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개발의 역사

1990년대 중반부터 무인항공기의 잠재력에 관심을 갖기 시작한 미군 당국은 거의 실시간으로 정찰, 감시, 표적획득이 가능한 무인항공기를 제작해 미 육군 여단, 해병 공지작전 특임대, 소형 해군 함정에 배치시키는 방안을 고려하기 시작했다. 특히 여단이나 해병 특임대, 소형 해군 함정 모두 인원이나 수용 공간의 한계가 있었으므로 가급적 두 대의 험비(Humvee) 차량에 나누어 수납시켜 이동이 가능하고, 이 상태로 C-130 수송기의 화물로 전 세계 어디든 이동이 가능한 항공기를 구상하기 시작했다. 이에 미군 당국은 알리언트 테크시스템즈(Alliant Techsystems, ATK)에 의뢰하여 3군 겸용 항공기 개발을 추진하면서 RQ-6 아웃라이더(Outrider) UAV 개발을 1996년부터 추진했지만 개발이 진행되던 중간부터 설계 결함이 발견되었고, 특히 추력 대비 중량이 낮고, 전자기 방해에 취약하다는 것이 발견되면서 사업 추진력이 크게 꺾였다. 이에 알리언트사는 1997년 내내 기체 재설계를 실시했다. 미 육군은 1998년에 시험 평가용으로 아웃라이더 시제기를 한 대 인도받았지만 같은 해 말 해군과 해병대가 예산 초과를 이유로 대안을 찾겠다는 명분으로 사업에서 빠졌다. 설상가상으로 미 육군까지 시제기를 이용한 시험 평가 결과 성능이 기대에 미치지 못하자 결국 1999년 부로 사업이 취소되었다.

같은 해인 1999년 3월, 합동요구도 감독위원회(JROC)는 미 육군과 해군에 요구도를 개정하여 다시 발행할 것을 권고했으며, 이에 따라 RQ-6 아웃라이더와 별도의 무인기 개발 사업이 시작됐다. 한편 이미 1980년대 중반에 이스라엘 IAI사의 스카웃(Scout) UAV 설계를 바탕으로 페이로드 등을 확장한 RQ-2 파이오니어(Pioneer) UAV를 미 육군에 납품한 적이 있는 미국 AAI사는 후속 사업 기회를 계속 보고 있었고, RQ-6 사업이 실패하고 새로운 무인항공기 사업 기회가 발주될 조짐이 보이자 먼저 RQ-2의 설계를 개선한 설계안을 미 육군에 제안했다. 미군 당국은 요구도를 새로 짜면서 구체적으로 항공 가솔린 엔진을 사용하고, 민수용 전자광학/적외선(EO/IR) 이미지 센서를 장착한 터릿(turret: 기수 아래에 설치하는 반원형 공간)이 장착됐으며, 최소 통신 거리 50km에 4시간 체공 능력에 GPS 기본 장착을 포함했다.

미 육군은"쉐도우(Shadow) 200"이라는 명칭이 부여된 기체 4대에 대한 저율초도생산(LRIP) 계약을 1999년 12월에 체결하였으며, 이에 2000년 말까지 4대의 기체가 미 육군에 납품됐다. 2001년 3월에 다시 2차 저율초도생산 계약을 체결한 미 육군은 기체 4대를 추가하기로 했으나, 앞서 인도받은 초도 물량이 요구도를 맞추지 못하자 문제점을 개선한 블록 II형의 개발을 진행하게 됐다.

전술용 무인항공체계(TUAS: Tactical Unmanned Aerial Systems)로 분류된 쉐도우 200은 일부 성능에서 육군 요구도를 크게 상회했다. 특히 통신 도달 거리는 요구도의 2배에 달했으며, 체공 시간 또한 한 세트의 시스템이 24시간 기준 최대 12시간까지 연속 비행이 가능했다. 이는 여단 단위의 작전책임지역(AOR: Area of Operations)을 기준으로 할 경우 최소 50km 거리에 4시간 이상 비행 능력이 필수적이었으므로 쉐도우의 능력은 어느 정도 검증이 됐다.

미 육군은 2001년 2월 애리조나주 포트 후아츄카(Fort Huachuca)에서 시험 비행을 실시했으며, 여기서 5일 기준으로 매일 12시간, 18시간, 18시간, 18시간, 8시간 비행이 가능하다는 점이 증명됨에 따라 여단급 무인기로 작전적 기세(OPTEMPO) 유지가 가능하다는 점이 확인됐다. 미 육군은 74시간 동안 시험 비행을 실시하면서 전천후 기상 상태, 공중 충돌 상황, 항공 통제지원 제한 상황 등을 시험하면서 시험 평가 기간이 21일까지 증가했다. 이후 쉐도우 200은 초도 운용 시험평가(IOT&E, Initial Operational Test and Evaluation) 단계에 들어갔으나, 시험 평가 개시 후 얼마 되지 않아 기체가 두 차례에 걸쳐 추락해 시험 비행 절차가 모두 중단됐다.

한 주 뒤에야 사고 조사가 종료되면서 시험 평가가 재개됐지만, 이후에도 두 차례의 추락 사고가 더 발생했으므로 미 육군은 쉐도우 200 전 기종의 비행을 중단시켰다. 이 시점까지 최초 계획한 비행시간은 150시간이었으나 35시간 정도만 수행이 완료된 상태였다. 당시 문제점으로 발견된 것은 열과 모래가 엔진 고장을 일으킨다는 점이었으므로 제조사인 AAI는 긴급히 이 부분에 대한 수리 개선에 들어갔으며, 이 때문에 당초 2001년~2002년부터 항구적 자유작전(OEF, 아프가니스탄)에 투입하려던 계획이 지연됐다. 결국 파이오니어에는 RQ-7이라는 제식 번호가 부여되어 2002년 말부터 단계적으로 실전 배치가 시작됐다.

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특징

RQ-7은 고익(高翼)을 채택했으며, 추진용 엔진은 푸셔(pusher) 타입의 프로펠러를 동체 후방에 장착했고, 두 개의 테일붐(tailboom)에 수평미익(Empennage)이 장착되어 있다. 엔진은 영국 UAV 엔진 사의 38마력 급 반켈(Wankel) 엔진이 장착됐으며, 기내 전기계통은 28볼트 직류식 2kW 발전기로 공급된다. 현재 주요 센서는 이스라엘 IAI사의 팝(Pop) 300 플러그-인 방식 광학센서가 장착되어 있어 전방탐지식 적외선 카메라와 주간 TV 카메라 중 하나를 선택할 수 있다.

항공기에는 삼각축 방식 랜딩기어가 장착됐으며, 이륙은 트레일러에 고정된 공압식 사출기로 발사한다. 사출기 압력으로 쏠 경우 170kg의 항공기가 최대 고도 12m에 130km/h까지 띄우는 것이 가능하다. 착륙은 시에라 네바다(Sierra Nevada)사에서 제작한 전술 자동화 착륙 시스템을 이용하여 착륙하며, 이 시스템은 지상기반 마이크로-밀리미터 주파수 레이더가 항공기에 설치된 트렌스폰더(transponder)가 신호를 주고받으면서 착륙이 유도된다. 기체가 지상 위에 내려오면 항공기에 설치된 테일후크(tailhook)가 브레이크 드럼(brake drums)과 연동된 어레스트 와이어에 걸리며, 와이어와 후크가 걸리는 순간 와이어를 잡아당기는 방식으로 52m 거리 내에서 항공기를 정지시킬 수 있다.

쉐도우 200 시스템 한 세트는 항공기 4대로 구성되어 있으며, 3대는 비행체 수송장비(AVT: Air Vehicle Transporter)로, 4번째 기체는 발사 및 회수용 지원 장비를 탑재한 지원차량 내 특수 컨테이너에 수납된다. 항공기의 지상 통제 스테이션(GCS: Ground Control Station)은 특수 제작된 M1152 험비 차량 두 대 안에 구성되며, 이곳에서 항공기 비행과 탑재 장비 통제를 맡는다. 각 통제실에는 지상 데이터 터미널(GDT: Ground Data Terminal)과 연동되어 있어 GCS에서 내린 명령을 GDT가 받아 주파수 형태로 다시 항공기에 전송하는 형태로 설계됐다.

야전에 배치된 쉐도우 200 1개 세트 운용에는 22명의 병력이 필요하다. 통상 이륙-착륙-비행 순서로 운용요원별 업무 비중이 높게 설계되었으며, 처음부터 눈, 비가 내리는 상황에서 비행을 하거나 센서가 안개를 뚫고 영상 포착을 할 수 없게 제작했으므로 악천후 운용은 불가능하다.

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운용 현황

아프가니스탄에 2002년부터 전개된 쉐도우는 2007년 7월까지 총 누적 비행시간 20만 시간을 달성했으며, 2008년 4월에는 누적 시간 30만 시간을 넘겼다. 2010년 5월에는 총 50만 시간을 넘겼으며, 2011년까지 전(全) 쉐도우 기체의 누적 비행시간은 70만 시간을 초과했다. 그뿐만 아니라 이라크 및 아프가니스탄에서만 총 누적 비행시간 60만 시간을 돌파했다.

미 해병대는 2007년부터 기존 RQ-2 파이오니어 무인기와 RQ-7 쉐도우를 교체하기 시작했으며, 미 해병 제1무인항공대대(VMU-1) 및 제2무인항공대대(VMU-2)가 곧 RQ-2 대신 RQ-7 쉐도우와 스캔이글(ScanEagle)로 교체했으며, VMU-3과 4는 처음부터 쉐도우와 스캔이글 대대로 신규 창설했다. 미 해병대는 이라크에서 미 육군 여단급 부대의 지원을 위해 4개 쉐도우 비행소대를 파견했으며, 대부분 첫 파병을 2008년 초까지 마치고 귀환했다.

미 육군은 항공정찰 임무를 수행하던 OH-58 카이오와 워리어(Kiowa Warrior) 헬기를 2015년~2019년 기간 중 AH-64 아파치 헬기와 교대했고, 이를 MC-1C 그레이이글(Grey Eagle) 무인기 및 쉐도우와 '팀'을 짜는 MUM-T(Man and Unmanned Team) 개념을 도입했다. 이는 아파치가 전개되기 전 우선 무인항공기가 먼저 전개되어 위험한 작전 지역을 정찰하고, 이 정보를 아파치가 실시간으로 받게 했다. 이 개념으로 구성된 전투항공여단(CAB: Combat Aviation Brigade)은 24대의 공격용 아파치와 24대의 정찰용 아파치가 12대의 쉐도우 소대와 팀을 구성하게 했다. 2015년 3월에는 제501항공여단 1대대가 6기병연대 3비행대대로 재편됐으며, 이곳에 3개의 RQ-7 소대가 편제됐다. RQ-7은 2014년 7월 초 ISIS가 바그다드 주재 미국 대사관을 공격하려 하자 AH-64 아파치 헬리콥터와 함께 전개되어 대사관 주변 지역 방호 임무를 수행했다.

RQ-7은 실질적으로 20년 미만으로 운용된 상태지만 2020년을 기준으로 교체 여부가 논의 중이다. 미 육군은 역시 같은 AAI사의 마틴(Martin) UAV를 후속 기종으로 선정했으며, 향후 시험 평가를 걸쳐 교체 여부를 고려하겠다는 입장이다. 한편 최근에 신규 창설된 미 육군 미래사령부는 쉐도우의 대체 기종을 선정하고 있다고 알려졌는데, 굳이 신규로 항공기를 처음부터 개발하기보다는 기 개발된 기종 중 하나를 선택해 도입하는 방향으로 진행 중이다. 미래사는 음향 신호 면에서 유리하고, 활주로가 필요 없으며, CH-47 같은 기존 수송기에 거의 분해 없이 수송할 수 있는 형태의 항공기를 물색 중인 것으로 알려졌다. 이는 특히 해외 파병이 잦은 미 제1군단과 미 제18공정군단 요구도가 반영된 것이다. 현재 쉐도우의 대체 기종 물망에 올라있는 항공기 제작사는 텍사스주 플라노(Plano, TX)의 마틴 UAV, 텍스트론(Textron) 산하의 AAI 두 업체이다. 두 업체는 9,950만 달러로 무한 인도/무한 수량 계약을 체결해 총 6개 소대분 세트의 항공기, 터미널, 트럭, 지상지원장비를 제공하게 된다. 해당 장비를 받은 소대는 1년간 시험평가를 진행해 최종 의견을 제출할 예정이다.

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파생형

RQ-7A: 쉐도우 200의 초창기 형상. 2002년 저율초도생산(LRIP)으로 4대가 양산됐으며, 양산 기체는 2003년 9월부터 인도됐다. 기체 길이는 3.4m, 날개 길이는 3.89m이며 최대 이륙 중량은 148kg, 체공 시간은 4~5.5시간에 달한다. A형에는 이스라엘 IAI의 POP200 센서가 장착됐다.

RQ-7B 쉐도우: 2004년경 기존 A형 모델을 업그레이드한 형상. 주익 길이가 길어지고, 연료 적재량이 늘어나면서 체공 시간이 증가했다. 탑재 중량 또한 45kg까지 늘어났다. 항전 장비도 개선됐을 뿐만 아니라 주익에는 통신 중계기가 장착되어 항공기 자체가 통신 중계기 역할을 수행할 수 있게 되었다.

무장형 쉐도우: 2010년 4월, 미 육군이 기존 쉐도우에 무장을 장착하기 위해 시도했던 형상. 실제 통합된 무장은 공개된 바 없으나, 레이시온(Raytheon)의 파이로스(Pyros) 폭탄이나 제네럴 다이내믹스(General Dynamics)사의 81mm 4.5kg 공중투하식 항공 박격포가 고려됐다. 또한 고립 지역이나 원격 지역의 병사들에게 간단한 응급 키트를 전달하기 위한 퀵메즈(QuickMEDS) 장비 설치도 고려됐다. 최초에는 육군이 요구도를 발행했다가 해병대가 사업을 주도했으며 소형 전술폭탄이나 록히드-마틴의 쉐도우 호크(Shadow Hawk) 글라이드 폭탄 등을 테스트했다. 이후 AAI사가 주 계약자로 선정되어 2011년부터 2014년까지 무장통합 작업을 추진했으나, 2015년 5월 미 해병대 해당 사업 예산이 끊겼고, 육군은 저조한 관심을 보였기 때문에 사업이 좌초했다.

나이트월든(Nightwarden): 2011년 시험 비행을 실시한 기체로, STTB라 명명됐다. AAI가 주도하여 60마력 라이커밍(Lycoming) 중유 엔진을 장착했으며, 블렌디드 윙(blended wing)을 채택하고, 동체 크기를 키웠다. 2012년 8월부터 시험 비행에 들어갔으며, 기체명은 M2로 명명했다. 고도 6,100m에 최대 16시간 체공이 가능하며, 비행 고도는 MQ-1 프레데터와 유사한 수준까지 도달이 가능했으므로 MQ-1과 유사한 능력을 원하지만 예산 제약이 있는 고객을 목표로 개발했다. 탑재 중량이 커진 데다 합성 개구식 레이더(SAR)가 장착되어 광범위한 지역의 정찰, 항법, 신호정보 수집, 전자전 수행 등이 가능했다. 2017년 6월, 텍스트론(Textron)사가 M2의 양산 준비 기체에 '나이트월든'이라는 명칭을 붙여 내놓았다. 항속 거리는 1,100km, 최고 속도 170km/h, 체공 시간 15시간에 고도는 4,900m까지 도달할 수 있다. 최대 이륙 중량은 340kg이며 이중 탑재 장비 공간이 따로 있어 59kg까지 탑재가 가능하다.

쉐도우 600: AAI에서 "파이오니어"를 기반으로 개발한 파생형. 파이오니어와 외양이 유사하나 주익 외부 패널이 후퇴익으로 채택됐으며, 출력이 39kW에 달하는 반켈 EL801 엔진이 장착됐다. 루마니아를 비롯해 다수 국가에 판매됐다.

SR/C 쉐도우: AAI와 벨(Bell) 헬리콥터가 VTOL 능력을 위해 기체 상부에 카터(Carter) 로터를 설치했다. 사출기와 회수 장비를 없앨 목적으로 제작한 것으로, 탑재 중량과 비행시간을 증가했다. 미 해군 정찰기 형상으로 개발한 "쉐도우 나이트(Shadow Knight)"의 개발이 추진됐으나, 2012년에 사업이 취소됐다.

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제원

전장: 3.41m
날개 길이: 3.87m
전고: 1m
날개 종류: NACA 4415
이륙 중량: 170kg
골조 중량: 95.8kg
탑재 중량: 27.2kg
항전 중량: 3.3kg
자체 중량: 77kg
총중량: 170kg
출력체계: 208cc 38마력(28.5kW) 반켈(Wankel) UAV 엔진 741 x 1(실칼린 합성유 사용)
최고 속도: 200km/h
순항 속도: 130km/h
통신 도달 거리: 109.5km
체공 시간: 6시간(비행시간 연장 주익+주익 탑재 통신중계 패키지+왕클 1102 엔진 장착 시 9시간)
실용 상승 한도: 4,600m ELOS(Electronic Line of Sight)
대당 단가: 75만 달러/세트 기준 1,550만 달러(2011년 기준)

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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), 『이런 전쟁』(공역)이 있다.