세계항공기제작시장동향 국내항공기개발사업현황항공안전기술개발사업주요연구성과 향후추진과제및발전전략

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창정 우
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1 제 16 회항공안전세미나 항공안전기술개발사업추진현황및연구성과 이장연단장항공안전기술개발사업단한국항공우주연구원

2 세계항공기제작시장동향 국내항공기개발사업현황항공안전기술개발사업주요연구성과 향후추진과제및발전전략

3 세계항공기제작시장규모및전망 세계항공기제작시장은 2022 년까지지속적성장전망 (2013 년대비 125% 성장 ) 민항기는대형민항기가성장을주도, 리저널기및비즈니스젯시장도발전지속 군용기는 F-35 등전투기시장중심으로성장 연간시장규모 2013 년항공기시장규모 2022 년항공기시장규모 민항기 2,073 억불 - 대형기 1,758 억불 (130 인승급이상 ) - 리저널 / 커뮤터기 94 억불 ( 인승급 ) - 비즈니스제트기 199 억불 ( 개인 / 기업자가용 ) - 소형항공기 22 억불 ( 소형프롭기 / 피스톤기 ) 군용기 헬기 295 억불 239 억불 - 군수용 173 억불 - 민수용 66 억불 무인기 25 억불 헬기무인기헬기무인기 6% 1% 9% 1% 군용기군용기 12% 11% 2,632 억불 ( 13년) 민항기 79% 2,073 억불 3,290억불 ( 22년) 민항기 81% 2,642 억불 민항기 2,642 억불 - 대형기 2,228 억불 (130 인승급이상 ) - 리저널 / 커뮤터기 160 억불 ( 인승급 ) - 비즈니스제트기 229 억불 ( 개인 / 기업자가용 ) - 소형항공기 25 억불 ( 소형프롭기 / 피스톤기 ) 군용기 헬기 403 억불 199 억불 - 군수용 111 억불 - 민수용 88 억불 무인기 46 억불 주 ) Forecast International 2013

4 세계항공기제작시장매출전망 세계항공기제작시장은향후 10 년간 3 조 1,894 억불매출예상 2013년 2,632억불매출에서향후 10년최대치인 2020년 3,576억불까지성장 향후 10년간민항기 81%, 군용기 11%, 헬기 7%, 무인기 1% 매출점유 민항기 2조5,751억불, 군용기 3,495억불, 헬기 2,254억불, 무인기 394억불매출전망 주 ) Forecast International 2013

5 세계민항기제작시장매출전망 세계민항기제작시장은향후 10 년간 2 조 5,751 억불매출예상 민항기매출은 2013 년 2,073 억불에서 2020 년 2,906 억불까지성장 대형항공기 84%, 리저널기 6%, 비즈니스기 9%, 소형기 1% 순 향후 10 년간리저널기 1,418 억불, 비즈니스기 2,374 억불, 소형기 270 억불매출예상 주 ) Forecast International 2013

6 국내항공산업현황 수출증가추세에도불구하고항공산업의무역역조는계속 국내생산액 36억불, 수출액 16억불수준 ( 13년) 군용기 (T-50,KUH) 개발 / 양산, 민항기 (Boeing, Airbus) 기체부품수출증가가성장을견인 민수대비군수비중이과도하나점차적개선되어, 군 / 민수균형성장예상 민항기국제공동개발참여추진및 KC 인승민수완제기개발 주 ) 한국항공우주산업진흥협회

7 국내항공기개발사업발전경과 군용기중심으로완제기개발역량을축적 면허생산 ( 제공호, KF-16) ð 공동개발 (T-50) ð 주도개발 (KUH) 민수부문은소형기독자개발및중형항공기국제공동개발단계 '80 '90 '00 10 군수 KF-16 면허생산 KT-1 개발 / 양산 T-50/TA-50 개발 / 양산 KFX 500MD 조립생산 F-5E/F 조립생산 UH-60 면허생산 KLH 면허생산 군단급 UAV 개발 / 양산 KUH 개발 / 양산 LAH 조립생산 / 기술도입생산 독자 / 국제공동개발 민수 창공 91 개발 반디호개발 스마트무인기개발 KC-100 개발 2 인승경항공기개발 90 인승터보프롭기 비즈니즈제트기

8 산업부 항공산업발전기본계획 ( ) 4 개전략 13 개과제 완제기개발을통한시장선점및기술확보 기종별전략차별화, 수출민항기및전략군용기개발미래형비행체선도개발, 탐색개발과본개발분리수행 핵심부품및정비서비스수출활성화 RSP 참여확대, 민수부품수출산업화, MRO 산업육성 항공기술 R&D 투자효율성제고 민군통합기술로드맵, World Leader 급 10 대항공기술확보 인프라선진화 금융제도, 지역클러스터, 인력제도, 관계법령정비

산업부 - 스마트무인기개발사업 사업목표주야간원거리영상정보등의실시간획득을위하여자율비행, 충돌방지및회피등핵심스마트기능을접목하고, 수직이착륙및고속비행이가능한무인항공기와통신, 지상관제장비등을포함한차세대무인항공기시스템개발최대중량 : 1,000 kg, 최고속도 : 500 km/h, 체공시간 : 5 시간동체길이 : 5 m, 임무장비 : 40 ~ 90kg 사업기간 :

9 산업부 - 스마트무인기개발사업 사업목표주야간원거리영상정보등의실시간획득을위하여자율비행, 충돌방지및회피등핵심스마트기능을접목하고, 수직이착륙및고속비행이가능한무인항공기와통신, 지상관제장비등을포함한차세대무인항공기시스템개발최대중량 : 1,000 kg, 최고속도 : 500 km/h, 체공시간 : 5 시간동체길이 : 5 m, 임무장비 : 40 ~ 90kg 사업기간 : (9 년 9 개월 ) 1 단계 : ~ (2 년 9 개월 ) 2 단계 : ~ (4 년 ) 3 단계 : ~ (3 년 ) 총사업비 : 1,010 억원 정부 910 억원, 민간 100 억원 주관부처 : 지식경제부 ( , 과기부 산자부 ) 9

10 산업부 / 국방부 - 한국형헬기개발사업 (KHP) 목표 : 군요구성능을충족하는기동형헬기의적기전력화개발역량확보및헬기부품산업육성 추진체계 : 국방부 ( 방위청 ), 지식경제부범부처지원 (KAI, KARI, ADD 공동개발주관 ) 사업기간 : 06.6 ~ 12.6 사업비 : 약 1.3조원 - 한국항공우주연구원담당업무 KHP 민군겸용핵심부품국산화개발 (18개품목 ) - 개발비 3,332억원 ( 정부2,838억원 ) 10

11 산업부 - 차세대중형항공기개발사업 사업개요 기대효과 11

12 산업부 - 소형무장헬기연계민수헬기개발 추진배경 군보유노후공격헬기대체를위한 공격헬기전력화추진방안 마련 ( 월, 합참 ) <500MD-TOW> <AH-1S> <AH-64(High)> <LAH(Low)> 항공산업발전기본계획 ( 10~ 19) 을통해민수헬기및 LAH를탐색개발추진 ( 10), 탐색개발완료 ( 12), 민 / 군수연계개발정책결정 ( 13 민수헬기사업예타통과 / 항우심 ) 민 / 군수헬기연계개발

13 국토부 항공정책기본계획 ( ) 주요정책목표 항공운송의경쟁력강화 효율적공항체계구현및운용 예방적안전관리항공보안선진화 항공산업다양화전문인력육성 국제위상강화친환경정책 시장주도력강화 운송서비스다양화 공항기능재정립 지방공항운영효율화 사전예방적안전감독 항공보안제도정비 항공정비산업육성 항공기술, 물류강화 국제적위상강화 친환경정책추진 항공정책기본계획은항공법상항공운송, 공항, 항공안전등항공분야전반을종합하는 5 년단위종합계획 (52 개추진과제 )

14 국토부 - 항공안전기술 R&D 과제현황 4 인승 KC 개발완료 2 인승 KLA-100 ( 13 16) 국가비행종합시험장 ( 14 17) 민간무인기실용화 ( 14 22) 비즈니스제트기개발예정 미래용개인항공기개발예정

15 항공안전기술개발사업비전및목표 항공종합안전시스템구축 항공기급 BASA 체결 한 / 미간 BASA * 를소형항공기급으로확대하기위한시범인증용항공기개발및국내형식인증획득 국내 / 외항공교통수요에대비한차세대항공교통수단으로서소형인증기개발및인증 / 시험평가핵심기술확보 항공사고예방및항공안전증진을위한핵심부품개발및기술력확보 *BASA : 상호항공안전협정 (Bilateral Aviation Safety Agreement)

16 상호항공안전협정 (BASA) BASA (Bilateral Aviation Safety Agreement) l BASA 는민간항공제품의수출입에있어서상대국의안전성인증을수용하기위한국가간협정을말함 일반적인규격인증, 해외인증, 기관간의협정등과구별되는국가간의협정임 l 미국과의 BASA 체결을위해서는미국과동등한수준의안전성을확보할수있는법규, 절차, 조직, 인력, 인증기술, 인증체제등이요구됨 년 2 월 19 일 TSO ( 기술표준품 ) 급 BASA 체결 BASA ( 96 년이후 ) BASA 진행준비 남아공, 노르웨이, 덴마크, 핀란드, 벨기에, 스페인, 아르헨티나, 호주, 인도네시아, 일본, 체코, 폴란드, 오스트리아, 스위스 (14) 캐나다, 독일, 네덜란드, 프랑스, 뉴질랜드, 루마니아, 중국, 영국, 스웨덴, 이스라엘, 이탈리아, 싱가포르, 브라질 (13) 말레이시아, 러시아, 대만, 대한민국 (4) 멕시코, 인도, 태국 대한민국 : 2014 년 10 월 28 일소형항공기급 BASA 체결

17 개요및추진체계 주관부처 : 국토교통부 총괄기관 : 한국항공우주연구원 ( 항공안전기술개발사업단 ) 사업기간 : ~ (7 년 5 개월 ) 총사업비 : 1,399 억원 ( 정부 1,134 억원, 민간 265 억원 ) 과제총괄위원회 자문위원회 사무국 총괄체계관리팀 핵심과제 1 핵심과제 2 핵심과제 3 핵심과제 4 항공사고예방기술개발 LG CNS 항공안전평가및안전인증기술개발 - 항공기급 BASA 체계구축및시범사업인증한국항공우주연구원 소형항공기급인증기개발 한국항공우주산업

18 연구과제구성 1-1 실시간안전진단 [HUMS) 시스템개발 3-1 소형항공기급 BASA 체계구축및시범사업인증 4-1 소형항공기급인증기개발 1-2 소형항공기용통합항법전자시스템개발 3-2 항공기기술기준및계속감항성유지체계개발 4-2 항공기인증 / 설계통합기술개발 1-3 비행절차및공역설계프로그램개발 종료과제 진행과제 3-3 항공용 S/W 인증기술개발 4-3 소형항공기용국산복합재료 DB 구축및공유시스템개발

3개기관개발비용 : 824억원 ( 정부 616억원, 기업 208억원 ) 개발기간 :

12 (5년 7개월 ) 요구성능 승객 4 인승 이륙중량 3,600 lbs 내외

19 소형항공기급인증기 (KC-100) 개발과제개요 과제명 : 소형항공기급인증기개발주관기관 : KAI, 협동기관 : 항우연, 데크항공, 아스트외 3개기관개발비용 : 824억원 ( 정부 616억원, 기업 208억원 ) 개발기간 : 08.6 ~13.12 (5년 7개월 ) 요구성능 승객 4 인승 이륙중량 3,600 lbs 내외 유상하중최대속도항속거리 1,100 lbs 이상 210 kts 이상 1,200 nm 이상 전기체복합재 제작공정감소중량및비용절감 공력최적화 최신 CFD 기술적용고성능및고효율형상 고효율엔진 연료절감을위한고효율엔진장착 엔진 1 X 315 hp 급 차세대통합항전장비 All Glass Cockpit Autopilot 최신전기장치고신뢰성장비채택정비소요절감

20 KC-100 인증추진체계 감항인증당국 국토교통부 4-1 세부 : 인증기개발 한국항공우주산업 형식증명신청자 3-1 세부 : BASA 체계 / 인증 한국항공우주연구원 ( 인증센터 ) KC-100 인증 형식인증팀 KC-100 개발 민항기체계팀 인증기준 형식증명전문검사기관 구조구조인증팀 비행성능비행성능인증팀 항전전기전자인증팀 전기동력장치인증팀 세부계통세부계통인증팀 추진세부계통인증팀 Communication Process Action Items Action Items Issue Memorandum Review Review 분야별 POC (KAI) 형식인증팀 (KAI) 형식인증담당자 ( 인증센터 ) 인증계획 구조기체설계팀 비행성능체계설계팀 항전 KHP 항전팀 전기전장설계팀 세부계통세부계통팀 추진세부계통팀 설계규격

21 KC-100 개발및인증일정

22 KC-100 성능및사양 Type KAS Part23, Normal Category Structure Composite Semi Monocoque Seats 1+3 Pressurization Non-pressurized Engine Single Piston Engine with T/C g Limits -1.52< g <+3.8 Power 315 hp Service Life 12,000 Flight Hour MTOW 3,600 lb Flight Controls Max. Cruise Speed >196 kts De-icing system Max. Operating Altitude Mechanical Linkage with side sticks TKS Fluid (non hazard basis) 25,000 ft Oxygen System Built-in gaseous bottle T/O Distances 1,765 ft (50 ft Obstacle) Power control LD Distances 2,427 ft (50 ft Obstacle) Auto Flight FADEC, Single Lever Power Control 2 axes (pitch & roll) w/ auto pitch trim Max. Range 1,090 nm Avionics Glass Cockpit w/ 2 IFDs Stall Speed 58 kts All values are flight test data. Kinds of Operation Day/Night, VFR/IFR FIKI is prohibited

23 KC-100 제원 L X H X S 8.10 X 2.81 X (m) Unit : m (Inch) Wing Area m 2 ( ft 2 ) Wing A/R Taper Ratio Wing Airfoil Root : NASA LS(1)0417-MOD Tip : NASA LS(1)0413-MOD HT / VT Airfoil NACA 0012 Incidence angle Dihedral angle Wing twist angle Landing Gear Engine MTOW 1 deg 5 deg -3 deg Fixed type / leaf TCM TSIOF-550K (315 hp) 1,633 kg (3,600 lbs) 11.37m( ) Wing Span 4.25m ( ) 1.38m (54.33 ) 1.61m (63.52 ) 8.10m( ) m (61.59 ) 0.64m (25.09 ) m ( )

KC-100 개발과정 경쟁기종분석 목표설정 / 요구도분석 형상최적화 시제작 P100 1 차 :

24 KC-100 개발과정 경쟁기종분석 목표설정 / 요구도분석 형상최적화 시제작 P100 1 차 : IAI 해외자문결과반영 Cirrus SR-22 IAI, AOPA Korea 자문결과반영 Desk Study 분석결과반영 2 차 : 항공대위탁과제결과반영 Cessna 400 국내외조종사대상설문결과반영 AOPA EXPO VOC 반영 P200 전장 8.0m 전폭 11.3m 3 차 : 해외기관용역결과반영 전고 2.7m Cessna Skylane Frost & Sullivan 용역결과반영 P300 P400 4 차 : PDR/ 풍동시험결과반영 Diamond DA-50 PDR 결과반영 풍동시험결과반영

25 KC-100 시스템내부배치도 Fuel System Integral type including collector tank Fuel tank: 104 US gallon Electrical System 2 Alternators (28/28.8VDC) 2 Batteries (24/24V) Environmental control Vapor Cycle Cooling System T/C Bleed Air Heating System De-icing system Fluid Weeping System Wing, HT, Propeller 30 min duration time Flight Controls Oxygen System Supplement Gaseous Bottle 2100 liters Primary: Conventional Mechanical Controls Secondary: Electrically Operating Engine TSIOF-550-K, TC ed FADEC, Turbocharged 315HP at 2,500RPM Auto Flight Avionics Avidyne Entegra2 Fully Digital, 2 Axis System Landing Gear Fixed Tricycle Type

26 KC-100 주요시험 지상 / 비행시험전기체구조시험 Component 시험 Name T/V Name T/V Structure Subsystem AA-01 정적시제기 AS-01 Wing Box & MLG Support - Static /Fatigue Test L/G Drop Test Horizontal Stabilizer Support Static/Fatigue Test FCS Iron Bird Test AA-02 피로시제기 AD-01 EMS Static/ Fatigue Test ECS Engine 통합시험

KC-100 비행시험 q 비행시험기간 : 2011년 6월 ~ 2013년 3월

비행시험분야 ü 구조 (flutter,load), 공력 (S&C, Stall,

27 KC-100 비행시험 q 비행시험기간 : 2011년 6월 ~ 2013년 3월 ( 총 559 쏘티 ) ü 개발비행시험 : 2011년 6월 ~ 2012년 7월 (332쏘티) ü 인증비행시험 : 2012년 8월 ~ 2013년 3월 (227쏘티) q 비행시험시제기 KC 호기 KC 호기 q 비행시험분야 ü 구조 (flutter,load), 공력 (S&C, Stall, Spin, 성능, ADC, 소음 ), Avionics system, Autopilot, 추진, 세부계통 (ECS, Fuel, Oxygen, De-icing, FCS) 등 ü Spin 시험 총 83 쏘티수행 : 개발 (69), 인증 (14)

28 개발 / 인증시험평가 시험내용 건수 1 Lab/Bench Test ( 인증 27건, 개발 4건 ) 31 2 Ground Test ( 인증 20건, 개발 3건 ) 38 3 Flight Test ( 인증 21건, 개발 2건 ) 26 4 AEI 37

29 민항기비행시험센터구축 탑재계측시스템 Data Acquisition System, Test Boom, Camera, Trailing Cone, Spin Chute 등으로구성 Flutter Exciter 는국방과학연구소보유장비대여활용 민항기비행시험센터 FTI Control Panel 고정식 TGS 1 식 이동식 TGS 1 식 중계기 1 식 지상계측시스템 통제실, 브리핑실, 계측준비실, 비행데이터처리실등으로구성 최대 24 명실시간모니터링

30 민항기비행시험조종사양성 민항기비행시험조종사양성 3 명 ( 주조종사 2 명, 예비조종사 1 명 ) 시험조종사자격확보 비행경험 (1,500 비행시간이상 ) 조종면장 시험비행학교수료 기타

31 국내형식 / 제작 / 감항증명획득 감항증명 (AC) (Airworthiness Certificate) 제작증명 (PC) (Production Certificate) 2013 년 12 월 형식증명 (TC) (Type Certificate) 2013 년 12 월 2013 년 3 월

32 KC-100 부품국산화과제 ( 안 ) KC-100 부품국산화과제 실시간안전진단시스템 (HUMS) 개발 항공기용복합소재 DB 구축 항공기인증 / 설계 S/W 소형항공기용엔진개발 기획중 비행절차및공역설계 S/W 통합항전시스템 (MFD) 개발 KC-100 실용화후속지원체계개발 기획중 KC-100 비행시뮬레이터개발 기획중

소형항공기용통합 Avionics 시스템, 합성영상시스템 (Synthetic Vision Display), 지상충돌경보장치 (TAWS)

33 소형항공기용통합항전시스템개발 과제개요 연구내용 예산및기간 Ø 소형항공기의비행, 항법, 엔진, 기체, 경보등의정보를제공하는비행시스템을전체적으로관리하여항공기를보다안전하고효율적으로운항시키는통합항법전자 (Avionics) 시스템개발 Ø 소형항공기용통합 Avionics 시스템, 합성영상시스템 (Synthetic Vision Display), 지상충돌경보장치 (TAWS) 개발및개발품의항공기기술표준품형식승인 (KTSO) 및부가형식증명 (STC) 획득 Ø 120억원 ( 정부 90억, 민간 30억 ) / 3.5년 [ ] Avidyne 사의 Entegra 9

34 소형항공기용국산복합재료 DB 구축및공유시스템개발 과제개요 연구내용 예산및기간 Ø 소형항공기에사용하는복합재료의특성을확보하기위하여, 항공선진국의인증체계와합치하는수준의소형항공기용국산복합재료특성데이터베이스를구축하고, 인증및관리체계개발 Ø복합재료데이터베이스공유및관리체계구축 Ø소형항공기용국산복합재료특성데이터확립 Ø복합재료규격, 공정규격표준화및인증체계확립 Ø 44.6억원 ( 정부 44.6억 ) / 3년 [ ] < 복합재료 DB 의검사기준및절차개발 > < 재료동등성절차를활용한 DB 개발 >

35 항공기비행절차및공역설계프로그램개발 과제개요 Ø 국제규정에부합하는항공기계기비행절차를설계하기위한프로그램및공역의 종류별특성을반영한 3 차원공역설계프로그램개발 연구내용 예산및기간 Ø ICAO 및 FAA 규정에부합하는비행절차 ( 항공로및계기입출항절차 ) 설계프로그램개발및관제공역 (Class A/B/C/D/E, Control Zone), 통제공역, 주의공역등특성을반영한 3차원공역설계프로그램개발, 비행절차및공역효율성평가기법연구 Ø 40억원 ( 정부 30억, 민간 10억 ) / 3.5년 [ ]

KC-100 실용화 러시아 T-103 KC-100AF - 국산소형항공기실용화협정서체결 (2014.5.

KC-100 실용화를위한기술개발지원 * 군요구탑재장비 - 피아식별장치 (IFF, Identification Friend

36 KC-100 실용화 러시아 T-103 KC-100AF - 국산소형항공기실용화협정서체결 ( ) 체결기관 : 국방부, 국토교통부, 방위사업청, 한국항공 국산소형항공기 (KC-100) 를공군비행실습용훈련기로활용 KC-100 실용화를위한기술개발지원 * 군요구탑재장비 - 피아식별장치 (IFF, Identification Friend or Foe) : 모든군용항공기의필수탑재장비 - 영상 / 음성기록장치 (VVR, Video Voice Recorder) : 훈련모니터링및사고조사용으로활용

KC-100 실용화인프라기획 소형항공기 KC-100 실용화인프라구축 과제개요

12 (2년 2개월 ) 총사업비 : 120 억원 ( 정부 120 억원 )

37 KC-100 실용화인프라기획 소형항공기 KC-100 실용화인프라구축 과제개요 주관기관 : 미정 사업기간 : ~ (2년 2개월 ) 총사업비 : 120 억원 ( 정부 120 억원 ) 연구목표 : KC-100 실용화를위한인프라구축 정비 / 후속지원체계및비행훈련장치개발 소형항공기 (KC-100) 주요연구내용 정비및후속지원체계개발 비행훈련장치및교육프로그램개발 특수탑재장비시험평가체계개발 IFF VVR 특수탑재장비시험평가체계개발 3 7

38 KC-100 실용화파급효과 소형항공기급 BASA 협정체결 민군협력 MOU 체결 소형항공기파생형 세계시장규모 ( 12 년기준 ) 항공우주산업 : 4,600 억달러반도체산업 : 3,000 억달러조선산업 : 1,100 억달러 * 출처 : Forecast International 2013 인증기개발실용화세계시장진입국가핵심전략산업

39 단계별 BASA IPA 확대추진 2 단계 BASA IPA 확대추진 1 단계 ( ~ 08) BASA 체결 ( 기술표준품,TSO) ( 09~ 14) BASA IPA 확대 ( 소형항공기급 ) ( 16~ 22) BASA IPA 확대 ( 중형, 수송기급항공기 ) IPA : Implementation Procedures for Airworthiness ( 감항이행절차 ) 3 단계 - 소형항공기 (part23), 중대형항공기 (part25) - 소형헬기 (part27), 중대형헬기 (part29) - 엔진 (part33), 프로펠라 (part35) - Manned Free Balloon(part31), - Airships, VLA, Gliders, Powered Lift, TSO

40 감사합니다.

목 차 제1장과제개요 1 1. 개요 1 2. 사업목표 1 3. 주요연구개발내용 1 4. 활용계획및기대효과 1 제2장항공기비행절차및공역설계프로그램개발 2 1. 연구의개요 2 2. 연구의필요성 3 3. 정부지원의타당성 7 4. 국내 외기술개발동향 8 5. 중복성검토결과 1

목 차 제1장과제개요 1 1. 개요 1 2. 사업목표 1 3. 주요연구개발내용 1 4. 활용계획및기대효과 1 제2장항공기비행절차및공역설계프로그램개발 2 1. 연구의개요 2 2. 연구의필요성 3 3. 정부지원의타당성 7 4. 국내 외기술개발동향 8 5. 중복성검토결과 17 6. 세부연구개발내용 18 7. 기술개발효과 26 8. 기술개발성과활용방안 29 9. 연구개발추진전략