현대로템, ‘KF-21’용 장거리 공대공 유도무기 개발한다

[빅데이터뉴스 채명석 기자] 현대로템이 30년 가까이 우주발사체 및 램제트(Ramjet) 엔진을 개발하며 확보한 기술 리더십을 기반으로 국산 초음속 전투기 ‘KF-21’을 위한 장거리 공대공 유도무기 개발에 나섰다.

1990년대 한국 최초의 액체추진로켓부터 2020년대 한국형 발사체 누리호 사업까지 우주항공 역량을 꾸준히 쌓아온 현대로템은 덕티드 램제트(Ducted Ramjet) 엔진과 이중램제트 엔진 등 차세대 유도무기 엔진에도 풍부한 실적과 경험을 축적하며 독보적인 기술력을 갖춰 나가고 있다.

24일 회사측에 따르면, 현대로템은 국방과학연구소(ADD)가 발주하는 ‘장거리 공대공 유도탄 체계개발 사업’에 기체구조 및 추진기관(엔진) 체계개발 사업에 뛰어들 예정이다. 앞서 현대로템은 지난해 7월 이번 체계개발 사업과 연계된 기체구조 및 추진기관 핵심기술 개발 사업을 수주하며 기술력을 입증했다.

장거리 공대공 유도무기는 전투기가 적 항공기를 원거리에서 탐지, 추적해 격추하는 무기체계다. 그동안 국내 전투기인 KF-21에는 유럽 방산업체들이 개발한 미티어가 장착되고 있었다. 그러나 국산 장거리 공대공 미사일 개발 필요성이 지속 거론되며 개발이 추진됐다.

장거리 공대공 유도무기 체계개발 사업의 핵심은 현대로템이 제작에 나선 ‘덕티드 램제트 엔진’이다. 램제트 엔진은 압축기나 가스 터빈 없이 비행체가 빠르게 날아가며 만드는 공기 압축을 이용해 연료를 태우고 추진력을 얻는 엔진을 말한다. 여기에 내부 공기 통로인 덕트(duct)를 만들어 비행 중 필요한 공기를 제어하면서 기존 고체 로켓보다 효율을 높인 것이 덕티드 램제트 엔진이다.
덕티드 램제트 엔진은 처음 정지 상태에서는 공기 흡입이 불가능해 스스로 추진력을 얻을 수 없어 초기 부스터를 필요로 한다. 초기 부스터를 활용해 고속 비행 단계에 진입한 후 공기흡입구로 빨아들인 공기와 가스발생기에서 연소된 가스가 2차 연소를 발생시켜 강력한 추진력을 얻는 방식으로 엔진이 작동된다. 덕티드 램제트 엔진은 고체 추진체 로켓보다 장거리 비행과 기동성 유지, 종말 타격력 확보에 유리하다는 평가를 받고 있다.

공대공 미사일은 고속상태에서 추력을 유지하고 명중까지 적 항공기의 회피 기동에 대응해야 하는 만큼 엔진의 성능과 기술력이 중요하다. 특히 흡입되는 공기의 양에 따라 추력이 달라져 기체 구조와 통합된 설계가 필수적으로 요구된다.

현대로템은 2000년대부터 램제트 엔진의 기술 개발을 시작하며 유도무기 분야 경쟁력을 확보했다. 이후 이중램제트 엔진 개발에도 착수해 극초음속 엔진 분야로 사업을 확대했다. 이중램제트 엔진은 속도에 따라 램제트와 스크램제트(고속)의 전환이 가능한 엔진이며 덕티드 램제트 엔진보다 더욱 고도화된 기술을 필요로 한다. 덕티드 램제트가 일반 램제트를 더 정교하게 다루기 위해 변형시킨 것이라면, 이중램제트는 상황에 따라 비행체의 운행 모드를 바꿀 수 있는 것이다. 이러한 기술력을 인정받아 현대로템은 ADD 주도의 ‘하이코어(HyCore)’ 프로젝트에 참여해 2018년부터 2024년 6월까지 연구를 진행했다. 이중램제트 엔진을 탑재하는 하이코어는 대기권 내 고고도에서 수평으로 초음속 비행을 할 수 있다는 특징이 있다.

현대로템은 하이코어 사업에서 자동차의 엔진과 같은 연소기 조립체와 연소기 작동을 위한 구성품, 부수 장비 설계와 제작 및 조립을 담당했다. 현대로템은 2024년 진행된 하이코어 시험 발사에서 개발 목표를 초과한 최고고도 23km, 최고 속도 마하(mach) 6을 달성하며 유도무기 기술 역량을 확보했다. 1 마하는 약 초속 350m, 시속 1224km에 달하며 서울에서 부산까지 16분 정도면 주파 가능한 속도다. 보통 마하 1을 초과하면 초음속, 마하 5 이상에 달하면 극초음속으로 분류된다.

현대로템은 그동안 축적한 성능시험평가 역량을 통해 기술 경쟁력을 높일 계획이다. 국내 업체 중에서 유일하게 충남 서산에 액체로켓엔진 시험장을 구축한 현대로템은 공기 흡입식 시험실을 통해 덕티드 램제트 엔진의 성능과 설계, 제조공정 등을 집중 시험 중이다. 장거리 공대공 유도무기의 덕티드 램제트 엔진이 마하에 달하는 속도에서 연소를 유지하기 위해서는 반복된 시험과 성능검증이 필수적이다.

현대로템의 서산 시험장은 극초음속 엔진, 우주발사체 엔진 시험까지 확장돼 항공우주 추진시험장으로 활용되고 있다. 하이코어 역시 서산 시험장에서 충분한 성능 시험이 진행됐으며 시험 발사를 성공적으로 수행됐다.

현대로템은 전라북도 무주에 항공우주 분야 생산기지 건립 계획을 발표하며 엔진 생산·연구개발 시설 확대에도 집중할 예정이다. 현대로템은 지난 3월 전북특별자치도와 무주군과 항공우주 생산기지를 조성하는 내용의 투자협약(MOU)을 체결했다. 2034년까지 약 3000억 원을 투입해 덕티드 램제트 엔진과 이중램제트 엔진 등의 연구개발과 생산이 이뤄지는 항공우주 종합 생산기지를 구축하겠다는 구상이다.

현대로템은 “램제트 엔진과 초음속 엔진 분야에 갖춘 독보적 기술력을 기반으로 장거리 공대공 유도무기 사업의 경쟁력을 강화할 계획”이라면서, “KF-21의 전투 수행능력과 생존성을 고도화하고 국산화를 통한 안정적인 무기체계 공급에 역량을 집중할 예정이다”라고 말했다.

채명석 빅데이터뉴스 기자 cms@thebigdata.co.kr