[F-15K 해부] 1. 추진력의 비밀

공중 급유받는 F-15K 태극마크를 단 F-15K가 태평양 상공에서 미 공군의 공중급유기 KC-135로부터 공중급유를 받고 있다. F-15K 3호기와 4호기는 한국 공군에 인도되기 위해 지난 2일 미국 세인트 루이스공항을 이륙, 태평양을 건너 7일 서울공항에 착륙했다. (서울=연합뉴스)

비밀로켓보다 빠른 상승…“현재론 동북아 최강”

한국 공군이 차기 전투기로 선정한 F-15K 전투기 3, 4호기 2대가 지난 7일 경기도 성남 공항에 도착했다. 먼저 생산된 F-15K 1, 2호기는 장비 정상작동 여부를 판단하는 시험을 계속하고 있어, 나중에 도착할 예정이다. F-15K는 미 공군의 주력 전투기 F-15E 스트라이크 이글을 기본 모델로 해, 일부 성능을 업그레이드했다. 한국 공군의 최신예기 F-15K의 성능을 몇차례에 걸쳐 살펴본다. [편집자]

[F-15K 해부] 1. 추진력의 비밀

공군, 도입 때 심한 논란 불구 “F-15K에 대체로 만족”
23일까지 성남 공군기지에서 열리는 서울 에어쇼에서 만날 수 있어

한국 공군의 차기 전투기인 F-15K는 18일부터 23일까지 경기도 성남 공군기지에서 열리는 서울 에어쇼에서 선을 보이고 있다. 차기 전투기 선정(F-X) 과정에서는 숱한 화제와 논란이 있었지만, 공군은 F-15K에 대체로 만족하는 분위기이다. F-15K의 총 도입 대수는 40대에 불과하지만, 전투반경을 확장시키는 등 공군의 전투력을 한 단계 상승시킬 수 있다는 평가를 받기 때문이다. 안정훈 공군 정훈공보실장(준장)은 10월17일 “F-15K 도입은 노후된 F-4 팬텀기의 단순한 대체에 그치지 않는다”며 “당분간 동북아시아 지역에서 F-15K를 능가하는 전투기는 없을 것”이라고 말했다.

F-15K가 자랑하는 기술 가운데 하나는 엔진의 추진력이다. F-15K는 제너럴일렉트릭의 F110 터보팬 쌍발 엔진을 장착하고 있다. 엔진 한 개의 추력은 2만9천파운드(약 1만3154㎏)다. 이런 엔진 추력은 한국 공군이 현재 보유중인 기종 가운데 최신예인 F-16 전투기의 추진력과 똑같은 것이다. 다만 F-16의 엔진이 1개인 데 반해, F-15K는 2개의 엔진을 달고 있다. 구형 F-4E 팬텀 전투기는 쌍발 엔진을 갖고 있지만 엔진 1개의 추력이 1만7900파운드(약 8119㎏)에 지나지 않는다.

공군의 차세대 전투기로 선정됐던 F-15K의 초도기가 7일 오후 웅장한 위용을 뽐내며 성남 서울공항 활주로에 착륙하고 있다.

“당분간 동북아에서 F-15K 능가하는 전투기는 없다”

전투기 성능을 결정하는 중요한 요인 가운데 하나는 추력 대 중량의 비율이다. 추력 대 중량의 비율을 높이려면 강력한 엔진 추진력과 가벼운 기체를 가져야 한다. F-15K의 추력 대 중량의 비율은 1.6에 이른다. F-16은 1.3 정도이다. 대부분의 구식 전투기들은 1 이하다. 엔진의 추력과 중량의 비율이 1 이상이 되면 비행기 날개의 양력에 의지하지 않고 추력만으로도 비행이 가능하다.

F-15K가 이륙하는 모습을 보면 기수가 들리는 순간 곧바로 하늘로 치솟아 오르는 등 비행 활주 거리가 매우 짧다. 공군 관계자는 “F-15K는 상승 지속 능력도 우수해 이륙 뒤 수직에 가까운 자세로 하늘을 치솟아 오를 수 있다”고 말했다.

미국은 F-15의 이런 성능을 이용해 대기권 밖 인공위성을 공격하는 미사일을 발사하는 시험을 자주 했다. F-15가 이륙한 뒤 15000m까지 상승한 기록은 77.02초로, 새턴 5형 로켓보다 약 10초가 빠르다. 이런 추진력을 갖고 있기 때문에 F-15가 15000m까지 전속력으로 급상승해 위성 공격용 미사일을 발사하면, 미사일은 2단 로켓의 추진으로 대기권을 꿰뚫어 우주공간에 도달할 수 있다. 미국이 F-15를 급상승시켜 정찰위성 등을 공격하려는 이유는 미사일의 비행시간을 최소화해 위성이 도피할 수 있는 시간적 여유를 주지 않기 위해서다.

이런 놀라운 상승력은 F-15의 경량화에서 나온다. F-15K의 모체가 되는 F-15E는 F-4E 팬텀 전폭기보다 높이에서 50㎝, 폭에서 1.3m 크다. 그러나 자체 중량은 F-15E가 14379㎏, F-4E가 13757㎏으로 별다른 차이가 없다. F-15는 강력한 엔진 추력과 함께 가벼운 무게 때문에 놀라운 비행을 할 수 있는 것이다.

티타늄 소재로 전투기 무게 크게 낮춰…로켓보다 빠른 상승력

이런 가벼운 무게의 비밀은 소재인 티타늄에 있다. 티타늄은 F-4E에 사용되는 스테인레스보다 가벼우면서도 강한 금속이다. 티타늄은 스테인레스의 60%에 못 미치는 무게로도 같은 강도를 나타낸다. 전투기 전체 무게가 가벼워지니 다른 무장을 탑재할 수도 있어, 티타늄 사용은 전반적인 성능 향상을 가져온다. 다만, 티타늄은 매우 질긴 금속이어서 가공하기가 무척 어렵다. 면허 생산으로 F-15J를 만든 일본의 경우, 처음 티타늄 덩어리를 가공 절삭해 F-15J 전투기를 만드는 과정에서 티타늄 구멍을 하나 뚫는 데 1주일이 걸렸다는 일화가 있을 정도이다.

이와 함께 추력 대 중량비가 높으면 전투기 근접전에서 여러 장점을 안게 된다. 짧은 선회 반경에다가 순간 선회 능력이 탁월해, 상대방 전투기의 꼬리를 물면서 유리한 전투 위치를 차지할 수 있다. 또, 추격해오는 미사일을 회피하는 데에도 큰 도움을 받을 수 있다. <한겨레> 김성걸 정치부 기자 [e-mail]