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강철보다 200배 강하고 20% 가벼운 中헬기 특수소재, 이 기술 어디서 왔을까?
  • [윤석준의 차·밀]
  • 승인 2018.12.10 06:39
  • 수정 2018.12.12 08:15
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중국 육군(PLAGF)이 2012년부터 야전배치하고 있는 공격헬기 Z(直)-10은 지난 30년간의 미국과 서방국가의 대(對)중국 무기 수출금지라는 어려운 여건 속에서도 중국이 독자적으로 헬기를 만들 수 있었다는 자력갱생(自力更生)의 상징이며, 장차 중국 육군이 미군과의 지상 전투에서 동등(同等)하게 싸울 수 있다는 대표적인 무기수단이다.

[출처:바이두백과]

그런 Z-10에 지난 9월 27일에 시진핑 주석이 중국군 북부전구사령부 산하 랴오닝(遼寜)에 주둔한 중국 육군 제79집단군 예하 항공여단을 전격적으로 방문하여 중국군 관계관으로부터 Z-10 공격헬기의 탑재 장비와 무장, 전투력 성능에 대한 설명을 듣는 사진들모습이 9월 29일자 『중국 신화망(China Xinhua News)』에 공개되었다. 시진핑의 이와 같은 행보는 이는 중국 영도(領導)의 통상적 행보로는라기 보다는 상당히 파격적이자 공세적이었다.

특히 시진핑 주석의 동북 3성 군부대 방문은 매우 의례적이었다. 전통적으로 중국 지도부는 주로 중국 남부와 동부에 위치된 군부대 시찰을 선호하여 왔였으며,다. 이를 통해 중국 지도부는 해당 부대 장병들을 격려하면서, 대만과 남중국해에 대한 중국의 영토통합(territorial integration) 의지를 피력하고자 하였다.

반면에 하지만 중국 지도부는 동북 3성 군부대 방문은 다소 주저하였다. 우선 과거 중국 동북 3성에 전개된 군 지휘관이 정치권과의 결탁하여 “군벌(軍閥)”을 형성하여해 중앙정부에 대항한 적이 있었다. 도전한 경험이 있었는 바, 따라서 북부전구사령부에 대한 영도 방문은 자칫하면 반대파에게 정치적 역공의 빌미를 줄 여지가 있었다.

[출처:바이두백과]

또한 해당 북구전구사령부가 한반도 위기시 직접적 군사작전을 수행하기 때문에 중국 지도부는 북한을 자극하지 않기 위해서도 직접 방문하는 것을 자제하였다. 따라서 북구전구사령부의 해당 부대 지휘관만은 당 지도부의 신임이 높은 장성으로 임명하면서 필요 시 현장 지휘관을 당 중앙군사위원회로 불려 격려하였다.

따라서 시진핑 주석이 전통적인 그런 금기를 깨고 지난 9월 27일에 북부전구사령부 예하 북한과 가장 근접된 정예부대를 방문하여 Z-10 공격헬기에 탑승한 행보는 지난 7월과 9월 하순 미국 공군 B-52가 남중국해, 동중국해와 한반도 동해에서 군사적 시위를 한 것에 대한 강한 대응 의지를 과시하면서 서방 방산업체들이 중국에 첨단기술 이전을 금지하여도 중국의 기술적 자력갱생 능력이 뛰어나다는 것을 보여주는 것이었다.

또한 국내적으로는 장차 한반도와 남중국해에서의 미군과 전투에서 “싸우면 반드시 이기는” 강군사상(强軍思想)을 중국군에 강조하려는 의도라고 볼 수도 있다.

실제 중국 육군의 Z-10 개발은 국민당과 내전시의 마오쩌둥(毛澤東) 장정(長程) 보다 더 힘든 과정이었다. 1970년 말 중국군은 대규모 전차 위주의 지상전은 미래에 더 이상 의미가 없다고 평가하고면서, 전차 규모를 줄이기 위해 시작하여 차세대 신형 전차를 개발하고자 하였다. 하지만 결과적으로 전차 대수는 줄었으나, 지상전투를 위한 전용 근접공중항공지원(Close Air Support: CAS)과 대(對)전차전을 수행할 중국 육군항공전력(PLAGAF)은 없었다.

시진핑 중국 국가주석이 지2018년 9월 27일 인민해방군 79집단군을 방문한 자리에서 중국의 최신형 공격용 헬기인 '즈-10'의 조종석에 탑승, 헷맷을 쓰고 있다.[출처:CCTV캡처]

당시 중국 육군의 대전차 공격헬기는 유럽 Aeropatiale사의 인원수송 및 정찰용 경(輕)헬기 Gazelle에 대전차 미사일 Euromissile HOT(High Subsonic Optical Remote-Guided Tube-Launched Missile)를 탑재한 것이 유일하였으나며, 그나마 8대 뿐이었다. 반면 당시 미 공군은 A-10 Thunderbolt Ⅱ와 미 해병대는 Harrier 수직이착륙 전투기를 근접항공지원으로 운용하고 있었다.

이에 중국군은 미국 등 서방국가로부터 최신예 공격헬기를 도입하여 동체 역설계에 의한 독자형 공격헬기를 개발하여 전차 공백을 메우고자 하였다.

우선 유럽이 1983년에 최초로 개발한 AgustaWestland사 A129 Mangusta와 미국 Bell사 AH-1 Cobra 도입을 추진하였으나, 1989년 톈안먼(天安門) 사건으로 구매가 중단되었다. 급히 동구권의 Mi사 Mi-24와 Kamov사 Ka-50 도입을 시도하였다. 그러나 이마저도 구소련의 붕괴와 동유럽 민주화로 어렵게 되었고 설상가상으로 중국이 접촉한 러시아와 불가리아는 Mi-24와 Ka-50 판매를 거절하였다.  

대안(代案)은 유럽의 민용 경헬기를 또다시 도입하여 역설계를 통해 공격헬기를 개발하는 것이었다.

1980년대에 Eurocopter사의 수색 및 구조용 Dauphin과 Ecureuil 경헬기를 도입해 중국항공공업집단공사(中國航空工業集團公司: AVIC) 예하 하얼빈항공공업공사(哈爾浜飛機工業公司: HAMC)와 창허항공공업공사(昌河飛機工業公司: CAMC)에서 2∼2.3톤 규모의 Z-9/19 공격헬기로를 전환해 개발하여 지상전에 투입하였으나, 1대 엔진사용에 의한 탑재무장 제한과 그리고 출력 부족으로 근접항공지원과 대(對)전차전 수행에는 문제가 많았다. 당시 미군은 5톤 AH-1 Cobra를 11톤에 좌우측 무장패드를 탑재한 중무장 Ah-64 Apache로 대체하고 있었다.

1990년 중반에 이르려 중국 육군은 Z-X형 중형 헬기(China Medium Helicopter: CHM) 개발계획을 수립하였으며, 2개 터보샤프트 엔진, 전방 2개 후방 1개 3각 랜딩기어, 주날개 4-5개 회전익, 후방 4개 회전익, 120도 시야의 텐덤(tandem) 조종사 2석, 좌·우현 무장패드의 하드웨어 그리고 MIL-STD 1290 기준의 항공안전도 유지, 정·부조종사 간 혼성 교전체계, 최대 50km에서 200개 표적에 대한 주야간 전술탐지, 추적 및 처리 체계(TADS) 및 자동화 헬맷전시기를 위한 소프트웨어가 기본성능으로 제시되었다.

이를 위해 하얼빈항공공업공사(HAMC), 제602/603연구소와 제613연구소가 무장헬기개발팀(Armed Helicopter Development Work Team)으로 구성되어 Z-X 연구개발에 투입되었다. 

[출처:봉황망]

그러나 여전히 독자형 Z-X 동체와 엔진 등의 하드웨어와 탑재장비와 무장 관련 소프트웨어의 확보가 매우 어려웠다. 사실 이러한 문제들은 중국군이 아무리 인내를 갖고 예산을 투입하여도 단시간 내에 해결할 수 없는 기술적 이슈였다.

결국 1998년부터 직면한 기술적 문제를 해결하기 위해 가용한 모든 해외 부품을 도입하여 약 6톤 중형 Z-X 모형을 먼저 설정하여 각종 해외 부품을 끼워 맞추는 『Special Use Armed Helicopter Project(專用武裝直升機工程)』 방식을 채택하였다. 동체는 러시아 Kamov사, 회전날개는 프랑스와 독일 Eurocopter사, 터보샤프트 엔진은 캐나다 Pratt & Whitney Canada사, 감속기어는 이탈리아 Agusta Westland사, 비행균형계기는 남아공 Denel Rooivalk사 그리고 동체 재질, 방탄유리, 조종사 의자, 전자계기판 등은 프랑스와 이스라엘로부터 도입하였다.

한마디로 중형 공격헬기를 6톤으로 정해 놓고 이 크기에 맞도록 부품을 도입하여 시제기를 만들었으며, 탑재무장과 장비는 그 다음 이슈이었다.

대부분의 회전익 항공기 개발이 자국의 독자적 헬기 관련 기술도 중요하지만, 연구개발 비용 절감을 위해 해외 우수 부품을 도입하여고 시제기 개발을 신속히 하는 복합적 조립 과정이라도 해도 과언은 아니지만, 많은 전문가들은 중국 Z-X 경우는 다음과 같이 달랐다고 평가한다.

우선 군용이 아닌 상용 부품의 도입이었다. 6톤 중형 Z-X를 정해 놓고 해외 민수용 헬기 부품을 도입해 조립하는 ‘마구잡이’식이었으며, 그마저 미국의 제재를 피해야 했기 때문에 비용이 더 들었다. 즉, 실제 중국에 부품을 판매한 서방 방산업체가 나중에 미국의 제재 대상으로 확인되어 벌금을 받을 경우까지 고려하여 벌금 금액을 원가에 더해 주는 방식이었다.

2012년 7월 26일자 중국 『환구시보(環球時報)』에서는 2012년 6월에 캐나다 Pratt & Whitney Canada Corp사와 Hartford 위치한 United Technologies Corp사가 중국에게 엔진 관련 부품을 불법으로 판매한 협의로 7천5백만 불의 벌금을 미국으로부터 부과받은 사례를 비난하면서, Z-10 엔진은 베이징항공항천대학(北京航空航天大學: Beijing University of Aeronautics and Astronautics)이 1990년부터 독자적으로 개발한 기술로 만든 엔진이라고는 것을 주장하는 기사를 보도하였다.

다음으로 탑재 장비와 무기 유형이었다. 즉, Z-X 탑재장비와 무장으로 어느 방식을 채택할 것인가였다. 중국 육군은 러시아 방식보다는 미국 등 서구 방식을 선호하였다. 왜냐하면 중국 육군의 교리와 교범이 러시아식 대평원 전차전이 아니라 미국과 유사하게 공지기동전(Air-land warfare)으로 변화되었기 때문이었다.

이에 따라 Z-X 제작사가 러시아 유형 위주의 하얼빈항공공업공사(HAMC)에서 서구형 유형에 강한 정허항공기공업집단공사(CHMC)로 변경되었다. 제602, 603 및 613기술연구소가 주축이 되어 근접항공지원과 대전차전 수행을 위한 건십(gunship) 개념하의 서구형 대전차 미사일, 전자전 대응장비, 각종 항법장비와 센서 그리고 조종사 헬맷 자동전시기 등을 프랑스와 이스라엘의 기술지원으로 개발하였다.

이러한 중국군 지도부의 인내와 전폭적 예산 지원에 의한 마구잡이식 해외부품 도입과 조립에 따라 Z-10 시제 동체가 2003년 4월에 출품되었으며, 2004년 12월까지 약 400시간의 공중작전 시뮬레이션, 지상 엔진 테스트, 피로도 평가 등의 비행 테스트를 거쳐 시제 Z-10 시제동체가 완성되어 2006년 1월부터 제602기술연구소 우시밍(吳希明) 소장의 주도로 리더십 하에 Z-10 시제동체에 장비와 무장이 탑재되기 시작하였다.

예를 들면 제602기술연구소가 개발한 HJ(紅箭)-9/10 대(對)전차 미사일은, 프랑스 DIGIBUS를 모방하였으나, 베이두(北斗), GLONASS와 GPS 체계는 모두가 가능한 중병광전과기유한공사(China North Industries Group Corporation Electro-Opticals Science & Technology Ltd: 中兵光電科技有限公司)사가 개발하였고, GJV289A 항법장비와 YH(浴火)-96 전자전 장비는 중국북방전자공사(China North Electronic Co; 中國北方電子公司)사와 제613기술연구소가 개발하였고, YH(宇火) 계열 HDSS 체계는 미 Honeywell사 M142 헬맷전시시각체계(Helmet and Display Sighting System: HDSS)를 모방하여 개발하였다.  

문제는 엔진이었다.

Z-X 공격헬기로 설정한 6톤 중형에 적합한 엔진을 맞추어야 했다. 특히 Z-9/19에 탑재한 WZ(淶釉)-8 터보샤프트 엔진 출력은 500kW 정도이라서 Z-10에 적합한 1,000kW 이상 출력을 내는 터보샤프트 엔진을 개발해야 했다. 이를 위해 GAIC사가 약 1,500kW의 독일 MTU MTR390 기술을 입수하여 WZ(淶釉)-9 터보샤프트 엔진을 개발하는데 성공하여 겨우 탑재할 수 있었다.

이제는 엔진 출력에 따른 회전익 날개가 문제가 되었으며, 이는 탑재무장과 연계되었다. 기본적으로 중국 육군은 최소 8발의 대전차 미사일을 탑재하기를 원하였으며, 이는 엔진 출력에 따라 탑재중량을 최대로 제작하기 위한 5개의 회전익 날개로 집중되었다.

이에 따라 탄소와 유리 복합소재가 추가되었다. 미 육군 AH-64 Apache에 적용된 4개 회전익 꼬리날개를 적용한 Type 95KT 합성 회전익 날개 개념이 적용되었다.

[출처:셔터스톡]

이는 유럽 Eurocopter사 헬기를 복제한 Z-19와 다른 점이며, 후방 날개를 회전식이 아닌, 4개 회전익으로 채택하여 3각 랜딩기어에 위한 MIL-STD 1290 기준의 항공안전도를 만족시키고 공중 기동력이 향상되었다.

마지막으로 탑재무장이었다. Z-10은 GJV289A 전투체계를 탑재하고 있으며, 러시아 무기와 서방 무기를 모두 탑재할 수 있는 장점이 있다. 독자형 23㎜ 기관총, HJ(紅箭)-8/9/10 대(對)전차 미사일, TJ(天箭)-90 공대공 미사일, ADK-10 공대지 미사일 등을 탑재하며 추가로 뿐만 아니라 좌우현 무장패드에 로켓을 추가탑재할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이는 Z-19 탑재무장의 2배 수준으로 Z-19 700kW 보다 큰 1,200kW 출력이 필요한 이유이었다.

지난 9월 20일 『환구시보(環球時報)』는 “중국 육군이 기존 Z-10의 935kW 출력보다 향상된 1,200kW 출력에 이르는 개량형 WZ-9 엔진 개발에 성공하여 Z-10ME 001형 공격헬기 생산에 성공하였다면서 이제는 국내 소요만족 만이 아닌, 해외 수출에도 자신감을 갖게 되었다”고 보도하였다. 실제 Z-10ME 001형 공격헬기는 11월 5~11일 중국 주하이 에어쇼에 해외 판촉용으로 전시되었다.

현재 Z-10은 중국 육군의 공격헬기용으로 Z-10 그리고 중국 공군용으로 전투기로 Z-10K가 생산되고 있으며, 지난 11월의 광둥성 주하이 에어쇼에 해외수출용 Z-10ME 001형이 선을 보였다. 이를 지난 11월 14일자 영국 『제인국방주간(JDW)』지는 중국의 Z-10ME가 양쪽 무장패드에 기존 HJ 계열의 대전차 미사일을 개선한 BA-7/KD-10 대전차 미사일, PL-90 공대공 미사일 그리고 추가로 적 지대공 미사일을 탐지하는 대미사일 탐지체계와 이를 저지하기 위한 대전자전 채프탄(chaff)과 플레어(flare)를 탑재하며, 작전속도 시속 270km/h, 작전고도 16,732ft로 작전시간은 4.6시간이라고 소개하면서 이는 미 육군 AH-64 Apache와 거의 대등한 성능이라고 보도하였다.

특히 지난 10월 10일 환구시보(環球時報)는 시진핑 주석이 탑승한 중국군 79집단군 항공여단 소속 공격헬기 Z-10는 베이징항공기술연구소(北京航空材料硏究所: Beijing Institute of Aeronautical Materials)가 개발한 그래핀(graphene) 특수강판 소재를 사용하여 철보다 200배 단단하고, 철보다 20% 가벼워서운 탑재무장을 증가시키고 작전시간을 연장하는 효과를 보았다고 보도하였다.

그러나 해결해야 할 문제가 아직도 남아있다. 우선 스텔스 효과가 없다. 재질상 스텔스 효과를 나타내지는 못하나, 설계에 있어 전자파 반향을 최소화하는 구조를 갖추어 나름대로의 생존성을 향상시킨 것으로 알려져 있으나, 대세(大勢)는 재질을 스텔스로 개발하여 적 지대공 미사일에 대비해야 한다.

다음으로 영국과 같이 현재 대형 상륙함 Type 071에 Z-10을 탑재하고 있는 것으로 알려져 있다. 아마도 이는 중국이 남중국해와 동중국해에서의 해양영토 분쟁 시에 적의 상륙작전에 대비한 대응조치로 이해된다. 그러나 육군 공격헬기와 해상 공격헬기는 차원이 전혀 다르다.

[출처:셔터스톡]

중국이 향후 이를 어떻게 부합시킬지 의문이다. 현재 건조 중인 Type 075형 강습상륙함에 공격헬기를 탑재하는 경우 해상작전용 Z-10의 성능추가개발이 별도로 필요하다. 다음으로 아울러 특수전용 대(對)테러 Z-10이다. 미 특수전사령부는 약 4억 불 예산을 배정하여 특작부대용 MH-47G 특수공격헬기를 확보하고 있다.

중국 육군은 이미 Z-10 또는 Z-20을 MH-47G 성능에 달하는 특작부대용 헬기로 생산을하기 위하여 제작사에 주문한 것으로 알려져 있다. 이에 향후 중국은 Z-10을 미 육군 AH-64 Apache와 같이 다양한 개량형으로 지속적으로 개선시킬 것으로 전망되고 있다.

또한 중국은 Z-10을 국내 내수용만이 아닌, 해외수출용으로 개선시켜 해외무기시장에 내놓고자 한다. 지난 9월 20일 『환구시보(環球時報)』는 미 육군 AH-64D 개량형의 1,200kW 출력을 내는 개량형 WZ-9 엔진을 탑재한 Z-10ME 001형 공격헬기 생산에 성공하였다고 보도하였으며, 11월 14일자 영국 『제인국방주간(JDW)』지는 양쪽 무장패드에 기존 무장 이외에 추가로 대전자전 채프탄(chaff)과 플레어(flare)를 탑재하고 특수 강판소재를 사용하여 작전시간을 4.6시간으로 늘린 Z-10ME 001형을 중국 주하이 에어쇼에 선보였다고 언급하면서 이는 미 육군 AH-64 Apache와 거의 대등한 성능이라고 보도하였다.

Z-10은 중국 육군만이 아닌, 해외 수출용으로 확대되고 있다.

이제는 실전 경험과 전술자료 축적으로 미 육군 AH-64 Apache와 같이 A∼E 개선형으로 개량하여 성능을 발전시킬 것으로 전망된다.

이제 중국은 미국과의 군사협력은 물 건너 간 것으로 보고 모든 상황에 대비한 전투준비에 총력을 기울이고 있으며, 이는 현실로 나타나고 있다. 중국 일대일로가 미국 인도-태평양 전략과 충돌하여 지난 2018년 아시아 태평양 경제협력체(APEC)에서 공동성명이 불발되는 등 미중 간 협력 보다는 충돌이 각종 이슈에서 나타나고 있다.

이에 중국군은 모든 전투 상황 가능성을 염두에 두고 대비하는 모습이다. 이는 왜 중국군이 시진핑 주석의 어려운 북부전구사령부 방문 시에 공격헬기 Z-10에 탑승하도록 기획하고 이를 대내외적으로 공개하였을까에 대한 답이 된다.

궁극적으로 시진핑 주석이 지난 9월 27일에 탑승한 공격헬기 Z-10은 중국군에게 부강(富强)의 주역임을 강조하고 미국에게 싸우면 반드시 이기는 강군사상(强軍思想)을 대변하기에 가장 적합한 수단이었다. 1980년대부터 시작한 공격헬기 Z-10은 중국군, 항공방산업체 그리고 국방과학기술연구소가 지난 30년간 미국의 대(對)중국 무기금지 제재를 극복한 역경의 상징이자, 중국 육군의 핵심전력으로서 중국의 기술적 자력갱생을 시현하고, 남중국해, 대만 그리고 한반도에서 미군과 “싸우게 되면 반드시 이길 수 있다”는 군사적 의지를 보일 수 있는 가장 손쉬운 수단이었다.

글=윤석준 한국군사문제연구원 객원연구위원 
차이나랩
윤석준은
한국군사문제연구원 객원연구위원이자, 예비역 해군대령이다. 2011년 12월31일 제대 이전까지 수상함 전투장교로 30년 이상 한국해군에 복무했으며, 252 편대장, 해본 정책분석과장, 원산함장, 해군본부 정책처장, 해본 교리발전처장 및 해군대학 해양전략연구부장 등을 역임했다.

[윤석준의 차·밀]  newsfreezone@daum.net

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