미 해병대의 AH-1Z 바이퍼 공격헬기 : 현재와 미래

미 해병대의 AH-1Z 바이퍼 공격헬기 : 현재와 미래

Flightglobal에서 지난 12월 20일자로 올린 미 해병대의 AH-1Z 바이퍼 (Viper) 공격헬기에 대한 기획기사를 소개합니다. Ah-1Z 프로그램은 처음에는 기존에 운용하던 벨AH-1W 슈퍼 코브라 (Super Cobra)를 현대화시키려는 노력의 일환이었지만 결국 사실상 신형이나 다름없는 기종으로 진화하고 말았습니다.

사람으로 치면 사촌이나 다를 바 없는 UH-1Y 베놈 (Venom) 다목적 헬기와 함께 개발된 바이퍼는 슈퍼코브라보다 상당한 기술적 진보를 이루었습니다. 새로운 동체는 공기역학적 성능을 향상시켰고 기하급수적으로 더 정교해진 항전장비를 갖출 수 있게 만들었다고 합니다.

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미 해병대는 새로 제조된 기체 58대와 AH-1W로부터 재생산된 168대를 합친, 약 226대의 AH-1Z 공격헬기를 갖추길 희망하고 있습니다. 미 해병대에 있어, 바이퍼의 장점은 UH-1Y와 AH-1Z가 병합되어 제공하는 군수지원에 초점이 맞춰져 있습니다. 두 기종은 약 84 퍼센트의 공통 부품을 공유한다고 알려져있죠.

그러나 이러한 UH-1Y와 AH-1Z 사이의 부품공유가 가져다 주는 가치에 의문을 제기하는 이들도 있다고 합니다. 워싱턴 DC에 기반을 두고 있는 컨설팅 회사인 틸 그룹 (Teal Group) 분석가인 리처드 아불라피아 (Richard Aboulafia)는 H-1 계획이 미 해병대가 H-60을 원하지 않기 때문에 생겼다고 언급했습니다.

시코르스키 (Sikorsky) H-60, 즉 블랙호크 계열 기종은 비용, 성능 및 (미 해군과의) 공통성에서 훨씬 더 상식적인 선택이 되었을 것이지만, 만약 H-60 계열을 도입했다면 미 해병대의 도입 장비 중 최우선 순위에 있던 벨/보잉 (Bell/Boeing) V-22 틸트로터기 도입요구를 위태롭게 했을 거라고 분석하고 있습니다.

아불라피아는 공격헬기 시장에서 AH-1Z의 직접적인 경쟁기종인 미 육군의 보잉 AH-64D 아파치 롱보우(Apache Longbow)가 더 우수하다고 덧붙였습니다. 비교해보면, 아파치는 기동성에서 대략 AH-1Z와 맞먹지만 더 긴 항속거리와 수송량을 가지고 있습니다. 대신 AH-1Z는 더 빠른 비행속도를 가지고 있죠.

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더 중요한 것은, AH-64D가 AH-1Z보다 더 우수한 센서장비를 갖추고 있다는 주장도 있다는 겁니다. 바이퍼는 지난 11월 28일에 양산체제에 들어갔는데, 대당 2천7백만 달러의 가격으로 추정된다고 합니다.

이 가격은 생산이 늘수록 낮아지면서 AH-64D의 대당 2천5백만 달러 가격과 대충 비슷해질 것입니다.

아불라피아는 두 기종의 가장 중요한 차이점이 헬기 자체의 성능과 직접적으로 연관된 게 아니라는 생각을 밝혔습니다. 아파치 헬기는 훨씬 더 많은 운용주체들이 있기 때문에 바이퍼보다 더 야심적이고 강력한 제품 업그레이드 로드맵 (roadmap)를 보장할 수 있다는 게 그가 주장하는 첫번째 이유입니다.

두번째로 운용주체들이 많기 때문에 군수지원과 훈련이 더 쉽고 비용이 덜 들어간다는 점. 세번째로 아파치가 더 많이 생산되었기 때문에 향후 더 낮은 비용으로 생산이 가능하다는 점을 들고 있습니다. 특히 세번째 이유는 애초에 바이퍼가 내세운 더 저렴한 가격의 장점을 일부 상쇄시키고 있다고 합니다.

반면, 공격헬기를 도입하려는 고객이 미 육군보다는 미 해병대와의 전략적 관계를 원한다면 AH-1Z 바이퍼를 아파치보다 더 선호할 수 있다고 아불라피아는 분석하고 있습니다.

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* 작전 요구사항 (OPERATIONAL REQUIREMENTS)

미 해군 항공시스템 사령부 (US Naval Air Systems Command, 이하 NASC)의 H-1 업그레이드 프로그램 총책임자인 해리 휴슨 (Harry Hewson) 대령은 미 해병대가 9번의 각기 독자적인 연구 (가장 최근 실시된 건 2006년)를 통해 UH-1Y/AH-1Z 조합이 미 해병대의 독자적인 작전요구에 맞는 비용효율적인 수단이라는 결론을 내렸다고 아불라피아의 주장을 반박했습니다.

1개 비행중대가 두 종류의 헬기를 운용하기 때문에, 미 해병대의 원정작전 동안 두 기종 사이의 공통성은 미 국방성의 다른 부서보다 훨씬 더 중요하다고 합니다. 84 퍼센트의 부품이 동일해서 같은 부속이 각 기종에 쓰인다는 점이 H-1 프로그램의 가장 강력한 장점 중 하나라고 휴슨 대령은 설명합니다.

미 해병대는 짐을 싸서 어떤 장소 (즉, 해외)로 이동해서 장기간 많은 지원장비 없이 작전해야 하는 원정 환경에서 운용하도록 존재하기 때문에, 군수지원이 차지하는 비중을 줄일 수 있는 데까지 줄이는 것이 대단히 중요하다고 휴슨 대령은 지적하고 있습니다.

또한 공통성의 증가는 인력에 들어가는 비용 (즉, 인건비)도 줄일 수 있다는 의미라고 휴슨 대령은 설명하고 있습니다. 이제 미 해병대는 1개 기종을 맡는 항법사나 1개 기종을 맡는 로터와 엔진 정비사를 훈련시키면 된다고 합니다.

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집중해야 하는 (조종이나 정비) 기술이 줄어들게 되고 이는 어떤 외진 지역으로 장기작전을 나갈 때 더 적은 인력을 데려갈 수 있다는 걸 의미한다고 합니다. 그리고 이러한 지원인력 및 관련 장비와 시설의 축소는 운용기간 동안 해당 기종의 운용비용을 낮추는데 도움을 준다다고 하네요.

AH-1Z 바이퍼는 선배기종의 겉모습을 유지하고 있지만 AH-1W에 친숙한 사람들이라면 즉시 알아볼 수 있는 변화가 있습니다. 슈퍼 코브라에서는 메인로터가 2개 블레이드로 구성되어 있지만, 바이퍼는 최신기술이 집약된 4개 블레이드로 메인로터가 구성되어 있죠.

바이퍼의 메인로터는 모두 복합소재로 탄소섬유 (carbon-fibre)와 에폭시 (epoxy)를 기반으로 하고 있다고 합니다. 매우 단단하고 잘 휘어지지 않는다고 하네요. 또한 이 블레이드들은 베어링 (bearing)을 쓰지 않는 로터 허브 (rotor hub)에 연결되어 있다고 합니다.

로터 허브 그 자체는 2개의 섬유유리 계철 (yoke)로 만들어져 있어 블레이드 플래핑 (flapping : 고속회전시 블레이드가 위아래로 흔들리는 현상), 리드-래그 (로터가 빨리 혹은 느리게 회전하는 현상), 및 피치 (pitch) 변경을 수용하는데 이용된다고 합니다.

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섬유유리로 된 계철은 로터 허브에서 모든 베어링, 경첩 (hinge), 및 진동흡수장치를 필요없게 만들었다고 합니다. 새로운 시스템은 재래식으로 연결된 로터보다 75% 적은 부품으로 이루어져 있어, 그 무게를 상당하게 낮췄다고 합니다. 그 외에 신형 블레이드는 분명한 성능 향상도 보여준다고 하네요.

이는 기동성에 있어 매우 반응이 빠른 로터 시스템이고 4개 블레이드 시스템은 2개짜리보다 항공역학적으로 상당히 더 효율적이기도 하다면서, 해병대는 이 시스템으로 훨씬 더 많은 성능을 이끌어내고 있다고 휴슨 대령은 설명하고 있습니다.

새로운 로터가 AH-1Z의 기동성을 올려주기도 하지만, 헬기의 항속과 제어 특성도 향상시켜주고 있다고 하네요. 그러나 이 신형 로터 시스템이 문제가 아주 없는 건 아니라고 합니다. 몇몇 로터 부품들이 원래 요구된 1만 시간 운용에 훨씬 더 못 미치고 있다고 휴슨 대령은 밝히고 있습니다.

예를 들어, 로터 커프 (rotor cuff)는 1,200 비행시간 이후 반드시 교체되어야 한다고 합니다. H-1 프로그램은 향후 커프와 계철의 내구성을 높이기 위해 재설계될 것이라고 하네요. 그러나 휴슨 대령은 이 로터시스템은 매우 높은 반응율과 최소한의 정비 회수로 매우 높은 성능을 유지하고 있다고 덧붙였습니다.

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기존의 AH-1W 공격헬기는 1,680 마력의 제네럴 일렉트릭 (General Electric) T700-401 엔진 2개를 채택했지만, AH-1Z는 각각 1,830 마력을 가진 GE T700-401C 엔진 2개를 쓴다고 합니다. 근데 신형 엔진은 총 3,660 마력을 제공하지만 바이퍼의 변속장치는 2,350 마력으로 고정되어 있다고 합니다.

휴슨 대령은, 누가 보면 "세상에 변속장치가 엔진이 뿜어내는 출력 전부를 감당할 수 없는거냐"고 말하겠지만, 이건 표준 일자 (standard day)에 해수면에서 운용할 때라고 합니다. 바이퍼를 산맥의 높은 고도로 올려 운용하면 엔진을 통해 나오는 출력은 옅어진 공기로 인해 떨어지기 시작한다고 합니다.

그리고 그 순간에 변속장치와 엔진이 매우 잘 조화를 이루게 된다고 하네요. 실제 바이퍼는 아프가니스탄의 높은 고도와 뜨거운 날씨에서조차도 손쉽게 지면효과 (ground effect)를 벗어날 수 있다고 합니다. 출력이 낮고 무거운 항공기는 지면효과를 벗어난 고도에서 추락할 수 있다고 합니다.

AH-1Z는 일반적으로 전투준비 상태에서 시속 250-260km (135-140 노트) 정도로 순항비행하고 최고 항속은 약 시속 333km (180 노트) 정도라고 휴슨 대령은 설명하고 있습니다. 시속 180 노트 이상에서 AH-1Z는 유해항력 (parasitic drag)에 의해 비행을 제한받는다고 합니다.

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AH-1W와 비교했을 때 AH-1Z에는 무장을 2배 이상 장착하거나 무장을 줄이고 대신 연료탱크를 달아서 항속거리를 2배로 늘릴 수 있다고 하네요. 바이퍼의 또다른 성능향상으로는 새로운 자동 비행제어 시스템 (Automatic Flight Control System, 이하 AFCS)이 있다고 합니다. 이는 디지털 비행제어 시스템 또는 플라이-바이-와이어 (fly-by-wire)에는 근접하지만 약간 못미치는 시스템이라고 하네요.

AFCS는 대신 수압의 보조를 받는 비행 제어 시스템을 보강했다고 합니다. 더 중요한 점은 비행제어시스템의 탄도허용공차 (ballistics tolerance)가 상당히 확장되었다고 합니다. 제조사인 벨 헬리콥터가 발간한 책자에 의하면 AH-1Z의 비행제어시스템은 23mm 기관포 사격도 견딜 수 있다고 하네요.

AFCS는 또한 4축 안정화 제어증대 시스템을 통합하고 있는데 이는 헬기의 비행자세 (attitude), 회전비행(roll), 한쪽 쏠림 (yaw) 및 이 모두를 합한 현상을 제어하는 데 도움을 준다고 합니다. 곧은 수평비행을 할때 이 시스템을 쓰면 기본적으로 자동비행장치가 된다고 합니다. 조종사는 조종간에서 손을 떼고 편안하게 비행할 수 있다고 휴슨 대령은 설명하고 있습니다.

AH-1Z의 AFCS 자동비행 및 항법 시스템은 정교해서, 헬기 조종사들이 대개 가장 어려운 부분으로 지적하는 제자리 비행 (hover) 동안에도 조종간에서 손을 떼고 비행할 수 있을 정도라고 합니다. 베테랑 코브라헬기조종사인 휴슨 대령은 이러한 AH-1Z의 놀라운 성능을 이 헬기에 들어간 최신 소프트웨어와 매우 정교한 내장형 GPS/관성 항법시스템 덕분이라고 언급하고 있습니다.

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디지털 조종석 (glass cockpit)에 있는 대부분의 항전 하드웨어는 약간의 차이만을 빼고는 UH-1Y와 AH-1Z 모두 동일하다고 합니다. 5개의 디스플레이 중에서 152mm x 203mm 크기의 다기능 스크린 2개가 각 조종사들을 위해 배치되어 있고 그 외에 102mm x 102mm 크기의 스크린도 갖추고 있다고 합니다.

* 조종사의 시선 (BINOCULAR VIEW)

한편, 탈레스 (Thales)사의 탑 아울 (Top Owl) 헬멧은 또한 주간과 야간 작전 모두에서 경계비행을 위한 정보를 표시해준다고 합니다. 헬멧 디스플레이는 40e_SDgr 쌍안경 화면을 제공하고 전방시선 적외선 및 비데오 이미지를 조종사에게 보여준다고 합니다. 또한 조종사의 시선 앞에 목표물 조준 정보와 항법 정보를 직접 보여준다고 하네요. (설명이 좀 부족한 점 양해드립니다. 전공이 아니라서 무슨 소리인지 모르겠네요. ㅠ.ㅠ)

탑 아울 헬멧은 24시간 운용이 가능하지만, 미 해병대는 이 장비를 작전에서 쓰지 않기로 선택했다고 합니다.

미 해병대 조종사들이 야간에서는 아직도 재래식 야간투시경을 쓴다고 하네요. 많은 시험과 토론을 거쳤지만, 모든 해병대 조종사들의 대다수 의견은 야간투시경보다 더 나은 게 없다는 것이었다고 합니다. 그 결과, 야간투시경을 그대로 쓰기로 결정했다고 휴슨 대령은 전하고 있습니다.

그 외에 AH-1Z에는 열화상 카메라 (FLIR), 디지털 컬러 TV 카메라 및 레이저 지정장비를 통합한 록히드 마틴(Lockheed Martin)사의 AAQ-30 목표 조준 시스템 (Target Sight System, TSS)을 채택하고 있다고 합니다.

이 장비는 AH-1Z로 하여금 전통적인 공격헬기의 역할에 추가해서, 무장정찰 플랫폼으로서도 활동할 수 있게 해 준다고 합니다.

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바이퍼에 들어가는 AAQ-30 TTS는 아파치의 에로우헤드 (Arrowhead) 센서장비와 같은 생산시설에서 제조되지만, 이 두 시스템은 몇몇 부품만 제외하고는 공통성이 없다고 합니다. 무장 패키지의 경우, AH-1Z는 이전의 AH-1W와 크게 달라지지 않았다고 하네요.

AH-1Z는 조종사의 헬멧에 들어간 조준경에 따라 움직이는 20mm 회전포탑형 기관포가 들어가 있고, 그 외에 로켓 포드, 록히드사의 AGM-114 헬파이어 (Hellfire) 및 레이시온 (Raytheon)사의 AIM-9 사이드와인더 (Sidewinder) 미사일을 장착할 수 있습니다.

바이퍼는 총 16개의 헬파이어 미사일을 장착할 수 있는데, 이는 AH-64D 아파치 헬기가 실을 수 있는 수준과 비슷하다고 합니다. 향후 AH-1Z는 더 많은 종류의 무기를 운용할 수 있을 것이라고 합니다. 그 중에는 최신형 정밀타격무기 시스템과 유도 미사일도 포함되어 있다고 하네요.

AH-1Z 헬기가 뒤쳐지고 있는 분야도 있는데 바로 통신장비 및 네트워크 시스템이라고 합니다. 현재 미 해병대는 음성통신만을 쓰고 있고 모든 디지털 해독 및 대화를 음성라디오를 통해 한다고 합니다. 그러나 데이터, 즉 정보 그 자체는 링크하지 않고 있다는 게 휴슨 대령의 설명입니다.

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H-1 프로그램 측은 괜찮은 데이터링크 장비를 만들기 위해 실험 중인 몇몇 계획을 가지고 있다고 하네요. 그런데 진행 중인 계획 하나는 현재 AH-1W 헬기에 장착 중이라고 합니다. AH-1Z로 대체되겠지만 앞으로 10년내지는 12년 동안은 AH-1W가 계속 운용될 것이기 때문이죠.

이 AH-1W 슈퍼 코브라에 H-1 프로그램 측은 전술 비디오 데이터 링크 (tactical video data link)로 이름이 붙여진 데이터 링크를 장착하는 중이라고 합니다. 이 시스템은 AH-1W에 들어간 센서 비디오를 가지고 ROVER (Remotely Operated Video Enhanced Receiver)를 가진 전방항공통제기에 송신하는 원리라고 하네요.

ROVER는 전방의 군용기나 무인기가 기체에 설치된 센서를 통해 확보한 이미지를 실시간으로 전방항공통제기나 지상 기지에서 볼 수 있게 하는 시스템입니다. 지연시간이 거의 없기 때문에 ROVER는 근접항공지원(CAS)에서 가장 중요한 피아식별 및 지상 정찰에서 전방항공통제를 크게 향상시킨다고 하네요.

아무튼 현재 장착 중인 데이터 링크를 통해서 AH-1W 헬기는 다른 코브라 헬기나, LITENING 목표조준 포드를 장착한 미 해병대의 보잉 (Boeing) F/A-18 호넷 (Horent)이나 AV-8B 해리어 (Harrier) 전투기로부터 영상을 받을 수도 있고, 주파수를 맞출 수 있으면 무인기 센서가 보는 걸 실시간으로 볼 수 있을 것이라고 합니다.

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다만 그 무인기가 뭘 볼 수 있는 지는 통제하지 못할 것이라고 하네요. 앞으로 새로운 데이터 링크는 AH-1Z 프로그램에서 중요한 이슈가 될 것이라고 휴슨 대령은 설명하고 있습니다. 기사는 여기까지입니다.

대략 살펴보면, AH-1Z 바이퍼 공격헬기는 분명 AH-1W 슈퍼 코브라에 비하면 많은 개선이 이루어진 사실상 신형 기종이나 다름없고 AH-64D 아파치와 비견될 부분도 많다고 볼 수 있습니다. 그러나 아직도 그 개발은 현재진행형으로 데이터 링크 등 향상되어야 할 점도 적지않다는 것, 그리고 아파치와 큰 차이가 없는 가격과 현재 운용 중인 기체의 수나 시장에서의 판매 가능성 등에서 아파치에 아직 밀리는 게 많다고 봅니다.

우리나라의 경우, 자체개발 예정인 기종 외에 최신형 공격헬기로 AH-64D 아파치를 도입하려는 계획이 있지만, 많은 분들은 아파치의 대안으로 AH-1Z 바이퍼를 언급하고 있다고 압니다. 현재 우리 육군이 AH-1S 코브라를 운용하고 있어, 나름대로 공통되는 부분은 있을 지 몰라도, 가격도 차이가 없고 운용 측면에서는 전세계적으로 꽤 많이 팔린 아파치 쪽이 바이퍼보다는 더 좋은 선택으로 보입니다.

다만 AH-1Z 바이퍼는 이제서야 막 출발한 기종인만큼, 앞으로 얼마나 그리고 어떻게 발전할 지 기대되는 측면도 있습니다. 부품 내구성 문제, 장착 가능한 무장의 확장, 가격 문제, 통신 및 네트워크 장비의 개발 등 아직도 해결해야 할 일이 적지 않다고 봐야겠습니다.

 

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[dunkbear] 2009.05.15.