한화에어로스페이스는 국방과학연구소(국과연)와 함께 국내 독자 기술로 개발한 무인기용 항공엔진 2종의 시제를 처음 공개했다. 설계부터 제조, 시험까지 항공엔진 개발 전주기 역량을 바탕으로 항공기의 심장인 엔진까지 국산화에 나서며 미래 무인기 전력 확보와 방산 수출 경쟁력 강화에 속도를 낸다는 전략이다.

한화에어로스페이스는 7일 경남 창원1사업장에서 ‘국산 장수명 항공엔진 초도시제 지상시험 착수식’을 열고 5500파운드급 터보팬 엔진과 1400마력급 터보프롭 엔진을 공개했다. 두 엔진은 국과연이 주관하는 사업으로 개발되고 있으며 한화에어로스페이스는 개발 주관업체로 참여해 설계와 제작, 시험을 수행하고 있다.

이번에 공개된 엔진은 저피탐 무인편대기와 중고도무인기 등에 탑재될 장수명 항공엔진이다. 그동안 국내에서는 미사일 등에 쓰이는 단수명 엔진 개발과 양산은 이뤄졌지만 수천 시간 이상 운용 가능한 장수명 항공엔진 시제가 국내 기술로 완성된 것은 이번이 처음이다.

김진형 국과연 책임연구원은 "이번 국산 항공엔진 초도시제 완성과 지상시험의 착수는 항공엔진 기술 확보를 향한 진정한 시작"이라며 "앞으로 많은 어려움과 난관이 있을 것으로 예상되지만 우리 손으로 개발한 항공엔진이 대한민국 하늘을 힘차게 날아오르고 세계 무대에서 당당히 경쟁하는 그 날까지 우리 연구진들은 최선을 다하겠다"고 말했다.

◆ 장수명 무인기 엔진 지상시험…미래 무인전력 핵심 기반 확보

5500파운드급 터보팬 엔진은 KF-21 전투기와 연계해 운용되는 저피탐 무인편대기용으로 개발되고 있다. 저피탐 무인편대기는 정찰과 전자전, 공격 임무를 수행하는 차세대 무인항공체계로 유·무인 복합체계(MUM-T)의 핵심 전력으로 꼽힌다.

1400마력급 터보프롭 엔진은 중고도무인기용이다. 중고도무인기는 장시간 체공하며 광범위한 지역을 감시·정찰하는 무기체계로 우리 군의 정보·감시·정찰(ISR) 능력을 높이는 역할을 맡는다.

현재 두 엔진은 조립을 마치고 지상 시운전을 진행하고 있다. 향후 시험개발과 비행시험을 거쳐 실전 배치가 추진될 예정이다. 터보프롭 엔진은 2030년대 초 고고도·중고도 정찰 무인기에 적용하는 것을 목표로 하고 있으며 5500파운드급 터보팬 역시 시험개발 이후 비행시험에 돌입할 계획이다.

한화에어로스페이스는 엔진 개발을 시작으로 1만파운드급 터보팬 엔진, 차세대 전투기용 2만4000파운드급 첨단 항공엔진까지 단계적으로 개발 범위를 확대한다는 청사진도 제시했다. 5500파운드급 엔진에서 확보한 코어엔진 기술을 활용해 출력과 연료효율을 높인 엔진으로 발전시키겠다는 전략이다.

◆ 해외 수출통제 넘는다…"엔진 독립이 곧 방산 경쟁력"

김선 한화에어로스페이스 항공사업부장은 "항공 엔진은 '기계공학의 꽃'이라 불릴 만큼 고도의 정밀함과 극한의 기술력이 요구되는 만큼 우리 스스로의 힘으로 엔진을 개발한다는 것은 매우 도전적인 일"이라고 말했다. 

현재 전투기용 항공엔진을 독자 개발·생산하는 국가는 미국·영국·프랑스·러시아·중국 등 소수에 불과하다. 글로벌 시장 역시 GE에어로스페이스, 프랫앤드휘트니(P&W), 롤스로이스 등 이른바 '빅3'가 유인기 엔진 시장의 약 80%를 점유하고 있다.

기술 이전 역시 엄격하게 통제된다. 해외 엔진을 도입할 경우 정비와 성능개량, 제3국 수출 과정마다 원 제작국의 승인이 필요하다. 실제 스웨덴의 그리펜 전투기는 미국산 F414 엔진 수출 승인 문제로 해외 수출에 제약을 받은 사례도 있다. KF-21 역시 현재 미국 GE의 F414 엔진을 면허 생산해 탑재하고 있다.

이 때문에 독자 엔진 확보는 자주국방뿐 아니라 방산 수출 경쟁력 확보를 위한 핵심 과제로 꼽힌다. 엔진까지 국산화하면 항공기와 항전장비, 무장체계를 모두 국내 기술로 묶는 수직계열화가 가능해지고 가격과 성능, 유지보수 조건 등을 보다 유연하게 조정할 수 있다.

김 부장은 "항공엔진의 독자 개발은 대한민국이 진정한 항공 강국으로 도약하기 위한 핵심 과제"라며 "첨단 항공엔진 개발까지 단계적으로 추진해 기술 자립을 이루겠다"고 말했다.

◆ 설계·제조·시험 전주기 역량으로 첨단엔진 개발 속도

한화에어로스페이스는 1979년 공군 F-4 전투기용 J79 엔진 창정비를 시작으로 47년간 1만대 이상의 항공엔진을 생산해왔다. 전투기와 훈련기, 헬기 등에 탑재되는 엔진을 생산하며 설계와 제조, 시험, 정비에 이르는 항공엔진 전주기 역량을 축적했다.

그동안 장거리 공대지 유도탄용 1200파운드급 터보팬 엔진과 수리온·KF-21용 보조동력장치(APU) 등 독자 엔진 개발도 진행해 왔다. 최근에는 민항기 신형 엔진 공동개발 프로그램에도 참여하며 기술 역량을 넓히고 있다. 회사는 이를 위해 최근 10년간 개발시설 투자와 사업 인수 등에 약 2조원을 투입했다.

향후에는 방위사업청과 산업통상자원부, 우주항공청 등이 추진하는 차세대 첨단 항공엔진 개발사업에도 참여할 계획이다. 총 사업 규모는 약 5조5000억원으로 엔진 개발과 소재 국산화, 시험 인프라 구축 등을 포함한다. 이를 통해 2만4000파운드급 첨단 전투기 엔진 개발 기반을 확보한다는 구상이다.

한화에어로스페이스는 소재 자립화와 제조 혁신에도 속도를 내고 있다. AI 기반 디지털트윈을 활용한 엔진 설계와 운영, 스마트팩토리 기반 첨단 생산체계, 고장 예지 시스템 등을 구축해 선진국과의 기술 격차를 줄인다는 계획이다. 또한 국내 소재·부품 기업과 협력을 확대해 양산 단계에서는 주요 소재의 국산화율을 85% 수준까지 끌어올리는 것을 목표로 하고 있다.

김종호 한화에어로스페이스 첨단엔진사업팀장은 "축적된 경험과 기술을 바탕으로 선진국과의 기술 격차를 빠르게 좁히고 대한민국 항공엔진 기술 자립을 위해 모든 역량을 집중하겠다"며 "항공엔진 개발은 중소 협력사와 함께 성장하는 산업 생태계 조성으로도 이어질 것"이라고 말했다. 산업연구원은 첨단 항공엔진 개발이 2050년까지 6~7조원의 생산유발효과를 가져올 것으로 전망하고 있다.