항공우주산업기술동향 11 권 2 호 (2013) pp. 12~23 산업동향 ( 기술동향 ) http://library.kari.re.kr 에서보실수있습니다. 세계회전익기산업기술동향 김준호 *, 오경륜 *, 최석 *, 김명집 *, 안이기 *, 박중용 *, 황창전 ** The Current Industrial & Technological Trends of Rotorcraft in the World Kim, Joune-Ho *, Oh, Kyung-Ryoon *, Choi, Seok *, Kim, Myung-Jib *, Ahn, Iee-Ki *, Park, Joong-Yong *, Hwang, Chang-Jeon **1) ABSTRACT This paper reviews rotorcraft technology road-map of USA government and military rotorcraft development plan and analyzes business and research of NASA and some American helicopter manufacturers. And it introduces European Union(EU)'s programs related to the area of "Aeronautics and Air Transport system(aat)" and R&D projects of EU's rotorcraft technologies. And it investigates the rotorcraft industrial trend of China, India, Japan and Russia. Also, this paper provides the current business situation of the worldwide four helicopter manufacturers which have over 80% civil helicopter market share and the activities analysis for improving helicopter flight safety of NextGen program(u.s.) in terms of technology development trend of helicopter avionics. Through this paper, it shows the current industrial and technological trend in the world rotorcraft. It proposes the strategy of international cooperated development and helicopter core technology development and the vision of Korean next generation rotorcraft for domestic rotorcraft industry. 초록본논문에서는미국정부의회전익기기술개발로드맵과군용헬기개발현황및계획을검토하고, NASA 및업체들의주력사업을분석하고, 유럽연합 (EU) 의 " 항공및항공운송시스템 (AAT)" 관련된프로그램과회전익기기술의연구개발사업들을소개한다. 그리고, 중국, 인도, 일본, 러시아의회전익기산업동향을살펴본다. 또한, 세계민수헬기시장의 80% 이상의점유율을가지고있는 4대헬기제조사에대한사업현황과항공전자장비기술개발관점에서미국의 NextGen 프로그램의헬기안전성향상활동분석을제시한다. 본논문을통해세계회전익기산업과기술동향을고찰하고, 국내회전익기산업육성전략으로서국제공동개발과헬기핵심기술확보를제안하고, 우리나라의차세대회전익기개발비전을제시한다. Key Words : Rotorcraft( 회전익기 ), Industry( 산업 ), Technology( 기술 ), Trend( 동향 ), Aeronautics( 항공 ) * 김준호, 오경륜, 최석, 김명집, 안이기, 박중용, 한국항공우주연구원항공기술연구소회전익기개발실회전익기체계팀 heli@kari.re.kr, bigoh@kari.re.kr, seokchoi@kari.re.kr, kmj@kari.re.kr, ikahn@kari.re.kr, parkjy@kari.re.kr ** 황창전, 한국항공우주연구원항공기술연구소회전익기개발실, chwang@kari.re.kr
김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 13 1. 서론 2. 회전익기산업기술동향 - 미국 미국의군용헬기사업은 RAH-66 Comanche 개발사업이양산으로이어지지못하면서대부분기존헬기를개선하는수준에서진행되어왔으나, 최근에는차세대회전익기개발을추진하고있다. 민수헬기분야에서도 Sikorsky와 Bell이과거모델을개선하는대신새기종개발에착수했다. 유럽연합 (EU : European Union) 은경제위기, 기후변화등의글로벌환경변화에대응하기위해전략적으로항공및항공운송산업을육성하고있으며, 특히프레임워크프로그램속에서회전익기관련연구개발을집중적으로추진하고있다. 중국, 인도는기술협력을통해축적한회전익기개발능력으로독자모델을개발하고자국의군수요를충족하고있으며, 세계회전익기시장에서새로운역할을하게될것으로보인다. 러시아는경제위기에서탈피한후민수, 군수시장에서의옛명성을다시찾아가고있다. 일본은전통적인제조업의강자로서항공산업분야에서미국및유럽의공동개발파트너로서입지를더욱공고히하고있는상황이다. 한편, ICAO(International Civil Aviation Organization) 와 IATA(International Air Transport Association) 등의국제기구들은항공산업전반에걸쳐기후변화에대한적극적인기술개발을요구하고있으며, 사고관련규제를강화하고있다. 이에따라세계회전익기산업은소음과배출가스저감, 성능개선기술등주로환경변화에대응하는기술개발에집중하고있는추세이다. 미국과유럽의인증기준또한안전성을강화하고있어산업체는회전익기의안전성향상기술개발에보다적극적이다. 본논문에서는회전익기선진국인미국과유럽연합의회전익기산업육성전략과기술개발동향, 그리고주요업체들의사업현황을분석하고중국, 러시아, 인도, 일본등의항공산업동향을분석하였다. 또한, 항공운항안전증진을위한미국의기반시설구축계획을살펴보고, 통합 / 개방형구조의항전장비개발현황및실제개발적용사례를소개하였다. 이를바탕으로국내회전익기산업육성전략과차세대회전익기개발비전을제안하였다. 2.1 미국정부의회전익기기술로드맵 미국은 2005년항공산업의경쟁력을유지또는되찾기위해 2006년부터 2010년까지회전익기분야를포함하여총 7개분야에대해예산투입계획을수립하고시행하였다. 회전익기의기체분야는소음, 진동, 중량, 안전성등 8개기술에대해목표를수립하고개발을추진하였다 [1]. 미국의항공분야연구개발정책보고서인 "National Aeronautics Research and Development Policy (2010)[2]" 에 2020년대까지연구개발의방향을 7가지의핵심원칙으로수립했으며이중 5개의원칙들에회전익기관련분야가포함되어있다. 특히두번째원칙의목표 2로 향상된양력, 항속거리, 임무능력을갖는회전익기개발 을설정했다. 개발예정인핵심기술과목표는표 1과같다. 기술분야 단기목표중기목표장기목표 (5년이내 ) (5년 ~10년 ) (10년이후 ) 중량대비동력 40% 향상 70% 향상 주로터기어박스 15dB 저감 20dB 저감 소음 진동하중 20% 저감 25% 저감 30% 저감 전진비행효율 2% 향상 5% 향상 10% 향상 정지비행효율 4% 향상 7% 향상 10% 향상 소음 표 1 Rotorcraft Technology 해석툴과구성품기술개발 헬기소음인지거리감소를위한비행시험 2.2 군용헬기개발현황및계획 헬기소음인지거리 50% 저감시현 CRH(Combat Rescue Helicopter) 사업은미공군에서운용중인 Sikorsky의 HH-60G 100대를대체할총예산 68억 5천만달러규모의사업으로 2026년까지총 112대를구매예정이며, 미해군은대통령전용헬기대체프로그램을통해해병의노후화된헬기인 Sikorsky의 VH-3D와 VH-60N을 2020년부터새로운헬기 23대로교체할계획이다. 미육군은 RAH-66
14 김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 Comanche 사업과 ARH-70A 무장정찰헬기사업이취소되면서노후화된 Bell의 OH-58D Kiowa Warrior를대체하는 AAS(Armed Aerial Scout) 획득사업 (400~ 500대, 대당 1천만 ~1천5백만달러 ) 을추진중이다. 또한, 회전익기의수직이착륙성능과생존성향상, 운용비절감을목적으로 2012년 8월미정부의승인을받아 FVL(Future Vertical Lift) 사업을진행중인데, 2030년서비스를목표로하고있다. FVL 사업에포함되는 JMR(Joint Multi-Role) 사업은 2억 1,300만달러의예산으로속도 230kts 이상, 총중량 30,000lbs의복합형또는틸트로터형태의회전익기를개발하는사업이며, 2017년초도비행이예정되어있다. 향후 JMR은기술시현기개발, 임무시스템개발을순차적으로진행할예정이다. 또한, DARPA 는 VTOL X-Plane (Vertical Take-Off & Landing Experimental Aircraft) 사업으로속도 300~400kts, 총중량 10,000~12,000lbs의회전익기를 52개월내예산 1억3,000만달러로개발할예정이라고 2013년 2월발표하였다 [3]. 2.3 NASA 의기술개발동향 NASA는 SRW(Subsonic Rotary Wing) 사업을진행중이다. 사업목적은첨단개념의회전익기를통해교통시스템에혁신적인변화를가져오는데있다. 개발전략은미국항공분야 R&D 정책보고서 [2] 에기초를두고수립되었다. NASA 의 Ames Research Center, Glenn Research Center, Langley Research Center에서기술적도전이필요한 5가지분야 ( 통합항공기계 / 추진시스템, 능동조종회전익기, 조용한객실, NextGen 회전익기, 고성능설계툴개발 ) 를선정하여목표에따라연구를수행중이며 2012년연구비는 28 백만달러였다. NextGen 회전익기분야에서는 90명의승객을태우고 300kts의순항속도로 1,000nm을비행할수있는 LCTR2(Large Civil TiltRotor) 를연구중이다. 그밖에도 Lift-offset 회전익기 ( 민 / 군용단거리수송용, 탑승인원 30명, 유상하중 6,600lbs, 항속거리 300nm) 와 Compound 헬기 ( 민수용수송기, 탑승인원 90명, 항속거리 500nm) 개념연구를수행했다. 3. 회전익기산업기술동향 - 유럽 3.1 항공분야비전및전략 2050년에는세계인구의증가, 여행수요증가에따른항공교통량의증가를가져오게되고, CO 2 배출량도약 5% 대로증가할것으로보고있으며, 글로벌기후변화는세계의사회, 경제및정치적문제가되고있다 [4]. 세계의변화에대응하고유럽의실질적인경제적성장을위하여 EU는유럽연합집행위원회 (EC : EU Commission) 를통해 유럽 2020(Europe 2020) 을 2010 년에발표하였다. 이는 EC에서제안한 10년간의전략이며, 스마트 지속가능한 포괄적성장 ( Smart, Sustain -able, Inclusive Growth') 을슬로건으로하고있다. 유럽의항공운송분야 2050년비전을제시한정책보고서 (Flightpath 2050)[4] 에따르면, 세계의항공운송성장률은연간 4~5% 증가하고, 중동 / 아시아지역은이보다훨씬높아질것으로전망하고있다. 2050년미래비행체는틸트로터기, 저소음단거리이착륙기 (QSTOL : Quiet Short Take- off&landing), 지역간및사업용항공기 (Regional & Business Aircraft), 원격조종무인항공기시스템과같이다양화될것으로예상하고있다. 또한, 연료효율성이향상된차세대비행체와친환경시스템의연구개발과더불어항공운송인프라의효율성, 안전성, 네트워크화개발이추진되어야할과제로보고있다. EC 소속자문기구인 ACARE(Advisory Council for Aeronautics Research in Europe) 가발표한 Vision 2020-2050에설정되어있는항공분야전략적연구의제 (SRA, Strategic Research Agenda) 는다음과같다 [4]. - CO 2 배출량 ( 승객 *km당) 50% 절감 - NOx 배출량 80% 저감 - 인지된항공기소음 50% 저감 - 항공기사고율 5배저감 - 항공교통시스템의 1,600만회 / 연비행관리능력 - 15분이내비행편의출도착율 99%
김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 15 3.2 유럽의항공분야프로그램 FP7(7th Framework Programme) 은 ' 유럽 2020 전략구현을위한대표적인과학기술분야프로그램이라고할수있다. 7년간 (2007년 ~ 2013년 ) 505억유로의예산으로진행중이며, 이중항공분야예산은 41억유로이다. Work Program은친환경, 안전성등의 6가지영역속에비행, 구조, 추진, 항공전자등 11개기술적연구주제가단독혹은혼합되면서세부과제들이만들어지고, 주제별연구뿐만아니라중소기업지원, 국제협력, 컨퍼런스조직지원등다양한분야를다루고있다 [6, 7]. 회전익기분야는 FP2 이후총 32개과제를수행하고있다. 2013년현재회전익기관련하여 FP7의 mycopter, Clean Sky, SESAR(Single European Sky Air traffic management Research programme) 과제가진행중에있다 [7]. Horizon 2020 은 FP7을계승하여 유럽 2020 의 ' 혁신연합 (Innovative Union)' 목표를구현하기위해 2014년부터새롭게착수하는과학기술분야혁신 R&D 통합프로그램이다. 우선과제로 우수과학, 산업적리더쉽, 사회적과제 를선정하였고, 항공분야는친환경, 효율성, 안전성과관련한사회적과제로서 스마트, 친환경 ( 또는녹색 ), 통합수송 의전략에포함되어있다. 투입예산은전체예산 (800억유로 ) 중약 8.3% 인 65.87억유로가배정될것으로추정된다 [8]. 3.3 회전익기기술개발프로그램 'Clean Sky' 프로그램은유럽항공운송시스템의친환경 ( Green') 기술의통합을가속화하는것을목표로하고있으며, 2017년까지시스템수준에서신기술에대한연구, 개발, 통합, 검증하는임무를가지고있다. Clean Sky 과제는 GRC-ITD(Green RotorCraft - Integrated Technology Demonstrator) 를포함해 6개의통합기술시현기과제와기술평가기 (Technology Evaluator) 과제로구성되어있다. Clean Sky2 프로그램은 Clean Sky의연속선상에서진행예정인후속과제이다. 예산은 40억유로로추정된다. Clean Sky2는효율적인기술평가, 검증, 통합및 평가에집중할수있도록기술평가기가지원된다. 3 IADPs(Large Aircraft, Fast RotorCraft, Regional Aircraft - Innovative Aircraft Demonstrator Programmes) 와 3 ITDs(Airframe, Engine, and Systems - ITDs) 과제가적절하게구성되어수행될예정이다 [8]. GRC-ITD의 7개세부과제들의주요목표및내용은다음과같다. 로터블레이드과제 (GRC-1)( 소음저감과성능개선을목표로능동및수동블레이드를개발 ), 항력저감과제 (GRC-2)( 항력감소, 소음저감을목표로로터헤드 ( 허브캡 ), 동체, 엔진공기흡입구형상의최적화개발 ), 전기시스템과제 (GRC-3)( 유압을대체하는전기시스템개발 ), 경유엔진과제 (GRC-4)( 경유엔진을헬기엔진으로전환개발하는과제 ), 친환경항로과제 (GRC-5)( 비행항로상의소음및배출가스문제의해결을목표로진행되며 SESAR와연계되어항공운송시스템의일부로서수행되는과제 ), 친환경전주기수명과정과제 (GRC-6)( 헬기의전주기수명과정에대한제작, 정비, 폐기과정에서제작성, 정비성, 재활용성을연구하는과제 ), 기술평가기과제 (GRC-7)( 기술평가기에접목시키기위한총괄과제 ) 가포함된다. 산업체주도과제는 GRC-1( 외부소음저감목적으로 VH-71 및 Whirl Tower 활용 BERP 블레이드기술개발, AgustaWestland), GRC-2(NH-90과 ERICA tilt-wing을활용기체형상최적화, 항력저감기술개발, AgustaWestland/Eurocopter), GRC-4(EC-120B 활용경유엔진통합기술개발, Eurocopter) 가있다. 주요연구기관인 DLR, NLR, ONERA의경우, 2007 년 ~2011년제안된 FP7의항공운송분야과제에대해주관 23개, 산업체주관과제를포함해서상호참여하고있는과제 77개를수행하고있다. 이중회전익기와관련이깊은과제는 8개이며, 그중 mycopter 과제만 2014년에도계속진행된다. 4. 기타기술동향 4.1 안전성향상기술동향 AHS(American Helicopter Society) 와 HAI (Helicopter Association International) 주관으로 2005
16 김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 년 9월캐나다몬트리올에서국제헬기안전심포지엄이개최되었고, 헬기사고에대한새로운분석방법이헬기산업안전을향상시킬수있다는공감대를기반으로 2006년에 IHST(International Helicopter Safety Team) 가구성되었으며, 2016년까지전세계헬기사고율을 80% 감소시키겠다는목표를세웠다. 현재 40여개국이참여하고있으며아시아에서는인도와일본이참여하고있다 [9]. IHST는사고데이터를기반으로한헬기사고분석수행하는 JHSAT(Joint Helicopter Safety Analysis Team), 사고분석을통해도출된중재권고안을이행하는 JHSIT(Joint Helicopter Safety Implementation Team), 사고개선이행결과에대해분석 / 평가하는 JHIMAT(Joint Helicopter Implementation Measurement Analysis Team) 로구성되어있다. IHST는미국, 캐나다, 유럽의헬기사고분석을통해 4개의공통주제 ( 중재권고 ) 를도출하였다. - 안전관리시스템구축 - 시뮬레이터 / 비행훈련장치활용및항공운행관련의사결정등에대한교육개선 - 정비방법개선 - 새로운시스템장비와더불어새로운기술활용 IHST의활동은헬기사고율개선을위해다음의사항에중점을두고있다. - 헬기사고후, 헬기사고가발생하게된안전상태및그원인에대해목표교육대상자에대한교육 - 헬기사고율저감이라는 IHST 목표를향해어떠한일들이진행되고있는지에대한공감대를형성하여교육대상자에게전달 - IHST를통해서이루어지는전세계적인협력에대한정보를교육대상자에게전달 - IHST의 toolkit는헬기안전을향상시킬수있다는인식제고 4.2 항전장비개발동향및사례현재개발되고있는헬기항전장비는 h/w 및 s/w 의민군겸용통합및개방구조를기본개념으로하고있으며, 운항안전증진을위해추가적인기능들이요 구되고있다. Eurocopter 가개발중인 HELIONIX 라명명된차세대항전시스템은헬기운항안전강화와조종사업무부담을경감하고최대한의재사용이가능하하도록비용을절감할목적으로설계되었다. 다양한임무를지원하고임무옵션에대해 plug-and-play 접근이가능하도록하여용이한헬기형상변경이가능하도록개방형시스템구조로설계되었다. 기본시스템은모듈로구성되어있어탈 장착이쉬우며전체항전시스템에통합또한용이하여형상최신화등이수월하다. 고난도통합을통해무게와부피, 장비수, 부품수를줄여물류업무도최소화하였다 [10]. 한편, FAA의 NextGen AVS(Aviation Safety) 사업계획 (2012) 의항전장비지원도구에대한구축계획 ( 표 2, 엔진및연료관련항목제외 ) 에따르면, 기존항공기운항감시정보획득의주요장비인레이더를대체할수있는 ADS-B(Automatic Dependant Surveillance- Broadcasting) 는 GPS를이용하여정확한위치결정및정보를공유하며, 항공기조종석화면에부가적인비행정보를제공한다. 표 2 Overview of AVS Activities for NextGen 항전장비지원도구 성능개요 여객수송기 P, 비즈니스기 B, 일반항공기 G, 회전익기 R 성능기반항해 (Performance Based Navigation) RNAV1 항로및절차의 RNAV2 효율증대 P, B, G, R 굽은경로의 RNP1 경로운용항행표준 ADS-B 능력 굽은경로를포함한정밀한이착륙과접근절차지원 PBN 능력강화 항공교통감시의개선 ADS-B out 및자동화처리개선지원 ADS-B in 응용 탑재및지상 CDTI 주변항공기운영상황인식향상 항전장비안전강화 FIS-B 조종석에기상및항공운항정보제공기존지면정보를 FB 디지털정보화하여제공 P, B, R P, B, G, R P, B, G, R P, B, G, R G, R P, B, G, R 적용대상지역 미국전역 주요공항 미국전역 미국전역 미국전역 미국전역 미국전역 상태 이용가능 이용가능 개념연구 이용가능 이용가능 이용가능 이용가능 NextGen 의기상정보는부처간협력을통해제공되는 FIS-B(Flight Information Service-Broadcasting) 서
김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 17 비스를통해미국공역시스템사용자들에게신속하고쉬우며비용효율적인접근을통해적시에정확한기상정보를이용할수있게한다. 공통기상정보공유를통해항행안전을강화하고, 항행주체 ( 조종사, 관제사등 ) 간협력적의사결정을지원하게된다. NextGen의디지털정보송 수신을위해 SWIM (System Wide Information Management) 이라는네트워크가구축되었으며, 국가공역사용자들간비용효율적인실시간데이터교환및공유를가능하게했다. 기존음성통신으로수행되었던관제사와조종사간업무가 CDTI(Cockpit Display of Traffic Information) 를통해관제사가디지털정보의형태로조종사에게지침및허가를보낼수있게되었으며, ADS-B in 기능이 CDTI와결합하여주변의항공교통흐름을조종사가용이하게파악할수되었다. EFB(Electronic Flight Bag) 는기존의지면에인쇄된다양한항공운항정보들을디지털화하여조종사에게제공하며, 다양한기능들과결합되어조종사업무를경감해준다. Honeywell 이주축이되어개발한최초의 EFB가유나이티드항공사의 747-400S에장착되어비행시험후부가형식증명을받았다 [11]. 5. 기타국가의산업동향 5.1 중국중국의항공산업은 1950년이후러시아의항공기술에의존하여단순복제개발, 생산수준에머물러있던 1990년대의수준에서 2000년이후비약적으로발전하여해외항공기업제품의면허생산, 국제하청생산및공동개발에서현재는독자적인항공기를개발하는단계에와있다. 이러한비약적인발전은중국정부의항공산업발전을위한전폭적인지원에바탕을둔것이라하겠다. 중국의항공산업은군용항공기를전담으로개발및생산하는중국항공공업집단공사 (AVIC : Aviation Industry Corporation of China) 와민간용항공기를전담하여개발생산하는중국상용항공기유한공사 (COMAC : Commercial Aircraft Corporation of China) 로 2008년계열별로이원화하여현재에이르고 있다 [12]. 중국정부의항공기산업개발전략은우선산업의거점을마련하고, 선진기술을가진해외기업과협력생산체제를구축하고, 이를통해습득한기술로독자개발을수행한다는체계이다. 이러한전략을토대로중국은고정익항공기부문에서 2008년 ARJ-21의개발성공, 2014년 C-919를개발완료추진등러시아, 일본등과함께 Regional Jet시장에서보잉과 EADS, 엠브레어, 봄바르디어등의과점체제를흔들수있는역량을보여주고있다. 이러한추세는회전익항공기부문도유사하게전개되어풍부한군수및내수시장을기반으로기존의 Eurocopter, AgustaWestland 등과의제휴를통한단순면허생산수준에서벗어나 C-313 중형헬기를개발하는수준에이르렀다. 중국의헬기산업은내수확대와해외시장의진출을위하여 AVIC 산하에중국항공공업헬기공사 ( 中國航空工業直升機公司 ) 를설립하여본격적인헬기시장진출에나서고있다. 그동안다양한국제협력과축적된기술을바탕으로자체개발을통해현재 20톤급 ( 級 ) 이상의중형 ( 重型 ) 헬기외에소형헬기 (1톤 ~13톤 ) 분야에서다양한제품라인업을갖추고있다. 이를토대로독자회전익기모델을보유하게될것이며, 이는고정익기의사례에서보듯이미국과유럽의유수회전익기제조업체들의시장을잠식할수있는역량을가까운미래에보유하게될것이다. 5.2 러시아러시아는 1990년대초반시장경제체제를바탕으로한급속한체제변화와전환기과정에서급격한경제위기로연결되었고과학기술전반의재정난을초래하였다. 그러나 2000년대지속적인에너지가격폭등으로러시아경제는성장세를보이며회복기를맞이하였고, 푸틴의집권이후러시아의제조업경쟁력강화를위한다양한방안을국가적으로추진하였다. 2004년항공분야의통합을위해대통령령으로고정익기를담당하는 UAC(United Aircraft Corporation) 와회전익기를담당하는 Oboronprom이라는두개의지주회사를설립하였다. Oboronprom 은기존헬기업체들의통합지주
18 김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 회사로개별기업의자금, 행정의통합관리, 국내외시장의통합된진출및새로운개발의역량결집등러시아헬기산업의중추가되어지금까지그역할을수행해오고있다. 또한, 2006년이후러시아헬기산업협회가발족하여 Oboronprom등 60개이상의헬기관련기업을포함하여러시아헬기산업의육성을도모하고있다 [13]. 러시아의헬기업계는축적된회전익기원천핵심기술등의능력을기반으로미국, 유럽의헬기제작업체및항공전자업체와연계하여해외시장진출을위한민수헬기모델개발및업그레이드등의다양한프로그램을계획및수행하고있다. 2013년파리에어쇼에서러시아헬기업체는현재여섯기종의민수헬기모델을개발또는업그레이드를고려하고있다고밝혔으며, 여섯기종의헬기는소형헬기부터대형헬기까지다양한데, AgustaWestland사와함께개발하는 2.5톤급단발헬기, Ansat 개량형, Ka-226T, Ka-62, Mi-171A2, 그리고 Mi-38이다 [14]. 또한, 러시아군의현대화계획에따라그동안시제기개발만끝내고중단되어있던공격헬기가다시생산되어 MI-28N는러시아육군에 63대가실전배치되고 34대가추가발주된상태이며, Ka-52는해외공격헬기시장의진출을위해적극적인행보를보이고있다. 또한, 해군용 Ka-52N도생산중이며이는러시아해군의헬기항모에탑재될예정이다. 러시아는고정익 / 회전익분야에서미국, 유럽과동등또는그이상의기술력을가지고있으며, 세계헬기시장에서일정수준이상의시장점유율을보유하고있다. 그동안추진해온러시아자국내의개발및생산인프라의적정한통합및신규모델등의개발을통해세계헬기시장에서그지배력을다시회복하게될것으로판단된다. 5.3 인도인도의항공산업은주로공공용및군용에집중되어있으며, 1963년이후 HAL(Hindustan Aeronautics Ltd.) 이인도항공산업의중심이되었으며, HAL은공영기업으로모든자본은국가가보유하고, 인도국방부의감독을받고있다. HAL의주요산업시설은벵갈 로르지역에위치해있으며, 본사와다음과같은파트들이자리하고있다 [15]. - 항공기 : 특히, JAGUAR 전폭기제조 - 헬기 : Cheetah, Chetak, ALH(Advanced Light Helicopter) 헬기생산및정비 - 우주 : 인도우주연구소 (ISRO : Indian Space Research Organization) 를위해 PSLV( 저궤도 ) 와 GSLV( 정지위성궤도 ) 우주발사체부품생산 - 엔진 : Jaguar 의 Adour 엔진, Dornier 228의 Garrett 엔진, Cheetah와 Chetak 헬기의 Artouste 엔진의생산및유지 - 정비 : 주로 Jaguar 와 Mirage 2000 HAL은그동안인도군을위한개발사업을수행하였으며, 전투기 (Light Combat Aircraft), 전투용헬기 (ALH) 이외에도민수용개발사업도수행하고있다. ALH 또는 Dhruv는육 해 공군용쌍발헬기로 2003년말에 13대가군에납품되어, 총 350대가보급될예정이다. HAL은 5톤규모의중소형헬기 (Light Combat Helicopter) 를개발중이며, 2014년군에인도할예정에있다. 또한, 군에서운영중인 Cheetah(Alouette III), Chetak(Lama) 헬기의항공전자및시스템의현대화계획도수행중에있다. 인도의항공산업은 HAL을중심으로 DRDO(Defence Research & Development Organization) 등의국가연구기관과파트너쉽을체결하여분야별기술개발및독자개발능력배양을위해지속적인노력을하고있다. 인도는중국과유사하게자국의내수를기반으로해외와의기술협력을통해헬기를개발하고이후자국의독자모델을보유할정도의기술력을보유하고있는것으로판단된다. 내수를바탕으로지속적인헬기산업의육성이이루질것으로보인다. 5.4 일본일본의항공분야는특히제조산업의관점에서보면엔진등여객기의부품개발에서시장을과점하고있는미국과유럽의주요항공업체의공동개발파트너로서성장해오고있으며, 자동차다음으로일본의기간산
김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 19 업으로서지속적으로성장해나갈것으로보인다. 일본의항공산업또한자위대의군수수요에기반하여개발에필요한핵심기술등을취득하여왔으며, 헬기분야에서는 OH-1의개발을통해독자적인개발능력을보유한것으로판단된다. OH-1 헬기는일본방위성의소요제기로총조립및부품은 KHI(Kawasaki Helicopter Industries), 엔진은 MHI(Mitsubishi Heavy Industries), 후부동체는 FHI(Fuji Heavy Industries) 가개발을담당하여진행하였으며, 해당업체의선행연구및개발선진행으로 1992년계약이후 4년만인 1996년첫비행을완료하였다. 또한, 개발된 TS-1엔진 (884shp) 을기반하여출력을 1300shp으로향상시킨중형헬기엔진개발프로그램을방위성기술연구본부주관, MHI를주계약자로하여 2006년부터진행하였고, 블레이드의내구성강화프로그램도 2007년부터진행하여이후배치된 OH-1 헬기에장착하였다. 1977년일본 KHI와독일 MBB( 현재 Eurocopter) 의 BK117(EC145) 국제공동개발사업은선진항공업체와후발업체와의제휴를통해개발에성공한대표적인사례로항공산업육성을도모하는다른국가및해당산업체에지향점을제시한바가크다. 일본의항공산업은국제경쟁력강화의일환으로지속적인투자가이루어지고있다. 더불어자국의수요에기반하여적극적인기술확보를위한투자를통해고정익기및회전익기공히독자모델을보유하고개발할수있는능력을보유하고있다. 6. 주요산업체의사업현황및동향 6.1 AgustaWestland AgustaWestland는틸트로터기술시현기로 Project Zero 개발을진행중이다. 비밀리에성공적인비행을수행했다고 Heli-Expo에서 2013년3월공개하였다. Swashplateless, All electric powered, Hybrid tilt-rotor/ fan-in-wing 개발을목적으로한다. 최근전기추진시스템구현의기술적어려움으로경유엔진과혼합하여하이브리드추진시스템개발을추진중에있 다. AW169는 Eurocopter의 AS365 경쟁기종으로개발되었으며, EMS(Emergency Medical Service) 등다양한용도의파생형개발이진행되고있다. 2014년인증받을예정이다. AgustaWestland 의모그룹인 Finmeccanica는이탈리아정부가 30.204% 의지분을직접보유한복합기업으로헬기사업부문은그룹전체매출의 25%, 조정 EBITA( 이자, 세금, 감가상각비차감전이익 ) 의 44%, R&D비용의 26%, 직원수의 19% 를점유하고있다. '12년도헬기신규수주는전년대비 1% 증가, 수주잔고 2% 감소, 매출액 8% 증가, R&D비용 7% 증가, 직원수 2% 감소하였다. 신규수주중신규헬기및개량이 69.3% 를점유 (AW169, AW189 기종의 98대수주에상당기인 ) 하였다. 나머지 30.7% 는제품지원 ( 예비품및검사 ), 엔지니어링 / 제작이다. 현재헬기수주잔고는 2.5년치생산물량이며 67% 가신규헬기및개량, 나머지 33% 는제품지원등이다. R&D 투자는 8톤급군용 AW149 기술개발, 국방용다목적컨버터플레인 ( 틸트로터 ) AW609, 4.5톤급쌍발엔진헬기 AW169('12년 5월초도비행 ) 등에이루지고있다. 또한세가지기술분야에투자를지속하고있는데, 편의성, 친환경성능이향상된전천후플랫폼가능기술, 해군작전지원솔루션을위한무인화기술, 틸트로터항공기관련기술이다 [16]. 6.2 Bell 고령화된민수헬기라인업을새로이구축하는차원에서중형헬기 Bell 525와소형헬기 SLS(Short Light Single) 를개발중이다. Bell 525는 16인승중형급헬기로서민수헬기로는처음으로 Fly-By-Wire 시스템을적용하여 2014년초도비행예정이다. SLS는 5인승소형급헬기이며최대순항속도 125kts, 순항거리 360nm, 최대이륙중량 1,500lbs의성능확보를목표로한다. Robinson 의 R66과 Eurocopter의 EC120과경쟁이예상되며, 2014년에초도비행이예정되어있다. Bell의모그룹인 Textron은미국기관이 77% 를투자한복합기업으로헬기사업부문은그룹전체매출의 35%, 부문이익의 56%, 직원수의 37% 를점유하고있어
20 김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 서그룹의캐쉬카우 (Cash-cow) 역할을하고있다. 헬기 R&D 비용은전년대비 293억원증가하였다. 헬기부문은 '12년도당기에감가상각및상각으로 1억달러인반면자본적지출은 1.7억달러에달해기존시설의내용연수연장등에지속적인투자를하고있음을알수있다. 헬기부문매출로는 4대경쟁기업중 4위이고, 인당매출액은 Eurocopter와동일한수준이다. 헬기사업부문의 '12년도총판매량은 261대로전년 (203대) 대비증가하였다. 그구성은미정부용 V-22 39 대, H-1 24대, 그리고민수 176대, 군용수출 12대와같다. 수주잔고는전년대비 2% 증가하였고미정부발주분이 85% 에달하여정부의존도가높은편이다. 헬기매출의경우 V-22 프로그램이 38%, 기타군수 22%, 민수 40% 를점유하고있다. Bell은산업통계적으로항공기의 30~40년수명주기동안초기납품가격대비평균 3~4배의매출이발생하는후속시장 (After Market) 확대에힘쓰고있는상황이다 [17]. 6.3 Eurocopter Eurocopter는 2011년캐나다의후속지원전문업체인 Vector Aerospace사를인수하였고, 최근회사명을 Airbus Helicopters' 로변경하려하고있다. 차세대주력기종인 X3는 AS365를수정한것으로, 2013년세번째비행시험에서수평비행속도 255kts를기록하였고, AS365/EC155 대체기종인 X4는 Blue Edge Concept 을적용한 Double-Swept 형상의저소음블레이드개발, 새로운조종석, Fly-By-Wire 제어시스템개발을목표로 2016년서비스예정이다. Eurocopter의모그룹인 EADS는프랑스, 독일, 스페인정부가계약적파트너쉽에따라직 간접으로 45.08% 의지분을보유한복합기업으로헬기사업부문은그룹전체매출의 10%, EBIT( 이자 세금차감전이익 ) 의 14%, R&D비용의 9% 를점유한다. 헬기사업부문의 R&D 비용은그룹전체의 9% 를점유하고있으며매출액대비비율은 AgustaWestland 의절반수준이다. 헬기매출로는 4대경쟁기업중 1위로서 2위인 Sikorsky보다다소높은편이며인당매출액은 Bell과비슷한수준이다 [18]. 6.4 Sikorsky X2기술을이용한헬기로 JMR 사업에, 동축반전로터와푸셔타입의프로펠러를뒤에장착한 S-97 Raider 로 AAS 사업에참여예정이며전기동력헬기를개발중이다. 또한유 무인겸용헬기를위한자율비행기술을 Matrix Technology라고명명하고한창개발중이다. 민수헬기로는 2013년 S-76D를 S-76C++ 후속으로시장에내놓았다. Sikorsky의모그룹은 United Technology이며, 헬기사업부문은그룹전체매출의 12%, 영업이익은 9%, 직원수는 7.6% 를점유하고있다. '12년헬기납품의약 86% 가국방지출에관련된군용플랫폼이다. Sikorsky 는미정부와 85억달러규모의 5개년다중용역계약 (Multi-service contract) 을체결하였는데블랙호크, 시호크 653대기본물량및동일계약조건으로 263대추가조건으로, 미육군, 미해군, 호주왕립해군용도이다. '12년말에는 P&WC PW210S 엔진을장착한 S-76D를시장에출시하였다. LTH(Light Tactical Helicopter) 인 S-97 Raider의개발은 Engineering Phase에있다. Sikorsky는캐나다정부와체결한 CH-148 (H-92 헬기파생형, S-92 헬기의군용전환 ) 사이클론 (Cyclone) 개발및 28대를생산하는획득계약, 판매후서비스지원계약과관련되어캐나다정부와분쟁중이며, '12년 4분기에 1.57억달러를손실충당처리하고, 향후헬기대당계약납품시 14백만달러의손실을예상하고있다 [19]. 6.5 기타산업체동향 AVX Aircraft Company는 2005년에설립된헬기설계전문회사로서 AVX Technology 특허를보유하고있다. AVX Technology 는동축반전로터와쌍발덕티드팬을헬기에장착하는기술로서이를통해공기역학적효율, 속도, 운항거리, 연료효율, 탑재하중, HOGE(Hover Out of Ground Effect), 고온과높은고도에서의운용능력을일반헬기에비해향상시킬수있다. 2011년 9월 JMR의 CTA(Configuration Trade Analysis) 업체로선정되어업무를수행하였으며,
김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 21 JMR Technology Demonstrator 비행체개발사업에도참여를추진하고있다. Boeing은 V-22를 Bell과개발하였고 AH-6, A160와같은무인헬기를개발중이다. AH-6(MD530F 개조 ) Little Bird를물자공급, 정찰임무용유 무인겸용헬기로개발하여 2011년 11월, 움직이는트레일러에조종사없이착륙하는시험에성공함으로써잠재적으로해병의요구사항을충족시킬수있음을보여주었다. 또한, JMR 사업에도참여예정이다. Piasecki Aircraft는회전익기연구개발전문회사로서 JMR사업에 PA61-4 Advanced Winged Compound (AWC) 적용을추진중이며, Compound 헬기인 VTDP(Vectored Thrust Ducted Propeller) 형태의 X-49A를개발하였다. 일반적인헬기의꼬리로터대신덕티드프로펠러를뒤에장착하여그기능을대신하도록하면서동시에전진추진력을얻게했다. 초도비행은 2007년 6월에성공했고시험결과가프로그램의목표를충족했거나상회한것으로나타났다. Terrafugia는 PAV(Personal Air Vehicle) 인 Transition ( 고정익형태 ) 을개발하였으며, 전기동력을사용하는 TF-X (Tilt-rotor 개념적용 ) 을개발중이다. 개발기간은 8년 ~12년정도걸릴것으로예상된다. 7. 분석및고찰 7.1 회전익기산업기술동향분석미국은그동안회전익기에대한수요를기존헬기를개선하는방식으로충족해왔으나, 회전익기산업에대한지배력을유지하고젊은세대들이새로운회전익기개발경험을쌓을수있도록새로운개념의회전익기개발을추진중이다. 군용헬기를위주로고속으로비행할수있는회전익기개발을주요목표로하고있다. 민수헬기분야에서도유럽업체들과의경쟁에서우위를차지하기위해새로운기종개발에착수하고있다. 미국과유럽의경쟁이치열해지면서장차신개념고속회전익기, 친환경회전익기, 무인회전익기에대한개발이가속화될전망이다. EU의과학기술분야기술개발체계는회원국, 산 학 연 관, 이해당사자간의합의를통해기술적목표설정, 연구및기술개발, 상호지원을수행하고, 개발기술에대한총괄적인검증과시현또한 EU가지원하는체계이다. 다만, 제품화된이후양산단계부터는산업체가자생하는개념이다. 회전익기체계, 구성품차원에서도 EU의전략구현, 목표달성에적합한과제들이도출되고, 중 장기적인기술개발지원이되고있다는점은국내회전익기산업에시사하는의미가크다. 중국, 인도, 일본의공통점은자국의수요와축적된개발능력을기반으로독자적인헬기개발을추진하고있다는것이다. 또한, 정부의강력한산업육성정책이뒷받침되어왔으며, 자국내의부족기술은해외기술협력을통해확보하고, 일정수준기술축적후독자모델을개발하는단계를거치고있다. 유럽재정위기및미국경기불황에도불구하고 4개헬기업체들은모그룹인복합기업내의다른사업부분에비해대부분비교적우수한사업실적을보이고있다. 특히 AgustaWestland, Bell, Eurocopter의경우동그룹내에서주도적사업부문이거나또는상당한재정적기여를보이고있다. 이는헬기판매후수명주기동안후속시장에서의 MRO(Maintenance, Repair & Overhaul) 관련매출과수익이지속적으로발생하기때문인것으로보인다. 유럽의헬기업체들은헬기사업부문의정부의존도를공개하지않아직접비교가곤란하지만, 북미의경우 Bell은수주잔고의 85% 가미국정부발주분이며, Sikorsky는 '12년도납품의 86% 가국방지출임을밝혀자국의정부의존도가상당함을알수있다. 이러한시사점을통해우리나라의헬기산업도중장기적인발전을위해서는국내외헬기시장진출과시장점유율확보를통해후속시장에서의안정적이고지속적인매출을발생시킬필요가있으며, 이를위한정부의지속적인헬기산업육성및지원이필요하다고사료된다. 헬기의운항안전을강화하기위한항전장비는통합과개방형구조개념을기반으로소형경량화되어가고있다. 헬기항전장비의발전은헬기운항안전을강화시키고궁극적으로는민수시장에서의헬기경쟁력을좌우하는가격적요소로반영될것이다. 따라서디지털통신, GPS, 데이터통신에의한감시정보공유등
22 김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 항행안전시설의발전추세를반영하여헬기운항안전강화와조종사업무부담을경감하고최대한의재사용이가능하도록운용유지비용을절감하는방향으로개발되어야한다. 7.2 국제공동개발사례및전략일본은 MH 2000을독자개발했고, BK117을독일의 MBB와공동개발한경험을갖고있다. 결과적으로 MH 2000은시제기추락등사고로인해개발에실패한반면 2012년기준 BK117(EC145) 의총판매대수는 1,087여대로서성공적인 Joint Venture 사업으로평가받고있다. KHI는이중에서단지 158대만을최종조립했으나헬기체계에장착되는주기어박스, 전기계통, 기체등업무분담한구성품수출을통하여매출을올리고있다. 양사최종조립라인설치및 50:50 업무분담을원칙으로한성공적인공동개발사례이다. 중국은 Eurocopter와중형헬기인 EC175( 중국모델명 Z15) 를양사최종조립라인설치및 50:50 업무분담을원칙으로공동개발중이며 2014년에 EASA의형식증명획득을목표로하고있다. 헬기개발에있어후발국이세계헬기시장에진입할수있는현실적인방안은국제공동개발이유력하다. 일본과중국의국제공동개발사업선례와같이양사최종조립라인설치, 50:50 업무분담, 국외업체의마케팅및후속지원인프라활용등을관철시킨국제공동개발을전략적으로추진해야한다. 7.3 헬기핵심기술확보전략 KHP(Korean Helicopter Program) 사업을통해국내헬기개발수준은상당히올라간것으로판단된다. 그러나헬기의핵심기술이라할수있는로터와자동비행조종장치 (AFCS : Automatic Flight Control System), 트랜스미션, 엔진관련기술은국외업체의견제로독자개발할수있는수준까지확보하지못했다. 따라서소형무장헬기 (LAH : Light Armed Helicopter) 와연계된민수헬기개발을통해네가지분야의기술확보를적극적으로추진해야한다. 트랜스미션과엔진 은국외에비해기술수준이상당히쳐져있어한번에기술획득이어려우므로제작기술부터단계적으로확보하는방안추진이필요하다. 그에반해로터와 AFCS s/w는반드시독자개발수준까지기술을확보해야한다 [20]. 7.4 차세대회전익기비전미국과유럽의회전익기산업기술동향을보면미래의회전익기로고속회전익기, 친환경회전익기, 그리고유 무인겸용또는무인회전익기를주목하고있음을알수있다. 고속회전익기에대한개발경쟁은미국의 Sikorsky 가 X2 기술시현기개발에성공하면서촉진되었으며, 미육군 AAS 사업에후보기종으로 S-97 Raider 를제안하고있다. Eurocopter 는이에대응하여 X3, X4를개발중에있다. 친환경회전익기는주로전기동력회전익기나고효율디젤엔진장착소형헬기개발을통해연구중이다. 또한미국이나유럽의기술로드맵에서가장중요한자리를차지하고있는진동과소음, CO 2 저감기술도친환경기술의하나라할수있다. 최근 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 는 50개국이상에서다양한형태로개발또는개발중에있다. 유 무인겸용또는무인회전익기는주로군사적용도로활용되고있지만가까운시일내에민수용무인회전익기도다양한형태의수요를창출할것으로기대된다. 민수헬기핵심기술개발을통해필수기술인로터와 AFCS s/w 기술을확보하게되면국내회전익기업계는세계유수의회전익기업체와동등한조건으로프로젝트를공동수행할수있는자격을얻게된다. 국내산 학 연 관 군은역할분담을명확히하고차세대회전익기로거론되고있는세개분야에대한개발전략과기술로드맵을수립해야한다. 미래의운송수단으로기대되고있는 PAV가어떤형태의비행체로개발될지단언할수는없으나회전익기가보유하고있는고유특성인호버링과수직이착륙기능은반드시필요로할것이다. 따라서차세대회전익기개발은장기적으로 PAV 개발과연계됨을인지하고기술확보에매진해야한다.
김준호외 / 항공우주산업기술동향 11/2 (2013) pp. 12~23 23 8. 결론 미국과유럽의회전익기산업강대국들은고속회전익기, 친환경회전익기, 그리고유 무인겸용또는무인회전익기개발에집중적으로투자하고있다. 중국, 일본, 인도등후발국들은자국의수요나우수한제조기술등을내세워국제공동개발등을통해세계헬기시장에진입하기위해노력중이다. 이러한상황에서국내회전익기산업의육성을위해서는수리온개발인력, 시설등인프라를이용하여소형무장헬기와 LAH 연계민수헬기핵심기술개발사업에조속히착수함으로써군용헬기사업에만의존해왔던국내회전익기산업을질적, 양적으로성장시켜야한다. 그리고확보한기술을바탕으로차세대회전익기와 PAV 개발에서우위를점할수있도록국내산 학 연 관 군의적절한역할분담과사업추진전략, 기술로드맵이수립되어야한다. 참고문헌 1. National Institute of Aerospace, Responding to the Call: Aviation Plan for American Leadership, 2005 2. Aeronautics Science and Technology Subcommittee, National Aeronautics Research and Development Plan, 2010 3. DARPA, DARPA-BAA-13-19 Broad Agency Announcement Vertical Take-Off and Landing Experimental Aircraft(VTOL X-Plane), February 25, 2013 4. ACARE, Beyond Vision 2020(Toward 2050)", Europe Commission, 2010 5. Vincent De Vroey, "AEA Keynote Speech - AEA GM Technical & Operations", MRO Europe 2012, Amsterdam, 10th Oct., 2012 6. European Communities, FP7(Seventh Framework Programme) Tomorrow's answers start today, 2006, pp3~12. 7. Mike Hirschberg, The European Union Rotorcraft Research Efforts, Vertiflite, Vol. 57, No. 4, Winter 2011, pp35~37 8. 정보통신산업진흥원 (NIPA), EU Horizon 2020 정책분석 ", 제34호 (1월), 2013 9. http://www.ihst.org 10. Erwan Guillanton, Serge Germanetti, Alexander Reich, "Eurocopter Common Cockpit Avionics Concept and its Deployment on EC175 and EC145T2(HELIONIX R ) Architecture and DO297 Process Highlight" AHS 68th Annual Forum, Fort Worth, Texas, 2012 11. Rick Berckefeldt, ADS-B In rail Procedures, AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations conference, Indianapolis, 2012 12. http://www.avic.com.cn/, 중국항공공업집단공사 (Aviation Industry Corporation of China) 13. http://www.obronprom.com/ 14. "Russian Helicopters Developing Six Civil Models at a Time", rotor&wing Wednesday, July 3, 2013 15. http://www.hal-india.com/, Hindustan Aeronautics Limited 16. Finmeccanica S.P.A, "FY2012 Results Presentation", 2013 17. Textron Inc., "2012 Annual Report", 2013 18. EADS N.V., "EADS N.V. Financial Statements 2012", 2013 19. United Technologies Corporation, "2012 Annual Report", 2012 20. Korea Aerospace Research Institute, Final Report : Technology Development for Civil Helicopter related with LAH, Ministry of Knowledge Economy, 2013