학섬유를 쓰는 특성 때문에 종종 ‘플라이-바이-라이트(Fly-by-light)’로도 불리는 이 비행통제체계는 이미 가와사키중공업의 P-1 해상초계기에 적용이 된 바 있다.
X-2의 센서퓨전 개념도 <출처: 방위성>
X-2의 레이더는 다목적 RF 센서로 불리는 능동형 전자주사식 레이더(AESA: Active Electronically-Scanned Array Radar)이며, 기존 레이더보다 넓은 광역대에서 더 빠른 탐지 속도를 자랑하고, 전자전 대응이나 전자전 지원(ESM), 통신 기능 및 극 초단파 무기로 활용이 가능하다.
X-2의 내부무장창 설계 <출처: 방위성>
X-2의 가장 독창적으로 적용된 핵심 기술은 자가수복 비행제어기능(自己修復飛行制御機能)이다. 이 시스템을 통해 컴퓨터는 X-2의 일부 비행면이 고장을 일으키거나 파손되더라도 남아있는 비행면을 재조정 및 계산하여 정상적인 비행이 가능하게끔 한다.
X-2에는 XF5-1 엔진이 장착되었으나, F-3에는 XF9-1엔진이 장착될 예정이다. <출처: Public Domain>
엔진으로는 일본 이시가와지마-하리마중공업(石川島播磨重工業, 現 IHI)의 XF5-1엔진이 장착됐다. 이는 추력 11,000 파운드 급의 엔진으로 기술실증기에만 장착되었으며, 일본 항공자위대의 요청에 따라 F-3 양산이 이루어지면 33,000파운드 급의 XF9-1 엔진이 장착될 예정이다. 현재 XF9-1 엔진은 2017년까지 기본 설계가 끝나고 2018년 6월부터 추력 편향이 가능한 시제품이 완성되어 2019년 말까지 삿포로 시험장에서 테스트를 진행할 예정이며, 엔진의 완성 및 양산은 2025년 경으로 예상하고 있다. 엔진은 모두 FADEC(Full-Authority Digital Electronics Control) 시스템이 설치되어 있어 실속 상황 등을 자동으로 컴퓨터가 통제한다.
ATD-X 이착륙 장면 <출처: 유튜브 페이지>
‘신신’은 최대 마하 2.25까지 비행이 가능하며, 애프터버너를 사용하지 않고도 천천히 가속을 올려 음속 돌파를 하는 초음속 순항(Supercruise)이 가능하다.
운용 현황
X-2는 2018년 3월을 끝으로 모든 데이터 수집을 완료하고 프로젝트를 종료했다. 일본 방위성 방위 장비청은 2017년 11월 발표를 통해 X-2가 총 34 소티를 소화했으며, 첫 2회는 미쓰비시중공업이, 나머지 32회는 방위장비청이 실시했다고 밝혔다. 최초 방위장비청은 50소티를 실시할 예정이었으나 최종적으로 몇 소티를 소화했는지는 밝히지 않았으며, 테스트 후 X-2 시험기를 어떻게 할지에 대해서도 구체적으로 결정된 바가 없다고 덧붙였다. 하지만 방위장비청은 이미 2017년 말을 기점으로 기술 성숙도를 평가하기 위한 데이터를 대부분 수집했다고 발표했다.
X-2의 비행 모습. <출처: 防衛裝備>
이제 관건은 이 데이터를 토대로 개발해야 할 차기 스텔스 전투기인데, 현재까지도 일본 정부는 해외 기체 직도입과 해외 업체 공동 개발 안 중에서 갈등하고 있는 상황이다. 최초 방향으로 잡았던 일본만의 자체 스텔스 전투기 개발은 높은 연구개발 비용뿐 아니라 일본 국내 기술만으로는 차기 항공기를 위한 모든 기술을 확보할 수 없다고 판단했기 때문에 사실상 힘을 잃은 것으로 보인다. 하지만 일본 정부는 공식적인 차원에서는 아직 어떤 형태로 사업을 진행할지 확정한 바 없다고 밝혔으며, 심지어 현존 F-2를 업그레이드 하는 내용도 검토 중에 있다고 밝혔다.
2007년 경 공개되었던 ATD-X 신신의 비행예상도 <출처: 방위성>
일본 정부는 현재까지 미국과 영국계 기업에 한해 정보요청서(RFI: Request for Information)을 발행한 상태이며, 여기에는 록히드-마틴, 노스롭-그루먼, 보잉, BAE 시스템즈가 회신한 것으로 알려져 있다. 현재 미쓰비시와 차기 스텔스 전투기 공동 개발에 가장 열을 올리고 있는 기업은 노스롭-그루먼이다. 노스롭은 일본 정부가 발행한 정보요청서(RFI)를 적극적으로 회신했으며, 특히 1991년에 고등전술전투기(ATF)사업에서 F-22에 패했던 YF-23 블랙 위도우를 다시 투입하여 현재 록히드-마틴이 일본 정부에 제안한 F-22 업그레이드 기체를 꺾겠다는 각오다.
2015년의 프로토타입 공개장면 <출처: Public Domain>
이외에도 보잉(Boeing) 사가 F/A-18E/F 슈퍼 호넷(Super Hornet)에 기반한 공동 개발을, BAE시스템즈가 EF-2000 유로파이터 타이푼(Eurofighter Typhoon)에 기반한 기체를 제안하고 있다. 여러 안 중 국제 공동 개발이 가장 유력해 보이는데, 이 방식은 일본 정부가 완전 처음부터 기체를 제작하는 대신 ‘베이스’ 기체를 갖춘 후 개발하기 때문에 시행착오나 리스크를 피할 수 있다. 특히 이미 현존하는 기체를 바탕으로 항공기를 개발하는 방식은 이미 미쓰비시 F-2 때에도 한 차례 취했던 방법이기도 하다.
이륙 준비 중인 X-2 선진기술실증기 <출처: Public Domain>
아직까지 일본 정부가 언제부터 F-3 제작에 들어갈지에 대해서는 확정된 바가 없다. 방위성은 최소 2030년대 중반까지는 차기 전투기가 실전 배치에 들어가 러시아와 중국의 차세대 전투기를 견제할 수 있게 되기를 희망하고 있으나, 아직까지는 구체적인 사업 방식이나 파트너 선정 등에서 확정된 것이 없는 것으로 보인다. 하지만 F-2 설계에 참여했던 핵심 엔지니어들이 곧 은퇴할 나이에 도달하고 있기 때문에, 이들이 쌓은 경험과 기술, 노하우를 활용하기 위해서는 최소한 향후 수 년 안에 프로젝트를 시작해야 한다는 것이 관련 산업계의 시각이다. 이에 대해 방위장비청은 “F-2 제작에 참여한 기술자들이 갖고 있던 모든 노하우는 젊은 세대 기술진에게 성공적으로 전수했다”고 밝힌 바 있다. 일본이 향후 차세대 스텔스 전투기를 해외 직도입 할지, 개발할지, 아니면 자체 개발을 하게 될지는 아직도 미지수지만, 어쨌든 X-2를 통해 핵심 기술 데이터를 수집했으므로 향후 전략지를 넓히는데 도움이 될 것은 분명한 사실이다.
X-2 엔진 런업(Run-up) 영상 <출처: 유튜브 페이지>
파생형
미쓰비시 X-2 신신: 기술 실증을 위해 시제기 단 한 대만 제조되었으며, 2016년 4월 22일에 초도비행을 실시한 후 2018년 3월까지 5~6세대 스텔스 항공기 개발을 위한 기술 데이터를 수집했다.
일본 방위성의 X-2 선진기술실증기 시험비행영상 <출처: 유튜브>
제원
- 종류: 스텔스 시험 기술실증기 - 제조사: 미쓰비시 중공업 - 승무원: 1명 - 전장: 14.174m - 전고: 4.514m - 날개 길이: 9.099m - 자체 중량: 9,700kg - 추진체계: 이시가와지마-하리마중공업 11,023파운드 급 XF5-1 로우바이패스(Low-bypass) 터보팬 엔진 - 최고 속도: 마하 2.25 / 마하 1.82 (초음속 순항 시) - 항속거리: 2,900km - 실용 상승한도: 19,812m - 전투 범위: 761km - 페리 범위: 3,200km - 무장: 없음 - 개발비: 3억 5천만 달러(2016)
저자 소개
윤상용 | 군사 칼럼니스트
예비역 대위로 현재 한국국방안보포럼(KODEF) 연구위원으로 활동하고 있다. 미국 머서스버그 아카데미(Mercersburg Academy) 및 서강대학교 정치외교학과를 졸업했으며, 동 대학 국제대학원에서 국제관계학 석사학위를 받았다. 육군 통역사관 2기로 임관하여 육군 제3야전군사령부에서 군사령관 전속 통역장교로 근무했으며, 미 육군성에서 수여하는 육군근무유공훈장(Army Achievement Medal)을 수훈했다. 주간 경제지인 《이코노믹 리뷰》에 칼럼 ‘밀리터리 노트’를 연재 중이며, 역서로는 『명장의 코드』, 『영화 속의 국제정치』(공역), 『아메리칸 스나이퍼』(공역)가 있다.
