[윤석준의 차·밀]F-35 베껴서 개발한 J-31, 항모용으로 개량까지 멀고먼 길
(WWW.SURPRISE.OR.KR / 윤석준 / 2018-10-30)

미국 등 서방 군사전문가들은 중국 선양항공공업공사(瀋陽航空工業公司)가 야심차게 개발중인 J(殲)-31 제5세대 스텔스기가 함재기로 될 가능성에 의문을 갖는다.
 
J-31 스틸스기를 기존 함재기 J-15기의 대체용으로 도입하려는 계획이 미 공군, 해군과 해병대에서 운용하고 있는 F-35A/B/C와 유사한 과정일 것이기 때문이며 어려운 과정으로 보기 때문이다.
 
실제 J-31 앞바퀴에 충격방지장치와 2량 타이어를 장착하고 있는 것으로 보아 중국이 장차 함재기로 고려하고 있는 것으로 보인다.

[출처:인민망]

통상 지상 전개용 전투기는 앞바퀴를 단순화하여 탑재 무장 중량을 늘리고 있나 각종 방산전시회에 전시한 축소형 모형 및 비행사진의 J-31 모습이 2량 타이어를 갖추고 있다.
 
이에 대해 미국 등 서방 군사전문가들의 평가는 매우 부정적이다.
 
첫째, 중국의 자존심에 의해 시간에 쫓긴 개발이라고 평가한다. 중국은 주변국들이 제5세대 스텔스기 개발에 극한 경쟁을 치르고 있는 상황에 “중국만이 늦었다”라는 위기의식에서 전격적으로 무리한 제5세대 스텔스기 2종류 개발을 추진하였다는 평가이다. 미국은 1990년대에 F-22/35, 러시아는 2009년에 PAK FA, 일본 미쓰비시는 2007년에 X-2, 인도 2009년에 HAL AMCA 그리고 한국 KAI사가 2008년 KF-X 개발을 시도하였다.
 
둘째, 모양새만 스텔스 형상을 낸 ‘가짜’ 제5세대기로서 현재 미 공군이 운용하는 F-15/16과 미 해군 F-18 수준이라는 평가이다. 공군전문가는 J-31 스텔스기를 기존 제4세대 엔진에 제5세대 스텔스 기능만 억지로 접목한 스텔스기로 평가하면서, 괜스레 “스텔스” 성능에 집중함으로써 오히려 공중 기동성과 탑재 무장 중량에 제한을 받는 기형(奇形)의 스텔스기를 생산했다는 부정적 평가를 한다.

[출처:셔터스톡]

최근 실전에 배치된 것으로 알려진 J-20은 제4세대 전투기인 미 공군 F-15/16, 미 해군 F-18, 영국 타이푼(Typoon)과 프랑스 라파엘(Rafael) 전투기와 비교 시만 다소 우수하다는 야박한 평가를 받았다. 아마도 J-31도 예외(例外)가 아니라고 본다.
 
셋째, J-31기의 작전 목적이 애매하여 무용지물이라는 평가이다. 제5세대 스텔스기의 임무는 제공권 장악, 지상공격 및 근접항공지원의 3가지를 모두 소화해야 하며, 그래야 단독 비행작전이 가능하다. 미 공군은 F-22는 제공권 장악에 투입되는 F-15 대체기로, F-35는 지상공격 임무를 수행하는 F-16 대체기로 각각 다르게 개발하였으나, 이를 다목적 스텔스기로 완성하였다.
 
당시 이는 미국 공군에게 그리 쉬운 일이 아니었으며, 현재까지 F-35의 임무에 대한 논란이 끊이지 않고 있다. 이는 F-35 스텔스기를 F-15와 F-16으로 구분하여 가상 공중전(Dog-fight) 실험을 하면 다소 상반된 결과가 나오는 주된 이유이다. 다목적기인 F-35 스텔스기가 특정 임무를 각각 수행하는 F-15와 F-16 간 가상 공중전에서 결과가 달리 나오는 것은 극히 당연하다. 즉 임무 부여가 애매하며, J-31은 더욱 그러할 것이라는 평가이다.
 
특히 J-31은 해군 함재기로 운용하는 것은 제공권 장악과 지상공격 임무 모두를 수행하지 못한다는 것이 실전 경험이 있는 군사전문가의 시각이다.
 
우선 J-31이 J-20 제작사가 다르며, 중량, 무장 그리고 공중 기동력이 현격히 다르다. 중량은 J-20이 J-31보다 무거우며, PL -21 장거리 공-대-공 미사일을 탑재하나, J-31은 단·중거리 미사일만 탑재하는 것으로 알려져 있다.

[출처:셔터스톡]

또한, 탐지 레이더는 J-31이 J-20보다 단거리 표적 탐지에 유리한 고성능 KLJ-7A 능동 전자기 스캔 선 배열 레이더(AESA) 레이다를 갖고 있으나, J-20이 J-31보다 성능이 우수한 적외선 전자광학추적장치(EOTS)를 탑재하고 있어 장거리 표적을 유도할 수 있다. 결국, 이는 J-20과 J-31이 다목적이 임무가 아닌, J-20은 제공권 장악, J-31은 지상공격 임무로 분리하여 제작되었는 것을 암시한다.
 
또한, 운용 배치 부대가 다르다. 최근 중국 공군은 28대의 J-20을 실전에 배치한 것으로 알려져 있으나, 배치 부대가 5대 전구 사령부(TC) 내 항공전투부대(TCAF)가 아닌, 교육훈련 부대로 알려져 있다. 더욱이 중국 공군 전투기 1대당 매년 평균 작전 비행시간이 100∼150시간인데 실전에 배치된 J-20 스텔스기 비행시간이 여기에 못 미치고 있어 기초적 비행훈련 단계에 있는 것으로 알려져 아직 임무 부여가 불명확한 것으로 평가된다. 반면 J-31기는 여전히 시험비행 중으로서 단지 함재기와 수출의 2가지 유형으로 구분되고 있다. 가장 심각한 문제는 기동력 부족이다.

군사전문가들은 J-31이 F-35에 대응하기 위해서는 이들보다 더 높은 고도를 선점해야 하는데, J-31 조종사 헬멧전시장비(HUD)와 기내산소생성장치(On Board Oxyon Generating System: OBOGS) 상태가 미흡하여 고G 상태로 고고도로 이동하여 위치를 선점하는 것이 어렵다고 본다.

실제 미 공군 F-22와 F-35 스텔스기는 비행 중에 조종사의 산소 부족으로 인해 고압의 G 상태에서 의식상실(G Induced Loss of Consciousness: GLOC) 현상이 발생하는 문제를 겪었다. 예를 들면 미 하니웰(Honeywell)사가 개발하여 설치한 기내산소발생장치(OBOGS)가 제대로 작동하지 않은 원인으로 식별되어 OBOGS를 설치한 F-22와 F-35 조종사들이 비행을 거부하는 사태가 나기도 하였다.

[출처:셔터스톡]

군사전문가들은 중국 J-20이 실전 배치 이전에 극히 초급 수준의 곡예비행만을 시행한 이유가 아직도 조종사의 적응성과 헬멧시인조정장치(HUD) 체계에 의한 고등비행 수준에 이르지 못하였거나, 미국과 같이 의식상실 문제를 해결하지 못하는 것으로 예측하며 중국 J-31도 같은 문제를 갖고 있을 것이다. J-31은 상대방을 제압하기 위해 순간적인 고압의 G 상태로 조종사가 고고도로 상승해야 하는데 과연 J-31 조종사가 이를 극복할 수 있을지는 의문을 제기한다. 실제 J-20과 J-31기가 이러한 비행시험 또는 훈련 모습을 보인 것이 거의 없었다.
 
이러한 문제를 가진 J-31이 중국 해군 항모 함재기가 될 수 있는가는 또 다른 문제를 일으킨다.
 
외형상으로 J-31기는 미 F-35와 유사하여 미 해군이 항모에 F-35B/C를 탑재하는 것을 모방하면, J-31을 어느 Type형 항모이든 개량해서 탑재해야 한다. 예를 들면 지난 9월 25일에 영국 해군이 랴오닝 항모와 Type 001A형 항모와 같이 스키점프식을 채택한 퀀 엘리자베스(Queen Elizabeth) 항모에 탑재한 F-35B형이거나, 아님 미 해군이 스팀이륙과 착륙기어방식에 의한 착륙(CATOBAR) 또는 전자기이륙(EMALS)와 첨단 착륙기어 방식(AAG)를 채택한 포드급 항모에 탑재한 F/A-18C/D를 대체하는 F-35C형이어야 할 것이다.
 
전자는 수직이륙기(SVTOL) 방식이며, 이를 위해 ‘리프트 팬(lift fan)’을 추가로 설치해야 했으며, 수직 이착륙시 배출된 폐기가 엔진으로 유입되지 않도록 방지장치를 해야 했다. 특히 리프트 팬이 추가되어 무장 저장고가 작아져서 탑재 무장이 축소되었다. 실제 미 해병대와 영국 해군은 수직이착륙 F-35B 운용에 있어 이점에 대해 고민하였으며, 현재 기술적으로 해결하여 작전 신뢰성을 확보한 것으로 알려져 있다. 만일 F-35C 유형으로 가면 항모에 이착륙을 위해 주날개를 더 크게 설계하여 양력을 발생하도록 해야 하며, 수평 꼬리 날개를 두어 균형을 이룰 수 있도록 해야 한다. 아울러 이착륙 시에 연료 소비가 크기 때문에 기관포 등을 내장에 탑재하지 않고 연료 탱크로 대체해야 한다.  

과연 J-31이 함재기 개량형을 생산할 수 있을까?

우선 엔진이 문제다. 미 해병대/해군 F-35B/C의 엔진은 F-35A에 탑재한 Pratt & Whittny사의 F 135-PW-100이 아닌, CARTOBAR, EMALS와 AAG 방식에 적합한 F 135-PW-600을 탑재하고 있다. J-31이 중국 해군 항모에 탑재되면 항모 유형에 따라 별도 유형의 엔진을 J-31기에 탑재하도록 개발해야 하며, 이는 J-31기 엔진부터 달라야 한다는 문제로 귀결된다는 것을 암시한다.
 
다음으로 이는 이제 겨우 스텔스 효과 검증, 엔진 출력 강화 및 조종사 적응 단계에 있는 J-31이 랴오닝과 Type 001A에 탑재되기 위해 F-35B/C형으로 개발된다는 것은 거의 시간상으로 불가능하다.

[출처:인민망]

중국 해군은 J-31의 함재기 개발이 진행되더라도 CATOBAR 또는 EMALS와 AAG 방식을 채택한 Type 003형 항모에 이르려서야 탑재가 될 것으로 항모 이착륙 방식에 따라 J-31기를 각기 다르게 제작해야 한다.
 
특히 군사전문가들은 중국 해군 Type 003 또는 004형 항모가 2020년대 말이라야 가능할 것으로 전망하고 있다, 통상 항모 건조 시작부터 함재기 조종사 훈련이 시작되는 바, 2020년 말 부터 J-31 함재기형 개발이 완료되어야 한다는 것을 의미한다. 아직 개발단계에 있는 J-31기가 스키점프식, CATOBAR, EMALS 및 AAG 방식에 따라 각기 다른 유형의 J-31을 시간에 맞추어 개발할 수 있을지는 의문이다.
 
또한 4만톤 규모의 Type 075형 강습상륙함(LHA)도 상륙헬기에 추가해 J-31기를 탑재할 것으로 전망되는바, Type 075형 강습상륙함 비행갑판 크기를 고려하여 중국 해군은 F-35B 형태로 개선한 J-31 함재기를 필요로 할 것으로 전망된다.
 
더욱이 아직도 제4세대 엔진 RD-93과 중국 독자형 WS-13 엔진가 탑재되고 있으나, 출력이 약해 문제인데 언제 함재기용 엔진을 개발할 수 있을는지도 의문이다. 혹시 기술적으로 가능하다고 하더라도, HUD, EOTS, 분배개구적외선(DAS) 등의 조종사를 보조하는 첨단 장비에 대한 조종사의 숙련도가 과연 어느 정도일까 하는 의문이 간다.
 
결국 이는 J-31이 향후에 성공적으로 완성되더라도, 중국 해군은 여전히 J-15기를 운용해야 한다는 논리로 귀결된다. 이러면 중국 해군 항모는 미 해군 항모와 상대가 되지 않는다. 즉 미국과 중국 간 항모 성능 차이도 엄청난데, 함재기 마저 중국 해군의 J-15 제4세대 전투기와 미 제5세대 스텔스기간 현격한 차이가 나면 중국 해군 항모 전투단은 죽어도 미 해군 항모기동타격단을 이길 수 없다는 전제가 되어 버린다.
 
이에 안보전문가들은 중국 해군의 항모 확보 목표가 미 해군이 아닌, 남중국해와 대만 등의 근해에서의 제공권(air superiority) 및 제해권(sea control) 장악을 위한 목적에 있다고 전망하면서, 과도하게 중국 해군의 항모전투단 확보를 미 해군 항모타격단(CSG)와 1:1 개념으로 비교하는 것은 무리가 있다는 논리를 전개한다.
 
그러나 정착 중국 해군은 자신감을 제시한다. 우선 항모에 탑재된 J-31이 상륙강습 작전 또는 항모타격단 임무를 수행함에 있어 궁극적으로 CATOBAR, EMALS 및 AAG 방식에 적합한 F-35C형을 모방한 J-31로 귀착되어 개발될 것으로 전망한다. 즉 J-31 개발완료 시점과 Type 003 또는 004형 항모와 부합된 시기에 상호 연계성을 이루어질 수 있도록 개발과 교육훈련, 작전배치 및 작전투입 순으로 맞추어 나갈 것임을 분명히 하고 있다.
 
그러나 이는 의욕만 앞세운 주장이다. 기술적 문제는 고사하고 운용상 어떻게 Type 003 또는 004형 항모와 J-31 개발 완성 및 함재기로의 개선을 연계시키는가로 귀결되는 문제로 다시 연결된다.

현재 중국 내 군사전문가들은 J-31이 미 공군 F-35과 러시아 수호이 PAK FA 제5세대 스텔스기에 맞대응할 수 있는 우수한 성능을 갖추고 있다고 자평하고 있다.

만일 Type 003 또는 004형 항모가 CATOBAR, EMALS 및 AAG 방식 채택에 실패하는 경우 중국 해군은 J-31을 스키점프식으로 개조해야 하며 이는 J-15와 별다른 차이점이 없으며 오히려 조종사 양성에만 많은 시간과 예산을 투입해야 하는 문제가 남게 된다.
 
J-31을 미 해병대 F-35B 유형으로 개선하기 위해서는 리프트 팬과 내정형 저장고를 축소해야 하는데 이는 기술적으로 러시아 도움 없이는 불가능하다. 최근 미 해병대와 영국 해군이 겨우 F-35B를 워 십 상륙 강습함과 퀀 엘리자베스 항모에 탑재시키는 데 성공하였다.

[출처:셔터스톡]

약 30년간 AV-8B 또는 GR Harrier를 운용해 본 미 해병대와 영국 해군이 이러할 진데 전혀 경험이 없는 중국 해군이 이를 무리 없이 해결할 수 있을지는 대다수 군사전문가가 부정적 의견을 제시한다. 만일 중국 해군 항모가 첨단 이착륙방식 채택에 성공해도 J-31을 F-35C형으로 개선하는 데 문제가 간단하지 않다.
 
궁극적으로 중국이 미완성 J-31을 함재기로 탑재하려는 의도는 미래지향적이나, 갈수록 기술적 운용상 문제만 남게 될 것으로 보여진다. 일부 군사전문가는 중국 해군이 항모 유형과 관계없이 J-15와 J-31을 동시에 운용할 것이라는 궁색한 전망을 하나, 이는 분명히 낭비이다. 대체기가 결정되면 신속히 전력화를 이루는 것이 첨단 전력의 작전 완전성을 이룰 수 있다. 실제 지금 미 해군/해병대와 영국 해군이 ‘그렇게’ 하고 있다.

글=윤석준 한국군사문제연구원 객원연구위원
정리=차이나랩

윤석준은 한국군사문제연구원 객원연구위원이자, 예비역 해군대령이다. 2011년 12월31일 제대 이전까지 수상함 전투장교로 30년 이상 한국해군에 복무했으며, 252 편대장, 해본 정책분석과장, 원산함장, 해군본부 정책처장, 해본 교리발전처장 및 해군대학 해양전략연구부장 등을 역임했다.