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개발의 배경

무인항공기는 현대 전장에서 필수적인 무기체계로 자리 잡았다. 현재 무인항공기는 정찰, 공격 등 다양한 역할을 수행하지만, 실제 항공기를 대신한 각종 사격 훈련용 표적, 즉 표적기로도 많이 쓰이고 있다.
 
표적기는 대공포, 지대공 미사일, 함대공 미사일, 공대공 미사일 사격 훈련 등에 쓰이면서 육해공군 모두에게 필요한 장비다. 대공포는 열기구를 격추하기 위해 항공기가 개발되기 전에 등장했다. 하지만, 빠르게 움직이는 항공기가 등장하면서 대공 사격도 많은 훈련이 필요하게 되었고 표적기가 개발되었다.

세계 최초의 원격 조종 무인항공기는 1916년 처음 비행한 루스톤 프록터(Ruston Proctor)의 항공 표적(Aerial Target)이었다. 그만큼 전쟁에 도입된 항공기에 대한 대공 사격 훈련이 중요했다는 것을 뜻한다. 이 기체는 솝위드(Sopwith)의 복엽기를 무인화시킨 것이었다.

이 무인 표적기는 제1차 세계대전 당시 영국을 폭격하던 독일의 체펠린 비행선을 공격하는 자폭기로 개량되었다. 자폭기는 성공적으로 시연까지 마쳤지만, 실전에 투입되지는 못했다.

하지만, 1917년 9월 12일 자이로를 탑재하여 원하는 방향으로 날아가 정해진 시간 후 추락하게 만든 휴잇-스페리(Hewitt-Sperry)의 오토매틱 에어플레인(Automatic Airplane)이 비행에 성공하는 등 공격용 무인기의 개발은 몇 차례 시도되었다.

공격용 무인항공기는 제1차 세계대전이 끝난 후 개발이 잠시 소강상태에 들어갔지만, 표적용 무인항공기는 무선통신 기술의 활용하여 유인항공기를 개조하거나, 전용 무인항공기를 개발하는 등 다양한 방법으로 개발되어 훈련에 사용되었다.

유인항공기를 개조한 표적기로 영국 해군이 함대 대공 방어 능력을 향상시키기 위해 1934년 도입한 DH.82 퀸비(Queen Bee)가 있다. 퀸비는 타이거 모스(Tiger Moth) 복엽기를 무인항공기로 개조한 것으로, 회수 후 재활용이 가능했다.

이후 제2차 세계대전이 벌어졌고, 제트엔진을 장착한 전투기가 등장했다. 대공 사격 훈련도 더 빨라진 제트 전투기에 대비하여 바뀌어야 했다.

세계 최초로 제트엔진을 장착한 표적기는 1942년 처음 비행한 미국 맥도넬(McDonnell)사가 개발한 TD2D-1 케이디드(Katydid)다. 나중에 KDD-1으로, 그 후 KDH-1으로 재명명된 이 표적기는 독일의 V-1 순항미사일이 사용한 펄스제트엔진을 장착했다. 미 해군이 전쟁 기간 동안 이 표적기를 소량 사용했다.

전쟁이 끝난 후 커티스-라이트(Curtiss-Wright)의 KD2C 스키트(Skeet), 글로브 에어크래프트 코퍼레이션(Globe Aircraft Corporation)의 KD2G와 KD5G 같은 펄스제트엔진 장착 표적기들이 개발되었다. 펄스제트엔진 표적기들은 400~550km/h의 속도로 비행할 수 있었지만, 점차 빨라지는 제트전투기보다는 느렸다.

1948년 미 공군 무인항공기 부서는 지대공 및 공대공 표적 임무를 위한 아음속 제트추진 표적기 경쟁을 시작했다. 당시 프로젝트는 Q-2로 명명되었고, 1948년 8월 라이언(Ryan)사가 설계 경쟁에서 승리했다.

라이언이 개발한 시제기 XQ-2는 1951년 초반 첫 비행에 성공했다. XQ-2는 더글라스(Douglas) A-26 인베이더(Invader) 폭격기를 개조한 기체에서 투하되거나, 지상에서 로켓을 이용한 RATO(Rocket-Assisted Take Off) 부스터를 사용하여 이륙했다.

미 공군은 설계에 만족하여 Q-2A로 명명하면서 양산을 결정했고, 파이어비(Firebee)라는 이름을 붙였다. Q-2A는 4.7kN의 추력을 내는 콘티넨탈(Continental)사의 J69-T-19B 터보제트 엔진을 장착했고, 이후 엔진이 강화된 Q-2B가 개발되었다.
 
미 해군은 Q-2A를 기반으로 하는 KDA-1 표적기를 도입했다. KDA-1는 4.4kN 추력의 페어차일드(Fairchild) J44-R-20B 터보제트 엔진을 장착했고, 기수 모양 등이 Q-2A와 달랐다. 미 해군은 KDA-1를 더욱 발전시켜, XKDA-2와 XKDA-3도 개발했지만 소량만 생산했고, KDA-4를 개발한 후 대량 도입했다. 미 육군은 KDA-1을 약간의 개조를 거쳐 XM21이라는 이름으로 도입했다.

1950년대 후반, 미 공군은 라이언과 2세대 파이어비 표적기 개발 계약을 체결했다. 라이언은 모델 124라는 설계를 개발했고, Q-2C라는 제식명이 붙었다. Q-2C는 1958년 후반에 첫 비행을 했고, 1960년부터 도입되었다. Q-2C는 1963년 BQM-34A로 재명명되었다. 이때 공군의 KDA-1와 KDA-4는 각각 AQM-34B과 AQM-34C로 재명명되었다.
 
BQM-34A는 컨티넨탈의 J69-T-29A 터보제트 엔진을 장착했는데, 이 엔진은 프랑스 터보메카(Turbomeca)의 마보레(Marbore) 엔진을 개량한 구흐동(Gourdon) 엔진을 미국에서 생산한 것이다. 미 해군도 BQM-34A를 도입했고, 미 육군은 MQM-34D라는 이름으로 도입했다. MQM-34D는 더 긴 날개와 더 큰 JATO(jet-assisted take-off) 부스터를 사용하여 지상 발사형으로 운용되었다.

미 공군은 1960년대 스텔스 기술 개발 프로그램에 BQM-34A를 사용했다. 미 공군은 에어 인테이크에 특별히 설치된 스크린을 설치하고, 표면에는 레이더 흡수 페인트를 칠하여 레이더 단면적(RCS) 축소 시험을 진행했었다. 이 실험은 무인표적기의 생존성을 높여주었고, 파이어플라이(Firefly)와 라이트닝버그(Lightingbug)라는 무인 정찰기 개발로 이어졌다.
 
1960년대 후반 파이어비 I 계열이 표적기로서 뛰어난 성능을 보이자, 미 해군은 공격 임무를 맡길 생각을 하게 되었다. 미 해군은 BQM-34A의 기수에 원격조종용 TV 카메라를 장착하고, 해면 가까이 비행이 가능하도록 저고도 레이더 고도계를 장착하는 등의 개조를 거쳐 대함미사일로서의 가능성을 살펴보았다. 1971년 9월, 모델 248로 불린 시험 모델이 시험 되었지만, 예산 부족으로 실제 생산으로 이어지지는 못했다.

1968년 라이언사는 텔레다인(Teledyne)사에 합병되었고, 회사 이름도 텔레다인 라이언(Teledyne Ryan)으로 바뀌었다.
 
미 육군은 1970년대 동안 MQM-34D에 ADM-20 퀘일(Quail) 디코이에서 떼어낸 10.9kN 추력의 제너럴일렉트릭(General Electric) J85-GE-7 터보제트 엔진을 장착하고 MQM-34D Mod II라고 명명했다. 텔레다인 라이언은 MQM-34D Mod II를 모델 251로 불렀다.

Mod II는 엔진만 교체된 것이 아니라, 기수도 바뀌어 외견상으로 확연히 차이가 난다. 미 육군은 MQM-34D Mod II를 FIM-92 스팅어(Stinger) 휴대용지대공미사일(MANPADS) 사격 훈련에 사용했다.

미 해군은 BQM-34A의 항공전자장비를 업그레이드한 기체를 BQM-34S로 불렀고, 1980년대 초반에는 엔진을 8.5kN 추력의 J69-T-41A로 교체하기도 했다. 반면, 미 공군은 항전장비를 교체하고 엔진을 J85-GE-7으로 교체했지만, 제식명은 BQM-34A를 그대로 유지했다.

BQM-34A는 1982년에 생산을 마쳤지만, 해군용 BQM-34S는 1986년까지 생산되었다. 1989년부터는 엔진을 10.9kN 추력의 J85-GE-100으로 교체했고, 1990년대 초반에는 일부 기체에 GPS 항법 수신기가 장착되는 등 성능 개량이 진행되었다.

파이어비 표적기는 초음속 전투기를 대비한 표적기 변형도 개발되었다. 텔레다인-라이언사는 1965년 초음속 비행 능력을 갖춘 3세대 표적기인 모델 166을 내놓았고, 미 해군과 개발 계약을 체결했다. 파이어비 II로 불린 초음속 비행이 가능한 신형 표적기는 1968년 처음 비행을 했고, 최고 속도는 마하 1.5이었다.

파이어비 II는 기존 파이어비와 비교하여 동체가 길어지고 날개가 동체에서 끝으로 갈수록 가늘어지는 등 외형적으로 달라졌지만, 운용 방식은 유지했다. 엔진은 추력 8.2kN의 텔레다인 CAE(Teledyne CAE) J69-T-6 터보제트엔진을 장착했고, 마하 1.5까지 비행이 가능했다. J69-T-6엔진은 나중에 J69-T-406으로 재명명되었다.

파이어비 II는 내부 연료탱크는 작았지만, 외부에 투하식 연료탱크를 달 수 있었다. 투하식 연료탱크는 초음속으로 가속하기 전에 떼어내도록 설계되었다.

미 해군은 파이어비 II를 BQM-34E로 명명했고, 1970년대 중반 항전장비를 개량하면서 BQM-34T로 변경되었다. 미 공군은 파이어비 II를 BQM-34F로 명명하여 도입했다. 공군용 BQM-34F는 날개 길이가 약간 길어졌고, 공중에서 헬리콥터에 의한 회수를 위해 동체에 추가 낙하산을 달아서 해군용에 비해 약간 무거워졌다. 하지만, 파이어비 II 계열 표적기는 생산 수량이 286대로 적었고, 운용 기간도 길지 않았다.

1999년 텔레다인 라이언은 노드롭그루만(Northrop Grumman)에 합병되었고, 무인항공기 개발 부서로 남게 되었다. 노드롭그루만은 2002년 마지막 파이어비 I 계열 표적기를 납품했지만, 추가 발주를 받기 위해 노력했다.

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특징

파이어비 계열 표적기들은 동체 아래 터보제트엔진이 장착되었고, 주익은 동체 중앙에 위치하고 있으며, 뒤쪽에 수평과 수직 미익이 위치하고 있다.

같은 파이어비 I 계열이지만, KDA-1/4를 포함한 Q-2 계열과 그 뒤로 개발된 BQM-34 계열의 외형은 약간 다르다. Q-2A와 KDA-1/4은 기수가 뭉뚱한 형태지만, BQM-34 계열에서는 엔진 인테이크 위에 뾰족한 기수가 위치하고 있다.

초음속 표적으로 개발된 파이어비 II BQM-34E/F는 동체가 더 길어졌고, 엔진 인테이크도 납작하게 바뀌었다. 엔진부 길이도 초음속 비행을 위한 애프터버너가 추가되면서 길어졌다.

하지만, 외형만 다를 뿐 파이어비 계열의 전반적인 구조는 유사하다. 엔진 위에 있는 동체 앞쪽부터 전원부, 내부 연료탱크, 비행통제시스템, 비행유도부, 기타 장비실, 낙하산의 순으로 위치한다. 기체는 이동을 위한 분해 및 조립이 쉽도록 모듈식으로 설계되었다.

파이어비 계열은 원격으로 조종되는 RPV(Remotely Piloted Vehicle)이지만, 비행 경로를 프로그래밍 할 수도 있다. 비행통제시스템은 마이크로프로세서 비행통제시스템(MFCS, Microprocessor Flight Control System)으로 불린다. MFCS의 핵심은 디지털 비행 통제 컴퓨터(DFCC, Digital Flight Control Computer)이며, 항법을 위해 관성항법 모듈이 장착된다.

파이어비 계열의 주익과 수평 미익은 고아음속 또는 초음속 비행을 위해 후퇴익으로 만들어졌다. 주익에는 견인 표적, 적외선 발광 장치 등을 장착할 수 있으며, 보조연료탱크도 장착이 가능하다. 이라크전에서 사용된 BQM-34-53은 주익 아래 채프 투발용 포드를 달았다.

엔진은 변형마다 다르다. 초기형인 Q-2A는 J69-T-19B, KDA-1/4는 J44-R-20B 터보제트 엔진을 장착했다. BQM-34A는 J69-T-29A를, QM-34S J69-T-41A를 달았다가 J85-GE-100로 바꾸었고, 육군의 MQM-34D Mod II는 J85-GE-7 터보제트 엔진을 달았다. 파이어비 II로 불린 초음속 표적 BQM-34E/T/F는 J69-T-6 터보제트 엔진을 달았다.

참고로, J69-T-41A 엔진은 길이 44.8인치(113.8cm), 직경 22.3인치(56.6cm), 중량 372파운드(169kg), 추력 8.5kN였다. J85-GE-100 엔진은 길이 40.4인치(102.6cm), 직경 17인치(43.2cm), 중량 400파운드(181kg), 추력 10.9kN였다. 파이어비 II의 J69-T-6 터보제트 엔진은 추력 8.5 kN였다.

파이어비 계열 표적기는 바퀴가 없기 때문에 활주로에서 이륙하지는 못했다. 초기에는 A-26 폭격기를 개조한 JD-1, 해상초계기를 개조한 DP-2E 넵튠, 나중에는 통제시스템을 갖춘 DC-130의 주익에서 투하하는 방식을 사용했다. 캐나다 공군은 KD-4를 개조된 랭카스터 폭격기에서 투하했다.

다른 방식으로는 지상이나 함정에서 고체 로켓 부스터를 사용하여 쏘아 올렸다. 로켓 부스터는 에어로제트 제너럴(Aerojet General) X102F가 주로 사용되었다.

회수는 낙하산을 사용한 착륙 또는 착수 후 헬리콥터를 이용한 회수를 사용했다. 낙하산은 착륙할 때 외에도 통제소와 신호가 끊겼을 때도 작동했다.

하지만, 초음속 표적인 미 공군의 BQM-34F는 낙하산에 매달려 공중에서 떨어지는 동안 후크를 장착한 헬리콥터에 의해 공중에서 회수되었다. 이를 위해 사용되는 장비를 공중 회수 시스템(MARS, Mid-Air Retrieval System)으로 부른다. 회수에 실패할 경우 물에 떨어지더라도 몇 시간 동안 떠 있을 수 있도록 설계되어 다른 회수 방법을 사용할 수 있는 시간적 여유를 가진다.

BQM-34A 기준으로 길이 6.68m, 날개 길이 3.93m, 높이 2.04m, 공허 중량 680kg, 총중량 934kg, 최대 이륙 중량 1,134kg, 최고 속도 1,110km/h, 순항 속도 1,010km/h, 항속 거리 1,281km, 비행 시간 75분, 운용 고도 18,000m의 제원을 가진다.

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운용 현황

파이어비 계열 표적기는 미국 외에 캐나다와 일본도 도입했다. 일본은 후지중공업(Fuji Heavy Industries)에서 면허 생산했다. 이밖에 소량이 나토 회원국들에게도 제공되었다. 약 7,000대 이상의 파이어비 계열 표적기가 생산되었고, 이 가운데 1,280대는 초기형인 Q-2와 KD-1/4 계열이다.

파이어비 계열 표적기는 일반적으로 전쟁에서 사용될 경우가 없다. 하지만, 용도를 변경하여 전쟁에 참여한 기록이 있다.

노드롭그루만은 2003년 초반, 전투기 편대에 앞서 진입하여 적 대공방어망에 채프를 살포하여 교란하는 임무를 위한 미 국방부의 신속 프로그램용 기체로 BQM-34에 GPS 기반 경로점 항법 장치, 채프 발사용 포드를 장착했다. BQM-34-53 비행 거리 연장 파이어비로 불린 이 기체는 5대만 제작되었고, 이라크전쟁 초기에 투입되었다.

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파생형 및 변형

* 파이어비 I 아음속 표적기

XQ-2 : 1951년 첫 비행에 성공한 시제기

Q-2A : 첫 양산형 표적기, 미 공군형

Q-2B : Q-2A의 엔진 강화형

KDA-1 : Q-2를 기반으로 한 해군형 모델, 1963년 AQM-34B로 재명명

XKDA-2 : KDA-1 발전형, 양산 안 됨

XKDA-3 : KDA-1 발전형, 양산 안 됨

KDA-4 : KDA-1 발전형, 1963년 AQM-34C로 재명명

XM21 : 미 육군의 KDA-1 기반 개량형

BQM-34A : 1963년 Q-2C가 재명명된 표적기. 미 공군과 해군이 도입

MQM-34D : BQM-34A 기반 육군형

MQM-34D Mod II : 미 육군의 MQM-34D 개량형, 텔레다인 라이언은 모델 251로 명명

모델 248 : 미 해군의 BQM-34A 기반 대함미사일 개조형. 양산 안 됨

BQM-34S : BQM-34A의 미 해군 개량형

BQM-34-53 : 2003년 이라크전 초기에 채프 살포기로 개조된 기체

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* 파이어비 II 초음속 표적기

BQM-34E : 미 해군이 도입한 초음속 표적기

BQM-34T : 미 해군의 BQM-34E 개량형

BQM-34F : 미 공군형 BQM-34E

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제원(BQM-34A)

- 구분 : 표적용 무인기
- 제작사 : 라이언(Ryan) (현 노드롭그루만)
- 길이 : 6.68m
- 날개 길이 : 3.93m
- 높이 : 2.04m
- 공허 중량 : 680kg
- 총중량 : 934kg
- 최대 이륙 중량 : 1,134kg
- 최고 속도 : 1,110km/h
- 순항 속도 : 1,010km/h
- 항속 거리 : 1,281km
- 엔진 : J69-T-29A 터보제트엔진
- 비행 시간 : 75분
- 운용 고도 : 18,000m

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저자 소개

최현호 | 군사 칼럼니스트

오랫동안 군사 마니아로 활동해오면서 다양한 무기 및 방위산업 관련 정보를 입수해왔고, 2013년부터 군사커뮤니티 밀리돔(milidom) 운영자로 활동하고 있다. 현재 방위산업진흥회 <국방과 기술>, 국방홍보원 <국방저널> 등에 컬럼을 연재하고 있고, 기타 매체들에도 기고하고 있다.