무기백과
수륙양용 항공기
항공기술의 ABC(7) 육지가 아닌 바다에서 뜨고 내릴 수 있는 특수한 항공기
  • 이재필
  • 입력 : 2018.08.03 11:02
    물위에서 떠오르는 캐러번 수상기 <출처 : Mark Harkin at wikimedia.org>
    물위에서 떠오르는 캐러번 수상기 <출처 : Mark Harkin at wikimedia.org>


    수륙양용기(水陸兩用機, amphibious aircraft, amphibian) 또는 수상기(seaplane)는 단어 그대로 물 위에서 뜨고 내릴 수 있는 항공기를 말한다. 수륙양용기는 육지나 물에서 모두 뜨고 내릴 수 있지만, 수상기는 물에서만 뜨고 내릴 수 있다. 두 항공기에는 차이점이 있지만 일반적으로 구분하지 않고 수상기라고 부르기도 한다.

    섬 지역 주민의 주요 교통수단인 수상기 <출처 : Fæ at wikimedia.org>
    섬 지역 주민의 주요 교통수단인 수상기 <출처 : Fæ at wikimedia.org>

    수상기의 하나인 수상비행기(水上航空機, floatplane)의 동체는 일반적인 고정익 항공기와 같다. 그러나 물에서 뜨고 내릴 수 있도록 랜딩 기어(landing gear) 대신에 부력이 발생하는 부주(float)를 부착한 항공기이다. 일반적으로 작은 크기의 항공기를 개조하여 부주를 부착하여 비행한다. 물에서 뜨고 내릴 필요가 없어지면 부주를 제거하고 다시 랜딩 기어로 교체할 수도 있다. 다만 랜딩 기어를 대신하여 크고 무거운 부주를 설치하였기 때문에 공기저항이 크고 연비가 낮아 항속거리가 짧은 단점이 있다. 주로 호수, 바다 또는 섬 등에서 사람이나 화물을 실어 나를 때 많이 사용한다. 가장 대표적인 기종으로 캐나다에서 제작한 DHC-3 오터(Otter), DHC-6 트윈 오터(Twin Otter) 등이 있다.

    DHC-6 트윈 오터(Twin Otter) 수상기 <출처 : Tony Hisgett at wikimedia.org>
    DHC-6 트윈 오터(Twin Otter) 수상기 <출처 : Tony Hisgett at wikimedia.org>

    비행정(flying boat)은 동체의 아래 부분이 배(boat)처럼 만들어진 항공기이다. 별도로 부주를 동체에 설치하지 않는 점이 다르며 동체를 더 크게 제작할 수 있는 장점이 있다. 다만 물 위에 내릴 때 주익이 어느 한쪽으로 기울어지면서 파손될 수 있기 때문에 균형을 잡아주도록 주익 끝에 보조 부주(stabilizing float)가 있다. 비행정은 일반적으로 수상비행기보다 규모가 크며 공기저항이 적은 유선형이 아닌 배와 같은 외형을 가지고 있어 비행 중에 공기저항이 많다. 비행 중에 발생하는 공기저항을 줄이도록 미국의 카탈리나(Catalina) 비행정과 같이 비행 중에는 보조 부주를 접는 경우도 있다. 그리고 비행정은 물위에 내릴 때 엔진이 물에 잠기지 않도록 대부분 주익을 높은 위치에 배치하는 고익(high wing) 방식을 많이 사용한다.

    콘솔리데이티드 PBY 카탈리나 비행정 <출처 : Soerfm at wikimedia.org>
    콘솔리데이티드 PBY 카탈리나 비행정 <출처 : Soerfm at wikimedia.org>

    지금까지 등장한 비행정 중에서 가장 큰 비행정은 하워드 휴즈가 개발한 H-4 허큘리즈(Hercules)이다. 2차 대전 당시 미국에서 유럽으로 대량의 화물을 실어 나르도록 개발된 H-4 허큘리즈 비행정은 전략물자인 알루미늄(aluminium)을 사용하지 않고 나무로만 제작된 점이 특징이다.

    사상 최대의 비행정인 휴즈 H-4 허큘리즈 <출처 : 미국 연방항공청>
    사상 최대의 비행정인 휴즈 H-4 허큘리즈 <출처 : 미국 연방항공청>

    다만 비행정의 개발 역사에서 크게 공헌을 한 대표적인 기종은 독일에서 개발된 도르니에르(Dornier) Do X 비행정이다. 1929년에 등장한 Do X 비행정은 단 3대만 제작되었지만 12대의 엔진이 탑재된 대형 비행정으로 150명의 승객이 탑승할 수 있다. Do X 비행정은 바다에서 비행할 때 해수면에서 살짝 뜬 상태로 공기의 압축효과를 이용하여 대서양 횡단비행에 도전하였다.

    비행정 개발 역사에 큰 역할을 한 도르니에르 Do X 비행정 <출처 : Bundesarchiv>
    비행정 개발 역사에 큰 역할을 한 도르니에르 Do X 비행정 <출처 : Bundesarchiv>

    흔하지는 않지만 독일의 도르니에르 시스타(Dornier Seastar)처럼 주익 자체를 동체와 분리하여 높은 곳에 설치하기도 한다. 그리고 저항이 많이 발생하는 보조 부주를 대신하여 Do X 비행정처럼 동체의 옆쪽에 스폰슨(sponson)을 설치하는 방식도 사용된다.

    도르니에르 시스타 비행정 <출처 : Rschider at wikimedia.org>
    도르니에르 시스타 비행정 <출처 : Rschider at wikimedia.org>

    비행정은 항상 물위에 있는 것이 아니라 비행이 끝나면 육지로 올라오는 경우가 대부분이다. 육지가 아닌 물에서는 정비작업을 하기 힘들기 때문이다. 육지로 올라오려면 물 위에서 비칭 기어(beaching gear)라고 하는 보조 바퀴를 내린 다음 자력으로 경사진 램프(ramo)를 이용하여 육지로 올라온다. 다만 비칭 기어는 단순한 보조바퀴에 불과하며 직접 활주로에 내리지는 못한다. 따라서 비칭 기어를 가진 비행정은 사실상 완전한 수륙양용기가 아니라고 할 수 있다.

    비칭 기어를 내리고 램프를 내려가는 마틴 P5M 비행정 <출처 : 미 해군>
    비칭 기어를 내리고 램프를 내려가는 마틴 P5M 비행정 <출처 : 미 해군>

    비행정의 경우에도 필요에 따라서 육상 활주로에 직접 내려야 할 경우도 있기 때문에 비칭 기어가 아니라 완전한 형태의 랜딩 기어를 설치하는 경우도 있다. 일본에서 생산 중인 신메이와 US-2 비행정은 물 위 또는 육상 활주로 어디나 내릴 수 있는 수륙양용기다.

    신메이와 US-2 비행정 <출처 : 해상 자위대>
    신메이와 US-2 비행정 <출처 : 해상 자위대>

    수륙양용기의 역사는 비교적 오래되었다. 수상기를 처음 개발한 인물은 프랑스의 앙리 파브르(Henry Fabre)이다. 앙리 파브르는 1910년 3월 28일에 자신이 개발한 수상기(Hydroplane)가 물 위에서 안전하게 뜨고 내릴 수 있다는 것을 증명하였다. 앙리 파브르의 성공 이후 미국의 글렌 커티스가 수상기 실용화에 노력하였다.

    앙리 파브르가 개발한 최초의 수상기 <출처 : 프랑스 해군>
    앙리 파브르가 개발한 최초의 수상기 <출처 : 프랑스 해군>

    2차 세계대전을 겪으면서 가장 많은 수륙양용기를 사용한 나라는 영국과 미국이다. 영국은 1차 대전이 끝나고 1919년에 비커스(Vicker)에서 바이킹(Viking) 복엽 수상기를 제작하여 대량으로 생산하였다. 영국은 섬나라의 특성상 수상기의 개발이 활발하였는데 주로 인명구조, 함포사격 관측 등에 수상기를 많이 사용하였다. 비커스 바이킹의 뒤를 이어 1921년에 개발된 수상기가 바로 수퍼마린 시걸(Supermarine Seagull)이다. 이때까지만 해도 복엽기가 대부분이었기 때문에 수상기도 복엽기로 제작되었다.

    영국에서 처음 실용화된 비커스 바이킹 비행정 <출처 : 미국 NASA>
    영국에서 처음 실용화된 비커스 바이킹 비행정 <출처 : 미국 NASA>

    1920년대부터 1930년대까지 미국에서 수륙양용기의 개발에 노력한 인물은 이고르 시코르스키(Igor Sikorsky)이다. VS-300 헬리콥터를 개발한 인물로도 유명한 시코르스키는 러시아에서 미국으로 건너온 항공기술자이다. 시코르스키는 미국 해군의 의뢰를 받아 S-34, S-36, S-38, S-39, S-41, S-43 등 수상기를 연달아 개발하여 틈새시장에서 큰 성공을 거두었다. 미국의 남부 해안과 카리브해(Caribbean Sea)는 많은 섬들이 있어 수상기의 수요가 많았고 미 해군 역시 군사적인 목적으로 많은 수상기를 구매하였다. 시코르스키는 수상기에서 성공을 거둔 다음 새로운 비행체인 헬리콥터 개발을 시작하여 성공하였다.

    시코르스키 S-38 비행정 <출처 : Tony Hisgett at wikimedia.org>
    시코르스키 S-38 비행정 <출처 : Tony Hisgett at wikimedia.org>

    2차 대전이 일어나기 이전인 1930년대에 경제가 회복되고 항공기술이 발전하면서 많은 사람들이 장거리 비행을 즐겼다. 이 당시만 해도 엔진의 신뢰성이 낮아 사고가 많이 발생하였다. 따라서 대양 횡단비행을 할 때 안전을 고려하여 여객기 자체를 비행정 형태로 제작하는 경우가 많았다. 비행 중에 엔진 고장이 나면 그대로 바다에 내릴 수 있었기 때문이었다. 특히 미국의 팬암 항공(Pan American World Airways)은 카리브해 지역의 항로를 개척하면서 비행정을 많이 이용하였다.

    보잉 314 클리퍼 <출처 : www.quora.com>
    보잉 314 클리퍼 <출처 : www.quora.com>

    이 당시 가장 유명한 여객용 비행정이 바로 보잉 314 클리퍼(Boeing 314 Clipper)다. 보잉 314 클리퍼는 최대 74명, 야간 침대형은 36명까지 탑승할 수 있으며 내부를 호화롭게 장식하였다. 내부에는 객실, 식당, 휴게실 등이 완전하게 갖추어져 있다. 보잉 314 클리퍼는 대양 횡단노선을 개척하는데 공헌하였지만 곧이어 발발한 2차 대전으로 인하여 제대로 활약할 기회가 없었다.

    보잉 314 클리퍼의 내부 구조 <출처 : Ron's view>
    보잉 314 클리퍼의 내부 구조 <출처 : Ron's view>

    2차 대전 중에 영국과 미국은 군사적인 목적으로 비행정, 수상기를 대량으로 사용하였다. 미 해군이 사용한 수륙양용기 중에서 가장 유명한 기종은 바로 콘솔리데이티드 PBY 카탈리나(Consolidated PBY Catalina)다. 2차 대전 이전인 1395년에 개발된 카탈리나는 전쟁 기간 중에 정찰, 해상초계, 인명구조, 잠수함 공격 등 큰 활약을 하였다. 특히 태평양에서 표류하는 많은 인원을 구출한 것으로 유명하다.

    PBY 카탈리나 비행정은 인명구조 임무에서 크게 활약하였다. <출처 : 미 육군 항공대>
    PBY 카탈리나 비행정은 인명구조 임무에서 크게 활약하였다. <출처 : 미 육군 항공대>

    영국에서 가장 유명한 비행정은 쇼트 S.25 선더랜드(Short S.25 Sunderland)다. 1937년에 개발된 선더랜드는 처음부터 수륙양용 폭격기로 개발되었다. 대형 기체에 많은 연료와 무장을 탑재할 수 있는 선더랜드는 항속거리가 3,000km에 달한다. 장시간 비행을 위해 승무원 휴게실과 주방까지 갖추고 있는 선더랜드는 2차 대전 당시에 독일 해군의 유보트 (U-boot) 공격에 대비한 장거리 초계비행 임무에 활약하였다. 영국 공군은 선더랜드의 성능을 인정하여 2차 대전이 끝난 다음 1959년까지 계속 사용하였다.

    영국의 대표적인 비행정인 쇼트 선더랜드 <출처 : 캐나다 국방군>
    영국의 대표적인 비행정인 쇼트 선더랜드 <출처 : 캐나다 국방군>

    소련(러시아)도 비행정을 냉전 기간동안 중시하였다. 대표적인 비행정인 베리에프(Beriev) Be-12 초계기는 장시간동안 해상초계 임무를 수행할 수 있도록 개발된 기종이다. 비행정의 특성상 엔진이 고장나더라도 그대로 물 위에 내릴 수 있고 대잠초계와 인명구조를 모두 수행할 수 있다. 소련 해군은 NATO 해군의 잠수함 전력에 대응하여 많은 수의 대잠전투함을 건조하는데 부담이 있었기 때문에 Be-12 기종과 같은 비행정을 많이 사용하였다. 지금도 러시아는 Be-200 기종과 같이 제트엔진을 탑재하는 비행정을 계속 생산하고 있다.

    산불진화용으로 개발된 베리에프 Be-200 비행정 <출처 : Dmitriy Pichugin at wikimedia.org>
    산불진화용으로 개발된 베리에프 Be-200 비행정 <출처 : Dmitriy Pichugin at wikimedia.org>

    2차 대전 당시 전함이나 순양함과 같은 대형 전투함은 적 함대를 찾는 정찰비행, 장거리 함포 사격을 할 때 포탄의 탄착점을 확인하는 관측비행을 위해 단발 수상기를 탑재하였다. 대표적인 기종으로 보우트 OS2U 킹피셔(Vought OS2U Kingfisher), 아라도 Ar.196(Arado Ar.196), 커티스 SOC 시걸(Curtiss SOC Seagull) 등이 있다.

    사출기를 이용하여 발진하는 아라도 Ar.196 수상기 <출처 : National Air and Space Museum>
    사출기를 이용하여 발진하는 아라도 Ar.196 수상기 <출처 : National Air and Space Museum>

    전함이나 순양함에서 수상기가 발진할 때는 사출기(catapult)를 사용하였다. 사출기는 압축공기, 화약, 유압의 힘을 이용하여 최단거리에서 항공기를 발진하도록 하는 장치이다. 일단 사출한 항공기는 바다에 착수(着水)한 다음 크레인(crane)으로 다시 끌어 올려졌다. 그리고 2차 대전 당시에 많은 수상기가 사용된 만큼 수상기를 운반하고 정비지원을 하는 수상기 모함(seaplane tender)이라는 특수한 군함도 존재하였다.

    미 해군의 수상기 모함인 팀밸리어함(USS Timbalier) <출처 : 미 해군>
    미 해군의 수상기 모함인 팀밸리어함(USS Timbalier) <출처 : 미 해군>

    미 해군은 해상에서 장거리 초계비행을 하는 항공기의 안전을 감안하여 2차 대전 이후에도 대형 비행정을 계속 사용하였다. 미 해군의 비행정 초계비행대는 베트남 전쟁까지 활약하였으며, 장거리 비행성능이 우수한 록히드 P-3 오라이언(Lockheed P-3 Orion) 해상초계기의 실전 배치가 끝나자 모두 퇴역하였다. 미 해군의 마지막 초계비행정은 마틴 P5M 말린(Martin P5M Marlin)으로 1967년에 퇴역하였다. P5M 말린의 후속 기종인 P6M 시마스터(SeaMaster)는 제트 엔진(jet engine)을 탑재한 기종으로 주목을 받았으나 미 해군의 비행정 퇴역 방침에 따라 채택되지 못하고 말았다.

    미 해군의 마지막 초계비행정인 마틴 P5M 말린 <출처 : 미국 해양경찰>
    미 해군의 마지막 초계비행정인 마틴 P5M 말린 <출처 : 미국 해양경찰>

    오늘날에는 예전처럼 비행정이 활약하지는 못하는 실정이다. 비행정은 물 위에 내릴 수 있도록 배처럼 동체를 만들어야 하기 때문에 비행중 공기저항이 커서 경제적이지 못하다. 그리고 제트 엔진의 기술이 발전하면서 쌍발 엔진만으로도 태평양을 횡단할 정도로 신뢰성이 높아졌기 때문에 오늘날 장거리 초계기로 비행정을 사용하는 경우는 거의 없다. 다만 바다에 직접 내려 인명구조를 할 수 있는 장점이 있고 헬리콥터보다 항속거리가 길기 때문에 일본의 US-2 기종처럼 구조용 비행정이 일부 사용되고 있다. 오히려 오늘날에는 비행정보다 일반 항공기를 개조한 수상기가 더 많이 사용되고 있다.

    비행정은 직접 바다에 내려 조난자를 구조할 수 있다는 장점이 있다. <출처 : Mamo at wikimedia.org>
    비행정은 직접 바다에 내려 조난자를 구조할 수 있다는 장점이 있다. <출처 : Mamo at wikimedia.org>

    오늘날 비행정의 가장 큰 용도는 산불진화 작업이다. 캐나다에서 개발한 CL-215, CL-415 비행정은 호수나 바다에 직접 내려 많은 물을 내부에 저장한 다음 산불 발생지역에 가서 진화작업을 하는데 안성맞춤이다. 부주를 부착한 소형 수상기도 산불진화에 사용하기도 하지만 물 저장용량이 적은 단점이 있다.

    산불진화에 활약하는 CL-415 비행정 <출처 : Gég at wikimedia.org>
    산불진화에 활약하는 CL-415 비행정 <출처 : Gég at wikimedia.org>

    그리고 수상기를 오랫동안 사용한 미국 해군은 전투기도 수상기처럼 제작하려는 시도가 있었다. 콘베어(Convari)에서 개발한 F2Y 시 다트(Sea Dart) 전투기는 랜딩 기어가 없으며 동체 아래에 수상 스키(water ski)를 부착하여 물위에서 뜨고 내릴 수 있게 제작되었다. 그러나 파도가 높을 경우에는 뜨고 내리기 어려운 단점이 있어서 실용화에는 실패하였다.

    바다에서 뜨고 내릴 수 있는 F2Y 시 다트 전투기 <출처 : 미 해군>
    바다에서 뜨고 내릴 수 있는 F2Y 시 다트 전투기 <출처 : 미 해군>


    저자 소개

    이재필 | 군사저술가 
    항공 및 방위산업 분야에 대한 깊은 관심과 실무적 경험을 바탕으로, 군용기와 민항기를 모두 포함한 항공산업의 발전과 역사, 그리고 해군함정에 대해 연구하고 있다. 국내 여러 매체에 방산과 항공 관련 원고를 기고하고 있다.

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