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세미스텔스를 알면 사일런트 이글이 보인다

  작성자: maxi(김민석)
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작성일: 2009-03-19 20:57:30

안녕하세요. maxi(김민석) 입니다.
원래 "1달러1500원 시대의 전투기 도입" 이라는 제목으로
요즘의 막장상황에 대한 나름의 파격적(파괴적?)인 대안에 관해서 쓸려다가
갑자기 사일런트 이글이 나와서 한창 시끄러운 관계로 개인적인 의견을 개진하고자 합니다.

그런데 요즘 워낙 학업에 바빠서(먹고살기 힘든 시대입니다..) 하루에 자료모으고 글쓰는 시간을
한시간 정도밖에 쓸수 없어서 글쓰는데 며칠씩 걸리네요.
이것도 대충 3일 걸린거 같습니다.

아무튼 F-15 SE 라는 기체를 보면서 생기는 다양한 논란을 보고,
저는 우선 "스텔스와 세미스텔스는 무엇인가?" 에 대한 입장정리가
토론에 도움이 될 것 같아서 이에 대해서 간단히 말해보고자 합니다.



보통 "세미스텔스" 기체라고 하면 내부무장창을 가지지 않지만
기존 전투기보다 스텔스성에 신경을 썼고,
따라서 기존 전투기보다 RCS가 약간은 줄어든 전투기" 들을 지칭하죠.

사람에 따라서 다르지만 이 범주에 대체적으로 집어넣는 기체들은
슈퍼호넷, 라팔, 유로파이터, 그리펜 등이 있습니다.

그런데 사실 세미스텔스라는 개념에 대한 매니아들의 평가는 꽤 박합니다.
인터넷이나 공개된 서적에 나오는 RCS는 무장장착시의 수치가 아닌
클린상태의 수치이기 때문에 실전에서는 의미가 없으며, F-15K 같은
비 스텔스기나 세미스텔스기나 큰 차이가 없다는 것이 중론입니다.
즉 세미스텔스는 별 쓸모가 없다는 말이죠.

4.5세대 전투기중 가장 욕을 들어먹는 라팔. RCS 반사파 감소를 위해서 톱니처리가 되어 있지만 보통 별로 관심없죠..

그런데, 이 별 "쓸모없는" 세미스텔스, 내부무장창없는 슈퍼호넷이
RCS를 줄이기 위해서 설계를 변경 및 수정한 것은 다음과 같습니다.

-공기흡입구 및 보조 공기흡입구 형상변경
-공기흡입구내 레이더 블로커 설치
-수평미익 및 수직미익 형상변경
-IFF 장비에 RCS 저감을 위한 상자형 복합재 구조물 설치
-AOA 측정 안테나 등 외부 돌출 안테나 형상변경
-동체 하부 암람 무장장착대 형상 변경
-랜딩기어 도어 등 기체 개폐도어 형상 변경
-LEAX 삭제 및 페어링 형상 변경

-(부수적) 피탐지 확률과 RCS를 줄이는 APG-79 AESA 레이더
-(EA-18G) 주익 도그투스 형상 변경
슈퍼호넷으로 바뀌면서 RCS 신호 감소를 위해서 다시 디자인된 부분의 일부분들


라팔이나 슈퍼호넷이나 요런 처리가 되어 있죠

.
.
.
.

F/A-18E  기존 C/D형과 공통성을 유지하기 위해서 많은 노력을 기울였고,
호넷 2000같은 디자인보다 개발비가 작게 들어 선택된 디자인이라는 것을 생각하면
꽤 놀라운 일입니다. 이렇게 해도 알려진 전면 RCS 는 F-16과 동급으로 표시되거든요.
이래도 슈퍼 호넷은 1.0이라고 쓰입니다.. 그럼 이렇게 신경을 쓰고도 F-16이랑 동급?

왜 이런 "쓸데없는" 일을 하는 것일까요?
 
 다른 기체를 봅시다. RCS가 0.5 까지 표현되어 F-22와 F-35를 제외하고는 가장 "스텔시한"
전투기로 불리는 유로파이터 타이푼 말이죠.
뭐 그래봤자 F-35에게 잘 격추당할 것이라고 비아냥을 받고 있지요. 내부무장이 없으니..

세미스텔스지만 내부 무장창이 없다고 F-35에게 관광당한다는 유로파이터 타이푼.


그런데, 타이푼이 RCS 측정을 위해 들어간 시설 사진에서 한가지 특이한 점을 알 수 있습니다.
무장을 달고시험을 받고 있죠.


이 사진에 나오는 것처럼, 유로파이터는 공대공 미사일 6발을 탐재해서 RCS를 측정하고, 특정수준을 요구받았습니다.
1996년 6월 영국 국방대학 세미나 등에서 타이푼은 초창기부터 4발의 암람과 2발의 SRAAM(단거리 공대공 미사일)을
탑재하고 특정 수준의 RCS 수치를 요구받았다는 언급이 나오고 있죠. 그러니까 지금 알려진 타이푼의 RCS 수치는
암람4발과 사이드와인더2발을 탑재한 상태에서의 RCS라고 보는게 합당합니다.
1996년 1월 영국 RMCS 세미나에서 이런 발언이 나왔다고 합니다

여기서 중요한 것은 "실전투입시 특정 무장을 탑재할 때의 RCS 수준" 을 정확히 요구했다는 것입니다.

다시 스텔스 이야기로 돌아갑시다.
스텔스기는 무엇일까요. 아니 좀더 직접적으로, 랩터가 무적으로 불리는 이유가 무엇일까요? 레이더에 잡히지
않기 때문이라는 말은 틀렸습니다. 스텔스기도 레이더에 잡힙니다. 다만 RCS의 감소로 상대편 (지상이건 공중이건)
은 자신을 탐지할 수 없지만 자신은 탐지할 수 있는 상황을 유지하는 상황을 조성하고 유지하는 것이죠.
이것을 SA , 상황인식의 우위 라고 부릅니다.

이 때 중요한 것은 "유리한 공간의 활용" 입니다. 즉 내가 상대방보다 우세한 위치에 존재하고,
그 사실을 알 수 있는 공간이 존재하는 것이죠. 두 가지 조건중 하나라도 만족하지 못하면
우세한 상황인식을 가지는 공간이 아닙니다. 확신을 하지 못하면 교전의 선택권이 없고,
 전술적인 행동의 자유가 생겨지지 않습니다.
 여기서 중요한 것은 작은 RCS 수치 뿐이 아니라,
자신의 RCS가 얼만지 알수 있어서 "유리한 공간" 을 알수 있다 는 것입니다.
거꾸로 말하자면, RCS의 확신이 가능하다면 RCS가 0.1이나 0.01이 아니라고 해도
"자신이 유리한 구역" 의 판단은 가능합니다.
5세대 전투기는 스텔스성을 통해서 "교전선택의 자유" 와 "우세한 영역" 을 확보합니다.


물론 RCS가 0.1이나 0.01보다 크니까 그 범위기는 5세대 스텔스기보다 좁고 제한된 구역이지만, 어쨋든
상황인식에 따른 전술적 우세를 발휘할 수 있는 길은 분명히 있습니다.

세미스텔스기가 아무리 설계변경을 해도 골프공이나 야구공 정도의 RCS로 될 수 없지만 어떻게든
RCS를 줄이기 위해서 노력하는 것은 이 때문입니다. 또한 단순히 RAM 만들 치덕치덕 바르지 않는 것도
이 때문입니다. RAM은 설계변경보다 훨씬 쉽지만, 수치를 감소시키는 것이지 RCS 그래프의 모양을
바꿀수는 없지요.

RCS 그래프를 이 쯤에서 다시 꺼내볼 필요성이 있네요.
보통 전면 RCS가 얼마라는 말은 기수기준 40도 정도 범위내의 RCS 수치의 평균값입니다.
보통 전방 RCS 라고 하면 좌우 45 도의 평균값입니다.

이때 그래프의 모양은 호를 그리는 것이 아닌 불사가리 같은 모양이죠.


이때 문제가 되는 것은 불가사리같이 생긴 그래프의 톡 튀어나온  뿔 모양입니다.
갑자기 RCS값이 증가하는 곳의 존재는 평균 RCS가 아무리 작더라도 이런
 '엣지" 로 인해 갑자기 탐지될 가능성이 있으면 매우 위험해지고, 상황인식의 우위에 대한
확신을 줄 수 없습니다. 적기가 조금만 각도를 틀면 발견할 수 있다는는 우려를 가지고 잇는 상태에서
전술적인 자유를 선택할 순 없죠. 이래서는 비스텔스기와 똑같습니다.
(F-15의 RCS값이 지나치게 크게 나온 자료는 작성자의 실수거나 특정 각도에서 지나치게 많이 나온 "뿔" 의
최대값을 강조해서 나온 결과입니다. 최신의 F-15는 이 점을 고쳐서 RCS가 6제곱미터지요)

4.5세대 전투기가 일견 비효율적이고 불필요해 보이는 스텔스를 위한 노력에 대해서 이제 답이 나온거 같네요.
4.5세대 전투기가 스텔스화 노력을 아무리 하더라도 외부무장을 주렁주렁 달면 헛방이고,
제한된 무장상태에서만 제대로 써 먹을수 있겠지만 "제한된 스텔스성" 을 발휘할 수 있는 상황이 없는 것은 아닙니다.
그중 가장 대표적인(만만한) 전투상황이 DCA, 즉 영공 방어를 위한 방어적 제공 작전 및 요격작전이죠.
아군 영공에서 날아오는 전투기의 방어 및 제공권 확보 임무라면 전투기 레이더라는 특정 밴드의 레이더만 조심하면
대부분의 적 센서를 걱정하지 않아도 되고, 장거리 진출을 위한 외부 연료탱크의 필요성이 적기 때문에
용이하게 세미스텔스 가 발휘될 수 있는 것이죠.

유로파이터, 그리펜, 슈퍼호넷이 가지는 스텔스화를 위한 노력 혹은 스텔스 전술은
주로 이런 상황을 상정하고 만들어진 것입니다.

자, 이제 사일런트 이글에 대해 다시 살펴볼 때입니다.
사일런트 이글의 큰 식별 포인트 두 가지가 보이네요

여기까지 읽으셨다면 사일런트 이글의 존재의의에 대해 대충 감을 잡으셨으리라 봅니다.
결론적으로, 현재 사일런트 이글은 슈퍼호넷 이상의 스텔스성을 확보 할 수 없습니다.
현재 사일런트 이글이 스텔스화를 위해서 제시한 개선점은 다음과 같습니다.

-기존 CFT와 형상이 동일한 내부무장 장착 가능 CFT
-수직미익 각도 15도로 변경
-미 정부간의 협상에 따라 장착이 가능한 공기흡입구의 레이더 블로커와 RAM 페인트

 여기서 중요한 것은 F-15SE는 슈퍼 호넷이 했던 것처럼 RCS 감소를 위한 기체 설계 변경이
현실적으로 더 이상 불가능하다는 점입니다. 설계변경을 검증하고 효과를 파악할 시험평가 기간,
기존의 라인과 부품을 다시 만들어서 변경할 시간이 없고, 만약 슈퍼호넷같이 이 이상 설계변경을 시도하면
F-22의 80% 가격에 50% 성능이라는 오명을 쓰고 설계도에서 나오지 못한 F-15MANX의 실패를
반복할 뿐이죠.
협상 잘하면 달아줄 수 도 있을 것 같은 레이더 블로커


레이더 블로커는 둘째치고, RAM으로도 엄청나게 큰효과를 보는 것 역시 불가능 합니다.
전파 흡수효율과 운용유지에 유리한 RAS(전파 감소 구조재)의 적용은 역시 거의 불가능하고,
도료 혹은 코팅 형식의 RAM의 경우에는 유지 관리의 어려움 및 비용대 효과의 측면에서
전체 도포가 아닌 특정 구역에 중점적으로 쓰기 위한 보완의 역활 이상을 기대할 수 없습니다.
RAM의 성능 역시 현재 수출시장에 나온 기체들-유로파이터나 라팔-에 적용된 것보다
뛰어난 RAM의 사용이 가능할 가능성도 적지요.

결국 F-15SE의 RCS 수준은 기존 F-15K의 6제곱미터정도에서 극적인 변화를 주지는 못한 것으로
보입니다. 사람에 따라 다르지만, 저는 특정한 각도 범위 내에서는 수출형 F-35 와 동일하다는
(AW&ST에서는 그냥 F-35, 플라이트 인터네셔널에서는 수출형 F-35라고 표현) 이라는 주장이
맞고, 전체적으로는 슈퍼 호넷급의 RCS를 지니는게 합리적인 판단이라고 생각합니다.

플라이트 글로벌의 기사를 인용하자면,

To be fair, Boeing acknowledges the F-15SE’s stealth improvements do not help against ground-based radar systems, which are critical for waging offensive strikes against opponents armed with surface to air missile systems. Lowering the F-15SE’s thermal signature - a critical stealthy feature for the Lockheed Martin F-22 - is also not part of Boeing plans. 이 되는 것이죠.

하지만 이 말이 F-15SE가 세미 스텔스기가 아니고, 지금의 개량은 별 의미없다는 말 또한 아닙니다.
앞에서 말햇듯이 F-15SE에 적용된 저피탐 설계와 암람 4발의 내부무장은 공대공 임무시에
적 항공기 및 위협체의 센서 범위를 회피 할수 잇는 "우세한 구역"을 만들 수 있습니다.
비록 본격적인 5세대 전투기보다 는 범위가 작지만요.
 이에 더해서, 파일런의 감소 및 경감된 전투중량에 따른 슈퍼크루즈 의 가능은
유로파이터처럼 적 센서에게 위험해 지는 구역을 줄이고, 설사 들어가더라도 용이하게 회피하거나
위협적인 시간을 줄일 수 있습니다. 슈퍼크루즈가 가지는 속도의 증가는 피탐확률의 감소를
가져다 줄 수 있기 때문이죠.

스텔스성의 정도도 속도에 따라서 달라집니다.
그리고 세미 스텔스기는저 "위협범위" 에서 아슬아슬하게 벗어나 있거나
쉽게 벗어날수 있는 스텔스성이라고 정의 할 수 있죠.

(첨언하자면, 드라이 추력의 그래프로 초음속을 넘지 못하는 기체가 어떻게 초음속 순항이 되는지
의아해 하시는 분들이 계신데, 당연한 원리입니다. 간단히 말해서 비행기의 속도는
추력과 양의 상관관계, 항력과 음의 상관관계를 지니는데 항력은 마하 1에 가까워질수록
늘어나다가 마하 1을 넘어서는 초음속 상태가 되면 되려 저항이 줄어들게 되어서
초음속 속도를 낼때 필요한 필요추력과 연료소모율이 낮아지지요. 이의 실증이 가능하다고
발표한 기체는 유로파이터와 그리펜이 있고, F-15SE 역시 가능할 것입니다)

이야기를 이제 마무리 지을까 합니다.
F-15SE는 기존 F-15기체에 세미스텔스 능력을 부여하려는 시도이고,
그로 인해서 암람 네발의 공대공 무장 탑재시에 공대공 무장을 가진 유로파이터나 그리펜과 같이
제한 적인 수준의 전술적 자유 가 보장되었다고 할 수 있습니다.

쉽게 말해서 4.5세대 전투기인 유로파이터나 그리펜과 유사한
전술적 특성을 발휘할수 있는개량이 바로 F-15 SE 지요.
이 개량 목적은 1990년, 맥도널 더글라스 시절에 미 공군에 제안한 F-15XX 의 재판이라고 할 수 있습니다.
지금 나오는 F-15 SE의 개념과 유사한 F-15 XX.

익단 개조로 클린상태에 가까운 상태에서 미사일 6발을 탑재하고 초음속 순항과 세미 스텔스성 유지
한 사례와 말이죠. 좀더 RCS 감소에 노력한 것 빼고는 목표는 비슷합니다.

따라서, F-15SE는 사실 F-35의 대항마라기 보다는
유로파이터에 대한 보잉의 대응이라고 보는게 좀더 정확할 것입니다.
이제 와서야 F-15는 회색위협에 열세하다는 지적에서 벗어난 것이죠.

다만, 공대지 무장의 장착시 에도 상황인식의 우세를 얻을 수 있다는 점은 4.5세대 전투기중
최초로 봐야 겠지요. 그러나 지상표적의 특성(낮은 레이더 밴드, 큰 출력) 상 일단 JDAM의 공격범위로는
위험할 우려가 있어서 좀더 긴 사정거리가 필요하고, 공대공 무장도 유로파이터 처럼
좀더 긴 사거리를 가진 무장의 탑재로 우세한 공간의 확대가 필요합니다.
 
 이 때 필요한 것이 장사정거리와 대지/대공 통합 공격 능력을 가진 JDRADM일 것입니다.

 JDRADM 과의 통합 운용은 F-15SE에 마치 F-22와 유사한 교전 선택권 및 항공 장악능력
(모든 항공위협에 대한 대응) 이 가능할 것입니다.
저는 이것이 RAM이나 레이더 블로커보다 더 중요할 것으로 보고,
F-15SE의 도입시에는 반드시 같이 운용되어야한다고 생각합니다.

제가 쓴 졸고가 F-15SE에 대한 이해뿐만 아니라,
전투기와 스텔스의 개념에 대한 도움글이 되었다면 고맙겠습니다.

다음글은 아마 그리펜 찬양글이나 한번 쓰지 싶습니다. 1500원 환율 전투기 도입론은
아마 올리면 틀림없이 매국노 혹은 반역자 취급받을거 같아서 무섭고..

이 광고는 그리펜 NG 광고가 아닙니다. 그런데 무장 장착하고 슈퍼크루즈,
스텔스한 신호, 강력한 레이더 등등을 광고하네요. 뻥이 좀 심한거 같죠? 왜 이런 뻥을 칠까요?

댓글 90

  • best KFX 2020 2009-03-19 추천 4

    역시 정말 많이 아시는 분은 글을 올리시는게 다르시네요 ^^ 일단 추천 찍고, 한가지 궁금한 점은 위에 열거하신 4.5 세대 전투기에 장착된

    -수평미익 및 수직미익 형상변경
    -IFF 장비에 RCS 저감을 위한 상자형 복합재 구조물 설치
    -AOA 측정 안테나 등 외부 돌출 안테나 형상변경
    -동체 하부 암람 무장장착대 형상 변경
    -랜딩기어 도어 등 기체 개폐도어 형상 변경
    -LEAX 삭제 및 페어링 형상 변경

    등이 좀더 적용될 가능성은 없는 걸까요? 일단 보잉사에서 이번에 발표한 내용은

    기존 CFT와 형상이 동일한 내부무장 장착 가능 CFT
    -수직미익 각도 15도로 변경
    -미 정부간의 협상에 따라 장착이 가능한 공기흡입구의 레이더 블로커와 RAM 페인트

    이지만 이것은 대표적인 사례로 소개한 것일수도 있고, 아직 F15 SE 의 개발이 완전히 끝난것도 아니지 않습니까? F15 SE 에 슈퍼호넷 정도의 개량을 실시하고 거기다 내부무장을 운용하면 정말 괜찮을 것 같은데요..

  • 스파르타 2009-03-21 추천 0

    잘봤습니다 자료좀 개인블로그에 퍼가겠습니다..

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  • 한산섬 2009-03-20 추천 0

    maxi 님의 글을 읽으면서 굳이 스텔스기의 개발도 중요하겠지만, 스텔스기 개발 비용과 스텔스기의 RCS 도 탐지할 수 있고, 더 긴 탐색거리를 갖는 레이더 및 긴 사정 거리를 가진 대공 미사일을 개발하는 비용 중 어느 것이 적게 들까에 대한 고민을 잠시 해보았습니다. 어쨌던 훌륭한 글 감사드립니다. 새로운 지식을 배웠습니다.

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  • 대양강국2 2009-03-20 추천 0

    라팔의 날개 플랩의 톱니처리가 RCS감소로 보는건 상당한 무리가따를겁니다.랩터처럼 무장창(하부)에는 절대적RCS감소이지만(F-117A경우 조종석창에도 톱니처리) 라팔경우는 다른이유에서라 생각되는군요..김민석님 분석자료에는 감탄^^

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  • 유현영 2009-03-20 추천 0

    결국 F-15SE가 보잉의 부활(?)을 알리는 전투기 까지는 아니라는 거군요...

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  • maxi(김민석) 2009-03-20 추천 0

    므흐흐님 그런 시도는 한 적 있습니다. F-35에 적용된 새로운 스텔스 공기흡입구가 원래는 F-16을 개조해서 먼저 실증했죠.

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  • 므흐흐 2009-03-20 추천 0

    오우! 이쁘군요! thanks maxi! 이제 확실하군요. 근데요 수퍼라이노가 낑낑대서 팰컨이면, 팰컨이 낑낑대면 라이트닝수준 아닐까요? 자꾸 '나에게 없는것'에만 집착한다는 느낌이 들어서리.........

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  • 핑크팬더 2009-03-20 추천 0

    일단 추천 하나 드시고요...대단하신 내공의 필력입니다. 3년째 눈팅만 하던 저를 기어이 로그인하게 만드시다니.....FA-50에 억감정음 없지만, 단기적 리스크 회피에만 치중한 FA-50과 비젼없이 추진하는 3차 FX에 차기 공군전력을 올인하려는 현재의 공군과 KAI의 짝짜꿍은 도저히 용납이 안됩니다. 부디 다음 글에서 통렬한 깨침을 주는 가르침을 부탁드립니다.

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  • DrK 2009-03-20 추천 0

    좀 다른얘기인데 대지 대공 통합미사일이란게 과연 효과적일까요? 대지와 대공에 필요한 미사일 요구성능이 현격히 다를건데;;;

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  • maxi(김민석) 2009-03-20 추천 0

    저는 매니아라서 기밀에 접근할 능력이 없고, 자료는 전부 공개자료 및 연구 논문과 외국 군사월간지입니다..avionics 님 도움말 감사합니다.

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  • avionics 2009-03-20 추천 0

    제가 순수한 밀매가 아니라 해당업종 종사자다보니 자료를 올리지 못하는 게 좀 아쉽지만 제공기로써 유파와 F-35를 비교한 자료가 존재합니다. 물론 영국발 문건이구요 제가 영국업체 직원이다보니 그쪽 소식은 듣고 보는 게 좀 됩니다. 그리고 노파심에 드리는 말씀인데 이메일도 검열이 가능하니 기밀에 속하는 문건이라면 이메일로 주고 받는 걸 자제하시길 바랍니다.

    그리고 유파 RSC Test 관련하여 저희업체도 깊게 관여가 되어 있는 데 RSC상에서 윙쪽 파일런에 아스람 2기 그리고 동체 하부에 암람 4기 총 6기의 공대공 무장을 하였던 걸로 알고 있습니다.

    제 개인적인 생각은 제공기로써 유파는 F-22 말고는 가장 뛰어나지 않나 생각합니다.

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