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함재기
함재기(carrier-based aircraft, 艦載機)는 군함에 탑재된 또는 그곳에서 운용 가능한 항공기를 말한다. 넓은 의미로는 함선에 탑재되는 모든 항공기를 가리킨다. 여기서 모든 항공기란 수상기를 포함한 비행기, 헬리콥터 등이 해당한다.
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목차
상세
함재기는 군함에 실은 항공기를 의미한다. 군함에 탑재, 운용하는 군용 비행기를 통칭한다. 수송을 위해서 임시로 항공모함에 적재했다고 해서 함재기는 아닌데, 예를 들어 B-25는 항공모함에서 발진해서 폭격을 하긴 했지만 본래부터 함재기로 개발된 기종이 아니고, 항공모함에서 발함은 가능했지만 착함은 할 수 없었으므로 분류상 함재기에 해당하지 않는다. 함재기를 함상기라고 부르기도 하지만 이 경우 대부분 항모 등에서 운용되는 랜딩 기어가 달린 기종을 의미하는 경우가 대부분이고, 비행갑판이 없거나 짧은 함선들은 수상기를 캐터펄트에서 쏴버리는 식으로 운용하기도 했다. 다시 말해 함상기는 함재기의 하위분류이다. 다만 일본 해군에서는 반대로 함상기가 항공모함이 운용하는 항공기를 칭했고 수상기를 함재기라 칭했다. 항공모함이 아닌 군함들도 몇 기 정도로 소수의 함재기를 운용하고 있다. 2차 대전 시기까지는 정찰을 위한 수상기를 주로 운용했고, 보통은 포탑 위 같은 여유 공간에 설치한 캐터펄트에서 발사하는 식으로 발함시켰다. 또한 배 근처의 수면에 착수하면 크레인으로 견인하는 식으로 회수하거나, 근처 항구에 착륙하고 다른 배가 가져다 주거나 나중에 입항 후 회수했다. 헬리콥터가 발달한 이후에는 조난자 구조, 대잠, 수송 등 보조 임무를 위해서 헬리콥터를 소수 탑재하고, 호위함 정도의 함급에서는 크기 문제로 헬리콥터 격납고를 설치하지 못하더라도 헬리콥터 한 대가 이착함할 공간 정도는 마련해 둔다. 수직이착륙기라는 새로운 항공기가 생겨난 이후로는 강습상륙함이라는 새로운 형태의 군함에서 공격 및 방공용으로 수직이착륙기를 운용하고 있으며, 무인기가 실용화된 이후에는 정찰용으로 무인기를 사용하기도 한다. 한편 함재기를 조종하는 조종사는, 항공기 조종 관련 군사특기를 보유한 해군 장교가 담당한다.[1]
역사
초기 항공기에는 기술적으로 여러 제약이 많았기 때문에 실전에서 얼마나 큰 효과를 거둘지 미지수였다. 다만 해전에서의 핵심인 정찰 및 수색에서는 항공기가 제격이었으며, 이후 열강국가들은 전함과 같은 대형함에 정찰용 함재기를 실어 발함시키는 장치를 탑재한다. 이것이 함재기의 시초다. 초기에는 포탑에 레일을 실어 레일 위에서 발사하였으나 정찰기를 설계에 반영하게 된 뒤에는 사출기를 사용하였다. 플로트가 달려 있으면 착수한 비행기를 크레인으로 인양하고, 플로트가 없으면 임무를 마친 비행기는 육지로 보내 나중에 항구에서 실었다. 1차대전 때만 해도 배는 2만 톤, 3만 톤이었지만 주요 전투는 모두 연안에서 벌어졌다. 제1차 세계대전 당시에는 초계, 탐색, 구조와 같은 지원적인 임무를 맡았다. 당시 해전의 핵심은 거함거포주의였고, 때문에 적 함대 포착과 아군 함대의 포격 관측이 항공모함과 함재기들의 가장 중요한 임무였다. 그러나 1차 대전 이후 기술이 급속도로 발전하면서 항공기의 잠재적 공격능력이 크게 상승하였다. 1차대전 종전 후 연합국은 노획한 전함을 항공기 폭격으로 격침하는 시연을 보이기도 했다. 그러나 사람들의 인식은 별로 바뀌지 않았는데 그런 와중에도 항공모함이란 함종이 생겼고 발전을 거듭했다. 그러다가 2차 대전이 발발하면서 타란토 공습, 비스마르크 추격전 그리고 진주만 공습을 거치면서 사람들의 인식이 달라진다.
이를 계기로 함재기는 각국 해군의 능력을 측정하는 바로미터가 되어서, 해군 전력면에서 항공모함과 탑재되는 함재기가 있다는 사실만으로도 큰 우위를 점한 격이었다. 단순히 적국의 인근 바다에 항공모함이 지속적으로 함재기를 투입하여 공습을 가하는 용도 외에도, 해전에서 항공모함의 존재감은 상당히 크다. 양측 모두 항공모함이 없는 함대간 교전은 각자가 가진 대함 미사일의 사거리 안으로 들어가 서로에게 미사일을 쏟아붓고 상대방의 미사일은 최대한 요격을 시도하는 난타전이 벌어지는데, 어느 한쪽이 항공모함을 갖추고 있을 경우 함재기에 대함 미사일을 탑재하여 투입하면 항공모함이 없는 함대는 일방적으로 대함 미사일 세례를 얻어맞고 시작하게 된다. 항공모함을 보유한 측은 '함재기의 작전반경과 대함 미사일의 사거리를 합해 교전거리'가 되지만, 항공모함이 없는 측은 대함 미사일의 사거리가 교전거리가 되기 때문에 싸움이 성립되지 않는다. 양측 모두 항공모함을 보유한 함대 간의 결전에서는 대함미사일을 탑재한 공격편대 함재기와 그것을 호위나 요격하는 요격편대 함재기의 싸움이 되기 때문에 함재기의 성능과 수가 결정적인 영향을 미친다고 할 수 있을 만큼 항공전력의 유무는 현대 해전에서 매우 중요하다.[1]
역대 함재기
미국 F-18 슈퍼 호넷
보잉 F/A-18E/F 슈퍼 호넷은 미국 보잉(Boeing)사에서 개발한 4.5세대 다목적 함재기이다. F/A-18 호넷의 대형 개량 버전으로, 맥도넬 더글러스(McDonnell Douglas)[2]에 의해 처음 설계되고 생산되었다. 1995년에 첫 비행을 하였고 1997년 대량생산이 시작되었다. 1999년 미국 해군에 실전 배치되기 시작했으며, 2006년 이후부터 F-14D 톰캣(Tomcat)을 대체하였다.[3] F/A-18C/D형의 업그레이드형인 F/A-18E/F 슈퍼 호넷의 시간당 비행 비용은 F-14 톰캣(Tomcat)에 비해 40%에 불과하다. 동체 크기는 20%가량 증가했고, 자체 중량은 3,175kg가량 증가했으며, 최대이륙중량은 C/D형에 비해 약 6,804kg가량 증가했다. 동체 길이도 약 34cm가량 길어진 대신 내부 연료탱크도 최대 33%가량 증가했고, 임무 범위도 41% 증가했으며, 내구성도 50%가량 향상되었다. 날개 면적 또한 25%가량 넓어졌으나 항공기 구성 파트 수는 기존 호넷 형상보다 약 42%가량 적어졌다. 엔진 또한 11,000파운드의 F-404-GE-402 터보팬엔진에서 13,000파운드의 F-414-GE-400 터보팬엔진으로 교체되어 비행영역선도 전체에 걸쳐 추력이 호넷에 비해 약 35%가량 향상되었다. 기본 F/A-18과 외형적으로 달라진 점은 인테이크 부분이 반원형에서 직사각형으로 바뀌면서 기체 전면부 레이더반사면적을 낮췄으며, 주익 아래 하드 포인트도 2개가 늘어나 11개가 되었다. 또한 앞전 스트레이크 부분도 커져 받음각이 큰 기동 시에도 와류 양력 특성이 향상되었다. 또한 호넷에는 없던 공중급유 시스템(ARS)이 장착되어, 기체 하부에 대형 급유탱크를 설치하고 타 기체에 공중급유를 실시하는 것이 가능하다.
실제로 미 해군의 경우 비행전대의 5분의 1이 급유기 역할을 수행하도록 지정되어 있는데, 이들 기체의 피로도가 타 기체보다 높아 수명 주기가 일반 슈퍼 호넷보다 짧은 편이다. F/A-18 E/F는 스텔스 기체는 아니지만 RCS를 최대한 낮추도록 설계했기 때문에 전면부 RCS는 약 0.1㎡ 정도다. 슈퍼 호넷 블록 I은 APG-73레이더를 탑재했고, 블록 II형 이후 모델과 그라울러는 AN/APG-79 능동형 전자주사식 레이더(AESA)를 탑재한다. 항전장비로는 ASQ-228 ATFLIR, ALQ-214(v) 재머(Jammer), AN/ALE-55 광섬유 견인식 디코이가 장착되어 있다.[4]
미국 F-35 B
F-35는 미국 록히드마틴(Lockheed Martin)이 개발한 스텔스 전투기로, 각종 항공기 기능을 하나로 통합한 전투공격기라는 뜻에서 통합타격전투기(JSF·joint strike fighter)라고도 한다. 전장 15.5m, 날개 폭 10.7m, 중량 24.9톤으로, 헬리콥터처럼 공중에서 정지하고 어느 곳에나 수직착륙하는 것이 가능하다. 특히 레이더가 내보내는 전파를 흡수하거나 난반사시켜 적군의 레이더에 제대로 잡히지 않도록 하는 첨단기술인 스텔스 기능도 갖추고 있다.[5] 미 국방부는 공군이 운용하는 F-35A와 해병대가 운용하는 F-35B를 실전 배치했으며, 해군이 운용하는 F-35C는 60대 이상을 실전 배치해 운영하고 있다. 한편, F-35는 용도 등에 따라 F-35A, B, C 등 세 가지 기종으로 나뉘는데, F-35A는 공군용, F-35B는 해병대용, F-35C는 해군용이다.[6] 이중 함재기는 F-35C이다. F-35C는 해군용 함재기(CV)로 해군 항공모함 등에 탑재할 수 있도록 날개를 접을 수 있다. A형과 B형에 비해 큰 날개를 특징으로 하며, 함재기라는 특성 때문에 활동시간이 긴 편이어서 연료 탑재량도 가장 많다.[7] 따라서 이러한 연료 공간 때문에 C형은 기관포를 내장하지 않고, B형처럼 외장 기관포 포드를 장착한다.
러시아 Su-33
Su-33(Sukhoi 33)은 SU-27을 러시아 해군의 항공모함에 탑재해 운용할 수 있도록 개조한 함재기이다. 착함 시에 발생하는 강력한 충격을 견딜 수 있도록 하부 구조와 강착 장치가 보강되었다. Su-27 시리즈의 외형 상 특징 중 하나가 기체 후방의 테일 붐(Tail Boom)인데 Su-33은 착함 시 갑판과의 충돌을 막기 위해 길이가 단축되었고 그 아래에 어레스팅후크가 장착되었다. 이함 거리를 단축하고 기동력을 높이기 위해 상향 7도, 하향 70도로 작동하는 카나드를 주익 앞에 부착했다. 해풍에 많이 노출되는 함재기여서 방염, 방청, 방수 처리되었고 격납고 보관을 위해 주익과 수평 미익이 접히도록 제작되었다. 12개의 하드포인트에 최대 8톤의 무장을 할 수 있으나 처음부터 함대 방공용 제공 전투기로 개발되었기에 2010년 개량 전까지 공대함, 공대지 작전은 무유도 폭탄으로만 펼칠 수 있다. 공대공 전투 능력은 Su-27과 비교해 그다지 차이가 없으며 급유 프로브가 내장되었다. Su-33 자체의 문제라기보다 쿠즈네초프가 사출기가 아닌 스키점프대를 이용하다 보니 이함할 때 최대 중량이 26,000kg로 제한받는다. 이는 육상 이륙 때의 80퍼센트 수준이어서 그만큼 무장과 연료를 적게 탑재할 수밖에 없다. 거기에다 러시아가 항공모함에서 운용할 수 있는 고정익 조기경보기나 전자전기가 없으므로 이들의 도움을 받아 작전을 펼칠 수 없다. 때문에 스펙만큼 능력을 발휘하기 어려운 것으로 알려진다.[8]
중국 선양 J-15
J-15는 러시아의 함재기인 SU-33과 대부분의 외형적 수치가 일치한다. 이는 하드웨어를 T-10K3 시제기를 그대로 적용했기 때문이다. 선양항공은 SU-27을 불법 복제하는 과정에서 획득한 SU-27 전투기의 항공전자 장비와 비행조정 시스템을 T-10K3의 기체에 적용했고 러시아의 고성능 AL-31F 엔진을 불법 복제한 중국산 WS-10A 엔진 2기를 적용했으며 이후 J-15D 버전에 이르러선 엔진 출력을 대폭 개량한 WS-15H 엔진을 적용했다. AL-31F 엔진은 12,500kgf의 추력을 내기 때문에 이를 복제한 엔진이 정상적인 기능을 발휘한다면 J-15는 SU-33에 필적하는 고기동성을 보유한 고성능 기체가 될 것으로 선양항공은 기대했었다. 알려진 J-15 전투기의 사양은 길이 21.9m, 날개 폭 14.7m, 높이 5.9m에 달하는 함재기로서는 비교적 큰 외형적 수치를 지니고 있으며 자체 중량 17.5t, 최대 이륙 중량은 33t에 달한다. 초기 양산형은 WS-10A 엔진을 적용했으며 이후 J-15D 버전부터는 WS-15H 엔진을 적용했다. 최대 속도는 24,940km/h, 최대 상승 고도는 20km에 달한다. 비무장 정속 주행모드인 페리 항속 범위는 3,500km이며 전투 행동반경은 1,500km로 제조사인 선양항공은 주장하고 있다. 제조사인 선양항공에 따르면 탑재 무장 또한 SU-33 못지않게 우수하다. 23mm 또는 30mm 기관포를 장착할 수 있으며 PL-12 중거리 공대공 미사일과 PL-7, 8, 9등 다양한 단거리 공대공 무장을 장착할 수 있으며 대부분의 중국제 항공 무장과 공대함 무장을 장착할 수 있다고 선전하고 있다. 레이더는 Type 1493 PD 레이더를 장착하고 있는 것으로 알려져 있다. 이후 J-15T 버전에 이르러선 J-16과 J-10C에 장착한 AESA 레이더를 장착한 것으로 추정되고 있다. 그 외에도 IRST/LR를 비롯하여 육안으로 식별되는 장비들이 모두 전력화되었다고 가정한다면 종합적으로 SU-33 보다 약간 떨어지는 수준의 성능으로 추정된다.
하지만, 제작사인 선양항공이 미처 고려하지 못한 부분이 전력화 한 직후 수많은 문제를 일으켰다. 공개된 사례만 3건으로 기체 비행시스템 자체에 대한 문제가 지속적으로 발생해온 것이다. 엔진의 신뢰성 또한 비행제어시스템 못지않은 문제였다. 당초 기대했던 것과는 달리 AL-31F 엔진을 불법 복제한 WS-10A 엔진은 심각한 신뢰성의 결함이 있었다. 공중에서 엔진이 꺼지는가 하면 출력 또한, 기대치에 미치지 못했다. 이는 J-15의 무장 탑재에 결정적인 영향을 미쳤다. 중국은 WS-10A 엔진의 출력 문제를 개선하기 위해 수없이 많은 예산과 노력을 기울여 WS-15H 버전까지 엔진을 지속적으로 개량했음에도 J-15는 기체 무장 중 가장 가벼운 편에 속하는 공대공 무장만 탑재할 수 있었다. 결정적인 문제는 중국 당국과 선양항공의 무책임에 가까운 기체 설계였다. T-10K3는 SU-27과 달리 카나드가 장착된 기체였으므로 비행 간 항공기가 받는 양력이나 비행자세제어가 완전히 다른 기체였다. 따라서 항공기의 비행제어 시스템 역시 그에 맞게 새로 설계되었어야 했으나, 선양항공은 J-11B를 제작할 당시 불법으로 복제한 SU-27의 비행제어 시스템을 그대로 적용한 것이다. 거기에 자체 중량 17.5t이었던 J-15는 자체 중량이 16.3t인 SU-27에 비해 기체 자체의 중량도 1.2t이나 더 무거웠다. 반면 AL-31F 엔진의 70% 수준 밖에 낼 수 없는 WS 계열 엔진의 출력과 사출기가 없는 STOBAR(Short Take Off But Arrested Recovery) 방식의 랴오닝과 산둥 항공모함은 기체가 최대 출력으로 단거리를 이륙해야 했으므로 탑재 연료와 무장을 완충한 상태로는 비행할 수 없었다. 자연스럽게 선양항공이 선전했던 페이퍼 상의 항속 거리와 전투 행동반경은 구현할 수 없었고 J-15 전투기가 이착륙하는 훈련 장면 어디를 봐도 최대 공대공 무장 4발 외에는 무장을 할 수 없는 모습이 수년째 지속적으로 식별되고 있다. 여기에 사출 좌석에 적용된 중국제 낙하산의 신뢰성 결함으로 사망 사고까지 발생하는 등 J-15는 여러 가지 문제가 총체적으로 겹치면서 확인된 사고만 3건에 이르고 있다. 결국, 2018년 7월 민해방군 공군은 J-15를 대체할 새로운 항공모함 함재기로 FC-31(J-31)를 개발 중이라고 밝히기에 이르렀다.[9]
프랑스 라팔
라팔(Rafale)은 21세기 프랑스 공군과 해군의 주력기를 목표로 개발한 다목적 전투기이다. 각종 에어쇼에서 보여준 시험비행을 통해 러시아의 MiG-29에 필적할 만한 기동성을 과시했다. 기술적으로도 착실하게 실용화의 길을 걷고 있지만, 해외 구매국이 없어 사업은 본격적인 진전을 보지 못하고 있다. 1975년의 나토(NATO) 4개국 차기전투기 경쟁에서 미라주 F1이 F-16에 패한 이후 다소사는 급히 미라주 2000 개발에 나서는 한편, 2000년대를 고려할 때 특히 전천후 전투능력, 다양한 미사일의 운용, 대형 미사일 탑재능력, 고기동력을 지닌 대형 전투기가 필요하다는 결론을 내렸다. 그 후 다소사는 NATO 각국 공용의 신전투기 계획에 참가했다가 탈퇴하여 독자적인 라팔 개발에 착수했다. 라팔 A는 프랑스 스넥마(SNECMA)사의 M88 엔진 개발이 지연되어 동급 추력을 지닌 미국제 F404 엔진(A/B사용 시 추력 7,260kg)을 2기 장착한 기술실증기체이다. 1986년 7월 4일 첫 비행에서 마하 1.3을 기록하며 순조로운 출발을 했다. 다음해 3월 4일에는 고도 13,000m 내에서 마하 2로 순항하여 고속성능을 유감없이 발휘했다. 라팔의 기본 형태는 앞전 후퇴각 45도의 델타익과 소형 카나드를 조합한 클로즈드 커플트 델타 형식으로 공기흡입구는 고정식이다. 후퇴각과 공기흡입구의 형태로 볼 때 라팔은 고속성능보다는 천음속 영역에서의 기동성과 가속성을 중시하고 있음을 알 수 있다. 또한 플라이-바이-와이어 조종 장치를 사용하여 중심을 최대한 뒤쪽으로 옮긴 정안정약화(RSS) 방식을 가능하게 했다.
앞전의 고양력 장치와 뒷전 플랩은 최적의 비행 형태를 제공하며, 카나드와 안쪽 엘러본을 종방향 조종에 사용하고 있다. 엘러본은 2개로 나뉘어져 있는데, 바깥쪽 엘러본은 횡방향 조종에 사용한다. 카나드는 랜딩기어를 내릴 때 20°가량 숙여지면서 속도를 줄이게 되어 있다. 주익 배치는 미라주 2000식의 저익 배치에서 중익 배치로 바꾸었으며, 동체의 단면적은 최대한 작게 하여 저항을 줄이고 기체 아랫면을 무장탑재에 폭넓게 활용하고 있다. 주익 아래에 각 3개소, 동체 아래에 2개소의 하드포인트가 있으며, 동체 아래에 반매입식으로 4발, 주익 파일런과 주익 끝에 MICA 공대공미사일을 탑재할 수 있다.[10]
각주
- ↑ 1.0 1.1 〈함재기〉, 《나무위키》
- ↑ 〈맥도널 더글러스〉, 《위키백과》
- ↑ 〈보잉 F/A-18E/F 슈퍼 호넷〉, 《위키백과》
- ↑ 윤상용 기자, 〈보잉 F/A-18 E/F 슈퍼 호넷 - 바다 위 하늘을 지배하는 공포의 말벌〉, 《유용원의 군사세계》, 2017-06-12
- ↑ 송형근 기자, 〈통합타격전투기 F-35…미국 공군 첫 여성 조종사 탄생〉, 《이투데이》, 2015-06-12
- ↑ 김수한 기자, 〈(김수한의 리썰웨펀)F-35A 태극기 휘날리며 태평양 건넜다…이제 北레이더 무용지물〉, 《헤럴드경제》, 2019-03-29
- ↑ 김정욱 기자, 〈(토요워치)미국의 첨단 공중무기들 위력 어느 정도 길래..〉, 《서울경제》, 2020-07-11
- ↑ 남도현 기자, 〈Su-33 전투기 - 소련의 F-14가 되고 싶었던 함재기〉, 《조선일보》, 2019-03-26
- ↑ 임철균 군사 칼럼니스트, 〈J-15 - 문제투성이의 중국 최초 함재 전투기〉, 《조선일보》, 2022-02-15
- ↑ 〈라팔 ( Rafale )〉, 《KODEF 군용기 연감》
참고자료
- 〈라팔 ( Rafale )〉, 《KODEF 군용기 연감》
- 〈함재기〉, 《나무위키》
- 〈맥도널 더글러스〉, 《위키백과》
- 〈보잉 F/A-18E/F 슈퍼 호넷〉, 《위키백과》
- 송형근 기자, 〈통합타격전투기 F-35…미국 공군 첫 여성 조종사 탄생〉, 《이투데이》, 2015-06-12
- 윤상용 기자, 〈보잉 F/A-18 E/F 슈퍼 호넷 - 바다 위 하늘을 지배하는 공포의 말벌〉, 《유용원의 군사세계》, 2017-06-12
- 남도현 기자, 〈Su-33 전투기 - 소련의 F-14가 되고 싶었던 함재기〉, 《조선일보》, 2019-03-26
- 김수한 기자, 〈(김수한의 리썰웨펀)F-35A 태극기 휘날리며 태평양 건넜다…이제 北레이더 무용지물〉, 《헤럴드경제》, 2019-03-29
- 김정욱 기자, 〈(토요워치)미국의 첨단 공중무기들 위력 어느 정도 길래..〉, 《서울경제》, 2020-07-11
- 임철균 군사 칼럼니스트, 〈J-15 - 문제투성이의 중국 최초 함재 전투기〉, 《조선일보》, 2022-02-15
같이 보기
