전문가연재 한국기계공업사 -62 김천욱ㅣ연세대학교, 명예교수 e-mail : chonwkim@paran.com 5.3 항공산업의발전 기의명명은이승만대통령의작명으로그는아마도최 초의국산경비행기에서한국의부활을염원하였던것 현대국가에있어항공산업은국력을상징한다. 우리나라가자동차분야에서는세계 5위권에들어섰으며기술력으로보아도 5위에걸맞게발전하고있으나, 항공산업분야에서는걸음마를겨우뗀상태이다. 이것은항공산업이궁극적으로는적을이길수있는항공력과비례하기때문이다. 따라서미국이가장발달했고, 러시아가그에상대하기위해발전시켰으며, 프랑스가유럽의대표로서발전시키고있다고보아야할것이다. 독일과일본이아직항공산업에서발달하지못한것은그들나라가패전국이기때문이다. 항공산업은기계공업의발달위에서성장하여왔다. 그것은우수한기관을만들지못하면적을압도할항공기를만들수없기때문이다. 그래도비행기를만들고싶어하는선각자들은많이있었다. 이들은기관은다른데서구하고기체만만들어띄워보았다. 우리나라에항공공학전공이생긴것은 1946년서울대학교공과대학 같다. 그후 1972년공군은미국의 PL-2의설계도를도입하여초급훈련기 4대를제작하여사용하였다. 그러나조직적인개발계획에따른항공기제작이아니었기때문에, 큰진전은보지못했다. 정부는우리나라도공군에서사용하는항공기를최소한국내조립이라도하려고노력했다. 우선미국 Northrop 사의 F-5 E/F를공동생산하기로추진하였으나공군측에서완제품도입을요청하여결국전투기의국내조립은미루어지고우선육군에서사용할헬리콥터를국내조립하기로결정하였다. 정부는월남전에서호평을받은 Hughes 500C를개량한 Hughes 500D를도입하여군용화하기로하고국내조립을추진하였다. 이헬기에는 TOW유도탄을장착하여적의탱크를공격할수있게한 500MD-TOW 를제작하기로했다. [ 표 5-18] 에서는우리나라에서도입한 Hughes 500MD의제원을보여준다. 에항공조선학과가개설되면서부터이다. 제1회입학생 에해당하는이 들은항공전공에 4명, 조선전공에 6명이었다. [ 표 5-18] 500MD의제원및사업개요제원및성능 사업개요 우리나라최초 전장 9.39m 최대속도 156 노트 형식증명, 감항증명 1976년 ( 미국 FAA) 전고 2.64m 최대상승고도 4,570m 국내생산업체대한항공의항공기제작로터직경 8.04m 최대제자리고도 2,745m 생산공장김해공군기지 (20만평) 은공군이 1953 중량 1,157kg 최대항속거리 606km 생산기간 ( 생산대수 ) 1976~ 90(308 대 ) 년 10월 11일에 사천비행장에서 7연발로켓, 체공시간 2시간 20분동체생산수출 ( 생산대수 ) 1981~ 93(516 대 ) 무장기관총, TOW 실시한시험비행엔진 A250 동체수출액 1600만달러 을마친 부활호 제작사 Hughes 출력 420SHP 였다. 이경비행 자료 : 대한기계학회 60년사, 대한기계학회, 2005. 56 기계저널
[ 표 5-19] F-5E/F 제공호 의제원과사업개요 제원및성능 사업개요 전장 14.45m 최대속도 Mach 1.64 Northrop 사와판매및면허생산체결 1980. 11. 14 전폭 8.13m 최고운용고도 15,793m 국내생산업체 9KAL) 계약 1980. 12. 27 전고 4.07m 전투행동반경 1,056km 1호기시험비행성공 1982. 9. 9 자중 4,410kg 최대항속거리 2,863km 생산완료시점 1986. 최대이륙중량 11,214kg 엔 진 J85-GE-21B 생산투입기술인력 600여명 최대무장중량 3,175kg 추 력 2,268kgx2 제작사 Northrop 자료 : 대한기계학회 60년사, 대한기계학회, 2005. 정부는 1978년 11월에 항공공업진흥법 을제정하고법률제3124호로공포하였다. 이법에서정부는항공기관련산업체를기체, 기관, 관련기기등부문별로단일전문업체를지정하여일원화하였는데, 이것은항공기는자동차와달리생산수량이제한되고제작기술도미국등의라이선스를받고기밀유지를하는등방위산업의특성을가지고있기때문이었다. 이법에따라그동안기체와기관을모두생산하던대한항공은기체생산전문업체로되었다. 한편, 기관의국내생산을위해삼성정밀이지정되었고대한항공이제작하던헬리콥터용기관뿐아니라새로조립하는전투기 F-5E/F 의제트엔진생산도담당하게되었다. 이에따라삼성정밀은창원에엔진공장을건설하는한편, 1979년제트엔진생산을위해미국의 GE사와 J-79, J-85제트엔진에대한기술제휴계약을체결하였다. 또한대한항공이제작하던헬리콥터용기관의제작을위해호주의 Hawker Pacific사와 Allison 250엔진을, 그리고미국의 P&W사와 T-53엔진제작을위한기술제휴를체결하였다. 이런계약에따라삼성정밀은전투기 F-5E/F의제트엔진을 1982년부터생산하기시작했다. 1987년정부는 항공공업진흥법 을개정하여좀더포괄적인 항공우주산업개발촉진법 을제정하고, 기존의항공산업의전문별분담을지양하고경쟁체제를도입하였다. 경쟁체제가도입됨에따라대한항공, 현대, 삼성, 대우등대기업이적극적으로항공우주산업에참여하게되었으며관련되는전자, 기계, 소재업체들이항공분야에대한개발및연구투자를활성화하기시작했다. [ 표 5-19] 에서는 1980년대한국공군의주력기가된 F-5E/F 의제원과사업개요를보여준다. 헬리콥터와전투기가국내에서본격적으로제작되자각기업들은경쟁적으로투자를확대하였으나물량이제한적이어서중복투자도있었다. 항공기용엔진에는전투기용인터보제트 ( 미 GE사 ) 와헬리콥터용의터보샤프트 (turboshaft) 52 는미 Pratt&Whitney 사의 T-53과 Allison사의 A250이생산되고있다. [ 표 5-20] 에서는국산화가추진중인항공기엔진을보여준다. 우리나라항공산업이본격화되자정부도전문연구기관의설립을고려하게되었다. 1989년 10월한국기계연구소부설로 한국항공우주연구소 가설립되었다. 항공우주연구소의설립목적은우선인재풀의형성이었다. 항공우주산업과같은고도의과학기술은시설보다도인재확보가가장중요한사업이다. 미국과소련이제2차세계대전말기에독일의우주기술자들을확보하는데총력을경주한것만보아도항공우주기술인력은쉽게양성되는것이아니기때문이었다. 1996년 11월 7년만에항공우주연구소는독립법인으로새출발하게되었다. 이것을출발점으로하여한국항공우주연구원은분명한개발목표를설정하여야했다. 주 : 52. 터보샤프트는터보프롭과같은원리를가지고있다. 즉, 회전기로추력을생산하는것이아니고회전동력을생산하는것이다. 다만다른것은터보프롭이프로펠러를회전시키는데반하여터보샤프트는변속기를통해다양한동력을생산하는것이다. 주로헬리콥터용으로개발되었으나미육군의 M1-Abrams 탱크의주기관으로사용되기도하는등탱크, 보트및선박, 호버크래프트등의주기관으로널리사용된다. 터보샤프트는가스터빈의일종이므로연료는다양하게사용할수있다. 2016. 6., Vol. 56, No. 6 57
전문가연재 [ 표 5-20] 국산화추진항공기엔진의제원 제원 엔진명 엔진형식 적용기종 출력 (LBS) 중량 (LBS) 크기 제작사 J-79 터보제트 F-4( 팬텀 ) 17,900 3,871 D39.11in, L117m GE J-85 " F-5E/F 5,000 684 D26.1in, L117m " T-53 터보샤프트 UH-1 1,400SHP 545 D25in, L47.6m Pratt&Whitney A250 " 500MD 420SHP 158 W9.0in, H22.5in, L40.8in ALLISON 자료 : 대한기계학회 60년사, 대한기계학회, 2005. 항공우주연구원의목표는우리나라의항공기사업을지원하고우주탐사시스템의구축에있었다. 따라서소형경량항공기제조와시험비행등개발에이어항공기산업이민수용으로정착할수있도록지원하는사업이었다. 이를위해먼저 1997년 4월항공기의안전성을평가할수있는 [ 항공기형식증명전문검사기관 ] 으로지정되었다. 항공우주연구원의사업은 1) 항공기개발, 2) 인공위성제조, 3) 발사체개발에있었다. 그중항공기개발은항공우주연구원자체로할수있는사업이아니지만국내기업과협력하여우리나라항공기산업이국제경쟁력을지원할필요가있었다. 그리고 2) 와 3) 의인공위성및발사체개발은항공우주연구소본연의임무이기도하다. 항공기기체를담당하여생산하는대한항공은 1984 년국산소재를이용하여유럽형의 Drifter 기를모방한 창공1호 를제작하였고이어복합제초경량항공기 창공2호 를제작하였다. 정부는다목적소형경항공기개발을정책과제로선정하고 창공91호의개발연구 를추진하였다. 이를위해한국항공우주연구조합이결성되었는데, 대한항공이기체제작및개발업무총괄을맡고삼선공업은알루미늄압출제품을, 그리고복합재제품은한국화이바가담당하였다. 창공91호는 5인승 200마력급의단발프로펠러항공기로 1993년 8월교통부로부터항공기형식승인과감항증명을받아민간항공기의효시가되었다. 한국항공우주연구원은인공위성발사계획을구체화하기위해 2001년 1월전라남도고흥군외나로도에우주센터를설치하기로하고부지선정을마쳤다. 이나로우주센터는 2003년 8월기공하여 2009년 6월 11일준공하였다. 그사이에항공우주연구원은고체추진제로켓을발사하여아리랑1호를우주공간에진입시켰으며 2006년 7월에는개량된아리랑2호위성을러시아기지에서발사하였다. 그러나중량의인공위성체를발사하기위해서는고체연료를추진제로하는로켓으로는추력이부족하여액체로켓개발에착수하였다. 대형의인공위성을우주공간에진입시킨다는것은막대한국력이소모되는국가적사업으로쉽게이루어지는것이아니었다. 비록 2002년 11월액체추진과학로켓 (KSR-III) 의발사에는성공하였으나대용량의로켓제작에는난관이많았다. 결국러시아와협력하여나로호발사에는성공하였으나 2차에걸친실패로인하여많은애로를겪었다. 비록나로호인공위성발사가 3차만에성공하였으나결국발사체의개발은우리나라스스로할수밖에없다는것이증명된것이었다. 우리나라는또한일본과마찬가지로중형여객기의개발을중국과협력하여개발하기로하였으나실패하고말았다. 일본도막대한예산을소비하며 Y-11을개발하였었으나결국여객기시장에진입하는데실패하였고인도네시아도성공하였다고보기어려울정도로여객기시장진입은의욕만으로되는것이아니었다. 중국시장이광대한것은사실이나이는중국항공산업자체로써개발할문제일것이다. 항공기산업은결국국방기술과연관되는것이므로상업적으로는성공하기어려운실정이기때문이다. 결국우리나라는프로펠러식경항공기에서세계시장을개척하여야할것으로보인다. 우리나라항공산업이아직정립되기도전에한국은 IMF사태를맞게되었다. 모든중공업과마찬가지로항공산업도부채를통한과잉투자와매출부족에의한도산의위기에직면하게되었다. 정부는항공산업자체의붕괴를막기위해그동안경쟁관계에있던대한항공을제외한삼성항공, 대우중공업, 현대우주항공을빅딜을통해한국항공우주산업공사 (KAI) 로통합하였다. 정부 58 기계저널
에서는 KAI를국내유일의최종조립업체로지정하고국내항공산업을국가적차원에서육성하기 [ 표 5-21] 고등훈련기 T-50의제원및사업개요가 ) 제원및성능 로결정하였다. 이결과완제기조립및제작은한 전 장 43.10ft 최대속도 Mach 1.43 국항공우주산업이독점하게되었고, 엔진분야는 전 폭 16.10ft 최고운용고도 48,250ft 여전히 삼성테크윈 이, 부품업체로는대한항공, 전 고 30.10ft 최대상승율 8,060ft 현대WIA, 한화등과전자장비업체인 LG이노텍, 자 중 13,990lbs 엔 진 F404-GE-102 삼성탈레스등 33사가영업하게되었다. 이를분 최대이륙중량 23,513lbs 추 력 17,700lbs 석하여보면, 항공산업을대한항공이아닌삼성의 최대착륙중량 19,535lbs 비행제어 Fly-by-Wire 주도로이끌어보려는정부의의지가반영된것으로볼수있다. 구조하중 -3G~+8G 무 장 M197, AIM-9 등 나 ) 사업개요정부는적어도공군조종사의훈련기만은우리 KTX-2 개발건의 ( 국과연 ) 1989년 4월손으로만들어보려는전략을세우게되었다. 우탐색개발 (Fort Worth설계팀 ) 92. 1~ 95. 12 선국방과학연구소가주도로공군조종사훈련용외형형상 (OML) 확정 1999년 8월 인 KT-1( 웅비 ) 개발프로그램이 1988년시작되었 시제1호기출하 2001년 10월 다. 시작품은대우중공업이맡아개발하였으나 시제1호기초도비행성공 2002년 8월 2000년초의항공사통합에의해한국항공우주산 양산계약체결 ( 공군-KAI) 2003년 12월 업이양산1호기의실전배치및양산계속으로 85 도입계획 (50대) 2005년 10월부터 대 (2005년현재 ) 의훈련기를공급하였다. KT-1 자료 : 대한기계학회 60년사, 대한기계학회, 2005. 은프로펠러식이지만필요한컴퓨터와전투능력 배양에필요한모든장비를갖추고있으며처음으 로비행을접하는조종훈련생들의기초훈련을위해개발된것이었다. KT-1은 2001년부터인도네시아에총 17대가수출되었으며 2007년에는터키에 40대, 그리고 11월에페루에 20대가수출되었다. 그러나 KT-1은어디까지나초보조종사를위한훈련기이므로고도의전투훈련을요구하는고등훈련기개발이요구되었다. 국방과학연구소는 1990년항공4사와미국록키드사의협력을얻어초음속비행이가능한고등훈련기 KTX-2의개발에착수했다. KTX-2의개발은 2004년에완료할예정이었고개발이완료되면초음속고등훈련기 T-50과무장을장착한경공격기 A-50으로나누어조종사의고등훈련및공군의 F-5 대체용으로사용할것으로계획되었으며가능하면수출도고려한것이었다. 이고등훈련기는 2000년 Golden Eagle 로명명되었으며주요제원은 [ 표 5-21] 과같다. 한국항공우주산업 (KAI) 은 2011년 5월인도네시아에초음속고등훈련기 16대를총 4억달러에수출하였다. 이것은 2001년한국최초의기본훈련기 KT-1 7대를시험수출한바있었으므로더욱의미가컸다. 이로써우리나라는미국 러시아 영국 프랑스 스웨덴에이어 세계에서 6번째의초음속항공기수출국이된것이다. 실제로우리나라와같이초강대국들이각축하는전략적요충지가아닌국가에서영공을보호하기위해서는고가의스텔스기능을가진 F-35급의전략전투기가필요한것이아니다. 소위영격기 (interceptor) 라고하는공격하는적의폭격기를맞이하여싸우는단거리전술전투기들은비교적저가로성능이방어위주로되어도상관없기때문이다. 중국공군이가장많이보유하고있는 J-7과 J-8기종은전략적목적보다는방위적목적이강한기종으로알려졌다. 이런경향으로보아 A-50의개량과전투능력향상은앞으로수출시장을넓혀줄것으로기대할수있다. 우리나라는 1970년대의방위산업구축과이를정착시키는과정에서많은애로와좌절을경험하였다. 즉, 방산수요만으로업체의경영을합리화하기에부족하며따라서방산업체들은반드시민수용제품을생산하여국제경쟁력을가져야한다는것이었다. 그것은멀리이스라엘의방위산업구축에서얻은교훈뿐아니라대한중기공업, 진일등의도산에서익히보아온경험이었다. 우리나라는국가안보가걸린방위산업에대해 100% 2016. 6., Vol. 56, No. 6 59
전문가연재 국민의세금이투입될수없는한계를가지고있기때문이다. 우리나라는전투기의성능면에있어세계최고의기능을가진전투기를필요로하며결국미국공군과의관계등을고려할때, 최신예전투기의도입이불가피하게되었다. 따라서이도입되는전투기를국내에서제작하려는움직임이계속되고있다. 이런여건속에서전투기가아닌훈련기정도는국내에서개발제작하여실전배치하는것이주요사업으로추진되었다. 정부는낡은 F-5E/F 의후신으로최신예의전투기를도입하기로하였다. 도입조건은초기도입분은미국에서완제품으로하지만, 2기부터는국내조립이가능하도록하여전투기조립기술의국내정착을꾀했다. 이와같은현지조립정책은우리나라특유의것이아니라미국이 F-16(Fighting Falcon) 을개발할때부터유럽의 4 개국이제안했던생산방식이었다. F-16의개발개념은처음부터경량형의저가항공기로계획한것이었다. 그것은그때까지주기종이었던 F-4 (Phantom) 이전폭기로서다목적으로대량생산 (5,195 대생산 ) 되었으나소련의 Su-27에대항하기위해서도새로운개념의설계가요구되었기때문이었다. F-16은미국의 General Dynamics 사에의해개발된전천후다목적전투기이다. 1976년양산에들어가미공군에납품한이래 4,540대가생산되었으며조립공장은세계도처에있다. 일본에서는 Zeroshen( 零戰 ) 개발로유명한미쯔비시중공업이 Mitsubishi F-2로조립하여일본항공자위대에공급하고있다. 우리나라도개량형 인 Block52 를 140대도입하여한반도의영공수호를담당시키고있다. F-16은비교적염가 (1998년당시 1,880 만달러 ) 로미해군에서함재기로채용하고있는 F-15에비하여염가 (1998년당시 3,000만달러 ) 이기는하나무장이탁월하고기체재료가고전적이어서기체제작이용이한이점이있다. 기체의구조재료는 80% Al합금, 8% 강철, 3% 복합재, 1.5% 티타늄으로되어있다. 엔진은 1기로초기에는 Pratt&Whitney 사의 F-100-PW-200 afterburning turbofan이었으나개량형에는 GE사의 F110-GE-229( 한국 ) 이사용되고있다. F-16은이스라엘과시리아전투에탁월한공중전실력을과시하며유럽4개국뿐아니라터키, 아랍에미레이트등에서사용되고있다. 정부는국내에서한국형으로개발하는전투기는적어도 F-16 수준의다목적전투기개발을염두에두고한국형전투기개발사업 (KFX) 을추진하여왔다. 그러나한국형이라고하여도동북아열강의각축속에서충분히우리영공을지킬수있는고성능의전투기를보유하여야하는것은자명한일이다. 그럼에도불구하고우리공군이스텔스기능을가진공격형최첨단전투기를국내에서생산한다는것은무모한도전이다. 이스라엘이독자적으로 F-16급의전투기를개발하고도생산하지못하는것은전투기운영상특성때문이었다. 즉, 아무리성능이좋아도필요한수량의전투기를생산하기에는너무막대한시설투자가요구된다. 일단시설투자를하고양산한다고하여도소요의전투기생산이끝나면생산시설은유휴시설로되어국가적부채가된다. 그래서그들 [ 표 5-22] 중국공군의항공기보유현황 항공기명제작국주역할명칭보유수량비고 Sukhoi Su-27 소련영공제압 Su-27SK, UBK 76 소련에서도입 센양 ( 沈陽 ) J-11 중국 J-11A, B, BS 165 S-27을기본으로하여요녕성센양항공창에서개발한 4.5세대전투기 Sukhoi Su-30MKK 러시아 다목적전투기 Su-30MKK 73 러시아에서도입 센양 J-16 중국 J-16 24 J-11개량형, 2013년실전배치, 양산중 청두 ( 成都 ) J-10 중국 J-10A, S, B 250 사천성청두항공창에서개발한 4세대전투기의개량모델 센양 J-8 중국 영격기 (Interceptor) J-8B, F, H 168 다목적전투기의개량형 청두 J-7 중국 J-7, J-7E, G 552 구형영격기로현재퇴역중 자료 : 대한기계학회 60 년사, 대한기계학회, 2005. 60 기계저널
도우수한전투기를개발하고도실제양산에는들어가지못하고미국제최신예전투기를도입한이유이다. 이런관점에서보아우리나라항공산업은반드시발전시켜야하는전략적산업이지만, 일정기간양산이가능하고또그성능이나라의영공을지킬수있는우수한것이되어야한다. 이런공군력의전략은중국공군의항공기보유에서참고할만하다고본다. [ 표 5-22] 에서는중국공군의항공기보유현황을보여준다. 이표에서보면, 중국은구소련의원조하에 1950년대부터 MIG를생산하였으며실전배치하여왔다. 그러나최신예기구입이라는것이언제나손쉬운일이아니므로자체개발에착수하였으며요녕성의센양 ( 瀋陽 ) 과사천성의청두 ( 成都 ) 에서전투기를다량생산하고있다. 따라서우리나라도스텔스기능을가진최신예전투기는도입이불가피하지만, 다목적용의전투기는국내에서개발하여실전배치함과아울러수출용 A-50 개량형전투기도계속개발하여영공방어용및지상공격용으로발전시킴이필요할것이다. 2010년 3월에는민수용경량헬리콥터인 수리온 이초도비행에성공하였다. 전투용헬리콥터는육군전력의핵심이되기때문에반드시개발하여수출품목으로육성하는것이바람직하다. 드디어한국공군은그동안연습기로사용하면서꾸준히전투기로개발하여온 FA-50을실전배치하기로하였다. 2014년 10월 30일공군원주비행장에서는성대한 국산전투기 FA-50 전력화기념식 을가졌다. 이로서그동안 T-50 초음속훈련기를전투기로개조하는데성공한것이다. FA-50 에는공대공, 공대지및정밀유도폭탄등 4.5톤의무기를탑재할수있으며최고속도마하 1.5로비행할수있다. 이날박근혜대통령은 창조국방의나래 라는친필휘호를붙이고전투기에직접탑승하여오른손엄지를들었다. 이제우리나라는우리나라에서생산한경공격기를가지게된것이다. FA-50 3개대대는앞으로노후한 자유의투사 F-5E 를교체하게될것이다. 그림 5-13에서는이날의감격스런사진을보도하고있다 ( 조선일보 ). 그림 5-13 그동안초음속연습기로사용하여온 T-50 을무장하여경전투기로발전시킨 FA-50, 노후한 F5E 대신조국의하늘을지킬것이다. 2014년말정부는개발예산만 8조 6,700억원이소요되는한국형전투기 (KF-X) 사업을착수하였다. 이전투기사업은공군의요청에따라쌍발의제트엔진을탑재하는최신형으로현재주력인 F-16을대체하는최신형이다. 이사업에는인도네시아도 20% 의투자를하면서참여하였는데, 이것은또한우리나라항공산업의개가라할수있다. 그것은이미우리나라의 FA-50 을 1개대대수입하여실전배치하고있는인도네시아가성능에만족하고있기때문이다. F-5(Freedom Fighter) 를개발할때만하여도미국은자유우방의항공기공급국이었다. 실제로방어만을목적으로하는영격기에는비교적항공기의성능이제한적이고따라서대당가격도저렴한것이원칙이어서실제로 F-5는미국동맹국들의주력기종으로널리사용되었다. 그러나 2010년이지나면서이런경제적항공기는더이상미국에서생산하지않고있다. 따라서전술적목적의전투기도많이필요한데, 우리나라에서개발하려는 KF-X가이런목적에부합될것으로보인다. 그러나트윈엔진 (twin engine) 으로충분한출력을가지고있으므로적어도중국공군의 5세대전투기를능가하는수준의최첨단기종이되어야할것이다. 2016. 6., Vol. 56, No. 6 61