무서운 역주행 iKON… F-15 EX [밀리터리] Military 、 F-15 K の

 [밀리터리] Military, F-15K의 무서운 역주행 아이콘… F-15EX

F-15EX 이글II 전투기

한국국방안보포럼 20 21.03.30. 16:1161,905 읽기

F-15EX 이글 전투기

개발의 =미 공군의 사실상 주력 전투기로 군림해 온 F-15는 1980년대부터 도입한 4세대 전투기지만 흔히 말하는 제4세대 전투기 기준에는 맞지 않는 측면이 있었다. 일반적으로 분류되는 제4세대 전투기 기준은 높은 항공기 출력과 강력한 통제면, 높은 기동성을 비롯해 컴퓨터로 비행면 통제를 지원해 비행 안전성을 높인 플라이-바이-와이어-Wi-wire 장착 여부, 항공기가 애프터버너 증속만 하면 초음속 돌파가 가능한 초음속 순항(supercruis)을 비롯해 항공기가 애프터버너를 쓰지 않고도 적용되지 않아 초음속 돌파가 가능한 초음속 순항(supercruis)을 비롯해 다양한 전투기가 애프터버너를 비롯해 정속 운동기로 분류한다.

보잉은 한국 등 차기 전투기 시장을 위해 F-15 스텔스 형태의 F-15 사일런트 이글을 개발했다. < 출처 : Public Domain >

이에 따라 제작사인 보잉은 기존 F-15 설계에 최대한 스텔스성을 적용한 F-15 스텔스 형태의 F-15 사일런트 이글 개발에 돌입했다. 2000년대 후반부터 개발을 시작한 F-15 사일런트 이글, 일명 F-15SE는 미 공군의 소요보다는 해외 고객을 염두에 두고 개발한 기체였다. 보잉사는 기존 F-15E 설계를 기반으로 레이더 피검지면적(RCS: Radar Crossing Section)을 최대한 축소하는 작업에 돌입하였으며, 이에 따라 우선 장착형 무장창(CWB: Conformal Weapon Bay)을 설치하여 두 개의 수직 꼬리날개를 바깥쪽에 약 15° 정도 가로로 만들어 V. 이는 동체 후미의 양력을 높이면서 항속거리를 소폭 증가시키고 수직 꼬리날개에서 발생하는 RCS도 크게 낮췄다.

한국 F-X의 3차 사업을 겨냥해 제작된 F-15 사일런트 이글 시제기 <출처 : Boeing>

우선 보잉이 사일런트 이글의 판매 대상으로 고려한 것은 당시 차세대 전투기 사업을 진행하던 대한민국 공군이었다. 보잉은 2009년 3월 총 2대의 시제기를 공개하고 한국항공우주산업(KAI)과 2010년 11월 MOU를 체결하여 F-15SE의 CWB 공동개발을 약속했다. 보잉은 사일런트 이글 1번기(F-15E1)의 초도비행을 2010년 7월 실시했다. 방위사업청은 2012년 입찰을 진행할 때 보잉의 F-15사일런트 이글, 록히드마틴의 F-35A, 그리고 유럽항공방위우주산업(EADS European Aerospace and Defense Systems현 에어버스)의 유로파이터 타이푼(Eurofighter)의 모두 입찰에 참가하지 못했다. 이 때문에 F-15사일런트 이글은 자동적으로 대한민국 공군의 차기 전투기로 선정되는 듯했으나, 공군 예비역 장성들과 역대 총장들이 강력히 반발하며 연꽃의 명장까지 돌리면 박근혜 당시 대통령은 사업을 재검토하라고 지시했으며, 국방부는 방위 사업 추진 위원회(위원회에서)통과 직전 사업을 뒤집어 FX사업을 처음부터 다시 실시하기로 결정했다. 2차 시작된 FXIII 사업은 가격조건 때문에 F-15SE를 제외한 다른 기종이 자동 탈락함에 따라 이런 사태를 막기 위해 도입 대수를 40대로 조정했고, 이번에 3사 모두 입찰가격을 한도 내에서 써내는 데 성공함에 따라 방위사업청은 2014년 F-35A를 40대에 도입하기로 최종 결정했다.

초도비행 중인 미 공군 F-15EX 첫 칼날. < 출처 : Boeing / Eric Shindelbower >

당시 F-15SE가 F-35A로 전복된 이유는 2013년 2월 12일 북한의 3차 핵실험 영향이 컸다. 지금까지는 스텔스 능력이 떨어지더라도 다른 성능에서 유리한 기종을 도입해야 한다는 목소리가 높았지만 핵실험으로 인해 유사시 북한의 위협 피해를 최소화하기 위해서는 스텔스 능력이 중요하다는 의견이 힘을 얻고 있기 때문이다. 결국 향후 F-15SE를 양산할 수 있을지를 판단하는 한국 시장에서 패배한 보잉은 사우디와 일본에 기대를 걸었다. 당시 사일런트 이글 개발에 약 1억달러가 소요될 것으로 예상돼 5개 고객을 대상으로 190대의 주문을 확보해야 양산할 수 있는 것으로 추산됐고, 이 두 나라에서 성능이 입증되면 앞으로 추가 고객을 찾을 수 있을 것이기 때문이다. 하지만 사우디만 소량의 F-15E 형상(F-15SA)만 판매됐을 뿐 일본 및 이스라엘에서 판매에 실패했기 때문에 F-15 사일런트 이글은 영원히 안장됐다.

5세대 항전장비를 탑재해 화려하게 부활한 F-15 전투기의 최신형 F-15EX의 첫 시험비행 유영원TV | 오는 2일 미국 세인트루이스에서 첫 시험비행을 하는 F-15 전투기의 최신형 F-15EX 영상입니다. F15EX는 4세대 기반 전투기이지만 F15E보다 28% 뛰어난 무장탑재량과 다기능위상배열(AESA)레이더, 적외선탐색 및 추적체계(IRST) 등 5세대급 전투기에 탑재되는 최첨단 항전장비로 4세대 전투기의 최종진화형으로 평가받고 있습니다. F-15E보다 28% 우수한 무장탑재량과 다기능 전투기보다 저렴한 운영비, 항속거리 및 무장예정 20년 전투기로는 미공군 최종진화형으로 평가받고 있습니다.tv.naver.com

반면 미 공군은 초창기에 도입한 F-15 형상 도태가 발생해 대체 기종 도입을 추진하기로 했다. 미 공군이 1980년대부터 도입한 F-15C형은 유지관리 비용이 상승하면서 감당할 수 없게 돼 있었으나 미 공군은 F-35A 추가 도입 가능성 등을 고려해 최종적으로 보잉이 제안한 F-15EX형을 도입하기로 결정했다. 미 공군은 F-15EX를 도입할 경우 미 공군이 운용 중인 다른 F-15 계열 항공기와 부품을 공유해 유지관리 비용을 줄일 수 있다는 계산으로 총 144대의 계약을 추진했다.

에그린 공군기지 배치차 회색 재도장된 미 공군 제40시험비행대대 소속 F-15EX. <출처 : USAir Force 1st Lt. Karissa Rodriguez>

미 공군은 현재 국방전략에 따라 연간 72대의 전투기를 구입해야 하지만 보잉은 F-15EX가 가격 대비 효율성을 최대화하는 데 가장 유리한 기종이라고 제안하고 있다. 미 공군은 2020년 12억달러짜리 양산 계약을 체결하고 8대의 F-15EX 계약을 체결했으며 2대는 2021년 인도할 예정이며 나머지 6대는 2023년까지 미 공군 에크린(Eglin) 공군기지로 인도할 예정이다.

F15EX는 수명 주기가 도래하면서 F15C와 우선 교체될 예정이다. < 출처 : Us Air Force / Ilka Cole >

「특징=F-15EX는 기본적으로 F-15E의 성능에 근거하고 있다. 따라서 부품 공통성이 F-15C나 F-15E로 70% 이상이다. 따라서 미 공군은 신형 기체인 F-15EX를 도입하더라도 기존 F-15C나 E와 부품 호환성이 크기 때문에 후속 군수 지원 문제와 부품 공유 부담을 줄일 수 있다는 장점이 있고 부품 가격도 크게 낮출 수 있는 일석이조의 효과를 얻는다. 뿐만 아니라 기존 F-15를 위해 설치한 훈련시설이나 정비창 같은 기타 인프라를 그대로 사용해 F-15EX를 지원할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 보잉 측은 F15EX를 위해 별도의 새 군수지원체계를 설치할 필요도 없고, 별도의 훈련비행대대를 설치할 필요도 없으며, 인프라를 개조하거나 사업담당 장교, 무기체계 통합 등 별도의 손을 쓸 필요도 없다고 말했다. 따라서 기존의 F-15C나 E를 운용하다 EX로 교체하는 부대가 있더라도 기종 전환에 소요되는 시간이나 비용은 거의 없을 것이라는 주장이다.

나란히 달리고 있는 F-15E 스트라이크 이글(왼쪽)과 F-15EX(오른쪽). 사일런트 이글 형상과 달리 F-15EX는 스텔스성에 중점을 두지 않아 F-15E와 외관상으로 구분하기가 쉽지 않다. < 출처 : US Air Force / 1st Lt . Karissa Rodriguez >

F-15EX의 큰 특징 중 하나는 기존 F-15에 설치되지 않은 디지털 비행통제시스템인 일명 플라이-바이-와이어 설치다. 플라이바이 와이어 덕분에 항공기의 비행 제어가 컴퓨터의 도움을 받게 됐고 안정적이고 미묘한 비행이 가능해졌다. 이는 이착륙 등 가장 번거로운 절차에서도 조종사의 부담을 크게 줄일 수 있었다는 의미다. 또 각종 첨단 항전체계가 장착돼 있는 것도 특징이다.

미 국방부는 2020년 7월 13일, F-15EX 합계 8대를 12억달러에 계약했다. 사진은 보잉 세인트루이스에서 조립 중인 F-15EX 초도기의 모습. <출처 : Boeing>

조종석에는 1019인치 디지털 터치 스크린 디스플레이가 적용돼 컴퓨터 처리 능력도 크게 향상됐다. 보잉에 장착된 메인 컴퓨터는 초당 870억 개의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 이것을 기본으로 임무 데이터 파일 시스템을 운용할 수 있게 되었다. 이 기능은 센서가 접근 중인 물체나 비행체를 포착하면 데이터베이스에서 특징을 검색한 뒤 이 물체가 어떤 적의 항공기인지를 알아낼 수 있는 능력이다.

F15EX는 기존 F15E와 달리 조종석에 최첨단 디지털 계기가 적용됐다. < 출처 : US Air Force / Samuel King Jr . >

F-15EX는 추력도 커졌을 뿐 아니라 무장 스탠드가 추가됐다. F-15EX는 총 12발의 미사일을 장착할 수 있으며 기존 F-15 시리즈가 통합한 무기체계는 마찬가지로 모두 장착할 수 있다. 탑재 중량도 F-15E에 비해 증가했다. F15E의 무장 탑재 중량은 10,432kg(23,000파운드) 정도였으나 F15EX는 13,380kg(29,500파운드)으로 늘었다. 항속거리도 늘어 F15E는 최대 3,862km 정도였지만 F15EX의 항속거리는 4,815km로 늘어났다. 실용상승한도도 F-15E는 약 15,240m 정도였지만, F-15EX는 18,288m로 높아졌다.

F-15E와 F-15EX의 성능비교표 <출처 : USAir Force>

엔진은 기존의 14,590파운드 출력의 플랫 앤드 위트니(Pratt & Whitney)제 F100-PW-220엔진 대신 GE항공의 29,400파운드 출력 F129엔진을 탑재했다. 레이더도 업그레이드돼 기존 F-15E에 장착된 ANAPG-82보다 탐지거리가 길어졌고 280km까지 탐지가 가능한 APG-82(v) 1 레이더가 장착됐다. 전자전 장비로서는 새롭게 설계된 이글 능동 수동형 경고 및 생존성 체계(EPAWSS: Eagle Passive Active Warning and Survivability System)가 채택되었다.

F-15 EX First U . S . Air Force FlightThe U . S . Air Force test pilots take to the skies for the first time in the # F15EX , with its official U . S . Air Force livery . This marks the first time in 20 + … youtu.be 米 空軍 F-15 EX 初度 機 初度 飛行 映像 < 出典 : ボーイング YouTube チャンネル >

F15EX는 기본적인 수명주기도 크게 향상됐다. F-15E의 경우 수명 주기가 비행시간 기준으로 약 8000시간이었지만 F-15EX는 20000시간으로 늘어나 2.5배가량 늘어났다. 한편 기본가격(Flyaway cost항공기 동체와 엔진만 포함한 가격)은 2018년 약 8천만달러로 같은 물가가치로 환산한 F-15E의 가격(9,170만달러)보다 오히려 낮다. F-15EX의 시간당 비행비용 역시 약 2만7천달러에 불과해 3만5천달러에 달하는 F-35보다 만달러 이상 낮다. 이는 운용 시간이 누적될수록 비용 차이가 커지기 때문에 시간이 지날수록 비용 효과가 더 크게 나타날 것이다.
운용 상황

에그린 기지에서 시험 비행을 준비 중인 F-15EX. <출처: USAir Force Samuel King Jr.>

현재까지 F15EX에 대한 평가는 좋지만 1980년대에 개발된 기체 플랫폼을 계속 활용하는 만큼 F15EX 무용론도 만만치 않다. 우선 일부 전문가들의 분석에 따르면 F-15EX는 2028년 정도가 돼도 주요 적대국의 동급 기종에 성능이 떨어질 가능성이 높은 것으로 나타났다. 그러나 이 부분에 대해서도 미 공군은 크게 문제가 되지 않는다는 입장이다. 앞으로 F15EX의 임무는 전선에서 적의 최첨단 항공기를 무너뜨리는 것이 아니라 비행금지구역 유지, 미 영공 방어, 제한적인 방공 임무와 스탠드오프(standoff) 미사일 발사 등이 주요 임무가 될 것이기 때문이다. 미 공군은 144대의 F-15EX를 도입할 예정이지만 이 144대의 F-15EX가 임무를 맡은 만큼 F-22 랩터(Raptor) 전투기를 비롯한 다른 첨단 전투기들이 여유가 생겨 다른 임무를 맡길 수 있게 된다는 장점도 있다.

2021년 2월 2일 미 공군에 인도된 F-15EX 1번기가 초도비행 중인 모습. 미 제173전투비행단은 2024년까지 F-15EX 전투훈련부대로 변환할 예정이다. < 출처 : Boeing / Eric Shindelbower >

F-15EX의 또 다른 장점은 후속 군수지원(ILSIntegrated Logistics Support) 문제다. F35는 최근 엔진부품 공급 문제에서 시작해 예비부품 수급에 차질이 빚어졌지만 장기간 대량 양산된 F15 시리즈는 파생형 간 부품 호환성이 높아 부품 문제가 발생할 가능성이 거의 없다. 또 추가적인 F15 판매에도 유리한데 예를 들어 카타르 수출형태인 F15QA와 EX는 부품공유율이 90%에 달하기 때문에 미 공군이 F15 패밀리를 계속 추가로 구매할수록 부품단가는 더욱 하락해 해외고객에게도 유리해지기 때문이다. 특히 미군은 한번 도입하면 대규모 수량의 기체를 도입하기 때문에 이는 다른 나라가 흉내 낼 수 없는 매력적인 판매 조건으로 작용한다.

2021년 3월 11일 플로리다주 에그린 공군기지에 처음 인도된 F-15EX 1번기. (출처 : USAir Force Samuel King Jr.)

미 공군은 당초 F-15EX를 F-15C와 교체할 예정이었으나 최근 보고서는 C뿐 아니라 향후 E형 전폭기 일부도 대체할 예정이라고 밝혔다. F15EX가 기존 F15CD뿐 아니라 E형 모두와 부품 호환성이 높기 때문에 이들 기체를 위해 별도의 장수명 연장 사업(SEP:Service Extension Program)을 할 필요가 없어 EX의 형상이 두 가지 형상으로 대체될 수 있기 때문이다.

미주리 주 세인트루이스의 보잉(Boeing) 공장을 이륙해 플로리다 주 에그린 공군기지로 비행을 시작한 F-15EX 초도기. <출처 : Boeing>

한편 최근 인도네시아 정부는 프랑스와 라팔(Rafale) 전투기 도입 계약을 추진하면서 미국의 F-15EX 도입 의사도 밝혔다. 인도네시아는 미국이 이전에도 F16 초기 모양을 개수 형태로 판매한 경력이 있지만 동티모르 금수조치를 단행한 적도 있는 데다 최첨단 무기까지 판매할 정도로 외교관계를 미국과 유지하고 있지 않아 실제 판매가 이뤄질 가능성은 매우 낮다.

미 공군의 첫 F-15EX 실전배비! 미 공군이 144대를 도입하는 F-15 이글의 최종 진화형 유용 TV|지난 11일에 미 세인트루이스 보잉사를 이륙한 F-15EX 전투기가 플로리다 에그린 공군 기지에 배치되었습니다. F-15EX 1호기에 이어 후속 기체 2대는 올해 4월 미 공군에 추가로 인도될 예정이지만 1차 도입 물량은 8대라고 합니다. F-15EX 전투기는 스텔스 성능은 떨어지지만 무장탑재능력이 뛰어나다는 장점이 있어 280km 이상의 적 전투기 탐지가 가능한 ANAPG-82(V) 1AESA 레이더와 이패스(EPAWSS) 전자전 장비, IRST 적외선 탐색추적 장비, 세계 최고의 처리속도를 자랑하는 미션 컴퓨터. naver.com

보잉은 올해 안에 2대의 F-15EX를 미 공군에 인도할 예정이며 이미 인도된 초도기는 미 제96시험비행단 예하 40시험비행대대에 배치됐다. 3~4월 인도할 예정인 2번기는 미 제53비행단 예하 85시험평가대대에 배치된다.

활주로 위에서 이동 중인 F-1 5EX. <출처 : USAir Force Samuel King Jr.>

파생형 F-15SE 사일런트 이글: F-15E의 레이더 피검지면적(RCS)을 최소화한 형상.

2009년 공개된 F-15SE 사일런트 이글 목업 ‘출처:Boeing’

F-15 2040C:F-15C의 업그레이드 형상으로 F-22의 지원 임무를 수행할 수 있도록 최적화했다. 사실상 사일런트 이글의 업그레이드 형상이지만 스텔스성보다는 공격능력과 비행능력 향상에 목적을 뒀다. 추가된 사양으로는 적외선탐색추적(IRST) 장비, 무장거치공간 확장, 능동수동형 경보장치, 추가증가탱크, APG-63(v)3AESA 레이더 추가, F-22로 데이터 전송이 가능한 통신팟 추가 등이다.

F-15 2040C 컴퓨터 그래픽 예상도 <출처: Public Domain>

제원 (F-15E EX)
제조사 : 보잉
용도: 전폭기 제공권 장악용 전투기
승무원 : 1~2명 (조종사 부조종사, F-15EX 기준)
길이: 19.446m
전체 높이 : 5.64m
날개길이: 13.045 m
날개면적 : 56.5㎡
자체 무게 : 14,379kg (F-15E)
탑재중량 : 13,380kg (F-15EX)
최대이륙중량:36,741kg(F-15E)
추진체계: 29,400파운드(131kN) GEF110-GE-129 애프터버너 터보팬 엔진x2 (F-15EX)
최고속도 : 마하2.5+(고고도), 마하1.2(저고도)
전투범위 : 1,272km (F-15E)
페리 범위 : 4,815km (F-15EX)
실용상승한도 : 18,288m (F-15EX)
중력 한계: +9G
상승률: 250ms (F-15E)
기본무장:20mm M61A1 발칸 6연장 개틀링포(M-56 혹은 PGU-28탄 500발)
장착 무장 : ㄴAIM-7 스패로우(Sparrow) 단거리미사일 ㄴAIM-9 사이드와인더(Sidewinder) 단거리미사일 ㄴAIM-120A M-65 매버릭(Maverick) 공대지미사일 ㄴAGM-84 하푼(Harpoon) 대함미사일 ㄴAGM-84HKSLAM-E저
증가 탱크: 최대 2,300 리터 증가 탱크 x 31,800리터 초음속 순항(supercruise) 증가 탱크
항전 체계: ㄴ APG-82 (v) 1 능동형 전자 주사식 (AESA) 레이더 ㄴ ANASQ-236 레이더팟 (pod) ㄴ LANTIRN 혹은 스나이퍼 (Sniper) XR 혹은 LITENING 표적 획득 포드 ㄴ 이글 능동 수동 경고 및 생존성 체계 (EPAWSS)
대당 가격 : 8,000만달러 (F-15EX, 2018년 기준, Flyaway Cost)
저자소개
| 윤상용 || 군사 칼럼니스트

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