우크라이나 전쟁에서 무인항공기(UAV)가 많은 활약을 하면서 활용도를 높일 방법들이 연구되고 있는 가운데, 해군 함정에서의 운용이 적극적으로 추진되고 있다. UAV는 해군 함정에서도 오래전부터 사용 되었지만, 그동안 적은 숫자의 기체를 제한적인 용도로 사용해왔다. 최근 튀르키예와 이란 등 여러 나라 에서 상륙함이나 다른 선박을 개조하여 드론 캐리어로 불리는 UAV 모함으로 사용하려는 움직임을 보이고 있다. UAV 모함의 의미와 어떤 나라들이 개발하고 있는지 알아보았다.
해외 해군의 새로운 트랜드 - UAV 모함
전쟁에서 상업용 소형 드론을 포함하여 UAV의 역할이 커지면서 해상에서도 활용 폭을 넓혀가고 있다. 그동안 해군 함정에서도 정찰 등의 목적으로 소형 UAV나 회전익 UAV를 이용해 왔지만, 기술의 발달로 더 성능이 뛰어난 UAV 개발과 탑재가 계획되고 있다.
그러나 호위함이나 구축함의 경우 좁은 갑판과 항공기 격납고의 제한으로 탑재할 수 있는 기체 수가 제한이 있다. 넓은 갑판을 가진 상륙함이나 항공모함에서 UAV를 운용할 경우 더 많은 기체를 운용할 수 있으며, 유인 항공기와도 임무를 분담할 수 있다.
미국을 시작으로 함선에서 UAV를 다수 운용하려는 움직임을 보이고 있다. 하지만, 각 나라의 사정에 따라 추진 방향은 다르다. 이는 탑재할 UAV의 크기와 중량에 따라 함정 운용에 제약이 생기기 때문이다.
[사진 2] 함선의 좁은 갑판은 UAV 운용의 최대 제약 요소다.
소형 UAV의 경우 긴 갑판을 이용하거나, 간단한 이륙 보조 장치를 사용할 수 있지만, 무거운 기체는 미국과 프랑스 해군 항공모함에서 사용하는 사출장치와 강제 착함 장치의 도움을 받아야 한다. 함정에서 날릴 수 있는 UAV의 크기와 중량에 제약이 있다는 것은 임무와 항속거리에도 영향을 준다.
하지만, 군집 운용 능력이 발전하면 소형 UAV에 다양한 탑재물(Payload)을 분산하여 탑재 하는 것이 가능해진다. 즉, 하나의 UAV 군집에 속한 각각의 기체에 정찰, 공격, 통신 중계 등 다양한 임무를 부여할 수 있게 된다. 하지만, 소형 UAV를 기반으로 하기 때문에 항속거리와 기체당 탑재물 중량 제약은 해결할 수 없다. 그럼에도 불구하고 UAV를 운용하면서 얻을 장점이 많기 때문에 앞으로 UAV 모함을 개발하려는 국가는 늘어날 것으로 보인다.
초기 노력들
제1차 세계대전이 한창이던 1918년 미국에서 개발된 캐터링 버그(Kettering’s Bug) 자폭기와 영국의 퀸비(Queen Bee) 표적기에서 출발한 UAV는 전쟁이 끝난 후 주로 대공포 훈련용 표적기로 사용되면서 명맥을 이어왔다.
제2차 세계대전이 발발한 후에도 큰 발전이 없었지만, 1940년대 초반 미국에서 정밀한 유도를 가능하게 할 텔레비전과 레이다 고도계(Altimeter)가 만들어지면서 유도무기로서의 가능성이 열리게 되었다.
미국은 1941년 12월 7일 미 태평양 함대 사령부가 있는 하와이 진주만이 일본 해군에게 공격받은 후 참전을 결정했다. 그 직후인 1942년 1월, 미 해군 항공창(Naval Air Factory)에 폭탄을 탑재하고 적진으로 날아가 투하한 후 돌아오는 TDN-1이라는 공격용 UAV 개발 임무가 주어졌다.(Miguel Ortiz, “The Navy’s first drone saw action during WWII”, wearethemighty.com, 2022.7.8.)
하지만, TDN-1은 사용하기 복잡하고 비용이 많이 든다는 우려 때문에 약 100대만 제작되었고, 실전 투입은 이루어지지 않았다. 그러나 TDN-1은 1943년 훈련용 항공모함 USS 세이블(Sable)(IX-81)항공모함에서 이륙하면서 항공모함에서 이륙한 첫 UAV라는 기록을 가지게 되었다.
[사진 3] 항공모함 USS 세이블에서 이륙하는 TDN-1 UAV
TDN-1의 취소 이후, 공격용 UAV 개발은 인터스테이트 에어크래프트(Interstate Aircraft)가 개발한 TDR-1으로 이어졌다. TDR-1은 TDN-1에 비해 개선된 성능으로 해군의 관심을 끌었고, 1944년 태평양 전선에서 일본 함선을 공격하기 위해 배치되었다. TDR-1을 조종하는 관제기는 텔레비전 카메라 수신기를 갖춘 TBM 어벤져가 담당했다.
나포한 일본 해군 함정을 상대로 한 시험에서 성공을 거뒀지만, 계속된 기술적 문제와 재래식 무기로도 충분히 일본을 물리칠 수 있다는 평가가 내려지면서 시제기를 제외하고 189대만 양산되고 종료되었다.
해군이 다시 함상에서 UAV를 활용한 것은 베트남전에서였다. 미 해군은 공군이 라이언사의 모델 147 UAV를 기반으로 하는 AQM-34 무인정찰기를 활용하자 여기에 자극받아 라이언사에 함정의 갑판에서 이륙할 수 있도록 로켓 부스터를 장착한 모델 147SK를 주문했다. 그러나 모델 147SK는 USS 레인저 같은 항공모함에서 발진하기도 했지만, 로켓 부스터를 이용하여 항공모함 전용으로 보기는 어렵다.(David Axe, “The U.S. Navy Wanted to Send Drones on Ship-Killing Suicide Missions”, medium.com, 2021.9.13.)
[사진 4] 항공모함 USS 레인저에서 발진하는 라이언 모델 147SK
함정용 UAV 개발은 1983년 12월 해군 전투기가 레바논에 배치된 시리아군 지대공 미사일에 격추된 이후 다시 시작되었다. 미 해군성은 적대적인 지역에서 유인 항공기를 대신하여 정보, 감시, 정찰(ISR : Intelligence, Surveillance, Reconnaissance)을 수행할 대안을 찾기 시작했고, 레바논에서 활약한 이스라엘제 UAV에 주목했다.
선정된 UAV는 이스라엘 항공우주산업(IAI)과 타디란 일렉트로닉 인더스트리(Tadiran Electronic Industries, 현 엘빗 시스템 Elbit Systems)이 합작하여 개발한 파이오니아(Pioneer)였다. 미국에서 AAI 코퍼레이션(현 텍스트론 시스템 Textron Systems)이 생산한 파이오니어 UAV는 RQ-2A라는 제식명을 부여 받았다. 그러나 항공모함이 아닌 아이오와급 전함에서 표적 관측용으로 운용되었다.(“RQ-2A Pioneer”, military.com)
[사진 5] 전함 아이오와에서 발진하는 RQ-2 파이오니아
최근 개발 노력
20세기 후반까지 함선에서 UAV를 운용하는 것이 일반적인 것이 되었지만, 탑재하는 UAV의 종류는 많지 않았다. 전투함정의 상황인식을 돕기 위한 ISR 임무 등으로 용도도 제한되었고, 크기도 육상에서 운용하는 것들보다는 작았다. 21세기 들어 UAV 기술이 더욱 발전하면서 항공모함에 탑재할 능력 있는 UAV를 개발하려는 노력이 시작되었다. 이 노력을 선도한 것은 미국이다.
미 해군의 노력
2000년대 들어 미 해군은 항공모함에 배치된 전투 비행단의 능력을 확장하기 위해 무인전투기를 도입하려 했다. 2000년 여름, 미 고등 방위 연구계획국(DARPA)과 미 해군은 미 공군이 진행하던 무인전투기(UCAV) 프로그램을 기반으로 해군 함정이나 해병대의 보호되는 기지에서 발진시키고 회수할 수 있는 무인전투기를 찾는 UCAV-N(Navy) 사업을 시작했다.(“Naval Unmanned Combat Air Vehicle(UCAV-N)”, globalsecurity.org)
별도로 진행되던 미 공군과 해군의 UCAV 개발 사업은 미 의회의 압력으로 2003년 10월 합동 ‘무인 전투 항공 시스템(J-UCAS : Joint Unmanned Combat Air Systems)’ 프로그램으로 통합되었다. 그러나 2006년 미 국방부가 신형 장거리 전략폭격기 개발을 결정하면서 취소되었다.
하지만, 폭격기를 운용할 수 없었던 미 해군은 UCAV 프로그램을 계속하기 위해 기술 실증 프로그램인 ‘항모용 무인 전투 항공시스템 시연기(UCAS-D : Unmanned Combat Air System Carrier Demonstration)’ 프로그램을 독자적으로 추진했다. 미 해군은 평가를 거친 후 노스롭그루먼의 X-47B를 시연기로 선정했다. UCAS-D용 X-47B는 2011년 2월 4일 첫 비행에 성공했고, 2013년 10월 10일 니미츠급 항공모함 USS 조지 H W 부시함 갑판에 무사히 착륙했다.(Dave Majumdar, “UCAS-D set to make historic aircraft carrier landing”, flightglobal.com, 2013.7.10.)
[사진 6] UCAS-D 프로그램에 사용된 X-47B
UCAS-D를 통해 자신감을 얻은 미 해군은 2010년 3월 미 해군 무인항공 및 타격 무기 프로그램 집행국(PEO U&W)을 통해 항공모함에서 이착함 할 수 있는 자율 비행 능력을 갖춘 ‘무인 항모 발진 항공정찰 타격(UCLASS : Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike)’ 프로그램을 위해 업체들에 정보요청(RFI)을 발송했다.
UCLASS 프로그램은 여러 차례 요구 조건이 바뀌는 우여곡절 끝에 2013년 8월 보잉, 제너럴 아토믹스 에어로노티컬 시스템, 록히드마틴 그리고 노스롭그루먼과 각각 1,500만 달러 규모의 예비 설계 검토(PDR) 계약을 체결했다. 2014년 초반 미 해군은 4개 경쟁업체에게 제안요청서(RfP) 초안을 발송했다.(“X-47B Unmanned Combat Air System Demonstrator(UCAS-D)”, globalsecurity.org)
2014년 3월 말 미 해군 항공 시스템 사령부(NAVAIR)는 UCLASS가 ISR에 최적화되고 제한적인 장거리 타격 능력을 갖추고, 급유기 역할을 하는 것으로 제안요청 초안을 발표했으나, 여러 차례 미 의회의 비판에 직면하면서 사업은 지연되었다.
2016년 2월, 미 해군은 UCLAA를 취소하고 슈퍼호넷 크기의 기체에 약간의 ISR 능력과 통신 중계 능력을 갖춘 ‘항공모함 기반 공중급유 시스템(CBARS : Carrier-Based AerialRefueling System)로 전환한다고 발표했다.(“Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike System(UCLASS)”, globalsecurity.org)
당시 미 해군은 예산 부족으로 전투기 부족에 시달리고 있었다. 전투기 부족을 해결하기 위해 슈퍼호넷을 추가로 구매하고 지연되고 있던 F-35C의 개발 및 구매를 가속화하기 위해 높은 성능으로 인해 높은 가격이 예상되는 UCLASS 대신 성능을 낮춘 CBARS를 선택한 것이다. 당시 미 해군은 항공모함에 배속된 슈퍼호넷의 20~30%를 다른 슈퍼호넷에 대한 공중 급유를 지원하는 역할로 배정하고 있었다.
CBARS용 UAV는 RAQ-25로 명명되었지만, MQ-25 스팅레이(Stingray)로 재명명되었다. 기체 선정을 위한 RFP는 2016년 말에 발송되었고, 2018년 8월 보잉이 선정되었다. 보잉의 MQ-25 스팅레이는 2019년 9월 19일 첫 비행에 성공했으며, 2021년 6월에는 슈퍼호넷, 9월에는 F-35C에 대한 공중 급유에 성공했다. 미 해군은 2025년에 MQ-25에 대한 초기 운용 능력(IOC)을 선언할 예정이다.(“MQ-XX / MQ-25 Stingray, CBARS-Carrier-Based Aerial Refueling System”, globalsecurity.org)
[사진 7] 슈퍼호넷 전투기에 공중급유중인 MQ-25A
하지만, 미 해군이 추진한 UCAS-D, UCLASS 그리고 CBARS는 항공모함이 무거운 기체도 공중으로 날릴 수 있는 사출기와 강제 착함 장치를 갖추고 있어 가능했다. MQ-25 같은 대형 기체는 사출기가 없는 항공모함이나 상륙함에서는 운용이 불가능하다. 이런 이유로 사출기가 없는 항모나 상륙함을 가지고 있거나 그보다 더 작은 함선을 가진 국가들은 다른 방법으로 함선에서 UAV를 운용하려 하고 있다.
영국
영국 국방부도 해군의 항공모함과 상륙함 등에서 운용할 UAV를 찾기 위한 노력을 계속하고 있다. 2020년 6월, 영국 국방부는 해군의 신기술 개발 전문가들이 영국 회사들과 함께 미래의 군함에서 사용할 대형 수송 드론을 시험하고 있다고 발표했다. 시험을 통해 가능성을 확인한 후 2020년 12월, 해군을 위해 해상에서 운용할 대형 자율 운행 수송 드론 도입을 위한 정보 요청서(RFI)가 발표되었다.(Gareth Jennings, “UK concludes ‘Many Drones Make Light Work’ with large scale demonstration”, janes.com, 2021.1.28.)
2021년 1월 초에는 영국 국방과학기술연구소(Dstl)가 대규모 드론 군집을 활용하기 위한 ‘많은 드론으로 수월하게 일하기(Many Drones Make Light Work)’라는 이름의 프로그램을 마쳤다.
이 프로그램은 탑재물 종류와 운용 능력이 서로 다른 다섯 가지 종류의 고정익 드론을 사용하여 다섯 가지 대표적인 비행 임무를 수행했다. 20대의 고정익 드론 군집이 수행할 임무에는 상황인식, 의료지원, 폭발물 탐지와 처리, 기만과 함께 군수 재보급이 포함되어 있었다.
이런 노력을 거친 뒤, 항공모함에서 UAV를 운용하기 위한 준비를 하고 있다. 2021년 3월, 영국 국방부는 업체들에게 퀸 엘리자베스급 항공모함에 설치할 수 있는 전자기 항공기 사출 시스템과 착함 장치에 대한 정보를 업계에 요청했다. 영국 국방부는 이번 RFI가 순전히 기존 기술을 측정하기 위한 정보 수집 활동이며 추가 조달 활동의 의도를 나타내는 것은 아니라고 밝혔다.
RFI에 의하면, 사출기는 최대 24,948kg(55,000 파운드) 항공기를 발진시켜야 하고, 착함 장비는 최대 21,319kg(47,000 파운드)의 항공기를 착함시킬 수 있어야 한다. 언급된 중량 제한은 미 해군이 항공모함에서 운용하는 F-18E/F나 F-35C의 중량보다 작기 때문에 UAV를 위한 것으로 예상하고 있다.
현재 영국은 F-35, 유로파이터 타이푼, 그리고 템페스트 미래 전투 항공 시스템을 지원하도록 설계된 무인 전투기인 ‘충성스런 윙맨(Loyal Wingman)’을 개발하고 있다. 이 무인전투기의 해상형이 개발되면 미래에 항모 전단의 타격 작전을 지원할 수 있다. 다른 가능성으로는 항공모함에서 공중조기경보(AEW)와 공중재급유(AAR) 역할을 할 UAV를 지원할 수 있다.
2021년 9월에는 프린스 오브 웨일즈함 갑판에서 키네티크(QinetiQ)의 밴쉬 제트(Banshee Jet) 80+라는 UAV를 운용하는 실험을 통해 항공모함에서 UAV 운용에 대해 파악했다.(“Drones launched from HMS Prince of Wales during landmark demonstration”, royalnavy.mod.uk, 2021.9.29.)
[사진 8] 항모 프린스 오브 웨일즈 갑판에서 발사 준비중인 벤시 드론
2021년 말에는 말로이 에어로노틱스(Malloy Aeronautics)의 T-600 쿼트콥터와 윈드레이서 오토노머스 시스템(Windracers Autonomous Systems)의 울트라(Ultra) 고정익 드론을 사용하여 항공모함 재보급 등 다양한 임무를 시험했다.(“Drones deliver in trials by Royal Navy”, royalnavy.mod.uk, 2022.4.6.)
[사진 9] 어뢰를 탑재하고 대기중인 T-150 드론
튀르키예
튀르키예는 시리아 내전, 나고르노-카라바흐 전쟁, 그리고 우크라이나 전쟁을 통해 바이락 타르 TB-2 UCAV의 능력을 증명한 이후 다양한 UAV를 도입하면서 활용 폭도 넓혀가고 있다. 튀르키예는 해군 상륙함을 UAV 모함으로 만들 준비를 하고 있다.
튀르키예는 F-35 국제 공동개발 프로그램의 파트너였다. 그러나 미국의 반대에도 불구하고 러시아에서 S-400 지대공 미사일을 도입하면서 F-35 프로그램에서 퇴출되었다. 그 결과 F-35A와 함께 스페인 나반티아의 지원으로 건조한 TCG 아나둘루(Anadolu)급 상륙함 에서 운용할 F-35B도 도입이 불가능해졌고, 상륙함을 UAV 모함으로 운용하려 한다.(Tayfun Ozberk, “Turkey plans to deploy attack drones from its amphibious assault ship”, defensenews.com, 2021.3.12.)
[사진 10] TCG 아나둘루에서 이함하는 키질레마를 그린 아티스트 컨셉
2021년 3월, 튀르키예 정부가 스페인 나반티아의 기술 지원으로 건조한 상륙함 TCG 아나돌루(Anadolu)를 공격용 UAV 모함으로 전환하기를 바라고 있으며, 이미 임무를 수행하기에 충분한지 확인하기 위해 테스트를 시작했다고 알려졌다.
튀르키예 UAV 제작업체 바이카르의 CEO는 상륙함에서 운용할 수 있는 새로운 UCAV 개발을 목표로 개발을 진행하고 있다고 밝혔다. 그는 개발 프로젝트가 상륙함 갑판을 사용하여 30~50대 사이의 TB3로 알려진 접이식 날개를 가진 바이락타르 TB2 무인기의 변형이 이착함할 수 있다고 말했다. 다른 UCAV로는 바이카르가 개발중인 제트 추진 UCAV 키질 레마(kizilelma)가 언급되고 있다.(Kaan Azman, “Selçuk Bayraktar’dan KIZILELMA ve TCG ANADOLU açıklaması”, defenceturk.net, 2022.4.29.)
이란
중동 지역에서 UAV 강국으로 자리 잡은 이란은 다양한 군사용 UAV를 운용하고 있지만, 해군 함정에서도 운용하기 위해 노력하고 있다. 2022년 7월, 이란 해군이 전차 상륙함(LST)과 수송선 갑판에 로켓 부스터로 발진시킬 수 있는 드론 여러 대를 탑재한 사진이 공개되었다. 외국 전문가들은 탑재된 UAV가 정찰용 펠리칸(Pelican), 호마(Homa), 그리고 자폭용 아라시(Arash)와 주빈(Zhubin) 등이라고 분석했다.(“Photos: Iran’s Navy Creates Division for Drone-Carrying Ships”, maritime-executive.com, 2022.7.17.)
이란은 여기에 그치지 않고, 화물선을 UAV 모함으로 개조하고 있다. 2022년 11월, 외국의 분석가가 5월부터 호르무즈 해협 인근 반다르 압바스 인근 이란 조선소에서 이란 국적 화물선 한 척이 헬리콥터와 고정익 UAV 탑재가 가능하도록 개조되고 있다고 밝혔다.(H I Sutton, “Iran’s First Carrier Expected To Be Launched In 2023”, hisutton.com, 2022.12.30.)
[사진 11] 이란이 화물선을 UAV 모함으로 개조하고 있다.
공개된 사진에 의하면, 개조중인 화물선은 선미에 위치한 마스트는 옮길 수 없지만, 갑판길이를 늘리기 위해 선체를 비스듬하게 가로질러 연장되고 있는 것으로 보인다. 개조중인 화물선이 UAV 모함이라면, 이란은 자국 영토를 벗어나 홍해 등에서도 장거리 공격이 가능 해진다.
중국
중국은 육상에서 발진하는 장거리 정찰용 UAV는 물론이고 해군 함정에서도 활발하게 UAV를 운용하고 있다. 현재는 해군 함정에서 회전익 UAV를 주로 운용하고 있지만, 새로운 함정을 사용하여 고정익 UAV를 운용할 것으로 예상된다.
2020년 7월, 중국은 UAV, 전자기 항공기 발진 시스템(EMALS), 첨단 작함 장치, 통합 전기 추진 시스템, 30톤급 엘리베이터 등에 대한 제안 요청(RfP)을 발표했다. 이 장치들은 현재 운용중인 Type 075 헬기 상륙함(LHD)을 기반으로 개발될 가칭 Type 076 상륙함에 통합될 것으로 보인다.(Gordon Arthur, “Type 076 apparition emerges from the Chinese mist”, shephardmedia.com, 2020.7.30.)
중국이 이들 시스템을 Type 076 상륙함에 통합한다면, 개발하고 있는 다양한 UAV를 상륙함에서 이착함 시킬 수 있어 궁극적으로 UAV 모함의 역할이 가능하다. 2019년 공개된 GJ-11 스텔스 UCAV 등을 운용할 경우 중국 해군 항공모함에 배속된 전투 비행단을 보조하는 수단으로 사용될 수 있다.
[사진 12] 중국 Type 076 아티스트 컨셉
이들 국가 외에도 이탈리아와 포르투갈도 UAV 모함 계획을 공개하는 등 앞으로도 많은 국가들이 UAV 모함을 가질 것으로 보인다. 이처럼 UAV 모함은 앞으로 중소 규모 국가들이라도 해군력 발전에 큰 영향을 끼칠 수 있는 핵심적인 함선이 될 것이다. UAV, 통제 시스템, 운용 시스템, 함선 체계 등 다양한 기술이 필요한 UAV 모함이 방위산업 발전에 어떻게 기여할 수 있는지 많은 연구가 필요하다.
