스텔스 기술, 정부 실증지원·개방형 플랫폼 必

방산업체·연구기관 교류 촉진, 실증 기회 제공해야

현재 방산연구 독점·폐쇄적, 원천기술 참여 늘려야

■ 국내 산업 및 시장 동향

1) 시장규모 및 전망

국내 전파 스텔스 시장은 국방 분야로 한정되어 있으며, 현재 전파 스텔스 기술이 구현된 장비가 전력화된 분야는 공군의 차세대전투기가 유일하다. 3차 F-X 사업에서 스텔스 전투기인 F-35A 40대를 도입하기 위해서 7.4조원의 예산이 투입되었으며, 20대를 추가 도입하는 절차도 현재 준비 중에 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 흐름으로 볼 때 현재 공군의 노후전력은 지속적으로 스텔스 전투기로 대체될 것으로 예상된다.

2) 기업 현황

현재 국내에서는 현재 스텔스 기술을 구현할 수 있는 기업이 부재하다. KAI는 KF-X 사업을 통해 한국형 전투기를 개발하고 있으나 전파 스텔스 소재에 대한 고려는 이루어지지 않고 있으며, 형상제어를 통해 저피탐성을 향상시킴으로써 RCS를 0.5m²수준까지 저감시킨 것으로 알려져 있다.

추후 개량을 통해 스텔스 성능을 구현할 계획이 있으며, 해당 시점에서 전파 스텔스 소재가 적용될 가능성이 있다. 우리 군이 보유하고 있는 F-15K의 가격이 대당 900억원, 해당 모델의 스텔스형 기체인 F-15SE의 가격은 대당 1,400억원 정도로 알려져 있는 만큼 스텔스 성능 추가를 통해 전투기의 시장가치를 크게 끌어올릴 수 있을 것이다.

국내 일부 기업(아모텍, 창성 등)에서는 전자부품의 전자파 흡수/차폐를 위해 자성 소재를 제작하여 판매하고 있으며, 해당 소재들은 자성 또는 유전성-자성 하이브리드 전파 스텔스 소재 개발에 활용될 수 있다.

■ 해외 산업 및 시장 동향

1) 시장규모 및 전망

국방기술의 보안을 고려할 때 전파 스텔스 시장의 전체 규모를 확인하기는 쉽지 않으며, 국방 경쟁력을 판가름하는 핵심기술로 수입/수출 등이 제한적으로 이루어져 국가 간 거래도 자주 발생하지 않는다. 이에 따라 국방 강국에서는 제각기 최신예 스텔스 전력을 구축하기 위한 노력이 진행 중이다. 향후에는 스텔스 전차, 스텔스 전함 등으로 적용 범위가 확대되면서 그 규모는 물론 중요성도 더욱 커질 것으로 예상된다.

2) 기업 현황

전 세계적으로도 스텔스 기술을 구현할 수 있는 국가와 기업은 매우 제한되어 있다. 현재 공식적으로 스텔스 성능을 구현한 곳은 미국의 록히드 마틴(F-22, F-35), 노스럽(B-2), 중국의 청두항공공업그룹(J-20)으로 알려져 있다.

러시아의 수호이(Su-35)와 프랑스의 다소(라팔), 유럽의 BAE(유로파이터 타이푼), 일본의 미츠비시(F-2)도 제한적인 스텔스 기능을 갖추고 있으나, 스텔스 재료를 이용한 것이 아니라 형상제어를 통해 구현한 것으로 보인다. 다만 수호이(Su-57)와 BAE에서는 스텔스 재료를 활용한 기체를 개발하고 있는 것으로 알려져 있다.

미국의 일부 업체에서는 스텔스 소재를 전자산업용으로 상용화해서 판매하고 있다. MWT Materials에서는 자성 소재를 기반으로 필름형, 파우더형, 도료형, 시트형 등 다양한 형태의 스텔스 소재를 판매하고 있으며, RF 대역 전자파 흡수에 적용할 수 있다고 명시하고 있다. MAST Technologies 역시 군용·전자산업용 전자파 흡수체를 판매하고 있는데, 자성 스텔스 시트(sheet)와 잉크형 소재를 주로 취급한다.

■ 국내외 선도기업

국내에서는 현재까지 전파 스텔스 기술이 적용된 사례가 부재하여 기술 선도기업이 없는 실정이나, 향후 KAI(한국항공우주산업주식회사)를 중심으로 차세대 한국형 전투기 개발 사업에 스텔스 기술의 적용이 예상된다.

해외에 경우, 전파 스텔스 기술은 대외수출규제(E/L) 품목으로 선도기업을 파악하기 어려우나, 다음의 <표 3>과 같이 정리할 수 있다.

■ 미래의 연구방향

1) 고강도·고내열성

현재 전파 스텔스 소재는 대부분 전투기·폭격기에 도료형으로 적용되고 있는데, 이 경우 강도와 내열성이 떨어져 작전수행 후 도료가 박리되는 현상이 나타나므로 지속적인 유지보수가 요구된다. 특히 이는 초음속으로 비행하는 최신예 전투기에서 더욱 큰 문제인데, 초음속 비행 과정에서 열과 마찰에 의해 박리가 더욱 많이 발생하기 때문이다.

따라서 스텔스 소재의 강도와 내열성을 향상시켜 초음속 비행에도 견딜 수 있고 유지보수 비용을 절감하도록 하는 방향의 연구가 진행될 것으로 보이며, F-35에 적용된 ‘Fiber mat’은 이러한 형태의 소재로 추정된다.

2) 메타물질 전파 스텔스 소재

앞에서 언급된 바와 같이 메타물질 기반의 전파 스텔스 소재는 현재는 기초기술 개발 단계로 대량생산과 내구성 등 다양한 부분에서 한계를 가지고 있지만, 미래의 스텔스 기술이 나아갈 방향이라는 데에는 많은 이들이 공감하고 있다.

3) UHF 등 저주파수 영역 스텔스 소재

현재의 전투기용 스텔스 레이더는 빠르고 정확한 탐지를 위해 높은 해상도를 얻을 수 있는 고주파 레이더를 사용하고, 그에 따라 스텔스 기술도 X-Band(8∼12GHz) 등 고주파 대역의 전파 반사를 없애는 데 초점을 맞추어 개발되어 있다. 이에 따라 최근에는 스텔스기 탐지를 위해 저주파 대역인 UHF(0.3∼3GHz), L-Band,(1∼2GHz), S-Band(2∼4GHz)에서 고성능 레이더들이 개발되고 있으며, 여기에 대응하기 위해 또다시 저주파수 전파를 흡수할 수 있는 스텔스 소재가 개발될 것으로 보인다.

4) 스텔스 소재 적용범위 확대

전투기 이외의 다양한 국방전력에도 스텔스 소재가 활용될 것으로 보인다. 2016년 최초의 스텔스 전함인 줌왈트(Zumwalt)가 취역했으며, 폴란드는 PL-01이라는 스텔스 전차의 개념을 제시했지만 실제 생산에는 아직 이르지 못했다. 이들은 모두 스텔스 도료가 적용된 것으로 알려졌으며, 향후에는 스텔스 잠수함과 스텔스 드론 등도 개발될 예정인 만큼 각각의 적용분야에 요구되는 스텔스 소재의 개발이 필요할 것으로 보인다.

■ 정책 제언

1) 정부의 실증지원 확대

과기부와 산업부 등의 정부과제를 통해 전파 스텔스 소재와 관련된 연구가 일부 진행되었긴 하지만 실제 적용에 이르지 못하는 실정이다. 이는 국방기술이라는 특수성도 있지만 실증을 통한 성능검증 및 현장에서의 한계파악이 어려운 문제도 크다고 할 수 있다. 정부에서 방산업체와 연구기관 간의 교류를 촉진하고 대학·연구소 등에서 개발된 기초기술들이 실제 국방전력에 적용 가능한지 시험해 볼 수 있는 기회를 만들어 주는 것이 필요하다고 생각된다.

2) 개방형 방산연구

정부의 실증지원 확대와 더불어 방위산업 및 국방기술 연구가 좀 더 개방화될 필요가 있다. 현재의 방산기술 연구는 일부 방산 업체 및 연구소에서 독점적으로 진행하므로 경쟁을 통한 기술발전이 어렵고, 독창적인 아이디어를 가진 신규 연구진의 참여가 어려운 한계를 가지고 있다.

예를 들어 미래형 스텔스 소재인 메타물질 전파 스텔스 소재는 물리학과 등 대학의 기초과학 연구진부터 전자공학, 재료공학, 기계공학 등 응용·공정분야까지 다양한 분야의 연구진 참여가 필요하나, 현재의 시스템으로는 해결이 어렵다. 국방기술의 기밀유지를 위한 비공개연구도 분명 필요하나 미래국방의 원천기술에 대한 연구에 대해서는 개방된 오픈플랫폼이 제공될 필요가 있다.

▲ <그림 16>KF-X 실물모형

▲ <그림 17>MWT Materials사의 상용 자성 스텔스 소재

▲ <그림 18>MAST사의 상용 자성 스텔스 시트(sheet)(MR31-0003-20)

▲ <표 3>해외 선도기업

▲ <그림 19>전파 스텔스 소재가 적용된 다양한 국방전력