[과학을 읽다]첫 국산 전투기 'KF-21'이 예뻐진 비결

                                                       

• 김봉수 입력 2021. 06. 26. 10:07 수정 2021. 06. 26. 13:53 
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• [아시아경제 김봉수 기자]
• 지난 4월 첫 국산 전투기 'KF-21' 보라매의 시제기가 공개돼 전세계의 이목을 끌었습니다. '선수'들은 한 눈에 알아봤죠. 해외에서도 "저 전투기는 '진짜'다"라는 평가가 쏟아져 나왔습니다. 아직 시험 비행을 하지도 않았지만 디자인 자체에 대해선 "아름답고 잘 빠졌다", "안정적이면서도 역동적인 전투 비행에 최적화됐다"는 평가입니다. 완벽하진 않지만 제한된 수준의 스텔스 기능까지 디자인을 통해 구현했다는 분석까지 나오고 있습니다. 한국이 제작한 첫 국산 전투기가 이런 칭찬을 받고 있다는 건 기분 좋은 일이죠.
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• 그런데 한국항공우주연구원(KARI)가 이같은 훌륭한 디자인의 '비결'을 공개해 관심을 끌고 있습니다. KARI에 따르면 KF-21은 제작 과정에서 9번의 세부적인 디자인 변경 과정을 거쳐 지금처럼 흠잡을 데 없이 미끈하게 잘 빠진 동체를 갖게 됐습니다. 시제기로 출고된 KF-21 보라매의 최종 모델명은 C-109인데, C-101부터 시작해 9번의 형상 설계 변경을 거쳤다는 뜻입니다. 즉 개념 설계 단계에서 공개된 C-101을 거쳐 2012년 최종 형상으로 C-103이 확정된 후에도 본격적인 개발 과정을 거치면서 6번의 디자인 개선 작업이 진행됐다는 것입니다.
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• KF-21 최종 모델 C109.
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• 이 과정에서 KARI는 C-103 모델에서부터 시제기까지 풍동 시험을 통해 전투기의 '신체 능력'을 검증하고 완벽한 바디 라인을 완성하기 위해 데이터를 수집하는 역할을 담당했습니다. KARI는 2016년부터 총 2000시간 동안 5차례에 걸쳐 C-103모델부터 시제기에 이르기까지 아음속 풍동시험을 진행했습니다. 뿐만 아니라 해외에서도 같은 모델로 초음속 풍동시험이 동시에 진행됐다고도 하네요.
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• 풍동 시험이란 인공적으로 공기가 빠른 속도로 흐르게 만든 장치 안에 제작된 기체를 집어 넣고 이리저리 움직여 보면서 기동성, 안정성 등을 테스트를 해보는 것을 말합니다. KARI는 실제 전투기를 그대로 본 따 13분의1로 축소한 모형을 풍동 저울에 올려 놓고 음속의 30% 정도 되는 공기 흐름을 만들어 실험을 했습니다.
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• 이같은 실험은 전투기의 '신체 능력'을 테스트하는 것이죠. 즉 전투기가 원하는 속도로 흔들림없이 공기를 뚫고 전진할 수 있는지, 몸을 움직였을 때 자세를 오랫동안 유지할 수 있을 지를 주로 테스트해 그 결과를 기체 디자인에 반영하는 작업을 진행했습니다. 이는 굉장히 중요한 일입니다. 전투기의 생명은 기동성인데, 만약 45도까지 기체를 세워도 뒤집혀지지 않도록 설계된 전투기가 35도에서 뒤집혔다면 큰 일이 나겠죠. KARI는 풍동 시험을 통해 이같은 일이 일어나지 않도록 형상을 바꾸기 위한 데이터를 만들어 냈습니다. 초음속 전투기(최대 속도 마하 1.81)인 KF-21을 대상으로 아음속 테스트를 진행한 것은 저속 주행에서 발생한 문제는 고속 주행에서도 일어날 수 있으며, 아음속 테스트에서도 형상 설계의 큰 문제점은 걸러낼 수 있기 때문이랍니다.
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• 기동성 뿐만 아니라 아주 급격한 기동을 했을 때 기체가 불안정해지는 지를 체크하는 것도 풍동 시험의 주요 목적입니다. 이럴 경우 대부분 날개의 문제일 가능성이 큰 데, 날개를 키워서 다시 설계할 지, 아예 날개 위치를 바꿔 볼 지, 혹시 흡입구의 형상이 문제가 되는 것은 아닌지 등등 다양한 검토를 통해 설계 변경 절차를 거쳤습니다.
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• 눈에 띄는 것은 해외에서 '초음속 테스트'를 할 수 밖에 없었던 안타까운 현실이네요. KF-21 개발 당시까지만 해도 한국에 초음속 풍동 시험 시설이 갖춰져 있지 않았기 때문입니다. 이에 해외의 시설을 빌려 초음속 풍동 시험을 했는데, 한 번에 사용 가능한 시간은 고작 1분여에 불과했고 또 시험을 재개하기 위해선 많은 시간을 기다려야 해 실무자들의 고생이 심했다고 합니다. 그러나 한국도 마침내 2018년 6월 국방과학연구소에 천음속(마하 1.0 안팎) 풍동 시험 시설이 갖춰져 양산 및 개량 작업에 활용되고 있다고 하니 반가운 소식이죠.
• 김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr

 

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