항공기 엔진은 GE 등 3개사가 독점
뜯어보고 부수고…무모한 도전 40년
블레이드 1000만번 흔들어 피로시험
제공호, KF16 등 국내 생산 ‘구슬땀’
F15K는 엔진만 국내 생산…기술 전진

제주 상공을 비행하는 F15K. 공군 제공

이지스 구축함부터 각종 미사일과 자주포까지, 한국 무기 기술은 세계적으로 유례를 찾아보기 어려울 정도로 빠른 속도로 성장하고 있습니다. 지난달에는 ‘한국형 전투기’(KFX) 시제기를 언론에 공개하며 새 역사를 썼습니다.

하지만 아직 미개척지도 많습니다. KFX는 우리 손으로 개발했지만, 엔진은 제너럴 일렉트릭(GE)의 ‘F414’를 사용합니다. 세계 항공기 엔진 시장은 GE와 프랫앤휘트니(P&W), 롤스로이스 등 3곳이 틀어쥐고 있습니다. 100년 이상의 긴 기간 동안 국가 차원에서 거액의 자본을 투입하고 연구해 기술 표준을 만든 곳들이어서 ‘추월’은 커녕 ‘추격’조차 쉽지 않습니다.

기체와 별개로 엔진만 국내에서 생산한 F15K 엔진 F110. 한화에어로스페이스 제공

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그렇지만 한국에서도 ‘싹’이 트고 있습니다. 불과 40여년의 짧은 기간이었지만 단순 엔진 창정비에서 부품 조립으로, 다시 국산 부품 생산과 통합으로 큰 도약을 했습니다. 국내에서 유일하게 항공기 엔진 개발사업을 하고 있는 한화에어로스페이스는 한국형 발사체 ‘누리호’의 엔진 개발도 주도하고 있습니다. 하지만 이런 성과가 하늘에서 뚝 떨어진 것이 아닙니다.

4일 한화에어로스페이스에 따르면 이 회사는 1979년 헬기와 전투기 엔진 ‘창정비’ 사업으로 엔진 사업에 뛰어들었습니다. 창정비는 오래 사용한 무기를 해체·수리해 새 제품에 가까울 정도로 복원하는 것을 의미합니다. 엔진 개발은 주로 창정비→조립생산→면허생산→독자연구개발 등 4개의 단계를 거칩니다.

●기적…창정비 3년 만에 엔진 면허 생산

아무런 기술력이 없는 상태에선 창정비가 제품 개발만큼 어렵습니다. 공군 수뇌부도 초기엔 미심쩍은 태도였습니다. 그들은 1년만에 깜짝 놀라게 됩니다. 1980년 주력전투기인 F4 전투기의 창정비가 완료됐기 때문입니다. 첫 단계가 마무리되자 숨 돌릴 틈도 없이 그 해 곧바로 다른 기종의 조립생산이 시작됐습니다.

첫 국내 조립 기종은 ‘제공호’(KF5)였습니다. GE로부터 온 ‘J85’ 엔진과 도면을 보고 수백개인 부품을 모두 뜯었다가 다시 조립하길 반복했습니다. 불과 2년 만인 1982년 제공호는 세상에 모습을 드러냈습니다. 당시 초음속 전투기를 자체 제작할 수 있는 나라는 일본과 한국뿐이었습니다. 다음 해엔 J85 엔진 면허생산이 가능해졌습니다.

좀 쉴 법도 한데 연구팀은 또 도전에 나섰습니다. 엔진 압축기, 터빈, 연소기 등 43개 품목 764개 부품을 국산화하기로 한 것입니다. 실제로 1986년 목표한 부품 국산화까지 이뤄냈습니다. 항공기 분야에서 ‘한강의 기적’이라고 할 만한 쾌거였습니다.

이륙하는 KF16 전투기. F16의 한국형 버전이다. 공군 제공

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전투기 엔진 개발 기술이 가장 큰 도약을 한 계기는 1991년부터 시작한 ‘한국형 전투기 사업’(KFP)이었습니다. 이번엔 처음부터 핵심 부품을 우리 손으로 만들어 기체 생산을 하기로 했습니다. 한화에어로스페이스 등 100개 협력사 4000여명의 인력이 KF16 개발에 소매를 걷어붙이고 나섰습니다.

KF16에는 P&W의 F100 엔진이 장착됐는데, 엔진 제작은 처음부터 난관에 부딪혔습니다. P&W는 제품 시험에 대한 정보를 거의 제공하지 않았다고 합니다. 엔진을 판매하는 입장에선 어쩌면 당연한 결정이었는지 모릅니다. 하지만 국내 연구팀에게는 ‘피를 말리는’ 상황이었습니다. 한화에어로스페이스 관계자는 “기술 약소국이라는 서러움이 오기를 발동하게 했다. 무모한 도전일 수 있지만 일단 무식하게 덤벼보기로 했다”고 설명했습니다.

가장 큰 문제는 높은 강도와 안전성을 확보해야 하는 ‘터빈 블레이드’ 제작이었습니다. P&W에 수차례 문의했으나 아무런 답변도 오지 않았습니다. 그래서 어떤 시험과정을 거쳐야 하는지도 모르고 일단 제작부터 하기로 했습니다.

●“기술 약소국 서러움이 오기 발동”

내구도를 확보하는 ‘피로시험’ 기준이 없어 블레이드를 직접 1000만번씩 구부리고 흔들어 부러뜨리고, 또 부러뜨렸습니다. 27번의 정식시험을 거치는데 1년이 걸렸습니다. 또 엔진 소음과 관련한 주파수를 알아보기 위해 연구소에 있는 장비로 일일이 부품을 두드려 14개 주파수를 찾아냈습니다.

회사 관계자는 “1997년 첫 시험비행에 맞추기 위해 휴일도 없이 거의 24시간을 연구소에서 지냈다”고 했습니다. 이런 노력으로 1997년 시험 비행에 나선 KF16은 엔진을 포함한 전체 부품의 국산화율이 41%에 이르렀습니다.

최초의 국산 초음속기 ‘T50’에 들어간 ‘F404’ 엔진은 국내 조립 라인에서만 만든 것입니다. 2006년 엔진 출고가 이뤄졌는데, 모든 부품을 국내에서 생산한 것은 당시가 처음이었습니다. 비록 GE 제품의 면허생산이었지만, 국내 생산이라는 이점 때문에 우리 기술진과 공군의 요구사항이 크게 반영됐습니다.

면허생산을 하면 원청업체에 ‘면허료’를 지급해야 합니다. 그런데 2005년부터 2008년까지 생산한 F15K 엔진 ‘F110’은 국산화 품목을 제외한 금액만 면허료로 지급했습니다. 여기엔 사연이 있었습니다.

지난달 24일 경남 사천 한국항공우주산업(KAI) 고정익동에서 한국형전투기(KFX) 시제 1호기의 막바지 공정이 진행되고 있다. 시제 1호기는 4월 출고식을 통해 국민들에게 공개된다. 국방일보 제공

F15K는 1차로 40여대를 면허생산 형태로 도입할 계획이었는데, 국내엔 제작할 업체가 없어 미국의 원청 제조사가 직접 제작하는 것으로 계획이 바뀌었습니다.

그래서 정부는 전투기를 ‘완제품’ 형태로 수입하기로 했습니다. 이 때 한화에어로스페이스는 “장기적 관점에선 이득”이라며 엔진만 면허 생산하겠다고 정부를 간곡하게 설득했습니다.

●“장기적 이득 보려면 우리가 만들어야”

KFX의 엔진 F414 엔진. 아직 엔진 기술 자립은 이루지 못 했지만 기술 고도화를 위한 엔진 생산은 해마다 꾸준히 이뤄지고 있다. 한화에어로스페이스 베공

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국제통화기금(IMF) 외환위기 여파로 경험 많은 엔지니어들이 퇴직했고, T50 엔진 개발도 동시에 진행해야 할 상황이었지만 회사는 포기하지 않았습니다.

결국 면허료는 아끼고 엔진 개발 기술력은 더 확보하는 계기가 됐습니다. F15K 엔진부품의 국산화율은 29%였습니다. 기술 자립을 논할 정도는 아니었지만 전투기 엔진 사업은 단 한번도 명맥이 끊기지 않고 꾸준히 이어질 수 있었습니다.

그 결과로 이제 한국은 KFX의 엔진 통합을 앞두고 있습니다. 엔진 부품 국산화율이 더 높아져 39%에 이릅니다. 물론 아직 갈 길이 멉니다. 하지만 40년의 노력으로 전투기 엔진 완전 국산화가 ‘꿈’은 아니라는 것이 확인됐습니다. 이미 GE와 P&W도 각종 인증을 통해 한국의 기술력을 인정했습니다. KFX를 발판으로 삼아 마지막 단계로 엔진을 포함한 전체 핵심 부품의 국산화와 수출이 이뤄지길 기원합니다.

정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

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