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<윤석준의 차밀> 중국 J-20의 2인승 및 전자전 변신
<윤석준 차밀 2021년 1월 18일>
중국 J-20의 2인승 및 전자전 변신
지난 1월 10일 중국 관영 『Global Times』는 그동안 약 50대를 생산하여 지난 3년간 안훼이성 우후공군기지 제9비행여단에 실전에 배치하고 최근엔 대만 해협 근처로 전진 전개한 중국 청두(城都)항공회사의 J(殲)-20 스텔스기가 1인승에서 러시아 Saturn AL-31FM2에서 선양(瀋陽)항공엔진공사가 국산 WS-10C 엔진을 탑재한 2인승으로 변화된 영상비디오를 보도하였다. 이는 대부분의 스텔스 전투기가 통합디지털 전술조정판, 헬멧 전시기 그리고 다른 platform과의 실시간 전술정보 공유체계에 의해 1인승으로 생산되는 추세와는 다른 모습이었다.
이에 대해 『Global Times』는 중국 내 군사 전문가들의 의견을 바탕으로 작년 6월 4일 J-20의 무장모드 J-20B의 대량생산에 들어간 이후 기존의 공중우세기(air superior combat aircraft) 개념에서 전자전기(Electronic Warfare) 개념으로 발전시키고 있다고 보도하였다.
2018년 12월 2일 『영국 제인스국방주간(JDW)』는 중국군의 전자전기가 미 해군의 EA-18G Growler 전자전기에서 사용하는 Rockwell Collin’s사의 AN/ALQ 계열의 다양한 전자밴드 재밍포드와 전술표적 네트워크 기술을 탑재하고 있는지는 알려지지 않았다고 보도하였으나, 2015年 6A號 중국 『현대함선(現代艦船, Modern Ships)』은 러시아 Su-33MKK Flanker를 모방한 1인승 J-15 함재기에 AESA 레이더를 탑재하고 ‘불명’의 미 해군 AN/ALQ와 유사한 전자전 재밍 포드를 탑재한 2인승 J-15D 전자전기로 개발하였다는 내용을 근거로 J-20을 2인승 전자전기로 개선한 것으로 평가하였다.
이에 추가하여 다른 군사 전문가들은 중국 공군이 J-20을 2인승으로 제작한 이유를 미국, 영국과 호주 등에서 제6세대 항공기 개념으로 발전시키고 있는 1대의 유인기에 여러 대의 무인기를 복합적으로 운용하는 유무인기 복합팀(Command of Wingman) 개념을 검증하기 위한 것이었다고 평가하였다.
미국 등 서방 군사 전문가들은 중국 공군이 2인승 J-20를 개발한 것을 첫째, AESA 레이더 성능 저하와 다른 공중전술정보통제 체계와의 조합 실패, 둘째, 1인승용 압축형 디지털 조종판과 조종사 헬멧의 화면전시 미흡, 셋째, Link-16 체계와 같이 전술표적 네트워크(TTN) 개발 실패, 넷째, 미 공군 F-22 조종사 혈관산소와 기압(BRAG) 기준 미달로 조종사 의식실종 상황 발생 등의 요인들로 J-20 새로운 작전 개념 정립을 시도한 조치라고 평가하였다.
이를 위해 중국이 왜 무리하게 J-20 개발을 서둘렸는가와 2019년 2월 실전 배치 이후 어떤 문제를 식별했는가를 다시 살펴 볼 필요가 있다.
첫째, 국내외 정치적 목적이 군사적 작전개념보다 앞섰다. 대부분 군사 전문가들은 중국 공군의 J-20과 FC-31 제5세대 스텔스기 개발의 목적이 극히 국내외 정치적이었다고 본다. 2011년 로버트 게이트(Robert Gates) 당시 미 국방장관 중국 방문시 중국군이 J-20 시제기를 전격 공개한 것은 당시 후진따오(胡錦濤) 주석도 몰랐으며, 당시 이는 중국군의 미국에 대한 스텔스 개발 과시이자, 정치권 내에 중국군 위상을 보여주는 일종의 위세였다. 이후 중국은 J-20를 인도, 호주, 일본과 한국보다 앞서 아시아 지역에서 첫 번째 스텔스기로 생산하였고, 미 공군 F-22와 F-35에 이은 세계 3번째 스텔스기로 등극시켰다.
둘째, 중국 공군은 J-20기를 2019년 2월부터 지난 3년동안 최초 목표인 ‘공중우세기’ 역할 이외 ① 조종사 양성, ② WS-10계열의 국산 엔진탑재 시험 그리고 ③ 공중우세작전 개념을 검증하였으며, 이를 통해 약 3톤의 J-20을 미 공군 F-22와 F-35와 같이 전지구적 타격기(global strike fighter)로 사용하기에는 제한적일 것이라는 평가를 내린 것으로 전망된다.
현재 미국 등 군사 전문가들은 J-20의 작전능력이 이제 초기작전능력(IOC) 상태라며, 2019년 실전 배치 이전인 2018년 5월에 최초 야간 공중작전, 해상 공중작전 그리고 기존 전술기와의 협업을 실시하였다고 평가하였다.
이는 J-20이 단순 제5세대 스텔스기의 platform으로 성공적이었으나, 완전작전능력(FOC)과 임무수행(FMC)에서는 여전히 ‘아직도’라는 평가를 받는 이유이었다. 실제 2011년 2월 3일 당시 전(前) 미 국가정보국 제인스 크래퍼 공군중장(豫)는 J-20이 미 공군의 F-22와 F-35에 도달하기 위해서는 많은 시간과 투자가 소요될 것이라고 전망하였다.
더욱이 사실 전 지구적 타격능력 개념도 애매모호하였다. 미 공군의 F-22는 약 187대를 생산하였으나, 각종 위기시에 분쟁지역과 가까운 공군기지에 전략적 배치된 것 외에 2014년 9월 22일 시리아에서의 Operation Inherent Resolve 작전 참가가 유일한 실전투입이었으며, 이는 미국 내 군사 전문가들이 미 공군이 F-22를 주로 2007년 실전 배치이후 7년간 전략적 위세와 과시용으로 사용하였고다고 평가한 주된 이유였다. 아마도 중국 공군도 유사한 평가를 하였을 것으로 전망된다.
셋째, 능동위상 전자주사식(AESA) 센서, 전술표적추적(TTN)체계 그리고 통합전술정보체계(AN/ASQ) 간 괴리였다. 우선 J-20은 기존 J-11D와 J-16에 탑재한 Type 1475 또는 KLJ-5 AESA 레이더 전자파 주사 송수신 모듈(TR module)을 1850개에서 약 2000∼2200으로 늘린 개량형을 탑재한 것으로 알려져 있으나, 중국 공군은 정확한 성능을 공개하지 않고 있다.
다음으로 Type 1475 AESA가 개량되었으나, F-22와 F-35에 탑재된 미 노스롭 그루먼사의 AN/APG-77과 81에는 비교가 되지 않았으며, 전자기-광학 분산 표적 체계(EODAS), 이동표적 추적 능력(GMTI), 고해상도 매핑 구성 그리고 다른 전투기와의 전술정보 링크 체계(Link-16) 등과의 실시간 통합에 실패한 것으로 평가받고 있고 탐지성능도 F-22의 AN/APG-77과 F-35의 AN/APG-81와 비교시 열세한 것으로 알려져 있다.
예를 들면 노스롭 그루만사의 F-35 AN/APG-81은 전투기 전방 120⁰ 폭으로 약 150㎞에서 레이더피탑면적(RCS)의 100㎜ 표적 20여개를 탐지할 수 있으나, J-20의 Type 1475의 성능은 이보다 열세한 것으로 알려져 있다.
아울러 AN/APQ-81은 대공전 모드만이 아닌 대지전 모드와 적아식별 능력과 전자전 대응체계 등을 통합한 AN/ASQ-239 체계로의 발전되었고 최근엔 BriteCloud 디지탈 전자전 재머와 정찰, 감시 및 표적 추적(IRST) 기능을 추가하였으나, 중국 공군은 『난징전자기술개발연구원(NRIET)』이 개발한 Type-1475를 전자기 송수신 주사판 숫자를 늘린 개량형을 탑재하여 J-20 전자전기에 탑재하려 하나, Type 1457 AESA와 기타 전술정보체계에 의해 식별하고 처리하는 통합 알고리즘 개발엔 실패하였으며, 이는 J-20에 탑재된 PL 계열의 각종 미사일 운용이 쉽지 않다는 것을 의미한 것이라고 지적하였다.
이는 미 공군이 제한된 AN/APG-77을 탑재한 F-22 생산을 2011년에 중단하고 개량형 AN/APG-81을 개발하고 이를 디지털 전술정보체계 AN/ASQ-239와 통합한 것과 J-20의 성능이었다. 실제 2015년 8월 26일 트림블 스테판(Trible Staphan) 박사는 J-20이 Type 1457 이외 EOTS-86, EORD-31 FLIR와 DAS-6 체계를 갖추고 있으나, 이들은 각기 별도로 운용되고 있으며, 조종사에게 통합된 정보를 제공하지 못한 것으로 평가하였다.
지난 1월 10일 『Global Times』가 보도한 바와 같이 중국 공군은 2019년 8월 27일에 중국 당 중앙군사위원회가 J-20을 공식적으로 전 지구적 타격능력을 갖춘 공중우세기로 인정하였음에도 불구하고, 무리한 전 지구적 타격능력을 수행하기 보다, AN/APG와 유사한 전자전 포드와 IRST 기능 등을 추가하여 『스텔스 기능의 공중조기경보기』로 운용하려는 것으로 평가된다. 실제 중국군은 공중조기경보 분야에서 미국에 열세한 입장에 있다.
비록 여전히 일부 군사 전문가들이 2인승 J-20을 조종사 양성에 목적를 둔 제한적 생산이라는 평가를 내리나, 전술분야에 경험이 많은 군사 전문가들은 중국 공군이 J-20 역할을 전지구적 타격작전에 투입할 수 없게 되자 2인승으로 개선하여 전자전과 유무인기 통합 작전개념으로 변화시키고 있는 것으로 전망하고 있다.
그럼 중국 공군이 2인승 J-20는 향후 어떤 영향을 줄 것인가?
우선 J-20의 스텔스 효과에 손상을 줄 것이다. 사실 스텔스 전투기는 저탐지율 기능을 갖춘 전투기(low-observable combat aircraft)뿐으로 완전한 유령 전투기는 아니며, 이는 일종의 은익기술로서 재질과 설계가 대변한다.
특히 미국 등 서방 군사 전문가들은 일체형 유리 1인승 캇픽(Cockpit)이 크고 중간에 금속형 중재간재가 들어가 2인승 캇픽보다 스텔스에 유리하다면 아마도 J-20의 스텔스에 영향을 줄 것이라고 평가하였다. 2인승 칵픽 확대는 적 RCS를 늘리는 치명적 외형적 결함으로 알려져 있으며, 이는 대부분의 스텔스 전투기가 디지털 전투정보체계를 갖춤으로써 1인승으로 개발되고 있는 이유이다.
다음으로 FC-31 개발과 제6세대 전투기 개발에 대한 영향이다. 현재 선양리명항공회사가 개발 중인 FC-31은 미 공군 F-35를 모방하고 있으며, 아마도 J-20 실전 배치에 따라 식별된 각종 센서, 전술정보 링크체계 문제점들을 FC-31 시제기에 적용할 것으로 전망하고 있다.
현재 군사 전문가들이 중국 해군이 J-15의 캐터필트 함재기 개량형 J-15T를 개발하고 있음에도 불구하고, 스텔스 효과는 FC-31가 3번함 플랫탑형(flot-top) 항모의 함재기가 될 가능성이 높게 평가한 이유이다.
아울러 중국 공군이 곧 선보일 제6세대 전투기 개념에 대한 영향이다. 미국 등 서방국가 공군이 개발하고 있는 제6세대 전투기는 항공기 ‘동체’ 특징보다 일종의 통합시스템으로 개발하는 모습을 보이고 있다. 예를 들면 미국의 제6세대 차세대 전투기 체계(NGAD), 영국과 프랑스 그리고 스페인이 참가한 템파스트(Tempest) 제6세대 전투기, 호주의 제6세대 에어윙맨(Air Wingman)과 일본 미쓰비시사 F-X 개념의 전투가 개발 등이다.
따라서 중국 공군도 이번 J-20 작전운용 경험과 노하우와 자료를 갖고 향후 개발할 중국형 제6세대 전투기 개념을 위한 준비를 하는 것으로도 보여진다. 즉 지금까지 심혈을 기울인 동체 개선, 엔진출력 그리고 날개설계 등의 스텔스 효과를 위한 기술적 문제보다 스텔스기 모선으로 한 유무인기 시스템 통합 문제를 살펴보기 위해 J-20 스텔스 모드, J-20B 무장형 모드와 이번 J-20 2인승 전자전 모드 등르호 개선하면서 제6세대 전투기 통합체계를 구상 중인 것으로 전망되고 있다.
마지막으로 J-20에 탑재할 독자형 엔진 시험이다. 특히 지난 1월 10일 『Global Times』는 이번 2인승 J-20의 엔진이 기존의 러시아 Saturn AL-31FM2를 국산 WS-10C 엔진으로 교체하였다고 보도하였다.
이에 군사 전문가들은 중국이 J-20의 러시아 Saturn AL-31FM2 핵심기술 의존도를 우려하여 이번 WS-10C에 이어 WS-15 또는 WS-20 엔진을 탑재할 가능성까지 전망하고 있다. 현재 WS-20은 러시아 IL-76 모방형 Y-20 대형 수송기에 탑재하고 있으나, 중국이 이를 스크램젯(Scramjet) 기능의 J-20 엔진으로까지 개선할 수 있는지는 여전히 의문이다.
사실 독자형 엔진의 신뢰성 문제는 중국 공군 모든 전투기의 공통된 문제이자, 향후 선보일 FC-31의 핵심문제이기도 하며, 과연 독자형 WS 계열 엔진들이 미 공군 F-22와 F-35에 탑재된 Pratt & Whitney 터보엔진 성능에 맞추어질지는 미지수이다.
2020년 7월 15일 『포버스(Forbes)』 로블린 세바스티언(Roblin Sebastien) 박사는 극초음속을 가능하게 한 스크램젯 출력과 공기흡입구를 은익하며, 초음속을 생산하는 스텔스기 엔진 출력과는 근본적으로 다르다고 주장하였으며, 2020년 7월 20일 『The Drive』 제미에 헌터(Jamie Hunter) 박사는 비록 중국이 DF-17 극초음속 활공체(HGV)와 신꿍(神弓)-2 등의 극초음속 순항미사일을 개발하였어도 이는 J-20 또는 FC-31에 탑재할 엔진과는 근원적으로 다른 문제라며 WS 계열 엔진 개발 성공에 대해 회의적 시각을 나타내었다.
이는 중국 공군의 J-20 스텔스기가 탐지 AESA, 표적 추적체계(TTN)와 전술정보 링크(Link)체계에 이어 엔진 문제까지 갖고 있다는 것을 의미하며, 과연 중국이 러시아의 도움없이 독자적으로 개발할 수 있을까에 대해 많은 의구심을 제기하는 주된 이유이기도 하다.
궁극적으로 이번 『Global Times』의 J-20 2인승형 생산과 전자전 기능 부여는 국내외적 정치적 의도로 개발한 J-20에서 대두된 작전개념의 무리성과 각종 항공과학기술적 문제점을 해결하려는 개선책이라는 것으로 향후 중국 공군은 이를 Type 1457 AESA를 기반으로 한 EOTS, ERD, TTN 간 통합한 전자전 기능으로 전환하여 해결하려는 것으로 볼 수 있다는 것이 중론이다.
작성자 윤석준은 한국군사문제연구원 객원연구위원이자,
한국해로연구회 연구위원과 육군발전자문위원으로 활동 중이며,
예비역 해군대령이다.
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