KFX 저비용의 낮은 스텔스 개념

KFX 저비용의 낮은 스텔스 개념 

안녕하세요?
검은선장 입니다.
KFX가 KAI로 외형 설계로 넘어간 상황이라고 ADD에 방문하신 김민석님께서 말씀해주셔서

KAI가 최근에 공개한 외형 렌더링 형상을 보고 세미스텔스 또는 (낮은 비용으로 스텔스)를 구현하는
 내용을 공유하고자 합니다.

 일단 스텔스라는 것에 대해 필요 없다는 편견을 불식하기 위해 정리하자면 중국,러시아,미국,일본의 차세대기가 모두 스텔스형상 이라는 것을 체크 해야 합니다.
스텔스를 LO(Low Observable technology)라는 말도 쓰는데 말그대로 적게 피탐된다는 의미입니다.
스텔스란 지상의 레이더장비나 군함의 레이더를 대상으로 했다기 보다는 전투기의 가장 위험한 대상인 전투기간 공중전을 고려한 X선 레이더파의 반사나 흡수에 최적화 되었습니다.
또한 원거리에서 IR센서가 감지하기 힘든 열발산 구조를 추구하고 있습니다.

이 글은  <레이더 전파의 추적 원리와 KFX의 스텔스 형상의 선택> 참고하면 이해하시기 좋습니다.
http://bemil.chosun.com/nbrd/bbs/view.html?b_bbs_id=10040&pn=2&num=76809

1.KFX 4.5세대기의 0.5 새미스텔스[semi-stealth]의 정체성

 

세미스텔스나 4.5세대 라는말은 우리나라가 세계 최초로 KFX에 적용하려는 개념 입니다.
그동안 스텔스는 있어도 세미[라틴어 공학 절반,반크기 건축물, 반구조,간단한 구조를 의미하는 말]을 넣은것은 없습니다.
그래서 세미스텔스란 저비용 저성능의 스텔스 라고 정의 내릴수 있습니다.

 

저성능의 스텔스 정체는 무었인가 파악하면 원래 상당히 좋은 개념 입니다.
스텔스 적용 비용이 비싸니 스텔스 성능를 낮게 30~50%정도 적용해서 
스텔스 적용 비용을 약50~70% 이끼고 실용적으로 대량생산 기체에 적용할 수 있다고 판단한 것이 저성능 스텔스 입니다.

이것이 KFX의 세미스텔스 4.5의 원래 의도의 적용 개념 입니다.

 

(IR까지 포함되지 않나고 물으신다면 IR은 구름이나 날씨등 사용제한을 많이받고 탐지범위도 레이더보다는 월등히 낮은 장비라 스텔스는 레이더가 더 중요한 측정 기준 입니다.)

 

KFX의 최종 구현점이 스텔스와 비스텔스 중간성능이 이라고 가정해 보겠습니다.

 
여기서 중간성능 의미가 무엇의 중간성능 이냐가 중요합니다.

적의 탐지장비 즉 x파형 전투기 레이더에 대한 레이더 반사 면적 [RCS=radar cross section]비 피탐지 성능을 의미 합니다.

세미스텔스라면 부분적 느낌의 스텔스가 된다는 의미의 정확한 말이 아니기 때문에
RCS크기와 탐지거리 효율이 딱 50%의 정확한 거리 단위 의미로 아래는 하프스텔스[half-stealth]라는 말을 쓰겠습니다.

그럼 피탐성능이 스텔스기의 절반  성능인 하프스텔스인 RCS크기는 어느정도 일까요?

http://www.ausairpower.net/APA-2009-01-Annex.html

그림의 X벤드 레이더 피탐 성능표로 보면 약 4세대 f-18 레이더 피탐이 1sqm이고 f-22성능이 0.001sqm라고 가정 했을 경우
4,5세대에 0.5세대 대략 중간 피탐성능은 0.075~0.05sqm 성능범주 안에 들어가야 합니다.

그럼 실제 RCS의 sqm[square metres]의 크기를 비교해 보겠습니다.

 

위와같이 상당히 큰 크기 차이와 성능이 납니다.즉 50% 적용 하프스텔스 개념은  0.075~0.05sqm 성능범주이고 1sqm의 1/4 수치인 0.5sqm 성능은 스텔스 성능의 피탐거리는 약 5~10%만 내는것을 알수 있습니다.

그러므로 적당히 스텔스를 추구하면 하나마나한 성능이 스텔스 개념인 것입니다.

 

 

2.하프스텔스[half-stealth]의 효율과 전술가치

적의 레이더가 탐지하는 능력이 스텔스기의 절반으로 떨어지게 만들어도 여전히 하프 스텔스기의 전술적 가치는 상당히 높습니다.

특히 적의 레이더 기술적 탐지성능이 낮거나 적기의 형상이 4세대일 경우 여전히 압도적인 스텔스의 전술적 가치를 가집니다.

3.KFX의 저비용 하프스텔스[half-stealth]의 적용법 기체가 확장성있게 커야 합니다.

 

 앞에 글에서 이미 짐작을 하셨겠지만 외부무장을 할경우 RCS는 1~0.5sqm이하로 떨어뜨리기는 거의 불가능합니다.
 특히 공대지 무기의 대부분이 RCS가 상당히 크기 때문에 외부무장을 할경우 1~2sqm범위 입니다.
f-35가 ROC 요구중 괜히 2000파운드 폭탄 내부무장이 있는 것이 아닙니다. 2000파운드급은 전쟁에서 꼭 필요하지만 RCS가 크기 때문에 미공군이 내부무장을 무리하게 요청한 겁니다. 

 

 외장EOTS문제 또한 내장EOTS 로 바꾸지 못하면 0.075~0.05sqm하프스텔스 급으로 접근하기 힘듭니다.

 

 그래서 내부무장을 적용하지 않는 KFX배치1급은 세미스텔스 개념도 아니고 하프스텔스도 아닙니다.

내부무장을 하기로 한 배치2에서 비로서  하프스텔스[half-stealth]가 가능합니다.

 

 또한 기체가 적당히 커야 스텔스에 장애가 되는 외장 부품을 내장할 수 있습니다.
그래서 KFX가 제작 비용을 적게 하려면 크기가 지금 16m급 에서 16.7~16.9m급이 되야 할 것 입니다.

 

4. 저비용 제작 유지 구조의 하프스텔스의 적용법

 여기서 우리가 놓치지 말아야 할 것이 KFX는 저비용 구조를 추구한다는 것입니다.

하프스텔스의 저비용 적용법은 외형을 적당히 디자인하는 것이 아니라  오히려 스텔스 형상으로 완벽히 디자인 하면 추가비용이 적어 집니다.

 

 기체외형은 어짜피 디자인 제작 해야 하는 부분이지만 스텔스 재질 적용은 비용추가 부분 입니다.  그러므로
저비용 위해 하프스텔스는 재질이나 관리 비용이 많이 증가해서는 안됩니다.

 

스텔스는 비용적용 부분중 가장 큰것이 모서리(Edge)재질 관리비 입니다. 물론 이러한 재질을 적용하기 위한

기골 기본 형상의 스텔스화도 필요하게 됩니다. 
왜냐하면 모서리가 금속이면 난반사를 가장많이 만드는 요소 이기 때문 입니다. 

이러한 난반사 요소를 glinting 이라 부르는데 이러한 난반사의 작은 점들이 레이더 추적의 근거이기 때문입니다

glinting 이 레이더에 표현되는 개념

 

특히 스텔스 패인팅은 관리비가 엄청나게 많이 드므로 미국도 어느정도 스텔스 탄소 애폭시로 제작방향을 전환 한것으로 압니다.

 

 앞으로 KAI가 외형세부 컨셉 디자인을 결정 하는데 KAI 설계에 따라 4.5세대기가 되는가 안되는가 달려 있으며 KFX가 저비용 하프 스텔스가 가능한지 결정될 것 입니다. 

 특히 내부무장창이나 기체 크기 ROC에 대해 너무 보수적이지 않는 것이 제작 비용을 근본적으로 아낀다는 사실을 인지해 주셨으면 합니다.