조성진 경남대 정치외교학 박사과정 해군 소령

203x년 어느 공해상, 한국 항모전투단(Carrier Strike Group) 전방에서 초계임무를 수행하던 F-35B 편대의 AESA 레이다에 대규모 비행항적이 포착되었다. 항전장비로 분석한 결과 항모전투단을 공격하는 수십 발의 초음속 대함미사일로 식별되었다. F-35B 편대는 대함미사일에 대한 표적정보를 데이터링크를 통해 실시간으로 항모전투단과 공유했고, 미사일에 대한 교전허가를 받은 즉시 강력한 전자전 공격(EA)과 함께 대공미사일을 발사한다. 미사일 요격에 성공한 F-35B는 잔존한 적 대함미사일의 최신 정보를 업데이트했고, 항모전투단은 F-35B가 제공한 표적정보를 바탕으로 장거리 대공 미사일을 EOR(Engage On Remote) 모드로 발사한다. 적의 초음속 대함미사일들은 항모전투단에 도달하기 전에 전부 격추되었다.

적 후방에 침투하여 ISR&T 임무를 수행하던 또 다른 F-35B 편대는 EOTS(Electro-Optical Targeting System)로 적 지휘부가 은신한 시설을 발견하고, 우군 지휘부에 보고한다. 이 정보를 바탕으로 합동부대의 현무미사일이 발사되고, F-35B는 데이터링크를 통해 우군 미사일에 업데이트된 표적 정보를 계속 제공한다. 주변의 적 방공망은 이미 그 전에 DEAD(Destruction of Enemy Air Defense) 임무로 침투한 F-35B의 공격에 무력화 된 이후였으며, 적은 우수한 스텔스 성능을 가진 F-35B를 탐지조차 할 수 없었다. 현무미사일은 1m 미만의 오차로 명중했고, 적 지휘부는 궤멸된다. 

이상은 한국 해군에 경항모, 정확히는 F-35B가 주축이 된 항모비행단(CVW : Carrier Air Wing)이 도입되었을 때 수행하게 될 작전의 일부를 구상해 본 것이다. 여기서 항모비행단이란 항공모함으로부터 실시되는 작전 및 전술통제를 위하여 단일 지휘하에 편성된 2개 또는 그 이상의 비행대대를 뜻한다. 최근 대한민국 해군의 경항모 도입이 이슈지만 항공모함(이하 항모) 도입을 논의함에 있어 그 중심이 전투력의 핵심인 항모비행단이 아닌 항모 자체에 집중되고 있는 것은 아쉬운 일이다. 왜냐하면 항모가 발휘하는 대부분의 전투력은 탑재 항공기에서 비롯되며 항모는 그 항공기들을 이동시켜 주는 플랫폼이기 때문이다. 사실 항모는 애초에 항모라는 개념을 정립하고 건조한 것이 아니라 최대한 항공기를 많이 탑재하고 운용하기 위해 고민한 결과가 바로 항모라는 플랫폼이었다. 즉 항공기가 중심이지 항모라는 플랫폼이 중심이 아니라는 것이다. 게다가 항모비행단의 역할에 대한 논쟁도 해상이나 육상표적을 타격(Strike)하는 것에만 초점이 맞춰져 있고 항모비행단이 함대와 합동부대에 제공할 수 있는 다양한 능력에 대해서는 간과되고 있는 실정이다. 또한 경항모 도입을 논의함에 있어 주요 주제가 현시(Presence)와 억제(Deterrence)와 같은 전략적이고 국제정치적 수준의 분석이 주를 이룸에 따라 실제 전투력의 핵심인 항모비행단이 도입되었을 때 어떤 작전적·전술적 이점이 있는지에 대한 논의는 부족하다. 사실 대한민국이 현재 경항모를 도입함에 있어 가장 큰 의미는 항모비행단이 도입된다는 것이며. 그 중심에는 탑재 전투기로서 유력한 F-35B 그 자체에 있다.

물론 한국 해군이 경항모의 함재기로 도입할 전투기의 종류는 아직 결정되지 않았지만 후보 기 중 가장 유력하게 예상되는 것은 단거리이륙/수직착륙(STOVL)이 가능한 F-35B이다. F-35B는 다른 F-35A/C 전투기에 대비 상대적으로 부족한 항속거리와 무장탑재량으로 비판을 받고 있다. 이러한 비판은 일견 타당해 보이지만 F-35B의 입장에서는 억울할 수도 있다. 항속거리와 무장탑재량은 F-35B의 성능과 가치를 논함에 있어 일부에 불과하기 때문이다. 

이 글에서는 대한민국 해군에 경항모, 정확히는 항모비행단(CVW)이 도입되었을 때 미래 해양전, 나아가 합동작전 측면에서 수행하는 역할과 가치를 알아보고자 한다. 부족한 글이지만 항모비행단의 유용성을 이해하는데 조금이나마 도움이 되기를 기원한다.

F-35B의 가치를 한 마디로 정의하자면 단거리이륙/수직착륙 능력을 가진 5세대 전투기라고 할 수 있다. 현재 전 세계에서 실전 투입된 5세대 전투기는 미국의 F-22, F-35, 중국의 J-20, 러시아의 S-57 등이 있다. 이 중 중국과 러시아의 5세대 전투기는 해외에 판매되고 있지 않으며, 그 능력이 검증되지 않았다. 대량으로 생산되어 운영중인 5세대 전투기는 미국의 F-22와 F-35가 있는데, F-22는 대외판매를 하지 않으므로 현실적으로 도입 가능한 5세대 전투기는 F-35가 유일하다. F-35와 같은 5세대 전투기에 대해 통상 적의 대공방어망을 무력화하는 스텔스 능력만이 주목받는데 5세대 전투기는 스텔스 그 이상의 능력을 가지고 있다. 따라서 5세대 전투기에 대해 올바르게 이해해야만 F-35B로 구성된 항모비행단의 가치를 알 수 있다.

5세대 전투기는 기존의 전투기들과 차별되는 특징들이 있다. 먼저 적 시스템이 우군 전투기를 탐지, 추적, 교전하는 능력을 지연 또는 차단하는 자체 방어 및 레이다 교란 기능, 그리고 레이다, 적외선(IR) 센서, 광학장비 등을 포함한 다중 스펙트럼에 대한 저시인성(Low Observable) 기능 등을 포함하는 통상 스텔스로 통칭되는 능력이 가장 대표적이다. 5세대 전투기에 장착된 통합 항공 전자 장비는 전투기가 보유한 첨단 다중 스펙트럼 센서와 데이터링크를 통해 수신한 데이터를 자체적으로 융합하여 판단하고 우선순위를 부여하여 조종사에게 정확한 실시간 작전 상황을 알려줄 뿐만 아니라 임무 후 분석을 위한 데이터 다운로드 기능도 제공한다.

뛰어난 통신, 항행, 표적 식별(Identification) 능력은 5세대 전투기의 핵심 기능으로 적들이 이와 같은 중요 기능을 방해하고 거부하거나 교란할 경우 대응할 수 있도록 설계되었다. 5세대 전투기는 강력한 네트워크 능력을 바탕으로 각 개별 항공기와 우군 전투요소들을 연결함으로써 아군이 전투공간의 정보에 대해 정확하고 통합적으로 파악할 수 있게 해 준다. 5세대 전투기에 탑재된 시스템은 전반적으로 기존 전투기보다 더 정교하게 통합설계되어 있어 조종사의 조작 횟수가 기존의 4세대, 혹은 4.5세대 전투기에 비해 훨씬 줄어든다. 5세대 전투기의 조종사는 여러 기능을 조작하는 대신 현장 상황에 대해 판단하는데 더 많이 집중할 수 있게 되어 현장상황을 주도하는 전술지휘관 임무를 보다 더 잘 수행할 수 있게 된다.

5세대 전투기의 상황인식 및 전투성능은 함께 작전하는 다른 전투 자산의 전투력을 상승시킬 수 있다. 5세대 전투기는 데이터 의존도가 가장 높은 장비 중 하나로 최고의 성능을 발휘하기 위해서는 막대한 양의 정보를 필요로 한다. 5세대 전투기는 자체 임무 컴퓨터에 의해 아군, 중립, 적 세력을 정확히 식별하는데, 이 정보를 통해 위험한 전장 상황에서도 생존성과 상황 인식능력을 유지할 수 있다. 이렇게 수집·융합된 전장 정보는 데이터링크를 통해 우군 협동·합동 전력들에게도 전파되어 통합적이고 공통된 작전 인식을 가능하게 할 뿐만 아니라 우군 전력들의 전투력을 상승시킨다. 미래에 보다 복잡해지는 위협상황에 대처하기 위해서는 이러한 5세대 전투기의 정보 수집·융합·전파 능력을 실시간으로 활용할 수 있어야 한다.

[그림 1] F-35의 통합항전장비 / 출처 : Lockheed Martin

5세대 전투기인 F-35가 강력한 능력을 발휘할 수 있는 것은 [그림 1]에서 볼 수 있는 첨단 항전장비들을 통해 NCW 환경에서 다양한 역할을 할 수 있기 때문이다. F-35는 첫째, AN/APG81 AESA레이다를 보유하고 있다. 이 전자식주사 레이다는 대공, 대지, 대수상 등 모든 지형에서 탐색, 추적, 타겟팅, SAR(Synthetic Aperture Radar), 전자전, 데이터링크 등 다양한 기능을 제공할 수 있다. 스텔스 능력과 더불어 강력한 레이다 성능은 적의 인지능력 밖에서 먼저 적을 포착함으로써 전투에 있어 절대적 우세를 제공한다. 둘째, AN/ASQ-239 EW 장비를 보유하고 있는데 전 방위에 대한 RWR(RADAR Warning Receiver), 적 전자장비에 대한 재밍, 재머 운용, 견인형 디코이 운용 등을 통합한 장비이다. 셋째, AN/AAQ-40 EOTS(Electro Optical Targeting System)는 FLIR(Forward Looking InfraRed, 전방 감시 적외선 시스템)과 IRST(InfraRed Search and Track, 적외선 탐색 및 추적 시스템)을 결합하여 조종사의 상황인식 영역을 확대하고 정찰뿐만 아니라 무장 유도까지 가능한 장비이다. 넷째, AN/AAQ-37 

EODAS(Electro-Optical Distributed Aperture System)은 기체주변 360도 전 방위에 대한 조종사의 상황인식 능력을 향상시킨다. 주요 기능은 접근하는 미사일에 대한 경보 및 추적, 적 미사일 발사위치 탐지, 무장운용 보좌, 상황인식, 주·야간 항법 보조 등이다. 다섯째, AN/ASQ242 CNI(Communications, Navigation and Identification) 통신, 항법, 식별 항전시스템은 피아식별, 정밀 항법, 음성·데이터 통신 등의 기능을 통합한 장비이다.

이들 첨단 항전장비가 수집한 정보와 데이터링크를 통해 수신한 정보는 임무 컴퓨터에 의해 융합되고 판단되어 조종사가 착용한 GEN III 헬멧에 통합 전시된다. 조종사는 주변 상황을 헬멧에 투사된 정보를 통해 주·야에 관계없이 실시간으로 인식할 수 있다. 예를 들어 주변에 우군과 적 플랫폼이 혼재되어 있을 때 임무 컴퓨터는 주변 우군의 위치를 파악하여 헬멧에 전시하고 적에 대해서는 융합한 정보가 몇 퍼센트의 신뢰성이 있는지까지 판단하여 전시한다. 또한 조종사가 아래쪽을 바라보면 조종석 바닥이 보이는 것이 아니라 기체 하단의 지형과 표적 상황들을 투시하듯이 볼 수 있어 조종사의 전장상황 인식능력을 이전세대의 항공기와 비교할 수 없을 정도로 향상시킬 수 있다.

[그림 2] F-35 조종사의 GEN III 헬멧 / 출처 : Rockwellcollins.com

F-35B는 단거리이륙/수직착륙 능력을 요구하는 해병대를 위해 개발된 기체로 공군용인 F-35A, 해군용인 F-35C와는 이착륙 방식에 따른 항속거리와 무장탑재량만 다를 뿐 나머지 성능은 동일하다. [표 1]은 F-35A/B/C의 일반제원을 비교한 것이다.

[표 1] F-35A/B/C 제원 및 능력 비교 / 출처 : https://www.f35.com에서 발췌, 재작성

[표 1]에서 알 수 있듯이 F-35B는 F-35A/C에 비해 무장탑재능력과 전투행동반경면에서 표면적으로는 부족해 보이며 내부 무장창에 2,000파운드(907kg)급 대신 1,000파운드(453.6kg)급 JDAM만을 탑재할 수 있다. 하지만 F-35B의 성능을 이것만으로 평가하는 것은 많은 것을 놓치는 것이다. 이후 내용에서는 F-35B로 구성된 항모비행단을 도입하였을 때 해양전, 나아가 합동작전에 어떻게 운용할 수 있을지를 기술할 것이다.

해양전에서 항공기의 필요성과 유용성의 본질은 수상함의 물리적 한계를 극복할 수 있게 해 준다는 것이다. 수상함은 센서, 무장, 지휘통신체계를 모두 갖춘 훌륭한 플랫폼이지만 [그림 3]에서 보는 것과 같이 레이다 수평선(RADAR Horizon)이라는 본질적인 제약사항을 극복하기 힘들다. 지구가 둥글기 때문에 지구 곡률에 의해 수상함은 장거리에 있는 수상표적이나 저고도 표적은 탐지할 수 없다. 또한 지향성 전파를 사용하는 LOS(Line Of Sight) 데이터링크 신호나 전자전, 레이저무기 운용에도 동일한 제한사항으로 작용한다.

[그림 3] 수상함의 레이다 수평선 / 출처 : CIMSEC

해양에서 항공기를 사용하려는 것은 항공기 개발 초기부터 시작되었는데 적 함대를 보다 멀리서 먼저 발견하기 위함이었다. 함정에서 항공기 이·착함을 시도한 최초의 사례는 1910년 미 해군순양함인 버밍햄과 펜실베니아에서의 실험이었고, 항공기를 운용하기 위한 다양한 시도가 이어졌으며, 그 결과가 바로 항공모함이다. 이후 해양에서 항공기는 보편적으로 사용하게 되었고 항공기의 주 임무는 적 함대에 대한 정찰이었다. 제2차 세계대전시에는 항공기가 전함을 밀어내고 적 함대를 타격하는 해전의 주력으로 등장하였는데 그럼에도 기본 임무는 우군 함대로 접근하는 적 수상함이나 항공기를 사전에 탐지하는 것이었다. 미 해군은 태평양 전쟁 시 일본의 가미카제 전술에 대응하기 위해 태치(John Thatch) 중령(후에 대장까지 진급)에 의해 Big Blue Blanket이라는 함재기에 의한 방공개념을 정립했고, 현대와 미래 함대방공의 기본개념이 되었다. 이는 [그림 4]와 같이 파란색으로 도색된 미 해군의 함재기들을 함대 작전해역 전방에 배치하여 마치 파란담요를 까는 것과 같다는데서 유래한 개념이다. Big Blue Blanket은 항모 위협축선 전방에 F6F 헬켓 전투기 편대, 항모 주변 상공에 전투기 편대를 운용하고 레이다를 장비한 구축함들을 항모 중심 50NM 주변해역에 분산배치하여 대공방어를 하는 것이다. 

[그림 4] 태평양전쟁 시기 항공초계작전중인 미 해군의 F6F Hellcat 전투기 / 출처 : Aviationarthangar.com

정찰은 이후 ISR로 발전되었고, 오늘날에는 다른 작전요소에 표적정보를 제공하고 무장을 할당하는 Targeting 능력까지도 강조되고 있다. 이는 현대전과 미래전에서도 마찬가지이며, 항모비행단의 가장 첫 번째 임무는 바로 ISR&T이다. 

[그림 5] F-35의 주·야간 ISR&T 능력 / 출처 : Lockheed Martin

F-35는 앞서 살펴본 바와 같이 다양한 센서와 정보 융합능력을 보유하고 있어 현존하는 그 어떤 전투기보다도 뛰어난 ISR&T 능력을 제공한다. F-35는 AESA 레이다뿐만 아니라 동체 여러 곳에 다양한 패시브 안테나들이 존재하고 있으며, 적이 방사하는 다양한 전자·광학·IR 신호들을 수집하고 분석한다. 여기에 우군 작전요소로부터 데이터링크로 수신한 정보를 융합해 타격이 가능한 수준의 정제된 위치정보를 산출하고 우군 작전요소에 제공할 수 있다.

현재 대한민국 해군의 ISR&T 능력은 주변국에 비해 매우 부족한 실정이며, 대부분 함정과 지상기반 레이다에 의존하고 있다. 항공전력으로는 Lynx, AW-159와 같은 해상작전헬기나 P-3C와 같은 지상에서 발진하는 초계기 등이 있다. 해상작전헬기는 분명 뛰어난 전력이지만 탐지범위와 작전시간 측면에서 부족하다. 더구나 대잠작전으로 운용 시에는 활용범위는 더욱 줄어든다. P-3C도 우수한 해상초계기이지만 속력이 느려 적의 공격에 취약하고 지상에서 발진하므로 원해작전이 제한된다. 또한 보유수량 역시 부족하여 한반도 근해 외에는 운용이 제한된다. 따라서 해군이 보유한 다양한 전력과 장거리 대공/대함/대지 미사일은 온전한 성능을 발휘하기가 어려우며, 특히 해군의 ISR&T 범위는 지상을 포함하지 못해 지상에 대한 정보는 연합·합동 자산에 의존해야 한다. 이는 해군이 보유한 대지 무기체계의 활용성을 저하시킨다.

여기에 해군이 독자적인 ISR&T 능력을 보유한 항모비행단이 도입되면 해군함정의 작전 영역이 비약적으로 넓어질 것이다. 기존 함정들의 작전 효과를 증가시킬 것이며, 함정을 위험한 전방까지 배치시키지 않더라도 전장상황을 파악하고 영향력을 행사할 수 있게 해 줄 것이다. 즉 해양통제(Sea Control)의 범위가 더 늘어나는 효과를 발휘하는 것이다. 해양전은 지상전과는 다르게 특정지역의 점령을 목표로 하지 않는다. 적 해군력과 영향력을 다투어 우군의 해양사용을 보장하고 적의 해양사용을 거부하는 해양통제를 달성한 이후 이를 행사하여 국가안보와 군사작전에 유리한 상황에 설 수 있도록 하는 것이 해양전의 목표다. ISR&T의 범위가 늘어날수록 해양통제를 확보하고 행사할 수 있는 범위 역시 증가하며, 해군이 합동작전에 기여하는 역할 역시 증가할 것이다. 또한 지상에 대한 독자적인 ISR&T가 가능해지면 해군과 합동군의 타격능력 범위와 활용성이 증가할 것인데 이는 후술할 타격능력에서 자세히 다루도록 하겠다.

미래전으로 갈수록 ISR&T의 중요성은 더욱 증가할 것이다. 다영역 작전(Multi Domain Operation)과 같이 전장 영역이 확대되고 EMS(Electromagnetic Spectrum)환경에서의 우위도 고려해야 하는 등 인지하기가 어려울 정도로 전장 환경은 복잡해지고 있다. 또한 무기체계 역시 반응성, 치명성, 사거리 측면에서 과거와 비교할 수 없을 정도로 능력이 향상되고 있다. 따라서 적보다 먼저 발견하고 판단하고 결심하는 의사결정중심전(Decision Making Warfare)에서의 우위를 확보하기 위해서는 ISR&T 능력은 핵심이 되고 있으며, F-35B가 주축이 된 미래 항모비행단은 ISR&T를 통해 해군과 합동군 전체의 전투력을 상승시킬 것이다.

F-35B로 구성된 항모비행단은 직접적이고 간접적으로 해군과 합동군의 대공방어능력을 향상시킨다. 먼저 F-35는 현존하는 전투기 중 F-22를 제외하고 최고의 항공 우세능력을 제공한다. 고도의 스텔스능력과 AESA 레이다와 같은 강력한 센서능력, 네트워크를 통한 정보통합능력을 갖춘 F-35를 공중전에서 이길 수 있는 기체는 사실상 없다고 봐야 한다. 원해에서 우군 항공기의 지원을 받지 못하는 대한민국의 항모전투단에게 F-35B의 존재는 유용한 대공방어전력으로 항모전투단의 생존성과 치명성을 더욱 향상시킬 것이다.

항모비행단은 처음 등장할 때부터 함대방공에서 핵심 역할을 수행해 왔다. 항모비행단은 항모강습단에서 멀리 이격된 해상에서 주 대공위협 축선을 중점적으로 초계하여 대공위협을 사전에 탐지하고 차단한다. 앞서도 언급했듯이 수상함은 지구 곡률에 의한 레이다 수평선으로 장거리 표적에 대한 탐지가 제한된다. 항모비행단은 적이 발사한 대함미사일을 보다 멀리서 탐지할 뿐만 아니라 대함미사일들이 항모강습단에 도달하기 전에 요격할 수 있다. 게다가 대함미사일 발사 플랫폼이 무장을 발사하기 전에 먼저 요격한다면 대공방어의 부담을 더 줄일 수 있다. 예를 들어 대함미사일 4발을 발사할 수 있는 적 항공기를 대응하는 경우 적 항공기가 대함미사일 4발을 발사했을 때 이를 요격하기 위해선 최소 4발의 요격용 대공미사일이 필요하다. 보다 더 신뢰성 있는 요격을 위해서 미사일당 대공미사일 2발의 Salvo 사격이 필요하며, 즉 8발의 대공미사일을 발사해야 한다. 하지만 적 항공기가 대함미사일을 발사하기 전에 격추한다면 단 한발의 대공미사일로도 방어가 가능한 것이다. 이는 화살(Arrow)을 잡는 것이 아닌 사수(Archer)를 잡는 것으로 공세적인 대공방어의 효과적 수단 중 하나이다. 

게다가 탑재 항공기의 성능 강화나 기술 발전에 따른 탑재무장의 변화를 통해서도 대공 방어능력을 보다 쉽게 증가시킬 수 있다. 영국은 항모비행단의 F-35B에 Meteor 장거리 공대공 미사일을 탑재하려 하고 있는데, Meteor 미사일은 KF-21 전투기에도 탑재되므로 미래 대한민국 항모비행단에도 탑재하여 대공 전투능력을 강화할 수도 있다.

[그림 6] 영국의 F-35B에서 발사하는 Meteor 장거리 공대공미사일 상상도 / 출처 : DefenseUpdate

또한 항모비행단이 직접 요격을 하지 않더라도 적 대공위협을 탐지하고 이를 항모강습단에 사전에 알려준다면 우군 수상함의 대공방어 능력이 더 향상될 수 있다. 특히 LOR(Launch On Remote)이나 EOR(Engage On Remote)을 운용함으로써 수상함의 센서가 탐지하기 전에 대공무장을 운용하여 보다 원거리에서 교전할 수도 있다. 

현대 대함미사일들은 갈수록 속력이 빨라지고 있어 위력은 더욱 증가하고 있다. 물리적으로 빠른 속력은 파괴력의 증가로 이어지는데, 미사일과 같은 물체가 충돌할 때 발생하는 충격량은 속력의 제곱에 비례한다. 미사일 무게별 속력에 따른 파괴력을 TNT로 환산하면 [그림 7]과 같다. 500kg의 중량을 가진 미사일이 마하 8의 속력으로 충돌하면 TNT 약 3.3톤의 폭발력과 동등하며, 미사일의 중량이 증가할수록 그 위력은 배가된다. 미래전에서 극초음속 미사일과 같은 빠른 속력의 비행체에 명중한 함정은 손상통제(Damage Control)가 의미 없을 정도의 피해를 받을 것이다.

[그림 7] TNT로 환산한 미사일의 중량-속력별 파괴력 / 출처 : RAND, Hypersonic Missile Nonproliferation

대함 미사일의 빠른 속력은 방어자가 대응 가능한 시간을 단축한다. 최근 대함미사일의 속력과 사거리 증가는 보편화되고 있으며, 이제는 초음속(마하 1 이상)을 넘어 극초음속(마하 5 이상) 미사일 개발도 경쟁적으로 진행되고 있다. 예를 들어 마하 1(초속 343m/s)로 접근하는 대함미사일을 30km에서 탐지했다고 했을 때 대응가능한 시간은 87.46초이다. 하지만 마하 3(초속 1,029m/s)으로 접근하는 초음속 대함미사일을 동일한 거리에서 탐지한다면 대응가능한 시간은 29초로 줄어든다. 마하 8(초속 2,744m/s)로 비행하는 극초음속 대함미사일이 동일한 거리에서 접근하는 시간은 불과 10초에 불과하여 방어자가 미처 손을 쓸 틈도 없다.

미래 전장에서 갈수록 빨라지는 적의 미사일을 방어하기 위해서는 탐지 범위를 확장하고 더 멀리서부터 교전을 시작해야 하는데 레이다 수평선이라는 근본적인 한계를 가진 수상함만으로는 방어가 불가능한 상황이 도래하고 있다. 따라서 항모비행단과 같은 항공전력의 존재는 미래 해양전의 대공방어에 있어 필수가 되고 있다.

최근 미 해군은 [그림 8]과 같은 이지스함, SM-6 대공미사일, E-2D 조기경보기, F-35를 활용하여 함정의 탐지범위 밖에서 대공 교전을 하는 NIFC-CA(Naval Integrated Fire Control-Counter Air, 해군 대공 통합화력통제) 능력을 도입하고 있다. 이지스함이 적 미사일을 탐지하기 전에 E-2D나 F-35에서 탐지한 표적 정보를 바탕으로 장거리 대공미사일인 SM-6 미사일을 발사하여 교전하는 것이다. NIFC-CA에서는 조기경보기인 E-2D가 중앙 노드역할을 수행하는데 E-2D가 없이 F-35만으로도 NIFC-CA를 활용한 장거리 대공 교전도 가능하다. 2016년 9월 12일 미국 뉴멕시코주 화이트샌즈 미사일 발사장에서 진행된 시험에서 미 해병대 소속의 F-35B 전투기가 해군의 SM-6 대공미사일을 대공 표적에 유도하여 명중시켰다. 특히 SM-6 미사일은 AIM-120 AMRAAM 미사일의 탐색기를 장착하여 능동유도방식으로 장거리 대공·대함교전이 가능하며, 종말단계의 탄도미사일 방어능력도 가지고 있다. 

[그림 8] NIFC-CA를 이용한 SM-6와 F-35의 협동교전 / 출처 : Lockheed Martin

특히 F-35에 탑재된 DAS(Distributed Aperture System) 센서는 탄도미사일 식별 및 추적시험에 성공하여 F-35가 탄도미사일 방어에도 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다. 2014년 미국의 미사일방어국과 노드롭 그루만사가 공동으로 DAS를 활용한 탄도미사일 탐지 및 추적 실험을 하였다. 그 결과 공중플랫폼과 지상플랫폼에 탑재된 DAS 센서가 각각 탄도미사일을 포착하여 탐지정보를 융합할 수 있었다. 2014년 실험 이후 수년간의 분석을 통해 DAS 센서를 활용하여 탄도미사일 방어에도 활용할 수 있음을 확인하였다. 공중에서 DAS 센서를 활용하면 최대 800해리(1,481km)에서 탄도미사일을 탐지 및 추적할 수 있는 것으로 알려졌다.19 적의 탄도미사일 발사용 이동식 발사대(TEL)가 활동할 것으로 예상되는 지역에 F-35를 전개시키면 조기에 적의 탄도미사일 발사를 탐지하고 추적할 수 있으며 이는 전구작전에서 탄도미사일을 요격할 수 있는 시간을 증가시킬 수 있다. 특히 항모와 같은 대형함정을 노리는 적의 대함탄도미사일(ASBM) 방어에도 유용할 수 있다.

다양한 함재기의 종류가 있지만 그 중 F-35가 가진 구별되는 가치는 바로 데이터링크 능력이다. F-35는 데이터링크 노드(node) 역할을 할 수 있는데 이를 통해 항모전투단, 또는 합동부대 간 데이터링크 능력을 향상시킬 수 있다. 일반적으로 수상함과 지상부대는 레이다 수평선과 지형으로 인해 위성을 통한 데이터링크를 주로 사용하고 있다. 하지만 위성을 통한 데이터링크는 시간 지연이 발생하고 결국 공유하는 표적정보에 있어 위치 오차가 발생하게 된다. 물론 적의 존재여부나 대략적인 위치와 규모를 공유하는 것에는 유용하지만 합동자산 간 실제 사격으로 이어지기에는 부족할 수 있다. 따라서 LOS(Line Of Sight) 방식을 통한 플랫폼 간 직접적인 데이터링크 연결이 필요한데, F-35는 그 역할을 해낼 수가 있다.

[그림 9] 우군 전력들과 데이터링크를 통해 정보교환하는 F-35 / 출처 : The Drive

원해에서 작전을 하는 해군은 지상에서 발진하는 조기경보기의 지원을 받지 못할 가능성이 큰데 조기경보기의 숫자도 부족하고 항속거리로 인해 작전반경을 벗어나는 경우가 많기 때문이다. 따라서 항모비행단에서 운용하는 F-35B는 우군 함정 간 데이터링크 교환에 있어 핵심적인 역할을 할 수 있다. F-35B는 스스로 수집·식별한 정보와 우군 함정의 센서에서 접촉한 정보를 수집하고 융합하여 조종사에게 전시하며, 이를 우군에 공유함으로써 항모전투단 전체의 상황인식 능력과 범위를 획기적으로 상승시킬 수 있다. 이를 통해 후술할 대지·대함타격에서도 항모전투단과 합동부대의 능력을 향상시킬 수 있다. 

또한 데이터링크를 통해 항모비행단을 합동작전 측면에서도 활용할 수 있는 범위가 늘어난다. 일례로 미국에서는 F-35와 지상전력 간의 합동작전을 통한 시너지효과를 창출하려는 시도가 활발히 진행중이다. 2020년 9월 미 육군은 애리조나주 YUMA 전투시험장에서 미 해병의 F-35B를 미 육군의 전술통신네트워크에 포함하는 전투실험을 진행하였다. Link-16을 이용하여 육군

의 표적정보를 F-35B에 제공하고 F-35B가 탐지한 표적정보를 육군 자산에 전송하는 실험을 성공적으로 수행하였다.21 또한 F-35B는 미 육군의 IBCS(Integrated Air and Missile Defense Battle Command System, 통합 항공 및 미사일 방어 전투지휘체계)에 통합하여 F-35가 탐지하고 전송한 표적정보를 전송하는데 성공하였다.22 미 해병의 HIMARS(High Mobility Artillery Rocket System, 고기동 로켓 발사 시스템)도 F-35B가 제공한 표적정보를 실시간으로 데이터링크로 수신하여 목표를 정확하게 타격하는데 성공하였다.

[그림 10] F-35와 데이터링크로 연동한 HIMARS / 출처 : C4Defence

항모비행단을 보유함으로써 대지 및 대수상 타격능력을 획기적으로 향상할 수 있다. 타격임무를 마친 함재기는 항모에 착함하여 재급유와 재무장을 동시에 수행할 수 있어 지속적인 타격이 가능하다. 수상함이나 잠수함에 탑재된 대지·대함 미사일은 한 번 발사하면 재무장 시설이 있는 항구에 입항할 때까지 해상에서 재장전이 어렵다. 반면 함재기에는 임무에 따른 무장을 재무장하거나 변경함으로써 보다 지속적이고 유연한 작전이 가능하다. 

경항모에 탑재하는 F-35B는 수직이착륙에 필요한 Lift Fan의 존재로 내부무장창의 크기가 작아 F-35A/C와 달리 내부 무장창에 1,000파운드급 JDAM만이 탑재 가능하다. 이는 F-35B 도입 반대론자들이 주로 꼽는 약점이다. 물론 스텔스 성능을 유지하려면 대지상 타격이 가능한 무장탑재량이 제한된다. 하지만 작전은 항모비행단의 F-35B만으로 수행되지 않는다. 공군의 다른 전투기와 Stirke Package를 구성하여 작전할 수도 있고 앞서 언급했던 육군이나 해병 화력자산과 연계할 수도 있다. 게다가 F-35B의 외부에는 [그림 11, 12]와 같이 다양한 무장을 장착(Beast Mode)할 수 있으며, 이때 최대 6,800kg이라는 준수한 무장탑재 능력을 보여 준다.

[그림 11] 외부무장창에 무장을 장착한 영국의 F-35B / 출처 : 영국 HMS Queen Elizabeth 페이스북

[그림 12] Block 3F 소프트웨어까지 인증된 F-35의 무장탑재 능력 / 출처 : theaviationist.com

또한 F-35에 탑재되는 대지·대수상 무장이 늘어나고 있는데 미 해군은 LRASM이라는 장거리 대함 미사일을 F-35에 탑재할 계획이다. 이 미사일은 JASSM-ER 장거리 공대지 미사일을 기반으로 개발되었다. 스텔스 설계와 전자전 성능으로 적의 탐지를 피할 수 있으며, 데이터링크 수신기능과 적함의 가장 취약한 부분을 판단하여 타격하는 기능 등을 갖췄다. 또한 JSM이라는 신형 다목적 미사일도 F-35에서 발사하는 시험을 성공적으로 마쳤다. 특히 내부무장창이 좁은 F-35B에도 JSM 미사일을 개량하여 탑재할 예정이다.

[그림 13] LRASM 미사일 2발을 탑재한 F-35 / 출처 : Lockheed Martin

항모비행단이 도입되면 대한민국 해군 함정의 지상 및 해상 타격능력이 더욱 향상될 수 있다. 먼저 대지상 타격능력측면을 살펴보자. 앞서도 언급했듯이 해군은 독자적인 지상 ISR&T 자산이 없다. 대한민국 해군 수상함과 잠수함은 대지상 타격이 가능한 미사일들을 탑재하고 있는데 독자적인 표적 획득이 제한되는 해군은 실시간으로 기동하는 표적보다는 고정된 표적을 타격할 수밖에 없는 상황이다. 하지만 해군이 독자적인 ISR&T능력을 갖춘 F-35B로 구성된 항모비행단을 갖추게 되면 함정의 대지상 타격능력은 더욱 향상될 것이다. 특히 표적의 정보를 실시간으로 제공받음으로써 해군 함정의 TST(Time Sensitive Target, 시한성 긴급 표적) 타격능력이 향상되어 전구 작전에 기여할 수 있는 범위와 융통성이 증가할 것이다. 

항모비행단의 존재는 대해상 타격능력 측면에서도 유용하다. 대한민국 해군이 보유한 장거리 대함미사일과 앞으로 도입할 초음속·극초음속 대함미사일27의 사거리는 해군함정의 탐지 범위를 완전히 넘어선다. 통상적으로 아음속 대함미사일이 약 150km, 초음속 대함미사일은 300km, 극초음속 대함미사일은 500km 이상이 될 것으로 예상하고 있다. 하지만 적 함정이 어디 있는지 정확하게 탐지·식별하지 못한다면 이 미사일들의 장거리 타격능력을 온전히 활용할 수 없다. 항모비행단이 전방으로 전개하여 적함을 탐지하고 표적정보를 전송하여 우군 함정에서 장거리 대함미사일을 발사하고 앞에서 살펴본 데이터링크를 통해 미사일의 중간유도를 항모비행단이 수행해 준다면 원거리 대수상 정밀타격 능력이 더욱 향상될 것이다.

항모비행단은 대잠전에도 기여한다. 항모비행단은 고정익 항공기로만 구성되지 않는다. 회전익 대잠 헬기 대대도 항모비행단의 일원으로 편성되며, 항모의 넓은 갑판은 많은 수의 대형 대잠 헬기를 탑재할 수 있게 해 준다. 수상함과 달리 항공기는 적 잠수함의 공격으로부터 안전을 확보한 가운데 짧은 시간 안에 광범위한 범위의 대잠탐지가 가능하며, 다수의 대잠 헬기를 순환하여 작전함으로써 대잠 탐색 공백을 최소화한다. 또한 빠른 속력으로 함대 진행방향으로 미리 이동한 대잠 헬기는 주력함체가 통과하기 전에 대잠 탐색을 마침으로써 함대의 안전한 이동을 보장한다.

함재 전투기 역시 간접적으로 대잠전에 기여한다. 대잠 헬기는 대잠전만 수행하는 것이 아니라 대수상전, ISR 임무 등도 수행하는데 함재 전투기들이 ISR과 대수상전을 전담해 주면 대잠 헬기를 온전히 대잠전에만 투입하여 대잠 전력을 간접적으로 증가시키는 효과가 있을 수 있다. 더구나 대잠 헬기나 해상초계기(MPA)가 작전시 대공방어(DCA)를 제공하여 대잠 전력들이 적 항공세력의 방해를 받지 않도록 하여 보다 공세적인 대잠작전이 가능하도록 보장한다.

F-35는 잘 알려지지 않았지만 뛰어난 전자전 시스템을 갖추고 있다. AN/ASQ-239 EW 체계가 탑재되어 있는데 적 전자파 수집, RWR, 전자공격, 재머 운용, 견인 디코이 운용 등을 통합한 장비다. 특히 전자전에 있어서 강한 출력은 곧 자기 위치를 노출할 수 있으므로 기체에서 방출하는 신호를 은밀하게 유지하면서도 항전장비를 활용할 수 있는 관리시스템이 필요하다. 다른 항공기와 달리 F-35는 전자 신호뿐만 아니라 배기열도 관리할 수 있도록 통합설계되어 있다. 이러한 스텔스 설계의 장점에 추가하여 자체 장비로 수집한 적 전자주파수와 우군 전력에서 수신한 정보를 통합하고 임무 컴퓨터에 의해 통합된다. 통합된 전자정보는 해결책의 우선순위를 포함하여 조종사에게 전시하고 때로는 자동 대응하여 다른 항공기와 달리 전자전 상황에서의 월등한 대응능력을 갖추고 있다. 또한 F-35에 탑재된 AN/APG-81 AESA 레이다는 EA를 포함한 전자전 대응능력을 갖추고 있는 것으로 알려져 있다. 경항모는 크기와 사출장치의 부재로 미 해군의 EA-18 Growler와 같은 전용 전자전 기체를 탑재·운용할 수 없다. 따라서 F-35B의 강력한 전자전 시스템은 이러한 한계를 메워줄 수 있는 훌륭한 대안이 된다.

중대형 항모에서는 조기경보기, 전자전기, 전투/공격기 등 다양한 항공기를 운용할 수 있지만 경항모는 제한된 성능을 가진 STOVL(단거리이륙/수직착륙기)만 함재기로 운용할 수 있어 전투력면에서 많은 차이가 있었다. 하지만 이런 경항모의 제한사항은 이제 F-35B라는 걸출한 5세대 STOVL 전투기의 등장으로 상당부분 극복 가능해졌다. F-35B는 지금까지 살펴본 바와 같이 단일 기종으로 ISR&T, 대공전, 데이터링크, 타격(대지·대수상 타격), 전자전 등을 수행할 수 있는 Multi Mission Platform일 뿐 아니라 현존하는 어떠한 전투기보다 뛰어난 성능을 자랑한다. 중대형 항모 대비 제한된 항공기 탑재량을 항공기의 질적인 면으로 극복할 수 있는 것이다.

또한 STOVL 방식으로 이·착함하는 F-35B의 존재로 항모운용 노하우가 없는 나라가 항모를 상대적으로 더 쉽게 확보할 수 있게 되었다. F-35B를 운용하면 고비용의 복잡한 사출장치를 장착하지 않아도 되며 조종사 양성과 전비태세 유지면에서 유리하다. 영국 해군도 같은 이유로 CATOBAR29 방식의 F-35C를 고려하다가 STOVL 방식의 F-35B로 변경하였다. 중대형 항모에서는 CATOBAR나 STOBAR31 형태의 이·착함 방식을 사용하는데 조종사의 높은 숙련도를 요구한다. 특히 항모라는 좁은 공간에 착함시 어레스팅 후크(Arresting Hook)를 내려 항모에 설치된 와이어에 걸어 착함한다. 착함시 실패에 대비해 오히려 엔진 출력을 높여 거의 충돌하듯이 착함한다. 항모에 착함하는 것을 이른바 ‘통제된 추락(Controlled Crash)’이라고 부르는 이유이며, 조종사 양성과 기량 유지가 쉽지 않다. 이와 같은 이유로 중국은 최근 고등학교를 막 졸업한 학생들을 항모비행단 전용 조종사로 양성하고 있다. 다른 전투기 조종사를 기종전환하는 방식은 기존의 항공기 조종 습관이 오히려 방해가 될 수 있다고 판단하여 평균연령 20세의 어린 조종사를 양성하고 있는 것이다.

[그림 14] 랴오닝함에 착함하는 중국 J-15 함재기 / 출처 : 중국 국방부

게다가 F-35B는 소티창출율이 F-35A/C에 비해 더 우수하다. 소티창출율이 높다는 것은 그만큼 더 많은 항공기를 탑재한 것과 동일한 효과를 볼 수 있다. 예를 들어 일일 소티창출율이 2인 항공기 30대를 탑재한 것과, 일일 소티창출율이 3인 항공기 20대를 탑재한 것은 동일한 작전을 수행할 수 있는 것이다. 미 의회에서 분석한 자료에 의하면 F-35B는 [표 2]와 같이 신속한 이·착륙이 가능하여 다른 F-35A/C에 비해 소티창출율이 더 높다.

[표 2] F-35A/B/C 소티창출율(Sortie Generate Rate) 비교 

미국은 아메리카급 강습상륙함(LHA)에서 F-35B를 가지고 다양한 항공작전을 수행하며 실제 소티창출에 대한 전투실험을 진행했다. 그 결과 [그림 15]와 같이 16대의 F-35B를 운용하여 14시간 동안 40회의 소티를 창출하였다. 임무에 있어서도 ISR(Intelligence, Surveillance, Reconnaissance, 정보감시정찰), OAS(Offensive Air Support, 공세항공지원), OCA/DCA(Offensive/Defensive Counter Air, 공세제공/방어제공), DEAD(Destruction of Enemy Air Defense, 적 방공망 파괴) 등 다양한 임무를 수행할 수 있음을 증명하였다. 

대한민국은 6·25 전쟁 이후 짧은 시간 안에 경제적 성장과 군사력의 발전을 동시에 이루었다. 그럼에도 일부 무기체계에 있어서는 운용 경험과 관련 노하우가 부족한데 항모와 항모비행단은 미지의 영역이라 할 수 있다. 주변국인 중국은 6척, 일본은 2척의 항모 도입 계획을 진행중이라 주변국 대비 항모 전력에도 뒤처져 여유 있게 진행할 수 있는 상황도 아니다. 이상에서 알아본 바와 같이 경항모와 F-35B는 상대적으로 손쉽게 항모비행단 운용능력을 확보할 수 있는 무기체계다. 특히 F-35B는 5세대 전투기로서 현존하는 어떤 전투기보다 뛰어난 성능을 가지고 있으며 다양한 임무를 수행 가능한 기체이며, 특히 조기경보기, 전자전기와 같은 지원전투기의 지원을 최소화할 수 있는 전투기다. 따라서 경항모와 F-35B로 구성된 항모비행단은 도입기간, 시행착오, 기술적 난관, 비용, 조종사 양성 등과 같은 문제를 최소화 할 수 있는 훌륭한 방안이 될 수 있다.

대함미사일, 초공동 어뢰, 대함탄도미사일(ASBM), 극초음속 미사일 등과 같은 새로운 해상 무기체계가 등장할 때마다 사람들의 입에 오르내리는 희생양은 바로 항모였으며, 항모는 더 이상 유용하지 않은 것처럼 여겨졌다. 하지만 항모는 계속 건재했다. 그 이유는 항모 그 자체가 아니라 항모에 탑재된 항모비행단 때문이다. 항모비행단은 위협에 맞서 탑재 항공기와 전술을 유연하게 변경하여 대응하였고 등장 이후 지금까지 막강한 생존성과 치명성을 증명해 왔다.

이제 대한민국도 경항모를 도입하려 하며, 대한민국 해군이 경항모를 도입하는 것의 가장 큰 의미는 바로 F-35B라는 5세대 전투기로 구성된 항모비행단을 도입한다는 것이다. 현재 항모도입을 반대하는 측에서 가장 많이 언급하는 것은 F-35B가 다른 F-35A/C 전투기에 비해 항속거리와 내부무장 탑재량이 부족하다는 것이다. 하지만 앞서 언급한 바와 같이 5세대 전투기는 4세대 전투기와 많은 부분에서 다르다. 이를 휴대폰에 비유하면 피처폰과 스마트폰의 차이라 할 수 있다. 스마트폰은 피처폰보다 비싸고, 크고, 배터리를 더 자주 충전시켜줘야 하는 단점이 있지만 사람들은 이를 단점이라 생각하지 않는다. 왜냐하면 과거에 통화와 문자메시지만을 사용할 수 있던 피처폰에 비해 스마트폰을 통해 생활 전반에 걸쳐 월등히 많은 이점을 제공받기 때문이다. 이는 F-35B로 이루어진 항모비행단을 도입하는 문제에서도 마찬가지로 생각할 수 있다. 5세대 전투기를 도입함에 있어 항속거리와 내부무장 탑재량만을 논하는 것은 앞서 살펴본 수많은 능력과 역할들을 간과하는 것이다. 

특히 F-35B는 ISR&T, 대공방어, 데이터링크, 타격, 전자전 등 하나의 기체로써 다양한 임무를 수행할 수 있는 5세대 전투기이며 경항모라는 도입비용과 요구기술이 상대적으로 낮은 플랫폼에서도 운용할 수 있는 기체다. F-35B로 구성된 항모비행단 운용은 해군과 합동군에 있어 전력의 승수(Synergy) 효과를 가져다 주며, F-35B가 보유한 진보한 센서체계는 우군 능력의 범위를 확장하고 임무 유연성을 향상시킬 수 있다.37 미국 역시 이런 활용성에 주목하여 F-35B를 탑재한 강습상륙함(LHA)을 이른바 Lightning Carrier라고 부르고 있고, 핵추진 항모(CVN)에 추가하여 신형 경항모(CVL) 개념 연구를 하고 있다.

경항모, 그리고 항모비행단이 도입되었을 때 제대로 활용하기 위해서는 다른 해군·합동 전력과의 유기적인 연동을 고려해야 하는데 가장 시급한 것이 데이터링크의 보편화·고도화이다. 첨단 전자장비로 중무장한 F-35B의 능력을 제대로 활용하기 위해선 F-35B와 데이터링크를 통해 정보를 공유할 수 있어야 한다. 특히 CEC와 NIFC-CA를 운용할 수 있는 체계 도입을 고려해야 하며 도입하는 F-35B가 온전한 성능을 유지한 채 도입되어야 한다.

또한 항모와 항모비행단이라는 새로운 전력을 도입하는 만큼 이를 운용할 노하우 습득이 중요하다. 미국과 영국 같은 항모 보유국과의 협력을 강화하여 교리와 전술, 교육훈련, 유지보수 및 지원체계 전반을 벤치마킹할 필요가 있다. 특히 일본은 경항모와 F-35B가 도입되기도 전에 F-35A를 이용해 F-35B를 운용하는 미 해군 강습상륙함과 연합훈련을 하는 등 항모비행단 전술 습득에 발 빠르게 나서고 있다.39 대한민국은 해상무역에 거의 대부분의 경제활동을 의존하는 해양국가다. 

이제 경항모 도입에 대한 소모적인 논쟁에서 벗어나 경항모와 항모비행단을 미래 해양전과 합동작전에 어떻게 효과적으로 활용할 수 있을지를 고민하고 준비해야 할 때이다.