[특별기고] 항공우주의 정점에 있는 판버러 에어쇼

세계 3대 에어쇼 영국 판버러 국제에어쇼 2024 참관기
글·사진=장조원 한국항공대 항공안전관리연구소장·교수

장조원 한국항공대 교수

'판버러 국제 에어쇼(FIA·Farnborough International Airshow) 2024'가 영국 햄프셔주 판버러 공항에서 22일(현지시간)부터 26일까지 5일간 한창 진행 중이다. 판버러 국제 에어쇼는 1932년 영국의 몇몇 항공사 및 엔진 제작사가 매년 런던 근교 헨던, 하츠필드, 래드릿 등에서 개최하다가 1948년 공군 판버러 비행장에서 처음으로 개최했다. 1974년부터는 세계 각국의 항공우주 관련 업체가 참가해 국제적인 전문 비즈니스의 트레이드 쇼(Trade Show)로 성장했다. 판버러 에어쇼는 새로운 비행기를 선보이는 장소로 수십 년간 활용되었다. 1954년에 세계 최초의 상업용 제트 여객기인 드 하빌랜드 사의 DH.106 코멧(comet)이 처음 공개됐으며, 2016년에는 차세대 스텔스 통합타격기 F-35기가 처음으로 선보였다. 판버러 에어쇼장은 영국 런던에서 남서쪽으로 65km 떨어져 있으며, 런던 도심에서 자동차로 약 1시간 정도 소요된다. 판버러 에어쇼는 파리에어쇼에 이어 세계에서 두 번째로 큰 에어쇼로 군수산업 박람회장의 성격을 갖는다.

판버러 국제 에어쇼 전시장 및 활주로. /판버러 에어쇼 홈페이지

판버러 에어쇼는 글로벌 항공우주 및 항공 리더들이 한자리에 모여 선도적인 기술을 관람하고, 비즈니스와 네트워크를 형성하며, 잠재적인 기회를 제공하는 자리다. 이번에 개최된 여러 주제 중에 핵심 분야인 탄소 배출제로 엔진, 6세대 전투기, 미래항공교통(AAM), 야외 전시 및 시범 비행 등을 소개하고자 한다.

판버러 에어쇼의 RTX 전시장.

항공우주분야 매출액 최상위 기업인 레이시온 테크놀로지스사(Raytheon Technologies Corporation)는 2023년 7월에 기업 명칭을 RTX로 변경했다. 2020년 레이시온 테크놀로지스사는 유나이티드 테크놀로지스사와 레이시온 컴퍼니의 합병으로 탄생한 기업이다. 이 회사는 콜린스 에어로스페이스(Collins Aerospace), 프랫 앤드 휘트니(Pratt & Whitney), 레이시온(Raytheon) 등 3개의 자회사를 두고 있다.

RTX는 초연결 전장과 같은 새로운 위협을 무력화하기 위해 스마트 방어 시스템(Smart Defense System)을 구축하고 있다. 이번 전시에서 4만 파운드 추력의 F135 전투기 엔진, 360° 방향을 방어하는 LTAMDS(Lower Tier Air and Missile Defense Sensor) 레이더, 2만 5천 시간을 작동할 수 있는 고에너지 레이저 무기 시스템, 항공기 비상 탈출 시트 제품 등을 전시했다.

판버러 에어쇼에 CFM 인터내셔날의 단독 전시장.

세계 최고의 상업용 항공기 엔진 공급업체 CFM 인터내셔날(CFM International)은 GE 에어로스페이스(GE Aerospace)와 사프란(Safran)이 50/50 합작 투자한 회사다. CFM사는 2021년 6월 RISE(Revolutionary Innovation for Sustainable Engines) 프로그램을 시작해 지속 가능한 엔진 분야의 혁신에 앞장서고 있다.

RISE 프로그램은 덮개가 없는 개방형 팬으로 더 큰 지름의 팬을 적용해 엔진 효율을 높이고, 하이브리드 전기 시스템과 수소와 같은 대체에너지 개발을 통해 2030년대 중반까지 차세대 CFM 엔진을 개발하는 것이다. 이 프로그램의 목표는 가장 효율적인 엔진보다 연료 소비 및 CO2 배출량을 20% 이상 줄이며, 2050년까지 탄소 순 배출량 제로를 달성하는 데 있다.

판버러 에어쇼에서 공개된 GCAP의 6세대 전투기 모델.

판버러 에어쇼장 홀(Hall) 5 전체를 사용하는 BAE 시스템즈는 입구에 들어서자마자 글로벌 전투 항공 프로그램(GCAP, Global Combat Air Programme)의 차세대 전투기 모델을 공개하고 있다. 6세대 전투기의 공기역학적 성능을 개선하기 위해 이전 형상보다 날개 길이를 더 크게 만들었다. 아직 명칭을 정하지 않아 지캡(GCAP)이라고 부르는 6세대 전투기는 영국 템페스트 팀(Tempest Team)이 2018년부터 개발한 차세대 미래 전투 항공 시스템을 기반으로 한다. 2022년 12월, 영국, 이탈리아, 일본 3국은 차세대 전투기의 설계, 개발 및 생산에 협력한다고 발표했다. 항공우주 산업체인 영국의 BAE 시스템즈, 이탈리아의 레오나르도(Leonardo), 일본의 미쓰비시 중공업(Mitsubishi Heavy Industries) 등이 협력해 지캡을 탄생시켰다.

미래 6세대 전투기의 개념은 아직 명확하게 정의되어 있지 않지만, 앞으로 개발해야 할 미래의 전투기라는 데에는 누구도 부정하지 않는다. 5세대 전투기와 확연하게 구별할 수 있도록 고성능의 임무 컴퓨터와 인공지능(AI) 기능을 갖춘다. 또, 유인기와 무인기를 하나의 팀으로 운용하는 유무인 복합운용체계(MUM-T, Manned-Unmanned Teaming), 멀티 스펙트럼 스텔스 기능, 조종실의 계기판이 사라지는 웨어러블 조종석 등을 적용한다. 이러한 신기술을 통합하려는 영국, 이탈리아 일본 팀은 6세대 전투기 지캡을 2035년 전력화한다는 목표로 개발하고 있다.

미래항공모빌리티(AAM, Advanced Air Mobility)는 도심항공모빌리티(UAM, Urban Air Mobility)의 상위 개념으로 복잡한 도심을 비롯해 지역 거점 간 장거리 이동하는 지역항공모빌리티(RAM, Regional Air Mobility)까지 포함하는 미래의 도시 교통 체계를 말한다. 이번 판버러 에어쇼에서 어느 전시회보다 경쟁적으로 미래항공모빌리티(AAM) 실제 크기 모델과 실물을 선보였다. 조비 에비에이션(Joby Aviation), 릴리움(Lilium), 위스크 에어로(Wisk Aero), 현대차 그룹의 슈퍼널 등 세계 각국의 AAM 제작사들이 전기추진 동력으로 작동하는 다양한 명칭의 에어택시를 전시하고 있다.

조비 에비에이션의 AAM S4 전시장.

AAM의 선도기업인 조비 에비에이션(Joby Aviation, Inc)은 미국 캘리포니아주 산타크루즈(Santa Cruz)와 샌 카를로스(San Carlos)에 있는 스타트업 항공우주 회사로 2009년에 설립됐다. 조비는 2023년 6월 여객용 AAM S4를 공개했다. 6개의 틸트 프로펠러가 있는 S4는 상용화를 위해 가장 빠르게 진행하고 있다. 여객용 AAM S4의 최대 탑재량은 453kg으로 조종사 1명, 승객 4명이 탑승하며, 최대 이륙 중량은 2400kg이다.

조비의 S4는 미국 연방 항공국(FAA)에서 발행한 특별 감항 인증서를 가장 빨리 받아, 제한적이지만 미국 영공에서 운항 허가를 받았다. 2023년 11월, 뉴욕시에서 조비의 S4 2.0b 수직이착륙기가 첫 유인 비행에 성공했다. 조비와 델타항공(Delta Airlines)은 뉴욕 맨해튼 도심에서 존 F. 케네디 국제공항과 라과디아 국제공항까지 에어택시 서비스를 제공하기로 했다. 조비는 2023년 9월 미 공군의 에드워즈 공군 기지에 첫 번째 eVTOL 항공기 S4를 인도했다.

위스크 에어로의 4인승 자율 AAM 제너레이션 6.

위스크 에어로(Wisk Aero)는 보잉과 키티호크사(Kitty Hawk Corporation)의 합작 투자로 2019년에 설립된 미래 항공 모빌리티(AAM) 회사다. 위스크 에어로라는 새로운 회사를 창업한 이유는 보잉은 키티호크사의 혁신적인 eVTOL 항공기를, 키티호크사는 보잉의 항공기 제조 능력을 활용할 수 있기 때문이다. 위스크 에어로는 조종사가 없는 2인승 자율비행 전기수직이착륙 항공기인 코라(Cora)를 개발했다. 코라는 독립적인 수직이착륙 전용 프로펠러 12개가 있으며, 전진 비행을 위한 추력을 제공하는 푸셔 프로펠러 1개가 있다. 코라는 시속 180km로 순항 비행하며, 최대 항속거리는 100km다. 위스크 에어로는 2023년 7월 미국의 최대 에어쇼인 EAA 에어벤처(EAA AirVenture)에서 5세대 '코라(Cora)'의 자율비행을 처음으로 대중에게 공개했다. 이번 판버러 에어쇼에서는 6세대 4인승 자율 AAM 시제품 모델을 선보였으며, FAA 인증 프로그램이 진행 중이고 올해 말경에 비행할 예정이다.

7인승 AAM인 릴리움 제트(Lilium jet) 전시장.

독일 뮌헨에 본사를 둔 릴리움(Lilium)은 2015년 뮌헨공대 출신들이 설립한 항공 벤처회사다. 2017년 4월에는 이글(Eagle)의 무인 시험 비행에 성공했다. 이어 5인승 실물 크기 릴리움 제트(Lilium Jet)를 개발해 2019년 5월 첫 시험 비행에 성공했다. 릴리움의 추진 시스템은 제트엔진을 장착한 것은 아니며, 프로펠러가 나셀로 둘러싸여 있어서 제트라 부른다. 릴리움 제트는 1명의 조종사와 6명의 승객을 탑승시키는 7인승을 생산할 계획이다. 동체 전방 양쪽 카나드에 12개의 프로펠러, 후방 양쪽 날개에 24개의 프로펠러가 있다. 릴리움 제트는 1만 피트(3,048m) 순항고도에서 시속 280km로 순항하며, 250km 이상의 항속거리를 날아갈 수 있다. 2025년 초에 첫 비행을 시작으로 시험 비행을 계획하고 있으며, 2026년에 첫 번째 항공기를 항공사에 인도할 예정이다.

판버러 에어쇼의 한국항공우주산업(KAI) 전시장.

국내 한국항공우주산업(KAI)은 AAM 개발을 위해 2021년부터 자체 선행연구 및 개발을 진행했다. KAI는 벡터드 스러스트 방식의 민군겸용 AAV 플랫폼을 개발하는 목표를 설정했다. 군 수요 AAV를 기반으로 시작해 민수용으로 확대하는 방안을 모색하고 있다. KAI의 AAV 체계개발 사업은 총 3단계로 2025년 12월까지 1단계 실증기 개발을 완료하고, 2028년 6월까지 2단계 실 기체 제작 및 시험평가를 완료할 계획이다. 3단계에서 개발한 AAV 기체를 2030년 12월까지 보완하고, 국내외 인증을 획득한 후 2031년에는 AAV 시장에 진출한다고 한다.

현대차 그룹 슈퍼널(Supernal)의 S-A2 모델 전시장.

2021년 11월 현대자동차그룹은 미국에 AAM 사업 독립 법인 슈퍼널(Supernal)을 설립했다. 슈퍼널이 개발 중인 S-A2는 날개폭 15m의 크기의 전기추진 수직 이착륙 항공기(eVTOL)로 주 날개에 총 8개의 틸팅 로터를 장착했다. 슈퍼널은 2028년까지 단거리 도심항공모빌리티(UAM)를 상용화하고, 2030년대에는 중장거리 지역항공교통(RAM)으로 개선해 상용화한다고 한다.

한국항공우주연구원(KARI)의 OPPAV(Optionally Piloted Personal Air Vehicle)는 조종사 1명만 탑승 가능하며, 이륙중량 650kg이고 시속 240km로 60km 항속거리를 비행할 수 있는 유무인 겸용 단거리 UAM이다. OPPAV는 분산추진 수직이착륙 항공기로 유상하중이 100kg으로 기술검증용 시제기다. 정부는 1인승 시제기 개발을 완료한 후, 100~400km 정도의 도시 간 운항도 가능한 5인승 중·장거리 UAM을 개발한다고 한다.

한국의 AAM 개발은 판버러 에어쇼에 참가한 조비 에비에이션, 위스크 에어로, 릴리움 등에 비해 다소 늦은 감이 있지만, AAM 기체 개발을 위해 KAI와 현대차 그룹의 슈퍼널, 한국항공우주연구원 등이 부단히 노력하고 있다. 또, 국토교통부는 도심항공교통 인프라와 인증체계를 구축하는 데 전력투구하고 있다. 국방부에서도 AAV에 관심을 두고 군 수요를 창출하려는 움직임을 보인다. 짧은 기간에 선도 기업 수준에 도달하기 위해서는 민군겸용 사업으로 추진하면서 국가의 모든 역량을 집중해야 할 것이다.

스페이스 존의 영국 우주국(UK Space Agency) 전시관.

홀4에 일부 공간을 따로 운영하는 스페이스 존(Space zone)은 세계의 우주 중심 기업과 우주 기관의 전시업체가 참여하여 다양한 아이디어를 공유하고 있다. 특히 스페이스 존 극장(Space zone theatre)에서 진행되는 토론은 우주 기술을 어떻게 활용할 것인지를 판단할 수 있게 해준다. 영국 우주국(UK Space Agency)은 영국 정부의 국가 우주 전략을 전달하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 영국 우주국은 위성 발사 서비스와 우주 과학 및 탐사 임무를 지원하고 있으며, 대대적으로 확장계획을 발표하기도 했다.

판버러 에어쇼의 야외전시장.

판버러 공항 활주로 주변의 야외전시장은 다양한 항공기를 전시하고 있다. 항공우주 전시회와 함께 운영되는 야외전시장의 항공기는 관람객에게 항공기를 가까이서 볼 기회를 제공한다. 판버러 국제 에어쇼 2022에 야외 정적 디스플레이는 55대이었으며, 이번에도 엠브라에르(Embraer) C-390, Qatar 보잉 789-9, 에어 인디아 A350-900, 미 공군 F-35A, 엠브라에르 E-195 E2 등 56대의 항공기가 야외에 전시되고 있다.

판버러 국제 에어쇼(FIA)의 시범 비행은 매일 오후에 열리며, 상업 및 군용기 등 다양한 항공기의 시범 비행을 설명 방송과 함께 관람할 수 있다. 곡예비행팀은 별도의 영국 와딩턴(Waddington) 국제 에어쇼와 리아트(RIAT, The Royal International Air Tattoo) 에어쇼에서 운영하며, 다수의 런던 공항과 가까운 이곳에서는 주로 단독 항공기의 시범 비행만 보여준다.

시범 비행을 마치고 착륙접근 중인 A321 XLR.

A321 XLR은 180~220명의 승객을 탑승시키고 11시간(8,700km) 논스톱 비행이 가능하다. 최대 244명의 이코노미 좌석 승객을 수용할 수 있으며, 단일 통로 항공기 중 가장 넓다. A321 XLR은 비즈니스 좌석을 수용하면 승객 인원은 줄어든다. A321 XLR은 A321 neo에 도입된 엔진 및 공기역학적 개선에서 시작된다. A321 neo의 항속거리(6,480km)를 15%정도 개선하여 A321 LR(7,410km)을 개발하고, 또 15% 정도를 개선하여 A321 XLR을 개발했다. A321 XLR은 높은 최대 이륙 중량(MTOW)과 추가 연료 용량이 결합되어 최대 8,700km까지 비행할 수 있다. 이 A321 XLR을 통해 항공사는 런던에서 밴쿠버, 뉴욕에서 로마와 같은 먼 목적지를 연결할 수 있다.

전통적으로 에어버스 A380처럼 큰 것이 아름답다는 말은 이미 과거의 일이 되었다. 대규모로 승객을 이동시켜 비용을 절감시키는 A380 항공편은 고효율 장거리 항공기를 2대 운영하는 총비용과 거의 같다. 1/2로 줄인 승객을 채워 2회 운항하는 항공편(A321 XLR)이 초대형 A380에 승객을 채워 1회 운항하는 항공편보다 수익 기여도가 높다.

높은 받음각으로 접지한 F-15 전투기.

낮은 받음각으로 접지한 ATR 72-600.

상기 윗 사진은 카타르 공군이 주문해 새로 조립한 보잉 F-15QA가 판버러 공항 활주로에 높은 받음각 자세로 접지한 장면이다. 아래 사진은 ATR 72-600 여객기가 윗 사진처럼 주 착륙장치가 접지한 순간으로 낮은 받음각 자세로 접지한 것을 보여준다. F-15 초음속 전투기의 날개는 얇은 두께를 채택해 느린 속도에서의 공력성능은 저하된다. 반면에 ATR 72-600 여객기의 날개는 F-15 전투기에 비해 두꺼워 느린 속도에서 공력성능이 크게 나빠지지 않는다. 그래서 F-15 전투기는 떨어진 양력을 보충하기 위해 ATR 72-600보다 훨씬 높은 받음각으로 활주로에 접지한다.

보잉 F-15 이글은 미국의 쌍발 전천후 전투기로 1972년 7월에 첫 비행을 했으며, 1976년 미국 공군에 인도됐다. F-15K 슬램 이글은 보잉이 대한민국 공군을 위해 제조한 다목적 전투기로 2005년 10월 서울 에어쇼에서 2대가 처음으로 한국에 인도되었다. 카타르는 다쏘 미라지 2000-5F를 보잉 F-15QA로 교체하는 중이다. 보잉 조종사들이 판버러 에어쇼에서 F-15QA 비행 시범을 선보인 후 카타르 공군 요원들이 인수할 예정이다.

1981년에 설립된 ATR은 프랑스의 아에로스파시알(Aerospatiale, 현재 에어버스)과 이탈리아의 아에리탈리아(Aeritalia, 현재 레오나르도) 간의 합작 회사다. 프랑스 블라냑(Blagnac)의 툴루즈 블라냑 공항 부지에 본사가 있다. ATR 72-600은 최대 78명의 승객이 탑승하는 지역 항공기다. 타의 추종을 불허하는 연료 효율성과 낮은 수준의 이산화탄소 배출량, 낮은 운영 비용 등으로 항공사로부터 많은 찬사를 받는다.

공중 시범 비행에서 상승 중인 C-390.

이번 판버러 에어쇼에서 엠브라에르의 C-390 밀레니엄(Millennium)이 공중 시범 비행을 했다. 공중에서 기동하는 장면을 보여줬으며, 활주로에 착륙 후 지상에서 후진하는 장면도 시연했다. 브라질 항공우주제조업체 엠브라에르(Embraer)의 C-390은 쌍발엔진 군용 중형 수송기로 2015년 첫 비행에 성공한 신형 기종이다. 1969년 설립된 항공우주제조업체 엠브라에르는 브라질 상파울루 시내에서 80km 떨어진 상 호세 도스 캄푸스(Sao Jose dos Campos)에 본사를 두고 있다. C-390은 순항 속도 870km/h(마하 0.8)로 최대 26톤의 화물을 운반할 수 있다. 한국 국방부는 2023년 12월 공군 수송기 도입 사업으로 C-390 밀레니엄을 선정해 아시아 국가 중 처음으로 도입한다. 2026년까지 C-390 밀레니엄 3대를 도입하기로 했다.

판버러 에어쇼 활주로 상공을 지나가는 B-52H.

이번 에어쇼에서 미국 공군의 보잉 B-52H 스트래토포트리스(Stratofortress)가 판버러 공항 상공을 지나가는 시범 비행을 보였다. 보잉 B-52H는 미국의 장거리 아음속 전략 폭격기로 보잉사가 설계 및 제작했으며, 1952년 4월 첫 비행을 했다. 이 폭격기는 프랫 & 휘트니 터보팬 엔진 8대를 장착했으며, 공중급유 없이 1만 4,200km를 날아간다. B-52는 생산된 지 60년이 넘었지만 우수한 성능과 저렴한 운영비로 아직도 미 공군에서 76대를 운용하고 있다.

판버러 국제 에어쇼는 전 세계 유명한 항공우주, 항공, 방위 산업체 들이 참가하여 세계 최고의 군수산업 에어쇼 성격을 지닌다. 이번 에어쇼에서 관람한 친환경 탄소 배출제로 엔진 기술, 항력 저감을 위한 공기역학적 기술, 강력한 추진력을 갖는 엔진 기술, 무인 전투기 기술, 에어택시 기술 등을 종합해 미래의 비행기 모습을 상상해 볼 수 있었다. 판버러 에어쇼 2024는 44개 국가에서 1262개 기업이 전시에 참여하고 방문객은 약 7만 5000명이 넘을 것으로 추정하고 있다. 판버러 에어쇼는 세계 3대 에어쇼 중 하나로 격년제로 짝수년 7월에 개최된다. 판버러 에어쇼 2026은 7월 20일부터 24일까지 역시 판버러 비행장에서 개최될 예정이다.