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미국과 우방국가들이 장차 국가적인 군사전략 수립 시 반드시 고려해야 할 요소는 지속 증가하는 위협에 대한 대응책이다.
향상된 대공방어 체계와 4세대 전투기들은 수적으로 급격히 확산되고 성능도 지속 향상되고 있다. 이는 이러한 위협으로부터 누구도 우위를 차지하지 못하며, 탁월한 전술과 훈련으로는 더 이상 제공권을 보장할 수 없다는 것을 의미한다.
이제 군사전략가들은 지속적으로 발전하는 적의 위협으로부터 국가 방위를 확실히 보장할 수 있는 계획을 반드시 수립해야 한다.
최저피탐지(Very Low Observable: VLO) 스텔스 기능을 갖춘 5세대 전투기인 F-35는 최신 지대공 미사일의 위협 환경에서도 생존함은 물론, 적의 4세대 전투기들이 압도적인 수적 우위를 보이는 상황에서도 이동 및 기동 목표를 위치파악 및 추적하여 파괴시킬 수 있도록 설계되었다.
F-35는 예측 가능한 모든 환경에서의 제공권을 보장하고 어떠한 미래 군사력 현대화 요건에도 필요한 기반을 제공할 것이다.

<제 4세대 항공기의 대표 F-15 Strike Eagle>

<진정한 5세대 항공기 F-35 JSF>

Kill Chain에 대한 무력화, 생존의 핵심
모든 대공 방어체계의 성공적인 격파는 Kill Chain 순서에 따라 지속적인 연계와 유연한 다음 단계로의 전환에 의해 좌우되며, Kill Chain의 요소는 성공적인 감시, 탐지, 표적 획득, 추적, 발사, 유도 및 격파를 포함한다.
최저피탐지 (VLO) 스텔스 기능은 F-35와 같은 전투기가 Kill Chain의 각 연결고리를 차단하게 한다.
만약 VLO 신호가 적 감시 레이더로 하여금 표적 방향 정보 제공을 차단하면 표적 획득과 추적 체계는 무용지물이 되고 VLO 전투기를 향한 무장 발사는 원천적으로 봉쇄된다. VLO 전투기가 완전히 보이지 않는다고 주장된 적은 없다.
그러나 표적 획득이 불가능하고 표적획득 레이다에 지속적인 정보 제공이 불가능하므로 Kill Chain이 끊어지게 된다는 것이 핵심이다. 일부 저주파 레이더 체계는 적어도 VLO 전투기에 대해 임의적인 정보를 제공할 수 있을 것이라는 주장이 제시되어 왔다.
하지만, 이러한 간헐적인 정보로는 일관성 있는 표적 획득 및 추적에 필수적인 주요 변수들(정확한 거리, 방향, 속도, 고도 등)간의 상관관계를 파악할 수가 없다. 또한, 정확한 추적이 없이 무기를 발사하는 것은 아무런 소용이 없다.

VLO 스텔스의 요소 최근 실제 비행 훈련에서 전투의 판도를 바꾸는 (game changing) 성과를 입증한 F-22와 더불어, F-117과 B-2의 전투작전 투입은 스텔스 기능이 전투기의 생존률과 치명적 파괴력을 어떻게 향상시켰는지를 명백히 보여주고 있다.
이러한 장점에 맞서, 여러 4세대 전투기들이 성능 면에서 ‘5세대 스텔스 전투기에 근접한 전투기’ 또는 ‘4.75 세대 스텔스 전투기’라고 선전되고 있다. 하지만 VLO 스텔스 기능 요소들에 대한 이해 없이는 “5세대에 근접한 스텔스” 또는 “4.75 세대 스텔스”와 실제 5 세대 VLO 스텔스 간에는 엄청난 차이가 있다는 것을 알지 못한다.




F-35의 5세대 스텔스 기능은 지난 25년간 축적된 스텔스 기술이 모든 면에서 집약된 결과물이다. 실제 VLO 수준을 갖추기 위해서는 전투기 설계 단계에서부터 스텔스 기능을 주요 요소로 고려하여 반영해야 한다. VLO 스텔스 설계의 주요 요소에는 내부 연료, 내부 무기체계, 내장형 센서 및 동체 설계가 포함된다. 이러한 이유로 인해 기존 전투기의 성능 개조를 통해서는 진정한 VLO 스텔스 기능을 갖출 수 없다.

내부 연료, VLO 스텔스는 동체 내부에 다량의 연료를 내장하고 있어, 외부 연료탱크를 필요로 하는 4세대 전투기에 비해 작전 반경을 확장한다. 외부 연료탱크는 불규칙한 동체모양을 형성하여 전투기가 적의 탐지에 대해 취약하게 한다.
외부 연료탱크는 항력을 가중시켜 작전 반경을 단축시키는 한편, 속도와 가속과 같은 항공역학적 성능을 저하시킨다.

<날개하부의 연료 탱크는 레이더 반사면적을 증가시키고, 공기저항을 유발한다. 하지만 항속거리 연장을 위해서는 불가피하다. 교전상황이 벌어지면 즉시 연료탱크는 버리고 전투에 임한다. 그래서 외부연료탱크를 Drop Tank라 한다>

내부 무장 ? 외부 연료탱크와 마찬가지로, 동체 외부에 장착된 무장은 전투기의 노출을 증대시키는데, 특히 무장 발사 지점이 오늘날의 대공 방어 체계로 충분히 감지될 수 있는 범위 내이다. 이러한 취약점으로 인해 4세대 전투기가 효과적인 무장 발사 지점에 도달시까지 생존할 가능성은 매우 낮아지고 있다. 이와 반대로 무기를 내부에 탑재할 수 있는 능력은 전투기가 적의 대공 방어 무기 위협 범위 내에서도VLO 스텔스 특성을 유지토록 하고, 적이 탐지를 못하는 상황에서 목표물에 접근 후 무기를 발사할 수 있도록 하여 생존력과 파괴력을 향상시켜 준다.

내부/내장형 센서
기존의 4세대 센서 시스템의 구성요소인 돌출형 안테나, 센서 blade와 외부 pod는 레이더에 대한 노출을 증대시킨다. 반면, VLO 스텔스에서는 내부 센서 시스템과 내장형 안테나가 비행기 설계의 필수 요건이다.
동체 설계 ? VLO 스텔스 전투기 제작 시 가장 중요시 되는 것 중 하나는 동체 설계이다. 레이더에 노출되는 것을 막기 위한 동체설계는 전면부 공기 흡입구에서부터 시작된다. 레이더 에너지를 반사시키는 엔진으로의 공기흡입 조절위한 ramp, 분할기 등 기타 장치를 일체 장착하지 않는다. 가시선의 노출을 감소시키는 흡입구 설계는 레이더 에너지의 반사를 감소시킨다.
불행하게도 오늘날의 4세대 전투기의 엔진 흡입구는 엔진의 터빈과 엔진 blade가 보이도록 설계되어 레이더에 쉽게 노출된다.
스텔스 동체 설계의 또 다른 주요 특성은 날개와 주요 조종면 부문의 선미와 후미가 정렬되었다는 것이다. 동체 설계는 모서리 부분들이 평행 대칭을 이루도록 하여 레이더 에너지를 반사하는 전체적인 영역을 줄여야 한다.

VLO 스텔스의 가치: 치명적 파괴력
첨단 대공 방어체계와 직면한 상황에서도 생존력을 제공하는 VLO 스텔스 기능은 압도적인 제공권은 물론, 이러한 첨단 대공방어 체계에 치명적인 공대지 파괴력을 보장한다. VLO 스텔스 기능은 첨단 4세대 전투기가 F-35의 존재를 확인하고 대응하기 훨씬 이전에 F-35가 4세대 전투기에 대한 탐지, 추적을 마쳐 무장을 발사하고 격추시킬 수 있도록 한다.
공대지 교전 시 VLO 스텔스 기능은 주요 목표물을 방호하는 적군의 첨단 무기로부터 F-35를 보호하고 원격 무기의 사정권 내에 접근하거나 침투가 가능하도록 한다. F-35의 VLO 스텔스 기능은 적의 탐지 거리를 효과적으로 감소시켜 적의 위협을 피하고 위협 요인과 대치한 상황에서도 비행을 가능토록 한다. F-35의 독자적인 침투, 목표물 근접 및 안전한 귀환 능력은 4세대 전투기와 비교했을 때 동일한 작전 수행에 필요한 전투기의 대수 및 지원기 플랫폼을 현저히 절감시켜 준다.
4세대 전투기의 경우는 아군의 교란, SEAD 플랫폼 및 전투기 공중엄호 등의 지원을 필요로 하게 된다.

5세대 F-35는 최초 설계에서부터 최저피탐지 (VLO) 스텔스 기능의 모든 요소들을 적용하여 전투의 판도를 바꾸는 성능을 갖추었고 미국과 우방국가들이 압도적으로 제공권을 확보하도록 할 것이다. 이에 반해 4세대 전투기들은 생존력을 향상시키기 위해 동체 개조를 통해 노출을 감소시키는 노력을 하고 있지만, VLO 스텔스 기능의 핵심 요소인 내부 무장 장착, 내장형 센서, 스텔스 동체 디자인은 적용하지 못하는 것이 사실이다. 따라서, 4세대 전투기에 미래 전투에 필요한 외부 연료 탱크, 무장 및 센서들을 개선할 경우 그 효과가 미미할 정도로 향상된다. VLO 스텔스 기능은 공대공 제공권과 공대지 파괴력을 4세대 전투기와는 비교할 수 없을 정도로 크게 향상시킨다.
F-35에 적용된 VLO 스텔스 기능은 현재까지 향상된 대공 방어체계와 4세대 전투기로 확보할 수 없었던 군사적 우위를 회복할 수 있도록 할 것이다.

[출처] 21세기 스텔스 기술의 가치와 중요성 (대한민국 해병대 연구 Republic Of Korea Marine Corps RESEARCH) |작성자 트로이반