미국, 11척 핵 추진 항모 가운데 제럴드 포드급에 EMALS 도입
日, 이즈모함에서 EMALS로 F-35B와 무인기 '시 가디언' 운용 계획
해군, 독도급 3번함(무인기 운용 대형상륙함)에 EMALS 설치 가능성
[서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 미국의 글로벌 무인기 제작사인 제너럴 아토믹스 에어로노티컬 시스템즈(이하 GA-ASI)가 지난 6월 24일 소셜미디어(SNS) 플랫폼 엑스(X·옛 트위터)에 각종 무인기의 운용 이미지를 구현한 화상을 올려 화제다. 그 가운데 눈길을 끈 것은 일본 해상자위대의 이즈모형 항모(일본은 헬기호위함이라 부름)에 무인항공기(UAV)를 띄우는 해상 플랫폼 이미지다.
GA-ASI가 공개한 이미지를 보면, 'MQ-9B 단거리 이착륙 무인기, 해군 항공 우위의 새로운 시대를 열다'(MQ-9B STOL launching a new era of naval air dominance)라는 광고 문구 아래, 대형 무인기 MQ-9B '시 가디언'을 주인공으로, 그 아래쪽 함수(艦首)에 항공기 사출용 캐터펄트 2기가 눈에 띈다. 함(艦) 번호 '183'이 명기된 것으로 미뤄, 일본이 최근 항공모함으로 개수한 이즈모급 1번함 '이즈모함'이라는 것을 알 수 있다.
◆이즈모함, 무인기용 전자식 캐터펄트 채택 = 해상자위대는 헬리콥터 탑재 호위함(DDH)으로 휴가(DDH-181), 이세(DDH-182), 이즈모((DDH-183), 가가함(DDH-184) 등 4척을 보유하고 있다. 일본 정부는 그 중 최신형 헬리콥터 탑재 함정인 이즈모급 1번함 이즈모함(2만6000t)과 2번함 가가함(2만7000t)의 항모화 작업을 추진하고 있다. 일본이 사실상 전투기 탑재가 가능한 2개 항모 함대 내지는 항모 기동전단을 보유하려는 것이다.
2024년 4월 가가 헬기호위함의 경항모 1차 개조를 완료한 일본은 그해 11월 요코스카의 한 조선소에서 함수의 직사각형 변경, 자동 이착함 장치 도입 등 이즈모 헬기호위함의 경항모 2차 개수 작업에도 착수한 것으로 알려졌다. 2021년 6월 경항모 1차 변경을 끝냈던 이즈모함은 같은 해 10월 F-35B 함재기의 이착함 검증까지 성공적으로 이수하며 일본의 항모 보유를 공식화했다.
이번 이즈모함 이미지에서 무인기와 함께 전자식 캐터펄트가 단연 눈길을 사로잡는다. 이 전자식 캐터펄트는 지난 1월 17일 GA-ASI가 발표한 신형 무인기 사출 시스템이다. 이 사출시스템은 전자식(리니어 모터 원리) 캐터펄트를 설치하려는 함정, 예컨대 미 해군의 항공모함이나 강습상륙함, 영국 해군의 퀸 엘리자베스급 항공모함, 특히 일본의 이즈모급 함정에 장착이 거론되고 있다.
해상자위대는 해상초계와 대잠전 능력을 대폭 강화하기 위해 최장 40시간 체공할 수 있는 GA-ASI의 MQ-9B '시 가디언' 무인기 23대 도입을 확정했다. 해상자위대는 2023년 3월부터 시 가디언 테스트를 시작하는 등 '무인 초계기 도입'으로 방향을 틀었다. 무인기는 유인기보다 장시간 체공할 수 있는 데다, 유사시 인명 피해 없이 작전을 펼칠 수 있는 장점이 있기 때문이다. 일본이 오는 2028년까지 '시 가디언'을 인수하면 동중국해의 중국 수상 함정은 물론, 잠수함들에 대한 감시와 정찰, 유사시 공격능력이 대폭 향상될 전망이다.
GA-ASI사에 의하면, 무인기 사출 시스템은 종래의 유인기용 사출기보다, 소규모로 제작해 최소한의 공간을 차지하며, 그 면적은 소형 드론을 사출하는 경우, 약 1.2m×0.6m다. GA-ASI사 관계자는 "통상 퀸 엘리자베스급이나 이즈모급 항모는 함재 전투기로 수직이착륙기인 F-35B를 운용하지만, 유인기용 사출기가 없어서 E-2D 어드밴스드 호크아이 함재 조기경보기를 운용할 수 없다"면서 "이번에 공개한 이미지는 그러한 개념을 현실적으로 구현한 것"이라고 했다.
◆EMALS 사출 방식은 = 현재 전자기식(EMALS) 사출기를 사용하는 나라는 미국과 영국, 중국, 프랑스(예정) 등이 있다. 최신 제럴드 R. 포드급에 적용된 전자기식(EMALS·Electromagnetic Aircraft Launch System)이다. 고압 증기를 사용한 증기식 사출기는 구조가 복잡하고 사고 위험도 크다. 반면, 리니어 모터(linear motor) 원리를 이용한 EMALS는 단순한 구조에 힘도 좋아 증기식보다 무거운 항공기를 쏘아 올릴 수 있다.
제럴드 R. 포드급 차기 원자력 항공모함에 장착될 EMALS는 GA-ASI사가 개발 중이며, 2010년 6월 지상에 설치된 일렉트로펄트에서 T-45 고쉬호크 훈련기(6t)의 이륙시험을 성공적으로 수행했고, 2011년 11월 마침내 F-35C 라이트닝Ⅱ(31t)의 이함에 성공했다. EMALS는 길이 91m(300ft)로, 45t의 전투기를 시속 240km로 가속할 수 있다. 기존 증기식 캐터펄트는 95메가줄(MJ)이었는데, EMALS는 122MJ로서 출력이 29% 향상됐다. 재충전 시간은 45초로 증기식보다 단축됐다.
참고로 일명 '스키점프대'라 불리는 STOBAR(short take off but arrested recovery, 단거리 이함 및 강제 착함)라는 사출 방식은 말 그대로 별도의 보조 장비 없이 항공기가 짧은 거리를 활주해 스스로 이함(離艦)하고, 갈고리와 와이어 형태의 보조 장비로 착함(着艦)하는 운용 방식이다. 러시아에서 채택한 방식이다.
반면 미국의 니미츠급 항모 10척은 CATOBAR(Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery) 방식으로 이착함한다. 항모의 함재기가 증기식 캐터펄트의 도움으로 이륙하고, 어레스팅 기어(arresting gear)로 착륙하는 방식이다. 이때 엔진을 최대 추력으로 가동한 항공기는 사출기가 가한 90MJ 안팎의 에너지를 받아 하늘로 날아오른다. 엔진과 사출기가 함께 엄청난 힘을 가하는 덕에 100m도 안 되는 짧은 활주 거리에서도 무장과 연료를 싣고 여유롭게 하늘로 날아오를 수 있다. 그러나 STOBAR 방식은 보조 장비가 없기에 항공기 스스로 이함에 필요한 에너지를 확보해야 한다. 자체 중량을 줄여야 하므로 CATOBAR 방식보다 항공기의 연료·무장 탑재 능력이 크게 떨어질 수밖에 없다.
현재 11척의 핵추진 항모를 운용하는 미국은 최신 제럴드 R. 포드급에 전자기식(EMALS)을 도입했고, 나머지 10척은 CATOBAR 방식을 채택했다. 미국도 기술적으로 완전함을 확보하지 못한 전자기식(EMALS)을 항모에 적극 채택하지 못하는 상황임에도 불구하고, 중국은 2022년 6월 진수한 3번째 항모 '푸젠'에 전자기식(EMALS)을 채택하고, "미국보다 성능이 더 우수하다"며 선전에 열을 올리고 있다.
옛 소련의 미완성 항모를 개조한 1번함 랴오닝, 2번함 산둥은 스키점프 방식이라 불리는 STOBAR 이함 방식을 적용했으나, STOBAR 방식의 비효율성을 '학습한' 중국은 3번함 푸젠함에 미국 최신 제럴드 R. 포드급에 채용한 전자기식(EMALS)을 설치한 것이다. 하지만 원자력 추진 항모에서 운용할 수 있는 전자기식(EMALS) 사출장치를 디젤 추진 항모로는 '황새가 뱁새를 쫓아가는 격'이다.
중국은 EMALS 사출시스템이 '전력을 잡아먹는 하마'라는 사실을 간과했다. 미국은 EMALS를 제럴드 R. 포드급 항모에 도입하면서 기존 A4W 원자로를 신형 A1B로 교체한 것으로 알려졌다. 열출력 550메가와트(MW)의 강력한 파워를 자랑하는 A4W 원자로를 2기 장착한 포드급 항모가 A4W로도 EMALS의 전력 수요를 감당하기 어렵다며 700MW급 A1B 원자로를 요구한 것이다.
미국 항모는 추진 동력으로 260MW를 소비하고, EMALS 1회 사출 때 100MW 전력을 쓰는 것으로 알려졌다. 이것으로 미뤄, 디젤기관으로 파도를 헤쳐나가기도 버거운 푸젠함이 EMALS를 가동해 전투기를 이착함하는 것은 애당초 무리였을지도 모른다. 즉, 사출 동력이 달려 충분한 연료와 무장을 실은 항공기를 띄우기 어려울 것이다. 그래서인지 중국이 공개한 사진 자료에 J-15 전투기가 최대 8t급 무장을 장착하고 이함하는 모습을 찍힌 적이 없다. 이착함할 때 가벼운 공대공미사일 2~4발 정도만 장착하는 정도였다.
안승범 디펜스타임스 대표는 "중국이 이처럼 부족한 스펙의 항모를 급히 진수한 까닭은 미·중 패권 경쟁이 격화되면서 미 해군에 맞설 슈퍼 캐리어가 절실한 중국 지도부가 무리한 성능과 납기 일정을 요구한 것으로 보인다"고 했다.
◆독도급 3번함에 EMALS 장착 가능성 = 해군은 해상초계기 전력보강 차원에서 기존 운용 중인 해상초계기에 무인 초계기를 '혼용'하는 전략을 고려 중이다. 무인기를 탑재할 경항모급 함정도 모습을 드러냈다. 지난 5월 부산에서 열린 국제해양방위산업전(마덱스)에서 HD현대중공업과 한화오션은 무인기 모함인 '미래형 무인 전력모함'을 공개했다. 그러나 이것은 순수한 무인기 모함은 아니고, 유무인기를 혼합 운영하는 유·무인 전력 지휘함이다.
해군은 항모급 다목적 대형수송함(LPX-Ⅱ)에 탑재할 무인기를 놓고 고심 중이다. 해군이 추구하는 무인기 스타일은 작년 11월 동해에서 대형수송함 독도함(LPH) 상의 비행갑판(활주로)에서 이함하는 테스트를 진행한 GA-ASI의 시제 무인기 MQ-1C '모하비'다.
해군이 무인기 '모하비'를 고정익 무인기 운용에 최적화된 함정의 형태와 필요 기술을 도출하기 위해 전투 실험을 했으나, 아직 구체적 도입계획은 없는 것으로 알려졌다. 하지만 제너럴 아토믹스 측은 동아시아 사업 확대 전략의 핵심 거점으로 일본에 이어 한국을 꼽으면서, 한국 해군에 적극적으로 나서고 있다. 전문가들은 "현재 당장 해상 감시 전력 공백을 메우는 것이 급선무인 만큼, 국내개발보다 해외도입이 불가피하다"면서 "GA-ASI가 모하비 판매와 함께 무인 전력 모함에 전자기식(EMALS) 사출장치 설치를 제안할 것으로 보인다"고 전망했다.
방산업계의 한 관계자는 "일본은 F-35B 수직이착륙 스텔스기를 하반기에 도입을 시작한다"면서 "일본은 F-35B 뿐만 아니라 2028년 도입하는 MQ-9B '시 가디언' 무인기 등 두 기종을 전자기식(EMALS)으로 사출하는 첫 국가가 될 것"이라고 전망했다.
gomsi@newspim.com
