전투기 엔진, 제트 엔진, Jet engine
제트 엔진은 고온, 고압의 가스를 고속으로 분출시켜 생기는 반작용으로 추진하는 엔진이다.
높은 경제성과 성능, 신뢰성 때문에 현재 항공기용으로 가장 많이 채택되는 형태의 엔진이며 연료로는 등유(Kerosene)가 사용된다.
하인켈 시리즈부터 메서슈미트 시리즈로 이어지는 독일의 초기 제트 전투기가 유명하기 때문에 독일이 제트엔진을 처음 만들었다고 오해하기 쉽지만, 독일은 제트엔진을 최초로 항공기에 적용시킨 것이지 발명했던 건 아니다. 제트엔진을 처음 발명한 사람은 영국인 프랭크 휘틀이다. 이론적으로 제트엔진이 가능함을 보여준것도 영국의 공학자 그리피스다.
청년 시절 휘틀은 영국왕립공군사관학교에 입학했지만, 평소 위험한 곡예비행을 즐기는 행동 등으로 좋은 평가를 받지 못했고 최종 조종사 시험에도 불합격했다. 하지만 휘틀의 재능을 눈여겨본 상관은 그를 왕립공군대학에 추천해 입학하게 해줬고, 이때부터 21세의 휘틀은 피스톤을 대신할 터빈 엔진용 비행 추진체를 연구하게 됐다. 10여 년의 시간이 지난 1937년, 휘틀은 세계 최초로 원심 압축식 제트 엔진이라는 발명품을 내놓아 특허권을 획득한다. 비슷한 시기에 독일에서 제트 엔진을 연구하던 한스 폰 오하인(Hans von Ohain)보다 한 발 앞선 성공이었다.
하지만 영국에서는 웬일인지 제트 엔진에 크게 주목하지 않았다. 반면 휘틀의 제트 엔진보다 조금 늦게 개발된 오하인의 제트 엔진은 곧 비행기에 활용되기 시작한다. 결국 제트 엔진을 이용한 최초의 비행기, 하인켈 178은 1939년 독일에서 최초로 탄생했다. 영국 공군은 1938년이 돼서야 제트 엔진에 관심을 두기 시작했고, 독일보다 3년 늦은 1941년에 영국 최초의 제트기 글로스터 E.28/39를 개발했다.
전후인 1950년대가 되자 제트 엔진은 본격적으로 상용화되기 시작했고, MiG-15, F-86과 같은 제트 전투기와 DH-106 코멧 등 제트 여객기가 등장한다. 왕복 엔진을 장착한 기존의 프로펠러 전투기들보다 압도적으로 빠른 속도와 출력, 상승 고도란 이점이 있었다. 프롭 전투기들은 아무리 속도가 빨라도 7~800km/h가 한계였지만, 제트기는 700km/h는 물론 초음속도 가능했다. 인류가 초음속 비행에 성공한 것도 이 제트 엔진 때문에 가능했다. 게다가 비싼 가솔린을 쓰는 왕복 엔진과 달리 제트 엔진은 저렴한 등유를 사용할 수 있다는 장점도 있었다.(그리고 연비를 말아먹었다)
제트기는 프롭기를 거의 모든 분야에서 대체했고, 여러 군대에서도 제트기의 가치를 알아보고 빠르게 대체한다. 그중 미군은 기존의 주력 폭격기이던 B-29가 한국전쟁에서 MiG-15에게 우수수 떨어지는 것을 보고 새로운 제트폭격기를 개발한다. 결과물은 B-52 스트라토포트리스.
한편 민간 시장에서도 제트기는 높은 수송량과 빠른 속도로 주목을 받고, DH-106 코멧에 이어 B707, DC-8 등 초기 장거리 협동체 제트여객기들이 등장한다.
제트 엔진 종류
구동방식에 따라 크게 터보제트, 램제트, 펄스제트, 로켓제트 등으로 나뉜다. 로켓 엔진도 다른 제트엔진처럼 연료의 연소가스를 분출하여 추력을 얻으나, 산화제와 같이 외부 공기를 흡입하지 않고도 연소를 발생시킬 수 있는 시스템이 내부에 갖춰져있는 데다 엔진의 종류가 꽤 세분화되어 있으므로 제트 엔진에서도 구분이 필요하다.
가스터빈 형식의 제트 엔진은 압축기 형태나 추력 생산 방식에 따라 터보제트, 터보팬, 터보프롭 엔진으로 나뉜다. 터보샤프트 엔진은 가스터빈 엔진의 기본적인 구조를 가지고 있으나, 왕복엔진 처럼 연소 에너지가 오로지 축을 돌리도록 설계되었기에 연소가스는 분사되어 추력을 내기는 커녕 단순히 배기가스로 버려지기 때문에 제트엔진이라 보기 어렵다.
터보제트 엔진은 가장 처음 출현한 원시적인 제트엔진으로 구조가 간단하고 가속도가 좋고 고속에서의 효율이 좋지만 저공 저속에서의 효율이 매우 낮은 것이 단점이다. 과거 터보팬 엔진이 개발되기 전에는 거의 모든 제트기가 터보제트 엔진을 사용했으나 터보팬과 터보프롭의 등장 이후 항공기용으로는 잘 사용되지 않고 구조가 간단한 점을 이용해 미사일이나 무인기용으로 많이 사용되고 있다.
터보팬 엔진은 터보제트 엔진의 흡입구 부분에 공기를 유입시키는 커다란 팬을 단 것인데 팬이 돌아가면서 공기가 압축기를 거쳐 연소부분과 노즐로 나가는 것까지는 터보제트 엔진과 비슷하지만 팬을 통해 유입되는 공기의 일부가 압축기 바깥을 지나(바이패스 bypass) 연소되지 않고 바로 분출된다. 이렇게 분출되는 공기는 추진력으로 사용되고, 노즐로 분사되는 가스를 냉각시켜주는 효과도 있는데 터보팬 엔진은 터보제트 엔진에 비해 연료의 효율이 높다. 한편 바이패스되는 공기와 노즐로 분사되는 가스의 비율을 바이패스비라고 하는데, 가령 바이패스비가 12:1 이라면 바이패스의 공기량이 연소실에 들어가는 공기량의 12배에 달한다는 의미이다. 또한 바이패스비가 높은 엔진일수록 연료 효율이 좋다. 바이패스비를 높이기 위해서는 팬의 크기를 키우는 것이 답인데 팬의 크기를 무작정 키울 수는 없기 때문에 한계가 있다. 따라서 팬이 크고 연료효율이 좋은 고바이패스 엔진은 여객기를 비롯한 민항기나 수송기, 폭격기, 대잠초계기 등 항속거리를 중요시하는 군용기에, 팬이 작은 저바이패스 엔진은 전투기 등 고속성능을 중요시하는 군용기에 사용되고 있다.
터보프롭 엔진은 터보팬과 비슷하지만 팬 대신에 프로펠러를 달아 추력의 대부분을 프로펠러를 통해 얻고 어느 정도를 제트 분사로 얻는다. 과거부터 프로펠러를 이용했던 왕복엔진에 비하면 구조가 오히려 더 간단하여 중량이 가벼울 뿐 아니라 더 큰 추력을 낼 수 있기 때문에 소형의 경비행기 등을 제외하면 왕복엔진을 거의 대체하여 민항기와 군용기, 소형기와 대형기를 가리지 않고 널리 이용되고 있다.
팬인가? 프로펠러인가?
실제로 과거에는 터보제트 엔진의 전면 압축기팬 부분이나 터보팬 엔진의 전면 팬을 "제트엔진의 프로펠러"라고 부르기도 하였다. 터보제트와 터보팬을 비롯한 압축기 팬과 터빈이 있는 제트엔진들의 경우 앞부분의 팬을 "프로펠러"라고 칭하는 사람들도 있다. 그러나 정확히 말하자면 제트엔진의 팬은 프로펠러까지는 아니다. 둘 다 회전체이기에 혼동한 것.
프로펠러와 팬은 같은 바람개비 형태이며 날개깃이 있는 회전체로써의 공통점이 있음은 사실이다. 하지만 구분해야 하는 것은, 애초 프로펠러는 어떤 대상을 가속하는데 쓰는 '추진기' 로써의 역할을 하지만 압축기 팬은 대상을 가속하는 게 아닌지라 '추진기'가 아니다. 바람개비이자 회전체인 점은 프로펠러와 공통요소이지만 팬(터빈) = 프로펠러는 아니다. 엄밀히 말하자면 프로펠러와 터빈은 용도면에서 다르므로 완전히 같은 용어는 아니지만 사촌 또는 친척 관계의 회전체라고도 볼 수 있다. 물론, 최근에 제작되는 신형 터보팬 엔진의 가장 앞쪽에 위치한 유난히 큰 팬은 정말 프로펠러처럼 추진력을 만들어 내며 무려 엔진 전체 추력의 80%까지도 만들어 낸다.
B777의 GE90 엔진을 제작한 제너럴 일렉트릭에선 다음과 같이 설명한다.
제트기에 부착된 엔진에도 대형 터빈이 장착되어 있다. 즉 프로펠러 비행기나 제트비행기 모두, 커다란 팬이 공기를 뒤쪽으로 밀어낸다는 점에서는 마찬가지이다. 프로펠러 비행기에 달린 대형 프로펠러가 공기를 휘저어가며 앞으로 나아가는 것과 비슷한 일이 제트엔진에서도 일어나는 것이다. 다만 제트엔진의 경우에는 그 과정이 엔진 내부에서 일어나게 된다.
- 제너럴 일렉트릭, 제트엔진에 대한 설명
제너럴 일렉트릭 엔진부에서는 프로펠러 엔진과 제트엔진을 설명할 때도 프로펠러와 팬의 공통점을 서술하였는데, 위에 전술했듯 프로펠러 비행기나 제트비행기 모두, 커다란 팬이 공기를 뒤쪽으로 밀어낸다는 점에서는 공통점이 있다고 설명하고 있다. 물론 이 설명이 프로펠러와 팬이 완벽히 동일하다는 것은 아니며 비슷한 역할과 유사한 형태라는 점을 말하는 것이다.
간혹 터보팬과 터보제트 엔진으로 움직이는 제트기들을 겉만 보고 프로펠러가 없는 비행기들이라고 하는 경우가 많은데, 반쯤은 맞는 말이지만 엄밀히는 제트엔진에서 프로펠러는 사라지지 않았다. 그 대신에 엔진 안으로 들어가서 압축기와 팬 블레이드가 된 것이다.
아무튼 팬 블레이드를 일반적인 프로펠러로 생각하는 건 오산이다. 팬 블레이드는 프로펠러같이 바람개비 형태이긴 하지만, 엔진 흡입구 안쪽에 존재하므로 블레이드가 접하는 기류의 속도를 음속 아래로 낮추는 등의 설계를 통해 초음속 상황에서도 효율적으로 사용할 수 있다. 민항기는 아음속 순항이 목표이므로 대체로 팬 블레이드가 그대로 드러나지만, 전투기의 경우는 엔진흡입구에서 들어오는 기류의 속도를 공기흡입구의 형상에서 발생하는 충격파 등을 사용해서 팬 블레이드와 압축기가 효율적으로 동작하는 아음속 대로 감속시킨다. 덤으로 이렇게 팬을 통해 바이패스되어 연소에 활용되지 않은 공기는 애프터버너 사용시 산소공급원으로 유용하게 사용된다.
팬이 없는 엔진
램제트 엔진은 팬이 없이 연료를 바로 연소하여 앞으로 나가는 엔진이다.
펄스제트 엔진은 리드밸브, 혹은 밸브리스 펄스제트 엔진은 덕트를 통해 공기를 유입, 연소실에 연료를 분사하고 점화시켜 연료를 연소시키는 방식이다. 쉽게 말해 엔진 앞 공기흡입구에 스프링이 달린 셔터가 있으며, 이 셔터는 평소에는 열리거나 닫히는 방향으로만 작동한다. 엔진에서 연소가 이뤄지면 내부 압력이 높아지므로 셔터가 바깥쪽으로 열리려다가 기구적으로 막혀서 닫히게 되며, 연소된 가스는 엔진 앞으로 역류하지 않고 뒤로 빠져나간다. 이내 연소실 내부는 압력이 낮아지므로 다시 셔터가 열려 새로운 공기가 들어온다. 이처럼 펄스제트 엔진은 '펄스'방식으로 작동하며 다른 제트엔진과는 달리 연소가 연속적으로 일어나지 않고 단속적으로 일어난다. 이때문에 터보방식의 엔진들과는 달리 부르르르하는 소리가 난다. 대표적인 펄스제트 엔진 사용 무기였던 V1도 이 때문에 별명이 Buzz(부르르 거리거나 벌이 붕붕거리는 소리) Bomb이었다. 펄스제트는 소음도 크고 압축비가 낮으므로 효율이 낮지만, 구조가 상당히 단순하기때문에 자작해서 노는 사람들이 많다. 그냥 철판을 둥글게 말아 용접해서 연소실과 배기관, 흡기관(혹은 밸브)을 만들고 거기에 연료분사기, 점화플러그만 달면 완성. 주로 무선모형에 이용되지만 양덕후들은 스쿠터, 자전거 등에 달아서 타고 놀기도 한다. 현실에서는 앞서 언급한 V1에 이용된 아르거스 엔진 등이 대표적이다.
두 형태의 조합 엔진
펄스 데토네이션 엔진
펄스제트 엔진의 발전형으로, 펄스제트 엔진과 비슷하지만 연료가 점화되는 원리가 다르다. 이론적으로는 최고의 효율을 낼 수 있기 때문에 연구가 진행중이다. DARPA에서 2008년, 블랙스위프트에 이용하기 위해 연구했다가 곧 취소되었다. 목표는 최대 마하 6이었다고 한다. 참고로 그 블랙스위프트는 마하 3 이하에서는 터보팬, 이상에서는 스크램제트 엔진을 사용하여 마하 6에 도달한다. 그 외에, 2008년 1월 Mojave Air & Space Port에서 펄스 데토네이션 엔진을 이용한 비행에 성공했다.
한국의 제트엔진
대한민국의 제트엔진 기술 수준은 빠르면 1940년대 늦어도 수 십년 전부터 항공기 엔진을 개발해온 미국과 유럽, 일본 등의 일부 국가들에 비해 한국은 21세기에 들어서야 항공기용 엔진을 본격적으로 개발 할 정도로 상당히 진입이 늦은 편으로 KF-X만 봐도 레이더는 국산화에 성공했지만, 엔진은 미국제 F414 엔진을 가져와 면허생산해야 할 정도로 한국의 항공기엔진 개발기술은 정체된 상태이다.
하지만 1980년대부터 제너럴 일렉트릭(GE) 사와 제휴를 맺고 제공호의 엔진을 면허생산을 시작으로, F-15K, KF-16, T-50, 수리온, KT-1의 엔진을 면허 생산하고 있으며 GE 외에도 전 세계 군수용, 민수용 항공기 엔진을 과점하고 있는 미국의 P&W, 영국의 롤스로이스와 항공기 엔진의 개발부터 생산, 사후 서비스에 이르는 국제공동개발프로그램(RSP) 계약을 맺어 여러 면허 생산을 통해 꾸준히 기술을 축적하고 있는 상황이다.
그래서 미사일에 들어가는 소형 제트엔진은 개발이 완료가 되었고 제트 엔진과 관련된 기술이 제법 축적되어 다른 국내 기업인 두산중공업에서 항공용 제트엔진보다 난이도가 낮은 발전용 가스터빈 엔진 국산화 개발을 2013년부터 시작하여 2019년에 발전용 가스터빈 엔진 국산화에 성공하여 미국, 독일, 일본, 이탈리아, 러시아 등으로 극소수의 국가들만 갖추고 있는 가스터빈 엔진 기술을 확보하였고 국산 가스터빈 엔진은 2022년 준공할 예정인 김포 열병합발전소에 납품될 정도로 기술이 제법 축적되었다.
그리고 항공기 엔진의 경우 현재 개발 중이지만 이미 발표된 논문과 관련기업들의 수준을 종합적으로 분석해보았을 때 상용화, 실용화 문제가 남아있긴 하지만 일단 개발만 따지면 현재 기준으로 적어도 F-5 전투기나 제트 훈련기 출력 정도의 5,000lbs ~ 8,000lbs 수준의 항공기 엔진은 제작이 가능한 것으로 보인다. 그래서 2022년 군사 갤러리의 어느 유저가 현재까지 발표된 논문과 관련 기업들의 여러 개발 현황을 근거로 한국형 터보팬 엔진 개발 현황을 분석하였는데 무인기용 터보팬 엔진은 약 7,400 파운드 ~ 약 8,000파운드 수준의 엔진이 나올 것으로 예측하고 있다.
그 외에도 한화 에어로 스페이스 관계자가 주장으로 "당장이라도 고성능의 전투기 엔진 국산화가 가능하다"는 입장이라고 밝혔다. 다만 국산 독자 제트엔진을 개발하는 과정에서 개발비와 생산설비 등에 투자한 돈을 회수할 방법이 없고 매출을 보증하고 있는 GE, 롤스로이스 등의 주요 고객사들을 경쟁자로 돌려 버리고 일감도 잃는 상황이 발생하는 등의 여러 여건을 고려하면 사실상 개발과정에서 발생하는 이득보다 손실이 더 큰 상황이라서 일부러 국산화를 안하고 있다는 입장이다. 물론 반박도 있어서 국산화가 가능하다고는 해도, 현재 항공기 엔진 부품의 국산화 비율은 절반정도에 불과한 상황이고 관계자들이 공식적으로 인정한 내용 중에 "설계도만 있으면 뭐든 만들 수 있다."도 있는데 이를 바꿔 말하면 설계능력이 없거나 부족하다는 주장으로 자체제작이 불가능하거나 가능하더라도 개발이 상당히 지연될 것이고 막대한 비용이 들어갈 것이라는 입장으로 우리나라에는 그러한 설계능력이 부족하다는 것을 의미한다는 것이라는 주장도 있다.
제트 엔진 제작 업체
다국적
CFM 인터내셔널
유로제트
IAE 인터내셔널
MTU Turbomeca Rolls-Royce (MTR)
프랑스
사프란(방위산업체)
미국
제너럴 일렉트릭
프랫&휘트니
엔진 얼라이언스
하니웰
웨스팅하우스
소련-러시아
NPO 새턴
아비아드비가텔
이브쳰코-프로그레스
쿠즈네초프
독일
MTU Maintenance
영국
롤스로이스 plc
암스트롱 시들리
제작사별 엔진 특성
미국의 경우, 일반적으로 비슷한 스펙을 가진 F100과 F110 엔진이지만 F110을 더 고급으로 쳐 주는 경향이 있다. 즉 프랫&휘트니가 고성능/고출력에 치중해서 내구성이나 정비성이 약간 떨어진다고 하면, 제너럴 일렉트릭은 보다 내구성이나 신뢰성을 높이는 경향이 있다.
소련제는 거의 소모품 취급. 전투기용 엔진 중에는 십여 시간 비행 후 교환해야 하는 놈들도 있을 정도. 때문에 가격이 싸고 교체도 한두 시간 만에 가능하게 만들어졌다. 이와 같은 방식은, 나라가 멀쩡해서 부품공급이 원활히 이루어진다면 부품의 신뢰성을 높이고[ 수요가 있든 없든 무조건 공장을 돌려야되는 공산주의체제에도 안성맞춤(...)이지만 공장생산에 차질을 빚는다면 90년대 러시아군처럼 엔진이 모두 시망크리를 맞을 수 있다. 따라서 소련 붕괴 후 후속지원이 잘 안 되자 전투기들이 대부분 줄줄이 떨어지기 시작(...) 지금은 서방제처럼 수명을 잔뜩 늘려놨더니 서방제처럼 비싸졌다. 여담으로, 제3세계에서의 러시아제 무기가 평가절하되는 이유 중 하나는, 소모성인 부품들을 주기적으로 갈지 않기 때문이다. 싼맛에 쓰는 러시아제 무기에 유지비를 서방무기 못지않게 쓸 수는 없기 않은가. 사실 제3세계 국가들의 경우에는 나라자체가 가난해서 전투기의 훈련 등 운용시간 자체가 적기 때문에 러시아제 엔진의 수명이 짧아도 큰 문제가 생기지는 않았다.
내구성의 본좌는 롤스로이스였다. 이쪽의 스페이 엔진은 그야말로 전설적인 수준이어서 창정비 없이 1만 시간 사용이 가능해진 최초의 엔진이기도 하다. F-4 팬텀 II에 이식되어 최고 속도는 떨어졌지만 전반적인 성능은 업그레이드. 글로스터 미티어 같은 박물관급 제트기가 아직도 원판 엔진으로 비행이 가능할 정도이다. 그러다가 파산한 이후로는...더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
참고로 2010년 기준 세계 최대의 제트 엔진 제작사는 GE, 2위는 롤스로이스, 3위는 프랫&휘트니이다.
우리는 왜 '전투기 엔진'을 못 만들까
KF-21 보라매 국산화율 65%..이제 남은 건 '엔진'
아직 희망사항 ‘엔진 국산화’의 꿈
美 등 대형기업 독점시장…GE 58%
“퀀텀점프 없다” 단계적 개발만 가능
전문인력 육성 등 국가 주도 지원 필요
KF-21 ‘보라매’의 부품 국산화율은 1호기 기준으로 65% 수준이라고 합니다. 레이더 기술의 국산화율은 89%에 이릅니다. AESA(능동형 전자주사식 위상배열) 레이더 기술은 어느 국가도 전수해주지 않으니 직접 개발할 수 밖에 없습니다.
2014년 배치된 첫 국산 전투기 FA-50 ‘파이팅 이글’의 국산화율은 60%였습니다. KF-21 기술 수준이 FA-50과 비교할 수 없을 정도로 높다는 점을 감안하면, 우리 항공기 개발 기술이 이제 ‘세계 최정상급’에 도달했다고 해도 과언이 아닐 정도입니다. 언론 찬사도 쏟아졌습니다.
그런데 단 한 가지 분야, ‘엔진’ 만큼은 우리가 독자 개발하지 못했습니다. KF-21에 탑재된 엔진은 제너럴 일렉트릭(GE)의 ‘F414-400K’입니다. FA-18 ‘슈퍼호넷’에 장착된 ‘F414-400’ 엔진을 보라매에 맞게 개조한 제품입니다. 물론 500만 시간이 넘는 비행시간으로 신뢰도가 높은 장점이 있지만, 사실상 첫 주력 전투기가 될 기체의 ‘심장’을 우리 손으로 만들지 못했다는 아쉬움이 있습니다.
엔진 국산화율 39%…갈 길 멀다
KF-21 엔진 국산화율은 현재 39% 수준입니다. 핵심기술은 여전히 먼 나라 얘기입니다. FA-50도 GE의 직전 모델인 ‘F404-102’ 엔진을 썼습니다. ‘불가능이 없는 나라’ 한국은 왜 전투기 엔진을 못 만드는 걸까.
25일 국방기술진흥연구소(국기연) 연구팀에 따르면 항공기 엔진 시장은 미국의 GE와 프랫&휘트니(P&W), 영국의 롤스로이스 등 3개사가 분할하고 있습니다. 특히 GE는 유럽 합작사(CFM 인터내셔널)까지 앞세워 세계시장 점유율이 58%에 이릅니다. 여러차례 전쟁을 거치면서 항공엔진을 국가 전략기술로 육성한 미국과 영국은 해외 기술 이전을 막는 방식으로 시장을 독과점 형태로 유지하고 있습니다.
우리 노력이 아예 없었던 건 아닙니다. 2020년부터 방위사업청은 5500lbf(파운드힘·추력 단위)급 엔진을 개발하고 있습니다. 1986년 도입돼 퇴역을 앞둔 KF-5E ‘제공호’(3250lbf)보다 조금 높고, 경공격기로 분류되는 FA-50(1만 1000lbf)의 절반 수준으로 선진국과 기술격차가 큽니다.
전문가들은 ‘퀀텀 점프는 없다’고 단언합니다. 정부가 1년 전 구성한 국방과학기술위원회가 고출력 엔진 개발 의지를 드러냈지만, 국기연 연구팀은 “막대한 예산 투입과 단계적 개발을 통한 기술 축적 없이 기술 수준을 갑자기 띄워올리는 건 어렵다”고 설명했습니다.
국내에서 항공기엔진을 개발하는 전문인력은 국방과학연구소와 한국항공우주연구원 등 정부기관 80여명, 민간기업인 한화에어로스페이스에 120여명 등 200여명에 불과합니다. ‘돈 먹는 하마’일 뿐인 영역에 투자할 기업은 많지 않습니다.
반면 GE 등의 기업에는 연구개발 인력이 1곳당 우리의 40~50배인 8000~1만명에 이릅니다. 한국에서 1년에 배출되는 석·박사급 인력은 30명 수준입니다. 정부가 대대적으로 육성하려고 해도 뒷받침할 인프라가 없습니다. 국가 역점 사업인 반도체 분야와 비교하면 눈에 띄이지도 않을 정도입니다.
엔진 개발 인력 200명…답은 이미 있다
답은 이미 나와있습니다. 민간이 나서기 어려운 분야라면 국가 차원의 투자가 필요합니다. 엔진은 국가 안보와 직결된 분야입니다. 그럼 문제를 하나씩 점검해봐야 합니다.
현재 국내에 있는 항공엔진 고도 성능시험 설비는 주로 소형 위주라고 합니다. 중·대형 엔진을 개발하려고 해도 성능 시험조차 못 한다는 겁니다. 성능시험 전문인력도 없습니다. 이런 분야는 민간이 주도할 수 없습니다. 최대는 아니더라도 최소의 투자는 필요한 영역입니다.
첨단 엔진을 개발하는데 15년이 걸린다고 가정하면 2037년부터 9조 4000억원의 부가가치를 얻을 수 있을 것으로 추정됐습니다. 민간 항공엔진 시장 규모를 3000조원, 군수용 시장은 3조원으로 추정해 산출한 수치입니다. 우리가 터보팬 시장 점유율을 1% 정도 점유하기만 해도 큰 이익을 얻을 수 있다는 겁니다.
물론 기본 인프라를 갖추는데 천문학적인 비용이 들어갈 수 있습니다. 그러나 우크라이나 전쟁 이후 FA-50 수출이 이뤄지는 등 전투기 수요가 급증한 점을 감안하면 전투기 엔진에 대한 투자가 손해가 아니라는 점을 인식해야 합니다.
특히 이번 전쟁에서 성능을 십분 발휘한 ‘무인기 시장’이 폭발적으로 증가할 것으로 예상돼, 무인기 엔진 개발 전략이 필요합니다. 연구팀은 국내외 주력기의 추력이 1만 1000~1만 7000lbf인 점을 고려해 향후 1만 5000lbf급 무인기 엔진 개발이 필요하다고 봤습니다. 이 무인기 엔진을 바탕으로 2만 2000~4만lbf 추력의 고성능 유인기 엔진 개발로 확장해 나가야 한다는 겁니다.
“1만 5000lbf급 엔진에서 시작해 확장”
연구팀은 국방과학기술위원회가 컨트롤타워가 되고 방위사업청에는 실무조직인 ‘첨단 항공엔진 사업단’을 만드는 방안을 조언했습니다. 민·관·군 합동 ‘항공엔진협의체’를 구성해 전문인력 양성 전략을 수립하는 것도 필요하다고 합니다. 1차 목표로 해외 엔진 제조사 대비 20%, 즉 항공엔진 연구개발 인력을 800~1000명 수준으로 키우는 방안을 제시했습니다.
결국 가장 중요한 문제는 ‘돈’입니다. 고성능 첨단엔진을 개발하는데 얼마나 많은 예산을 투입해야 될 지 연구팀조차 구체적으로 제시하지 못했습니다. 그만큼 천문학적인 예산이 투입돼야 한다는 의미입니다. 일본이나 중국도 예산을 물 쏟아붓듯 투입하고 있습니다. 우리 정부의 의지가 필요한 시점입니다.