15년이 넘는 개발을 거쳐 실전배치가 결정된 최신예 스텔스 전투기 'F-35', 그 고난의 개발역사 정리

15년이 넘는 개발을 거쳐 실전배치가 결정된 최신예 스텔스 전투기 'F-35', 그 고난의 개발역사 정리

2016년, 미 공군은 공군 사양의 스텔스 전투기 'F-35A'가 초기운용능력(IOC)을 획득하여 실전배치가 가능해졌음을 발표했었다. 2001년 시스템 개발 실증단계에 접어들어 본격적인 개발이 진행되어 온 F35의 연혁은 어려움의 연속으로 시스템이 버그 투성이라 쓸모없다는 야유를 받기도 했지만, 실용단계를 거쳐 개발되었지만, 그 개발의 여정은 과거에 유례없이 험난했고, 이에 호응해 개발 비용이 청천장으로 상승해 왔다.

◆ F-35는 어떤 전투기
'F-35 라이트닝 II'는 미국의 군수·항공우주산업 대기업 록히드 마틴이 중심이 되어 개발해온 전투기이다. 이 기종은 다양한 특징이 있지만, 그 최고의 것이라고 할 수 있는 것이 하나의 기체에서 3개의 파생형이 만들어진다는 점에 있다. 이에 IOC를 획득한 「F-35A」는 F-35 시리즈의 기본형으로, 평상시와 같이 활주로를 사용해 이착륙하는 타입(CTOL)이다. 

 

이 기체는 미국 공군이 운용하는 것을 기본으로 하고 있는 유형이다. [2 타입을 포함한 3종 중에서 가장 기체 중량이 경량지만 병기 및 연료를 가득 싣는 중량은 대략 35톤에 달한다. 제트 엔진 1기만으로 날단발기로서는 매우 무거운 기체이다, 후술과 같이 운동 성능에 큰 영향을 주고 있다고 한다.

기본형인 F-35A을 바탕으로 엔진의 추력을 바로 밑에 기구를 추가하기로 단거리 이륙 수직착륙기(STOVL기)로서의 성능을 갖게 한 것이 "F-35B"로 미국 해병대에서 이용되고 있다. 매우 짧은 활주로가 있으면 이착륙이 가능한 성능을 대비해 복잡한 노즐기구나 기체 앞부분에 추가된 이착륙용 리프트 팬, 그리고 그것을 구동하기 위한 샤프트 등으로 중량이 늘어나고 운동 성능과 항속 거리, 더 병기 탑재량도 20%정도 떨어지고 있다. 또한 이번에는 F-35A의 IOC유치가 뉴스가 됬지만 사실은 이 F-35B는 2015년 7월에 IOC를 차지하고 있다.

그리고 3번째 타입이 미국 해군으로 운용을 주로 개발된 "F-35C"이다. 항모에 착륙 함재기에 요구되는 성능을 높이어 주날개, 수직 꼬리·수평 꼬리의 대형화 및 양력 장치(플래퍼론)의 강화, 기체 구조 및 착륙 장치의 강화, 캐터펄트 발진 바의 부착, 비행 시 와이어를 걸치다 그거 스팅 후크의 강화, 주익의 접는 기구의 추가 등이 실시됐으며 F-35B와 동등한 중량에 증가하고 있다. 그런데도 날개 대형화 및 장비의 간소화 등에 의한 연료 용량이 증가하고 있어 표준형 F-35A보다 항속 거리가 길어지는 것도 특징의 하나이다.

이처럼 3가지 용도를 가능하게 하는 F-35시리즈는 1개의 기체를 바탕으로 전투기, 지상 공격기 등의 3종의 기체를 실현하는 통합타격전투기계획(Joint Strike Fighter:JSF계획)를 바탕으로 개발이 진행되어 왔다.

◆ 발생하는 많은 문제로 치솟았던 기체(機体) 가격
F-35는 그동안의 군용기에 비해서 폭넓은 고도의 임무를 완수할 수 있도록 개발된 기체이다. 또한 지상·해상 부대와 연계하여 작전을 수행하는 고도의 전자전 능력을 실현하기 위해서 아주 복잡한 시스템이 탑재되기에 이르렀으며 이것이 개발에 큰 영향을 미치게 되었다.

 ・무거운 기체(機体)
F-35에서 지적되고 있는 큰 문제의 하나가 "단체로서 기동능력 취약"으로 한다. 말할 것도 없는 전투기에는 높은 기동능력이 요구되는 것인데, 복잡함을 더했던 F-35의 기체 사양은 그대로 중량에 반영되었고, 엔진이 1기만 단발기로서는 중량급인 35톤에 이르고 있다(무기와 연료 최대 탑재시). 이는 같은 단발기인 F-16의 약 20톤과 비교해도 매우 무겁다고 할 수밖에 없는 수치이다.

또 무게가 40톤에 달하는 F-15의 경우는 엔진을 2기 탑재하는 쌍발기이기 때문에 단발기의 F-35에서 동등의 속도와 운동성능을 실현하기 위해서는 탑재되는 "F-135엔진"에는 저절로 큰 추력 성능이 요구된다. 그러나 1개의 엔진으로 높은 추진력을 실현하면 엔진부품에는 높은 스트레스를 받게 된다. 그래서인지 F-35 개발단계에서는 엔진에 관련된 문제가 발생해 왔다.

2014년 6월에는 이륙 준비 중인 F-35A가 활주로에서 엔진에서 불이 나는 사고를 일으켰고, 조사결과 엔진내부의 부품에 결함이 있는 것으로 판명되어 약 4개월에 걸쳐 모든 비행기가 비행정지에 몰리는 사태를 겪기도 했다. 

이때 이용되고 있던 F-35A에 탑재되는 엔진은 플랫&휘트니제의 엔진으로, 그 후의 조사에서는 엔진내부에 있는 「엔진 블레이드」라고 하는 부품에 스트레스가 가해져 마이크로 크랙(극소 균열)이 발생하고, 파단된 부품이 엔진의 연료계통을 파괴함으로써 발화에 이른 것으로 밝혀졌었다. 화재 직후 활주로에는 엔진내부의 부품이 떨어져 있었던 것도 확인된 바 있었다.

Engine pieces found on runway after F-35fire-sources|Reuters
http://www.reuters.com/article/lockheed-fighter-engine-idUSL2N0P818G20140627

게다가 증가한 중량은 전투기로서의 운동 성능에도 상당한 악영향을 주고 있다. 무거운 기체와 단발엔진에 따른 추력 부족으로 F-35는 구부러지지 않고 오르지 못하고 움직이지 못한다는 삼중고를 지적하는 전문가가 나올 정도로 사실 F-16 전투기를 가상 적기로 한 모의전투에서는 F-35는 기본설계가 30년 이상이나 오래된 F-16의 추적을 뿌리치지 못했다는 흥미로운 결과도 드러났다.

다만 이 결과에 따라 F-35의 성능자체를 낮다고 논하기에는 무리가 있는 것도 사실이다. 제5세대 제트 전투기로 분류되는 F-35는 지상이나 해상의 후방부대와 연계해 작전을 실행하는 것을 염두에 두고 있으며, 그 전투 스타일은 "보다 빨리 상대를 보완해 멀리서 격추한다"는 것으로 알려져 있다. 

따라서 실제 전투 장면에서는 직접 대결로 가기 전에 상대기를 격추시켜 버리기 때문에 비록 일대일 도그파이트 성능이 낮다고 해도 토탈 성능은 높다는 견해도 있다. 당시 마크 웰시 미 공군 참모총장은 CBS TV의 60미닛에서 F-35의 전투능력에 대해 F-35와 조우한 적기는 전투중이라는 것을 깨닫고 곧 격추될 것이라고 말했다.

사실 2016년에는 '무적'으로 불리는 F-15E 전투기를 상대로 한 모의전 도그파이트에서 호각 이상의 성능을 발휘한 것으로 발표되기도 했다.

 · 트러블이 다발한 복잡한 소프트웨어
최신예 전투기인 F-35는, 고도의 제어시스템이나 후방부대와의 제휴 등, 「하늘을 나는 슈퍼 컴퓨터」라고도 말할 수 있는 매우 높은 컴퓨터 제어기술을 채택하고 있다. 이 때문에 기체를 제어하는 프로그램인 블록3i의 소스코드는 800만 행에 달했고 이로 인한 트러블도 발생했다.
미군이 개발하는 전투기 'F-35'의 제어 프로그램은 버그 투성이로 개수에 많은 비용과 시간이 소요될 전망이라는 보도가 나올 정도였다.

특히 개발 중 단계에 있던 '블록3i'는 동작의 안정성이 매우 낮아 4시간에 한번 시스템을 셧다운하고 재부팅해야 했을 정도라고 한다. 이것이 자신의 PC나 스마트폰이라면 무시해도 되는 이야기로 끝나지만 전투 현장에 배치되는 F-35나 심지어 적기와 전투 중 기체에 프리즈가 발생했다면 이는 이제 안정성을 쓰레기로 치부하며 정리할 수 있는 문제로 되지 않다.

F-35의 개발에는 많은 나라에 걸친 복수의 기업이 참가하고 있기 때문에, 소프트웨어의 개발에도 어려움이 따르고 있었다. 그 후, 프로그램의 안정성 문제는 해결되었으며, 사실, 스크램블 발진 성능도 요구되는 앞에서 설명한 F-15E와의 모의전에서도 프로그램에 기인하는 발진불능이 발생하지 않은 것에서도, 이미 실천에 있어서의 문제는 없는 것으로 보인다.

조종사가 장착하는 헬멧에도 매우 고도의 기능이 담겨 있어 이것도 개발에 난항을 겪은 것으로 알려졌다.

Meet the most fascinating part of the F-35 : The $400,000 helmet - The Washington Post
https://www.washingtonpost.com/news/checkpoint/wp/2015/04/01/meet-the-most-fascinating-part-of-the-f-35-the-400000-helmet/

F-35에서 사용되는 헬멧은 눈앞에 있는 바이저 부분에 다양한 정보를 표시함으로써 조종사의 부담을 줄이는 것을 목표로 하고 있다. 이 헬멧은 F-35 기체 6곳에 내장된 카메라가 촬영한 영상을 헬멧 내부에 투영하는 기능을 갖고 있어 조종사가 바로 아래를 향하면 기체 바로 아래 광경이 비춰지게 돼 있다. 그러나 실제 장착한 조종사가 멀미를 경험하거나 원래 헬멧 자체의 무게가 너무 무거워 설계의 재검토가 여러 차례 이뤄졌다는 경위도 있다. 헬멧 1개당 가격은 40만달러에 달한다.

또, F-35의 개발단계에서는 중국의 스파이가 기밀정보를 수집하고 있었다고도 보도되었다. 이는 에드워드 스노든 전 NSA 직원이 공개한 NSA(국가안전보장국) 자료에서 드러난 것이다.
이러한 정보를 기초로 설계되었다고도 알려져 있는 것이, J-31(젠-31)이라고 불리는 스텔스 전투기의 검증기이다. 이 기체는 2대의 엔진을 탑재하는 차이는 있지만 기체 형상이 F-35와 흡사하다.

 · 급등하는 개발비와 기체 가격
이와 같이 트러블이 연발한 F-35의 개발에는, 고액의 개발비가 투입되었다. 그 액수는 당초 예산을 1670억달러나 초과했다고 한다.

보통이라면 「전망이 허술했다」라고 하여 계획의 재검토나 중지가 강요될 수도 있는 사태이지만, 장래의 주력 전투기로서 개발되어 온 F-35에 관해서는, 계획의 중지는 「있을 수 없다」라고 하는 것이었다. 만일 F-35계획을 중지했다고 해도, 새롭게 계획을 책정해 개발을 하기 위해서는 긴 시간과 고액의 예산이 필요하기 때문에, 어떻게든 F-35를 완성할 수 있어야 한다는 사정이 있는 것 같고, F-35계획은 「너무 커서 그만둘 수 없다」라고 하는 견해도 있었다고 한다.

이 같은 개발비 급등과 각국의 조달보류 등의 영향으로 F-35의 기체가격은 각국 정부가 예산으로 잡은 대당 가격을 2배에 가까운 금액으로 증가했다고 한다. 개발비 급등을 그대로 반영한 가격을 받아들여야 한다는 것도 신기한 일이지만, 이 배경에는 미국의 군사원조 프로그램 '대외 유상군사원조(FMS)' 계약 내용이 자리 잡고 있다. 그 규정에 따라 미국 측이 기재의 가격과 납기를 변경해도 각국 정부는 위반 여부를 물을 수 없게 되어 있다.

기체 가격 자체도 급등하고 있지만, 납품 후 운용에도 막대한 비용이 소요되는 것으로 알려져 있다. 미국 정부 중에는 F-35의 생애 비용이 1조 5100억달러에 달할 것으로 추산되는 견해도 있어 도입 후에도 오랜 기간 세금에서 많은 예산이 소요될 것으로 예상된다.

Government sees lifetime cost of F-35 fighter at $1.51 trillion-tribunedigital-chicagotribute
http://articles.chicagotribune.com/2012-04-02/news/sns-rt-us-lockheed-fighterbre8310wb-20120402_1_problems-or-cost-increases-technical-problems-or-cost-f-35

Air Force Declares F-35A Ready For Combat
http://www.defensenews.com/story/breaking-news/2016/08/02/f35-ioc-air-force-operational-acc-combat/87948142/

How the F-35 Nearly Doubled In Price (And Why You Didn't Know) |TIME.com
http://nation.time.com/2012/07/09/f-35-nearly-doubles-in-cost-but-you-dont-know-thanks-to-its-rubber-baseline/