개발의 역사

흔히 레이더에 잡히지 않는 ‘스텔스(stealth)’ 기술은 특정한 단 하나의 기술을 일컫는 것이 아니라 여러 개의 기술을 총합한 것을 말하는데, 이는 통상 레이더 피 탐지 면적(RCS: Radar Cross Section)을 줄이기 위해 음향이나 열 등의 특성이 낮게 잡히는 물질을 바르고, 반사면적을 작게 만드는 설계를 적용하며, 비금속성 재질을 적용하거나 레이더 전파를 흡수하는 재질을 사용하는 기술을 일컫는다. 이러한 ‘스텔스’ 기술은 레이더가 본격적으로 등장한 2차 세계대전 때부터 이미 세계의 주요 기술선도국들이 개발을 위해 매진한 기술이었다.

미 공군은 1960년대 베트남 전쟁을 겪으면서 본격적인 제트기의 시대로 진출했으나, 베트남 군이 도입한 레이더 추적식 지대공 미사일(SAM)이나 방공포(AAA)가 항공작전의 심각한 위협요소로 등장하면서 작전 상의 제약을 가져오기 시작했다. 특히 전투 공중 초계나 적 방공망 제압(SEAD)을 실시하기 위해서는 반드시 지원전투기가 필요했을 정도였기 때문에 미 공군은 처음부터 적에게 탐지되지 않고 적의 고 가치 자산을 제거할 수 있는 항공기의 개발을 원하게 되었다. 또한 1973년에 벌어진 욤 키푸르(Yom Kippur) 전쟁에서 이스라엘 공군은 불과 18일만에 109대의 전투기를 소련군 방공체계의 지원을 받은 아랍연맹군 방공자산에 손실된 사례가 있었는데, 북대서양조약기구(NATO) 측은 바르샤바 조약기구(WTO) 가맹국이 전쟁을 벌여 욤 키푸르 전쟁 때와 같은 손실비율로 전투기를 상실한다고 계산하면 불과 두 주면 전투기를 모두 손실하게 된다는 계산이 나왔기 때문에 충격에 휩싸였다. 이에 따라 미국은 적의 레이더와 방공망을 회피할 수 있는 신 기술 개발이 필요하다고 판단했으며, 1970년에 들어서면서부터 이를 충족시킬 수 있는 특수 소재와 기술이 등장하기 시작했으므로 현실적으로도 실현이 가능했다.

이런 이유로 1974년 미 국방고등연구개발국, 통칭 DARPA는 적에게 완전히 탐지되지 않는 기술의 개발 가능 여부, 그리고 이 기술이 적용된 항공기의 개발이 가능한지의 여부를 총 5개 업체에 문의했다. 이 질의를 받은 페어차일드(Fairchild) 사와 그루먼(Grumman, 1994년 노스롭에 합병)사는 개발 사업 참여를 거부했고, 제네럴 다이내믹스(General Dynamics)사는 전자대응체계(ECM: Electronic Countermeasure) 사용을 제안했으나 미군이 원한 방향과 달랐기 때문에 탈락했다. 결국 최종 선정된 업체는 맥도넬 더글러스(McDonnell Douglas, 1997년 보잉에 합병)와 노스롭(Northrop) 두 업체였으며, 이들은 관련 연구를 위해 연구예산을 각각 $10만 달러 씩 지원 받았다. 한편 DARPA는 록히드(Lockheed)사에는 관련 연구 요청을 하지 않았는데, 이는 지난 10년간 록히드가 전투기 개발을 하지 않았기 때문에 의도적으로 후보에서 제외시킨 것이었다. 하지만 록히드는 당시 미 국방부에서 비밀리에 진행한 비공개 폭격기 개발사업에 참여 중이었고, 여기에 이미 “호플레스 다이아몬드(Hopeless Diamond)”라는 이름의 설계안을 산하의 록히드 고등개발 사업부(Lockheed Advanced Development Project), 통칭 스컹크 웍스(Skunk Works) 연구소가 개발하고 있었다. 이 명칭은 해당 기체의 마름모꼴 모양에 착안하여 ‘호프 다이아몬드(Hope Diamond)’ 이름에 빗댄 이용한 언어 유희였다.

이 사업에 참여 중이던 록히드의 에드 마틴(Ed Martin) 이사는 우연한 기회에 DARPA가 진행하고 있던 스텔스 기술 개발사업에 대해 알게 됐고, 사업 성격이 비슷하다는 점을 발견한 그는 미 중앙정보국(CIA)의 허가를 얻어 DARPA 사업 쪽과 접촉을 시도했다. 그는 록히드가 스텔스 개발 사업에 참여할 의사가 있음을 DARPA에 알렸으나, 이미 DARPA는 관련 사업 예산을 두 업체에 분배해버렸기 때문에 문제가 되었다. 결국 조율 끝에 록히드는 사업에 참여할 권리를 얻었지만 정부와 계약을 체결하는 것이 아닌 자비로 참여하는 방향으로 결정됐다. 록히드는 DARPA에 두 대의 테스트용 스텔스 전투기를 납품하기로 계약했으며, 해당기체는 “해브 블루(Have Blue)”라는 코드 네임(code name)을 부여 받았다. “해브 블루”는 노스롭 T-38의 엔진, F-16의 플라이-바이-와이어(Fly-by-Wire) 기술, A-10 선더볼트 II(Thunderbolt II)의 랜딩기어, C-130의 환경 시스템이 적용되었으며, 록히드는 이 기체를 처음 예상했던 예산보다 낮은 $3,500만 달러로 불과 2년 만에 두 대의 시제기를 완성했다. “해브 블루”는 1977년 12월 1일자로 초도 비행을 실시했으며, 비록 시제기 두 대 모두 시험비행 과정에서 모두 추락해 소실됐지만 이 과정에서 수집된 데이터는 기체의 개발이 성공적이었음을 증명했다. 이에 따라 “해브 블루”에 기반한 양산기체의 본 개발 사업추진이 결정되었으며, 프로젝트 명은 “시니어 트렌드(Senior Trend)”로 정해졌다. 또한 “시니어 트렌드”를 통해 개발될 기체의 제식번호는 F-117A가 부여됐다. “시니어 트렌드” 사업은 1978년 11월 16일자로 미 국방부와 록히드 산하 스컹크 연구소 간에 체결됐다.

“시니어 트렌드”의 첫 시제기인 YF-117A, 기체번호 79-0780기는 1981년 6월 18일에 초도 비행에 성공했으며, 양산 1호기는 이듬해인 1982년부터 인도가 시작되어 1983년 10월부로 초도운용능력(IOC)을 선언하고 기체에는 “나이트호크(쏙독새)”라는 이름이 붙었다.

미 공군은 1988년까지 철저하게 F-117의 존재를 부인했으며, 철두철미하게 비밀을 관리했기 때문에 세간에서 어렴풋하게 F-117의 존재를 파악하기 시작했을 때조차 기체 번호를 F-117이 아닌 F-19로 잘못 알려졌을 정도였다. 사실 나이트호크는 정확하게 말하자면 폭격기이지 전투기가 아니기 때문에 1962년에 제정된 미 공군기 통합 식별부호체계를 기준으로 볼 때 “F”(Fighter: 전투기)가 붙는 것이 아니라 “B(Bomber: 폭격기)”가 붙었어야 맞는데, 일각에서는 우수한 조종사들이 B나 A(Attacker: 공격기)로 시작하는 기체보다는 F로 시작하는 기체를 더 선호해서 F를 부여했다는 설도 있고, 이미 특수 목적의 레이더 회피용 항공기의 개발 계획이 통합 식별부호체계 시행 전인 1960년대 초부터 잡혀 있었기 때문에 번호가 사전 지정되어 있던 결과라는 설도 있다.

후자의 주장의 경우 특히 기체 번호가 보기 드문 세 자리 번호(“117”)가 붙은 것 때문에도 힘을 얻는데, 60년대 이후에 개발된 기체 중 세 자리 번호가 부여된 기체는 F-117외에 F-111 아드바크(Aardvark) 뿐이고, 그나마 아드바크의 경우 사업이 60년대 초에 발주됐기 때문에 식별부호체계 시행 전이라 세 자리 번호 부여가 가능했다. 다른 설로는 해당 기체가 네바다 주의 제4477 시험평가비행대대에서 시험비행을 실시하던 당시 이들 기체의 무선 호출부호로 “117”을 썼는데, 이것이 고유명사처럼 정착해버려 록히드에서 아예 나이트호크의 비행 매뉴얼을 제작하면서 표지에 “F-117”로 적은 것이 정식 제식번호로 채택됐다는 이야기도 존재한다.

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특징

F-117의 가장 뚜렷한 특징은 다이아몬드 형태의 동체 모양과 독특하게 각이 진 스텔스 설계가 적용된 외관이다. 사실 F-117은 저고도 비행을 해야 하는 부담이 있어 이를 극복하기 위해 상대적으로 운용이 불리한 주간 보다는 야간 운용에 특화 시키고자 전 동체를 검은색으로 도장한 점도 특기할 부분이다. F-117의 외피와 기체 가장자리 프로파일(edge profile)은 최대한 적의 레이더 전파를 반사하여 전파 신호를 최소화하도록 특화되어 있으며, 같은 목적으로 모든 개폐구와 여닫힘이 되는 패널(panel) 부위는 톱니모양 형태로 제작하여 레이더 반사면적을 최소화 시켰다. 항공기 동체 또한 대부분 알루미늄 재질이 사용되었으며, 엔진이나 배기구는 티타늄을 적용했다. 뿐만 아니라 외피 표면에는 레이더 흡수물질(RAM: Radar-absorbent material)을 발라 전파 흡수율을 높였다.

이 때문에 F-117의 레이더 피탐지면적(RCS: Radar Cross-section)은 약 0.003 정도에 불과하다. 이는 F-22나 B-2의 0.0001~0.0006보다는 높지만, RCS가 1 이상을 기록하는 대부분의 주요 기체에 비하면 월등한 수준이다. 일례로 F-35는 0.003, 라팔(Rafale), F/A-18는 1, 미그(MiG)-21은 3, F-15는 25, B-25는 100 수준에 달한다. F-117은 V자 모양의 수직 미익이 채택되어 전 가동 미익 역할을 수행하며, 사실상 동체 전체가 비행 면 역할을 하게끔 설계됐다. 또한 나이트호크에는 BAE 시스템즈의 디지털 비행제어 시스템(DFCS: Digital Flight Control Systems), 통칭 ‘플라이-바이-와이어’가 적용되어 조종사의 조종 부담을 최대한 줄였다.

F-117은 RCS를 최대한 낮추도록 설계했기 때문에 모든 무장을 최대한 동체 안으로 수납할 수 있게끔 내부 무장창(weapons bay)를 설치했다. F-117은 레이저 유도식 폭탄인 페이브웨이(Paveway) 시리즈나 레이시온(Raytheon)사의 AGM-65 매버릭(Maverick) 미사일, AGM-88 HARM 공대공 미사일 등을 수납할 수 있으며 2004년 1월에는 최초로 2,000파운드급 폭탄인 합동 정밀 직격탄(JDAM)을 통합하여 운용하기도 했다. F-117은 항법 및 표적획득을 위해 전방 적외선 감시장비, 일명 FLIR (Forward-looking Infrared) 센서와 하방 적외선 감시장비, 통칭 DLIR(Downward-looking Infrared) 센서를 장착했다. 나이트호크에는 비행 항법을 지원할 목적으로 허니웰(Honeywell) 사의 관성 항법 체계(INS)가 탑재됐다.

F-117A의 엔진으로는 두 개의 GE제 F-404-GE-F1D2 터보팬 엔진이 탑재되었다. 또한  엔진의 추진 열이 적 레이더에게 탐지되는 것을 막기 위해 엔진 흡입구를 직사각형으로 만든 후 격자로 된 그레이팅(grating: 철망)을 씌우고 레이더 흡수물질(RAM)을 발라 RCS를 최대한 낮췄다. 엔진 배기구 또한 납작하면서도 넓게 설계해 열이 최대한 분산되도록 만들어 레이더 피 탐지 확률을 크게 낮췄다. 또한 미익을 V자로 비스듬하게 바깥쪽으로 꺾음으로써 레이더 전파의 반사면적을 최대한 낮춘 것도 특징이다.

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운용 현황

최초 실전 배치된 F-117A는 네바다(Nevada) 주의 토노파(Tonopah) 시험비행장의 제4450 전술비행단에서 운용했으나, 당시 F-117A의 존재 자체가 비밀이었기 때문에 공식적으로 4450 전술비행단에는 A-7 코르세어(Corsair) II를 운용한 것으로 되어 있었다. 제4450 전술비행단은 1989년 제37 전술비행단에 흡수통합 되었다.

F-117A이 최초로 실전에 투입된 것은 1989년 파나마(Panama)의 독재자인 마누엘 노리에가(Manuel Noriega, 1934~2017)를 축출하기 위해 미국이 침공을 단행한 저스트 코우즈 작전(Operation Just Cause) 때였다. 당시 F-117A는 미 본토에서 이륙해 폭격임무를 실시한 후 다시 귀환했는데, 이를 위해 비일(Beale) 공군기지에서 이륙한 KC-10A 공중급유기가 다섯 차례씩 공중 급유를 실시했다. 파나마 침공에는 총 두 대의 F-117A가 투입되었으며, 이들은 미 제18공정군단장의 요청에 따라 리오 하토(Rio Hato) 공항을 폭격하는 임무를 실시했다.

F-117A가 본격적으로 일반에 알려지기 시작한 것은 1991년 ‘사막의 폭풍(Operation Desert Storm)’ 작전 때로, 약 한 달 남짓한 기간 동안 총 6,905시간동안 작전에 투입되어 1,300 소티 동안 1,600개가 넘는 이라크 군의 고 가치 자산을 폭격했다. 앞서 말했듯 1991년에 F-117A의 존재가 일반 공개되자, F-117A가 소속되어 있던 제37 전술비행단은 뉴 멕시코(New Mexico) 주의 할로먼(Holloman) 공군기지로 이전했다.  F-117A는 1999년 유고 내전 및 2001년 항구적 자유작전(Operation Enduring Freedom, 아프가니스탄), 2003년 이라크 자유작전(Operation Iraqi Freedom)에도 투입되어 폭격임무를 수행했다.

F-117은 독창적인 설계를 최초로 적용한 사례인만큼 개발단계에서 크고 작은 추락사고가 여러 차례 발생해 시제기만 5대 가량 추락했으나, 비밀리에 개발한 기체였기 때문에 당시에는 일반에 잘 알려지지 않았다. 최초로 일반에 알려진 사고는 1997년 9월 14일 볼티모어에서 치러진 에어 쇼 도중 발생한 사고였다. 이날 브라이언 나이트(Bryan Knight) 소령의 F-117A가 행사장 상공을 가로질러 비행하던 중 추락했으며, 나이트 소령은 무사히 사출했으나 기체 추락으로 파편이 튀어 4명이 경상을 입었고, 가옥과 차량에 화재가 발생했다. 당시 F-117A는 급상승을 시도하고 있었는데, 조종사는 사고 후 기체가 심하게 진동을 하다가 좌측 주익이 부러졌다고 증언했다. 훗날 사고 조사에 따르면 기체 구조를 지탱하는 구조물인 통칭 “브루클린 브릿지(Brooklyn Bridge)”의 조립 과정 중 일부 부속이 미 결합되어 좌측 주익이 하중을 지탱하지 못해 발생한 것으로 확인됐다. 이후 53대의 기체를 전수조사 했으나 다른 기체에서는 문제점이 발견되지 않았다.

F-117A는 1999년 3월 27일, 유고슬라비아 내전에 참전했다가 한 대가 격추됐다. 격추 직후 미 공군 수색구조팀이 파견되어 사출한 조종사인 데일 젤코(Dale Zelko) 중령을 베오그라드 외곽에서 6시간 후 구출해왔으나, 전쟁터에서 회수하지 못한 F-117A의 잔해는 적의 손에 들어갔기 때문에 기술적 피해 규모가 심각한 것으로 평가됐다. 특히 이 때 유고군이 러시아 기술자를 초청하면서 스텔스 기술이 구 동구권으로 흘러 들어가 미국이 주도하던 “스텔스 기술”의 우위가 크게 손상 받았으며, 이 때부터 러시아를 중심으로 한 진영에서는 반(反) 스텔스(Anti-Stealth) 기술이 등장하기 시작했다. 당시 격추된 F-117A는 유고슬라비아군이 면허생산한 소련제 S-125(혹은 NATO 식별부호 SA-3)에게 탐지되어 격추당했다.

이 당시 북대서양조약기구(NATO)는 유고 전쟁 간 수천 회의 소티(sortie)를 실시했는데, 하필 격추당한 몇 안되는 항공기 중에 “격추하기 힘들다는” F-117A가 포함되었는지에 대해서는 두고두고 뒷말이 많았다. 훗날 유고 측의 제250 방공 미사일 여단을 지휘한 졸탄 다니(Zoltán Dani) 대령은 F-117A가 폭격을 위해 내부무장창을 연 순간 레이더 탐지반응이 일시적으로 증가하여 포착했다고 밝혔고, 다른 추측에는 스텔스성의 결함 때문에 격추당한 것이 아니라 단조로운 F-117A의 비행경로 때문에 기체가 나타날 장소와 시간을 미리 예측 당해 격추당했을 가능성도 높은 것으로 보인다. 같은 유고 내전 중인 1999년 4월 30일에도 또 다른 F-117A가 피해를 입었으나 무사히 기지로 귀환했다. 이후부터는 미 해군의 EA-6B 프라울러(Prowler) 전자전기가 항상 F-117A와 B-2의 폭격 임무간 함께 출격하여 작전지역 주변에 대한 전자전을 실시했다.

미 공군은 총 64대의 F-117을 주문해 5대의 시제기(YF-117A)와 59대의 양산기(F-117A)를 도입했으며, 최초 2011년까지 운용을 계획했으나 지나친 고가의 운영유지비가 문제가 되었다. 미 공군은 2005년 12월 사업예산 결심평가를 통해 해당 기체를 2008년 10월까지 퇴역시킨다면 최대 $10억 7천만 달러의 예산을 절감하므로 이를 통해 F-22를 추가 도입할 수 있다고 추산했으며, 만약 2007년 회계연도 안에 10대만이라도 퇴역시키고, 08년에 잔여 42대를 퇴역시킨다면 그 공백은 B-2 스피릿(Spirit) 폭격기, F-22 랩터(Raptor) 전투기, 합동공대지미사일(JASSM)으로 메울 수 있다고 결론을 내렸다. 특히 당시에는 F-35 라이트닝 II(Lightning II)도 실전배치를 눈앞에 두고 있었기 때문에 F-117의 설자리는 더욱 좁아졌다.

미 공군은 2006년 F-117A 퇴역계획을 발표했으며, 2007년 3월 12일 할로먼 공군기지에서 퇴역행사를 치른 후 1차분 6대의 F-117이 24년 역사를 뒤로하고 퇴역했다. 미 공군은 이후 순차적으로 F-117의 퇴역절차를 밟아 2008년 8월까지 전 기체를 퇴역 처리했다. 현재 퇴역한 F-117A는 모두 최초 실전배치 됐던 장소인 네바다 주 토노파 시험장에 주기(駐機)되어 있으며, 날개와 미익은 모두 제거되어 보관 중이다. 일부 기체는 유사시 빠르게 재조립할 수 있는 상태인 것으로 알려지고 있다. 하지만 미 공군은 2017년 9월 11일에 채택된 2017년 국방수권법에 따라 2016년 12월을 기점으로 연간 4대씩 F-117A의 완전한 해체작업을 실시하고 있는 것으로 확인됐다.

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파생형

F-117A 나이트호크

F-117의 기본 양산형. 시제기인 YF-117A

F-117N 시호크(Seahawk)

미 해군에서 항모 탑재용으로 테스트했던 기체. 미 해군은 1984년에 처음 F-117A로 함상 테스트를 실시한 후 부적합 판정을 내렸으나, 록히드 사가 1990년대에 해상용으로 개조하여 다시 제안했다. 하지만 미 국방부가 폭격 용도라는 단일 임무만 소화하는 기체 도입에 부정적이었던 데다, 시호크 사업을 추진할 경우 합동 고등공격기술사업(Joint Advanced Strike Technology Program, 훗날의 합동공격기[JSF]사업) 예산까지 영향을 줄 가능성이 높아 채택하지 않았다. 록히드의 계획 상으로는 기체에 상승타(엘리베이터), 버블형 캐노피(canopy)를 추가하고, 날개의 후퇴각을 줄이며, 수직 미익의 모양도 새로 설계할 예정이었다고 한다. 엔진 또한 GE사의 F-404대신 F-414를 탑재하고, 레이더도 공대공 능력을 갖춘 지상공격 레이더로 교체할 계획이었다. 록히드는 해상용 F-117N을 바탕으로 한 F-117B형을 개발해 영국 왕립공군(RAF: The Royal Air Force)에 제안했으며, 실제로 왕립공군 조종사들이 해당 기체에 탑승해 시험비행까지 한 것으로 알려졌으나 레이건 행정부 시절에 공식적으로 구입의사가 없음을 통보했다.

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제원

-종류: 스텔스 공격기/폭격기
-제조사: 록히드-마틴(1983~1990)
-승무원: 1명
-전장: 20.09m
- 전고: 3.9m
- 날개길이: 13.21m
- 날개면적: 72.5m²
- 자체중량: 13,380kg
- 적재중량: 23,800kg
- 내부무장창: 길이 5.7m, 폭: 1.8m
- 추진체계: 10,600파운드급 GE F404-F1D2 터보팬(Turbofan) 엔진 X 2
- 최고속도: 993km/h
- 순항속도: 993km/h
- 이륙속도: 306km/h
- 착륙속도: 227km/h
- 중력한계: 6+
- 항속거리: 1,720km
- 실용상승한도: 13,716m
- 날개하중: 329kg/m²
- 추력대비중량: 0.4
- 무장: 내부무장창 x 2
ㄴ GBU-10 페이브웨이(Paveway) II 레이저 유도식 폭탄 + 2,000파운드 Mk.84 폭탄
ㄴ GBU-12 페이브웨이 II + 500 파운드 Mk.82 폭탄
ㄴ GBU-16 페이브웨이 II + 1,000 파운드 Mk. 82 폭탄
ㄴ GBU-28 페이브웨이 III + 2,000파운드 Mk.84 폭탄(BLU-109/BLU116 관통탄두)
ㄴ GBU-30/31/32 합동정밀직격탄(JDAM) + 2,000 파운드 Mk.84(BLU-109 관통탄두)
ㄴ AGM-88 HARM 공대지 미사일
ㄴ AGM-65 매버릭(Maverick) 미사일
ㄴ AGM-88 HARM (High-speed Anti-Radiation Missile) 전술 공대지 대방사 미사일
ㄴ AGM-137 TSSAM (Tri-Service Standoff Attack Missile)
ㄴ AGM-154 JSOW (Joint Standoff Missile) 중거리 정밀유도 공대지 미사일
ㄴ AGM-158 JASSM (Joint Ait-to-Surface Standoff Missile) 공대지 미사일
ㄴ 풍향보정확산탄(WCMD: Wind-Corrected Munition Dispenser) 계열
- 대당 가격: $111,200,000 달러(1983~1990 평균가격)

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저자 소개

윤상용 | 군사 칼럼니스트
예비역 대위로 현재 한국국방안보포럼(KODEF) 연구위원으로 활동하고 있다. 미국 머서스버그 아카데미(Mercersburg Academy) 및 서강대학교 정치외교학과를 졸업했으며, 동 대학 국제대학원에서 국제관계학 석사학위를 받았다. 육군 통역사관 2기로 임관하여 육군 제3야전군사령부에서 군사령관 전속 통역장교로 근무했으며, 미 육군성에서 수여하는 육군근무유공훈장(Army Achievement Medal)을 수훈했다. 주간 경제지인 《이코노믹 리뷰》에 칼럼 ‘밀리터리 노트’를 연재 중이며, 역서로는 『명장의 코드』, 『영화 속의 국제정치』(공역), 『아메리칸 스나이퍼』(공역)가 있다.