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한국형 기동헬기 수리온은 전천후 다목적 만능 멀티플레이어 |
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고정익 T-50 초음속항공기에 이어 회전익 헬기도 우리 손으로 만든다 |
우리 군이 운용중인 노후화된 기동헬기인 UH-1H와 500MD 기종을 대체하는 한국형 기동헬기(Korean Utility Helicopter, 이하 KUH로 표기) 개발은 우리 군의 요구성능에 부합되는 헬기 운영과 부품 국산화로 유지, 보수 효율성을 높이며, 자주국방력 강화를 위한 국가 전략 핵심사업이다.
일반적으로 수리온으로 불리는 한국형 기동헬기 KUH는 초기 기획 단계부터 다목적 헬기로 만들어졌다. 한국항공우주산업(KAI)에서 만들어진 T-50 초음속 항공기도 기본형을 베이스로 다양한 모델로 제작되었듯이 KUH도 육군, 공군, 해군, 해병대, 경찰, 소방용 등 용도에 따라 제작된다.
헬기를 포함한 항공기 제작에 첫 번째 단추는 설계 해석 부분으로 통상 선진국의 경우 헬기개발에 10년 정도 소요 되었으나, 한국형 기동헬기사업은 우리 군의 전력화 요구시기를 충족하기 위해 2006년 6월 개발 착수 후 설계와 시제기 생산을 컴퓨터 시스템으로 동시에 진행하는 동시공학설계개념을 적용, 73개월(약 6년)만에 개발이 완료되었다. 특히 설계/해석간 한반도의 지형, 기상데이터 등 실제 우리 육, 해, 공군의 한반도 작전환경을 반영하여 개발되었다.
KUH의 외부 형상은 공력해석을 통해 한국형 기동헬기 외부 형상 개발과 2차례 풍동 테스트를 통해 최종모습을 확정,
이후 2009년 7월에 한국형 기동헬기 시제 1호기의 출고를 필두로 지상 및 비행시험 평가를 위해 모두 4대의 시제
헬기를 제작하였다.
지상시험은 2009년 7월부터 무게와 균형, 진동, 내부조명, 기계식조종장치(MFCS), 대기정보, 외부등화, 엔진호환성, 조종사항공기인터페이스(PVI), 착륙장치, 전기시험 등 총 45개 항목에 대한 지상시험평가가 이루어졌으며, 동적구성품 통합 내구성시험으로 이어졌다. 핵심적인 동적구성품(엔진, 트랜스미션, 로터)을 항공기에 탑재하고 일정수준의 내구성이 확보되는 것을 확인하기 위해 지상에 항공기를 결박하고 220시간 동안의 가혹한 내구성 시험을 국내최초로 시도, 성공하였다.
KUH의 저온 성능 확인을 위해 국방과학연구소의 환경시험장에서 저온 테스트를 하였는데 영하 32도 및 영하 40도 조건에서 엔진시동 및 각 계통의 정상작동 여부를 확인하고 영하 45도의 저장조건 테스트와 3차례의 챔버 저온테스트를 통해 저온에서 발생할 수 있는 모든 이상현상을 식별하여 개선, 조치하였다.
챔버에서 저온 운용능력이 이상 없음을 확인하고 2012년 1월에 강원도 양구에서 실환경 저온테스트를 실시하였는데, 국내 기상여건의 제한으로 인해 이후 미국 알래스카에서 영하 32도 이하의 환경에서 수리온을 12시간 이상 노출시킨 후 테스트하는 등 최저 영하 40도의 조건에서 50여 회(121개 시험항목)의 비행시험을 통해 저온 비행능력을 검증하여 KUH의 운용영역을 영하 32도까지 확장 시켰다.
비행테스트는 2010년 3월 초도비행을 시작으로 본격적인 테스트가 착수되었는데 비행테스트를 위해 미국 시험비행조종사 학교(National Test Pilot School, NTPS)의 전문과정을 수료한 11명의 테스트 비행조종사와 9명의 비행테스트 엔지니어 등으로 구성된 통합시험팀 주관으로 2010년 3월부터 2012년 4월까지 시제기 4대를 활용하여 약 2,700 비행시간을 단 한 건의 안전사고 없이 성공적으로 마쳤다.
비행테스트는 체계개발의 최종단계로서 항공기의 개발요구도와 체계규격서에 명시된 기술적 요구조건의 충족여부를 검증하는 것으로 성능, 비행성, 하중, 진동, 공진, 항공전자, 세부계통, 강설/강우, 부가임무 등 총 34개의 시험항목으로 세분화하여 국내 사천 비행장을 비롯해 양구, 포천, 해미 지역 및 국내 육군/공군 사격장 등에 전개하여 약 7,600여 개의 시험조건을 테스트 하였다.
무엇보다 헬기 개발에 중요한 부분은 진동 문제 해결이 가장 어려운 과제인데, KUH는 설계 단계에서부터 진동문제를 예측하고 이에 대한 다양한 대응방안을 강구, 2년여의 비행테스트 기간 동안 많은 시행착오 끝에 진동저감장치 최적화에 성공, 이 테스트 결과 KUH의 진동수준은 기존 운용중인 기종보다 오히려 나으며 동급 항공기인 미군 UH-60과 유사한 수준이라는 평가를 받았다
KUH의 로터는 국내에서 자체 개발되었다. 로터의 최대성능과 안정성을 지상에서 확인하는 훨시험(Whirl Test)을 실시할 수 있는 훨타워(Whirl Tower)를 국내 최초로 구축하였고, 이 훨타워는 수리온 양산기에 장착할 로터의 성능 테스트뿐만 아니라 향후 국내에서 개발되는 헬기의 로터 시스템 훨시험에 사용된다고 한다.
무엇보다 실전 배치를 위하여 중요한 KUH 비행훈련장비(Synthetic Flight Training System, SFTS)는 FAA AC 120-63에 규정된 Level D등급의 충실도를 제공해준다. 무엇보다 이 시스템은 조종사를 대상으로 기존의 훈련임무와 더불어 실제 항공기로 불가한 훈련에 대한 반복/숙달, 비상상황 조치훈련, 전술훈련 등을 수행할 수 있도록 개발된 Full Flight Simulator로서 수리온 항공기와 동시 개발/납품 되었다.
KUH개발은 무엇보다 한반도 운용환경을 고려하여 개발되었는데 설계, 해석 및 시험평가 등에 한반도의 기상데이터 등을 반영하였으며, 한반도의 산악 여건을 고려하여 백두산 높이의 고공에서도 제자리비행이 가능하도록 개발, 따라서 한반도 전역에서 항공작전 수행이 가능하며 고지대 인원/화물공수 등 각종 지원임무도 수행이 가능한 헬기로 만들어졌다.
한국군의 전술운용 전장환경에서 대응이 제한되는 소화기 위협에 대해서는 헬기 주요 부분에 내탄성을 반영, 로터계통, 조종석, 엔진, 연료탱크 등 비행안전 필수 부분에 내탄능력을 가지도록 설계 되었다.
로터블레이드는 피탄 시에도 기능이 상실되지 않고 헬기의 안전귀환을 보장하며, 윈드실드는 외부충격 시 파편억제 및 분산 방지되어 조종사의 안전을 지키며, 연료탱크는 피탄 시 자체 밀봉되어 연료유출 및 폭발방지 기능이 들어가 있다.
엔진은 통합 디지털 엔진제어기(FADEC, Full Authority Digital Engine Control)가 장착된 최신 엔진 적용으로 작동 및 운용 안정성을 확보하였고, 조종계통은 이중설계로 결함 시 백업시스템 작동이 가능하도록 제작 되었으며, 메인 기어박스는 비상시 30분 무윤활 가동이 가능하다.
KUH는 기존의 아날로그 계기 대신 통합 디지털 계기판넬(Glass Cockpit)을 채택, 각종 비행 및 임무 정보를 통합 시현하여 조종사의 Workload를 효과적으로 감소시켰다.
조종사 편의성을 고려한 인간공학적 설계 구현으로 한국 조종사의 인체치수를 기반으로 한 인간공학적 설계를 적용하여 운용의 편리함을 극대화하였고, 여기에 사수석 및 승객 탑승실 좌석도 최적의 형상으로 설계/제작 되었다.
4축 자동비행조종장치 및 디지털 동력조절장치 적용으로 이륙 후 전술목표까지 자동비행이 가능하고 야간 및 악기상 하에서도 전술임무 수행이 가능하며, 자동 제자리비행 능력 보유로 고난도 정밀 화물공수 임무수행이 가능하다.
정비성 및 신뢰도 향상을 위한 상태감시장비(HUMS) 설치로 주요 품목의 결함 및 잔여 수명주기 등에 대한 정보를 제공하여 적기 고장탐구를 통한 정비 소요시간 절감 및 작전가동률을 향상 되었다.
현재 운용중인 기동헬기의 노후화가 심각한 상황에서 최첨단 고성능의 한국형 기동헬기 개발에 성공, 전력화함으로써 군 전력증강에 크게 기여하게 되었다. 군에서 운용중인 모든 헬기는 해외 직도입 및 기술도입 생산에 의존하다 보니 노후화와 원제작사 부품생산 중단 등으로 운용유지에 많은 비용 발생 등 문제점이 있었지만 KUH의 성공적인 개발로 후속군수지원 및 정비능력을 확보, 부품의 국내조달이 가능해졌다.
KUH 개발의 경제효과는 초음속 전투기 T-50에 이어 국내 항공산업의 개발능력을 더욱 심화시켰고 상륙기동, 의무후송 및 탐색구조 등의 다양한 임무를 수행하기에도 충분한 능력을 보유하고 있는 것으로 평가 받고 있어 운용 요구도에 따라 연계한 임무장비 및 무장체계를 비교적 낮은 비용과 짧은 기간에 개조개량 하여 후속헬기로 개발이 가능하기에 KUH를 기본으로 후속헬기를 개발하는 경우 외국산 헬기 수입대체와 함께 대외적으로 수출까지 할 수 있을 것으로 예상된다.
전 세계적으로 군용 헬기는 약 2만대 이상 운용 중이며, 이 중 북미/유럽지역이 전체의 약 57%를 점유하고 있다. 그러나 이 지역은 우수한 선진 헬기제조업체를 보유하고 있어 수리온의 시장진입 가능성이 낮은 지역들이다. 따라서 KUH는 T-50 판매 성공한 지역인 아시아, 중동, 남미 시장을 우선적으로 공략하는 전략을 취하여야 할 것이다.
헬기의 용도/크기로 보면 중형급 다목적 헬기인 KUH 수리온이 진입하려고 하는 시장은 긍정적인 시장전망과 실적을 보여주고 있다. 즉 군용헬기시장에서 수송, 다목적 헬기시장이 전체의 65%를 차지하며, 이중 78%가 중대형급 헬기이며, 이는 KUH 수리온이 진입하려고 노력하는 시장과 동일하다. 반면에 매우 경쟁이 심하기에 성능과 가격 등 판매조건이 중요할 것이다.
전 세계 군용헬기 보유 자료를 분석해 보면 전체 헬기 중 기령이 20년 이상으로 향후 10년 내 교체시기가 도래하는 헬기는 총 약 3,500대, 이중 KUH 수리온의 초기 마케팅 대상인 아시아, 중동, 남미시장의 교체소요는 약 2,000대 수준으로 중/장기적으로 이중 일부를 성공적으로 공략할 수 있다면 세계시장에서 KUH 수리온은 성공적인 성과를 거둘 수 있으며, 이를 위해 현재 업체와 정부가 공동으로 진행중인 여러 가지 수출 추진활동 - 파생형 개발확대 및 국내 활용 증대, 국가별 맞춤 수출 패키지 전략 개발, 방산무기 체계 개조 지원, 수리온 홍보 및 방산수출 정보 제공 확대 등을 지속적으로 확대해야 할 것이다.
끝으로 한국항공우주산업 헬기 테스트 현장에서 인터뷰를 가진 한국형 헬기 비행운영팀 회전익 개발시험조종사인 김동곤(공사 45기) 차장은 다양한 환경에서 실제 비행 테스트 하면서 느낀 점은 지금까지 나온 전세계 어떠한 헬기와 비교하여도 수리온이 전체적인 성능에서 월등하다고 전하며 완성도에 만족한다고 하였다.
[글: 미디어왓 강 헌, 사진: 한국항공우주산업]
< 출처 : 매일경제 >
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