전투기 교전 핵심 ‘장거리 공대공 유도탄’ 국산화서 맞붙은 한화·현대로템… 승부처는 ‘고체 덕티드 램제트’

군, 10월 2일 장거리 공대공 우선협상자 선정
한화 vs. 현대로템·LIG D&A, 1조9000억 사업 경쟁 고체 덕티드 램제트 추진기관이 관전 포인트

한국 방산업체들이 ‘고체연료 덕티드 램제트(ducted ramjet)’ 추진기관 기술 개발을 놓고 경쟁하고 있다. 국산 전투기 KF-21에 탑재할 장거리 공대공 유도탄 체계개발 사업자 선정의 핵심 변수라서다. 덕티드 램제트는 미사일이 날아가면서 외부 공기(산소)를 빨아들여 연료와 함께 태우는 방식의 추진기관이다. 장거리 공대공 유도탄은 지금까지 수입해 사용하던 무기다.

1일 방산업계에 따르면 국방과학연구소는 오는 2일 장거리 공대공 유도탄 체계개발 사업을 수행할 우선협상대상자를 선정할 예정이다. 고체 덕티드 램제트를 적용한 초음속 공대지 유도탄 개발 사업을 수행한 한화에어로스페이스, 액체연료 기반 램제트 기술을 축적한 현대로템과 LIG 디펜스앤에어로스페이스 컨소시엄이 사업제안서를 제출한 상태다.

공군 KF-16 전투기가 공중 표적을 향해 AIM-9X 공대공 미사일을 발사하는 모습. /공군 제공

지난해 진행된 장거리 공대공 유도탄 시제품 개발 사업에서는 한화에어로가 체계종합을, 현대로템이 기체구조 설계와 추진기관 개발을 담당한 바 있다.

국과연은 우선협상대상자 선정 후 연내 계약을 체결할 예정이다. 개발에는 2033년까지 약 7535억원이 투입된다. 양산까지 포함하면 사업 규모는 약 1조9000억원 수준으로 거론된다.

방산업계에선 이번 사업의 성패를 가를 핵심 요인으로 추진기관을 꼽는다. 국산 장거리 공대공 유도탄에는 덕티드 램제트에 고체 추진제를 결합한 고체 덕티드 램제트가 적용된다. 고체 추진제를 가스발생기에서 태워 연료가스를 만들고, 이 연료가스를 비행 중 빨아들인 공기와 섞어 다시 연소시키면서 추력을 얻는 방식이다.

미사일 내부의 고체 추진제에 연료와 산화제가 함께 들어 있는 일반적인 고체로켓과 달리, 고체 덕티드 램제트는 연소에 필요한 산소의 상당 부분을 대기에서 얻는다. 이에 따라 비행 중 연료 공급량과 공기 유입량 등을 조절해 특정 구간에 추진력을 집중하는 등 추력을 조절할 수 있다는 장점이 있다.

장거리 공대공 유도탄에서는 고체 덕티드 램제트의 이 같은 특성이 중요하다는 게 방산업체들의 설명이다. 수십㎞를 날아간 뒤 방향을 바꿔 달아나는 적기를 쫓으려면 비행 마지막까지 속도와 에너지가 남아 있어야 한다. 마지막 순간까지 요격 능력을 유지하는 것이 중요하다.

'한화에어로스페이스 테크 아카데미 2026'에서 조정태 한화에어로스페이스 추진탄약 1팀장이 '덕티드 램제트 추진기관'에 대해 설명하고 있다. /한화에어로 제공

방산업계에선 이번 사업이 국내 업체들이 선행연구에서 확보한 램제트 기술을 실제 무기체계로 완성하는 첫 시험대가 될 것이란 관측이 나온다.

한화에어로는 고체 덕티드 램제트를 적용한 초음속 공대지 유도탄 개발 사업을 수행한 이력이 있다. 초음속 순항 무인 표적기 개발에 참여하고 있다. 초음속으로 비행하면서 추진력을 조절하는 핵심 기술이 덕티드 램제트와 맞닿아 있다.

현대로템 제공

현대로템은 액체연료 기반 램제트 연구를 수행하며 기술을 축적한 데 이어 최근에는 고체연료 방식으로 개발 범위를 확대했다. 관련된 사업의 수행 이력도 있다. 2024년 장거리 공대공 유도탄의 추진제 조성 개발 과제를 수주했고, 최근 국방과학연구소의 한국형 극초음속 비행체 ‘하이코어’ 개발 사업에 참여해 마하 6의 속도를 달성하기도 했다.

현대로템은 이번 사업이 K2 전차 중심의 방산 포트폴리오에 유도무기 추진기관이라는 새 축을 더할 기회가 될 것으로 기대한다. 현대로템 관계자는 “액체연료뿐만 아니라 고체 분야에서도 역량을 갖추고 있다”며 “선행 과제들을 수행한 경험을 바탕으로 장거리 공대공 유도탄 개발부터 생산, 공급까지 할 수 있다”고 말했다.

이들은 고체 덕티드 램제트 기술을 개발해 공대지·지대공·공대함 미사일부터 초음속 표적기까지 여러 무기체계에도 적용할 계획이다. 군 당국도 다양한 유도무기에 고체 덕티드 램제트 기술을 활용하는 방안을 연구하고 있는 것으로 전해졌다. KF-21용 미사일 개발과 양산 사업 이후 다른 무기 사업으로 이어질 수 있다는 의미다.

해외에서는 이미 램제트 기술의 활용 범위를 공대공 미사일 밖으로 넓히고 있다. 미국 보잉과 노르웨이 남모는 소형 고체연료 램제트를 적용한 155㎜ 포탄을 개발해 실제 포 발사와 비행시험을 진행했다. 인도도 지대공 미사일에 고체 덕티드 램제트를 적용해 비행시험에 나섰다.

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