중국 J-20과 미국 F-35

 

 유용현의 군사세계

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작성일: 2020-07-20 09:59:36

<윤석준 차밀, 2020년 7월 20일>

 

중국 J-20과 미국 F-35

 

 

 

제5세대 전투기는 스텔스 효과에 치중하는 것이 대세였으나, 군사 전문가와 공군 간에는 과연 스텔스 효과에 집중하여 얻는 장점이 무엇인지에 대한 논란이 끊이질 않았다. 예를 들면 스텔스를 집중하자니, 탑재무장이 줄어 제한된 임무만 하게 되고, 스텔스를 버리자니 제4세대와 차이가 없게 되는 딜레마가 발생한 것이었다.

 

 

 

 

 

여기에 최근 중국 공군의 J-20 스텔스기와 미 공군 F-35 스텔스기 간 새로운 비교가 나타나고 있으며, 이는 그동안 J-20과 F-35 간 스텔스 효과 위주의 가상 전투 시나리오 보다, 기동성 위주의 공중전 시나리오가 중시되는 원인이 되고 있다.

 

제5세대 전투기 대표인 미 공군 F-35기는 현재 “스텔스 모드(stealth mode)”와 “무장 모드(beast mode)” 구분해 실전에 배치되고 있으며, 이는 스텔스 효과에 집착함에 따른 단점을 보완하고 인도-태평양 공중작전 요구사항에 부합하기 위한 것으로 알려져 있다.

 

그런데 최근 이러한 문제가 중국 공군(PLAAF) J-20 스텔스기에도 그대로 나타난 “현상”이 식별되었다. 지난 6월 초에 중국 공군은 미 공군 F-35에 대응하여 실전에 배치하고 있는 J-20에 여전히 존재하는 엔진, 출력 스러스트, 동체 코팅 및 탑재무장 제한 등의 문제로 더 이상 J-20에 스텔스 모드를 맞추기 어려운 것으로 평가하여 J-20 제작사인 중국 정두(成都)항공집단공사에 무장 모드 J-20B의 대량생산을 요구한 것으로 알려졌기 때문이었다.

 

그동안 중국군(PLA)은 “미국 따라가기” 전략에 의해 중국 정두항공집단공사의 J-20과 선양(沈陽)항공집단공사의 FC-31 스텔스기를 동시에 개발하고 있으며, 2018년 최종적으로 J-20을 제5세대 주력기종으로 결정하였다. 그러나, 최종 결정된 주력기 J-20을 스텔스 모드에 맞추기에는 너무 시간이 오래 걸리고, 문제가 많았다. 예를 들면 2011년부터 동체코팅, 아프터번 없이 초음속 순항속력(supercrusie speeds)을 내기 위한 엔진 성능, 톱니모양의 엔진배출 노즐 내장화, 카나드(Canard) 날개 문제, 무장 내장화로 임무 수행 제한 등의 문제들이 여전히 상존하였으며, 특히 스텔스 효과 완전성 이외 비행통제체계와 J-20 운용 개념에 있어서도 적지 않은 문제들이 노출되고 있었기 때문이었다.

 

 

 

이에 따라 중국 공군은 최초 J-20 설계 당시 설정한 “공중우세를 위한 전투기(air superiority fighter)” 개발이라는 목표를 구현할 수 없는 것으로 평가하였으며, 이는 J-20B 대량생산 결정의 주요 요인이 되었다. 사실 이는 미 공군에게도 같은 이슈로 나타난 현상이었다. 예를 들면 중국과 러시아가 미 공군 F-22와 F-35에 대응하는 스텔스기와 무인기를 개발하여 실제 스텔스 효과가 공중우세권 장악에 영향이 있는가에 대한 의문이 제기되었기 때문이었다.

 

이에 미 공군이 F-35 운용에 있어 스텔스 모드와 무장 모드로 구분하여 운영하자, 중국도 그동안 미 공군의 F-22와 F-35에 이어 세계에서 3번째이자, 아시아에서 최초라고 자랑하던 J-20 스텔스기를 스텔스 효과의 완전성을 제6세대 전투기 개발로 넘기고 무장 모드 J-20B에 집중하고 있는 것으로 알려져 있다. 이는 그동안 중국이 J-20을 아시아 최초의 제5세대 스텔스기라고 자랑하면서 깨끗한 선형의 스텔스 모드만 공개한 것과 대조되는 모습이었다.

 

지난 6월 4일 『아시아 타임스(Asia Times)』는 중국내 웹사이트 eastday.com에 공개된 동양상을 통해 J-20의 양쪽 날개에 외장 무장패드(pylon adapter)를 갖춘 J-20B이 실전에 배치되었다고 보도하였다. 군사 전문가들은 이를 그동안 중국 공군이 스텔스 모드만을 기다리다가 첨예한 미중 간 군사적 대립국면에서 미 공군 F-35에게 남중국해와 대만해협에서의 공중우세권(air superiority) 장악에서 밀린다는 불만에 의해 “스텔스 모드”보다 “무장 모드”에 집중하여 대량생산에 들어간 것으로 평가하였다. 스텔스기 동체에 별도 외장형 무장패드를 탑재하는 것은 스텔스 효과에 치명적이며 더 이상 스텔스기가 아니다.

 

사실 J-20은 중국 독자적 개발품이 아니었으며, 1990년 말부터 미 공군 F-35 JSF를 생산하는 록히드 마틴사의 여러 하청부품 공급업체가 개발한 다양한 스텔스 관련 첨단기술을 해킹하여 설계한 모방형이자, 러시아 엔진 탑재형이었다. 이는 중국군이 개발을 선언한 지 불과 2∼3년 만에 J-20 시제기를 선보인 이유였고, 2017년까지 시제기를 7대를 생산하여 각종 시험을 거쳐 2018년부터 실전에 배치할 수 있었던 주된 이유였다. 그러나 완제품은 아니었으며, 스텔스 효과 완전성을 위한 기술적 문제가 상존해 있어 J-20 운용에 있어 딜레마에 직면하고 있었다.

 

 

 

 

 

이에 지난 6월 3일 중국 『Global Times』는 “J-20B 대량생산 기념식을 당중앙군사위원회 부주석 쉬치량(許其亮) 상장 주관하에 실시하였다”고 보도하였으며, 지난 7월 13일 『포브스(Forbes)』는 “J-20B의 대량생산 결정이 미 공군이 F-35를 인도-태평양 최전선에 배치하여 노후된 F-15/15/18을 교체하는 상황 하에 J-20을 최초 개념과 같이 공중우세기(air superiority fighter)로 운용하기보다 요격기(interceptor) 또는 공중전투기(dogfighting)로서 운용해야 하는 전술적 국면이 도래되자, 급히 중국 공군이 J-20B를 강력히 요청하였기 때문이다”라고 보도하였다.

 

실제 군사 전문가들은 다음과 같이 평가하고 있다. 첫째, J-20 운용 논란이었다. 대부분 제5세대 스텔스기들은 공중전(dogfight)보다, 공중우세기(air superiority fighter)로 설계하여 주로 전략폭격, 전자전 그리고 함재기에 집중하였으나, 스텔스 효과 자체가 애매하였고, 경쟁국이 스텔스기를 탐지하는 방어체계를 구축하자, 완전 스텔스기를 제6세대 전투기 개발로 넘켜, 무인기와의 동조체계로 발전시키고 있다. 즉 스텔스 효과보다, 향후 주력기종인 무인기와의 유무인기 협업이 중요하다는 판단이었다는 것이다. 실제 중국공군은 기존의 J–20과 FC-31에 이어 JH-XX 제6세대 전투기를 개발하고 있는 것으로 알려져 있다.

 

둘째, 엔진 문제였다. 초기 러시아 Saturn AL-31FM2 터보팬 엔진을 사용하였으나, 이후 선양(沈陽)항공기계공사의 WS-10 타이항(太航)과 이를 개량한 시안(西安)항공집단공사의 WS-15를 탑재하였다. 하지만 스텔스기는 기본적으로 날개가 작아, 엔진이 180kN 스러스트 출력을 내야 양력이 생기며, 이마저 스텔스 효과를 위해 아프터번없이 초음속 순항속력을 내어야 하였으나, WS-10/15 모두 부적격이었다는 것이다. 즉 스텔스 효과를 유지하기에 투자가 너무 많이 요구되었고, 개발시간이 오래 지체되어 중국 공군의 현행 공중작전 소요를 충족시킬 수 없었다는 평가이었다.

 

심지어 일부 군사 전문가들은 WS-10/15 제작사들이 중국 공군에게 1∼2년 기간만 주면 엔진 문제를 해결할 수 있다고 설득하였으나, 2016년 12월에 24대의 Su-35S 도입하면서까지 추력편향 노즐(thrust vectoring nozzle) 기능을 확보하면서까지 문제를 해결하려고 하였으나, 실패하자 중국 공군이 최종 결정을 내린 것으로 평가하고 있다.

 

셋째, 무장이었다. J-20 내장 무장고에 4발의 중장거리 공대공 PL-9/12 또는 PL-15/21과 무장고 바로 옆에 각각 1발 단거리 공대공 PL-10 등 6발이었으나, 중국 공군에게는 이러한 제한된 무장으로 어떠한 공중작전에 투입할지가 의문이었다. 미 공군 F-22와 F-35와 같이 전략폭격에 투입하려면 전 세계적 공중우세권이 확보되어 정확한 표적정보와 전천후 공중 엄호가 갖추어진 이후에 실시해야 했으나, 중국 공군은 “아직도” 이었다.

 

더욱이 미 공군은 중국의 군사력이 급격히 확장되자, F-35의 스텔스 효과보다 탑재무장에 비중을 두며 공중우세기 임무보다, 미중 간 군사경쟁에 의해 예상되는 동남중국해(ESCS)와 대만해협에서 중국 공군과의 공중전에 대비하며 무장 모드 F-35에 더욱 많은 비중을 두고 있었으며, 이는 약 100대의 F-35를 도입할 일본 자위대도 마찬가지였다.

 

이에 대해 군사 전문가들은 중국 공군이 기존의 J-10/11B 제4세대 전투기로서 대응하기에는 너무 역부족이라고 평가하였다면서, 이에 따라 급히 미 공군과 동맹국들의 F-35에 대응할 무장 모드의 J-20B가 급히 요구한 것으로 평가한다. 특히 F-35와 달리 J-20은 기관포를 탑재하지 않고 있어 스텔스 모드를 집착하기 보다, 스텔스 효과를 포기하더라도, 탑재무장을 늘리는 것이 더 효과적이라고 판단하였다는 것으로 평가하였다. 실제 이는 J–20이 돌출형(retracted) 공중급유 밸브를 갖게 된 주된 이유 중 하나였다.

 

 

 

넷째, 근원적 스텔스 효과에 대한 의문이었다. 우선 동체 앞부분에 유로파이터인 3각 날개의 타이폰에서 사용하여 효과가 있었던 카나드(Canard) 보조날개이다, 이로서 J-20기는 기동성을 늘리었으나, 적에게 레이더 탐지면적(RCS)을 늘리는 단점으로 대두되었다. 물론 대부분의 스텔스기가 적의 레이더 탐지면적(RCS)을 줄이기 위해 날개를 가능한 작게 달고 있어 J-20의 경우는 2개의 엔진을 탑재하여 중량이 중형이어서 기동성을 향상시키기 위해서는 카나드 보조날개를 달아야 했으나, 한편 스텔스 효과를 위해서는 제거도 고려했어야 했다. 하지만 결국 기동성 향상을 위해 현재까지 유지되고 있다.

 

다음으로 엔진배출 스러스트 최소화이다. 스텔스기 중 유일하게 2개 엔진을 탑재한 J-20은 동체 무게와 탑재 무장을 고려할 시 높은 엔진출력이 요구되었으며, 엔진 성능도 스텔스 효과에 적합하지 않았으며, 이는 J-20의 스텔스 효과에 치명적이었다. 2018년 5월 인도 공군참모총장은 인도공군 Su-33MKT가 원거리에서부터 J-20 스텔스기를 탐지할 수 있다고 주장하였다.

 

이러한 미국 등 서방 군사 전문가들의 J-20에 대한 부정적 평가에 대해 중국 군사 전문가들은 “세상에 한번만에 다 이루는 일은 없다”며, 이번 J-20 생산 경험과 기술축적이 다음 제6세대 JH-XX 전투기 개발의 밑거름이 될 것이라고 전망하면서, 향후 스텔스 효과 개선, 1인승용 스텔스기 조종사 훈련, 스텔스기 전술 개발 등의 분야에 있어 혁신적 도움이 될 것이라고 주장하였다.

 

실제 중국 군사 전문가들은 다음과 같은 주장을 하고 있다. 우선 아시아 최초의 스텔스기 개발 성공이었다. 이는 미국 F-22/35 스텔스기에 이은 세계 3번째 사례였으며, 일부 국가들이 미 록히드마틴사의 F-35 도입에 가격의 부담을 갖게 되는 경우와 비교적 좁은 공역에서의 공중우세권 장악을 위해 스텔스기를 구매하고자 하는 경우 J-20이 주요 구매대상이 될 수 있을 것으로 전망하고 있다. 실제 파키스탄 공군이 J-10기에 이어 J-20에 관심을 보이고 있다.

 

다음으로 현재 건조되고 있는 Type 002형 민대머리식(flap-top) 항모 함재기 개발에 대한 도움이다. 기존 J-15 함재기는 스키점프식만에 적합하고 구형인바, 3번째 민대머리식 Type 002형 항모 비행갑판에는 J-20 또는 FC-31 스텔스기가 탑재될 것으로 전망되고 있다.

 

하지만 J-20는 날개가 길고 중량이 무거워 Type 002형 항모 함재기로는 적합하지 않은 것으로 평가되어, 선양항공집단공사의 FC-31 스텔스기를 Type-002형 항모 함재기로 개발 중인 것으로 알려져 있다. 특히 일부 군사 전문가가 2018년 5월에 J-20의 최초 해상 공중훈련 실시를 사례로 들어 중국 해군이 작전적 검증을 마친 J-20을 후보 함재기로 선호할 것이라고 평가를 하나, 여전히 중량이 작고 가벼운 FC-31이 우세한 것으로 알려져 있다.

 

 

 

 

 

또한 J-20B 장점 강조이다. J-20은 내장된 4발의 미사일이외 내장형 무장고 바로 옆에 2발의 단거리 공대공 미사일 PL-10을 탑재하고 있어 F-35와의 근접 공중전을 할 상황에 비교적 유리하다는 주장이다. 즉 180발 규모의 25㎜ 기관총을 보유한 F-35와 비교할 시의 단점을 보완하기 위해 단거리 PL-10 공대공 미사일을 탑재하여 F-35보다 선제공격에 유리하며 중량도 줄일 수 있다는 주장이다.

 

중국 공군이 J-20과 F-35 간 스텔스 효과에서의 열세를 양적 우세로 대신하고자 하며, 기존 J-10/11B에 급낙하기동(jaw-dropping maneuvers)가 가능하도록 추력편향 노즐 기능을 부여하고 있는 것으로 알려져 있다. 즉 공중전에서 구형이지만, 추력편향 노즐에 의해 기동성이 우수하여 F-35기의 뒤꼬리를 따라잡을 수 있는 기동성을 갖추고 있다는 주장이다.

 

이제 문제는 중국 공군이 J-20B에 어떠한 임무를 부여할 것인가로 귀결된다. 이에 미국 등 서방 군사 전문가들은 중국 공군이 기존 J-10/11B로 남중국해, 동중국해 그리고 대만해협 공역에서의 미 공군과의 공중전에 대비하고 이들을 지원하는 각종 공중급유기, 조기경보기, 감시 및 정찰기 또는 전자전 항공기를 주요 표적으로 운용될 것으로 전망하고 있다.

 

예를 들면 J-20B가 미 공군 F-35와의 공중전 보다, 미 공군의 KC-135 공중급유기, E-3 센트리 공중조기경보기, E-8 JSTART 지상표적정찰기 그리고 미 해군 항모타격단에서 출격한 E-2D 공중조기경보기를 집중적으로 공격하는데 투입할 것으로 전망되는 시나리오이다. 즉 중국 공군은 J-20 스텔스기를 주력 전투기로 운용하기 보다. 미군의 공중우세권 장악을 위한 각종 정찰감시 임무를 수행하는 대형 조기경보기와 공중급유기 공격에 투입하여 미군의 작전지속성을 저하시키는 비대칭적(asymmetric) 전술을 구사하겠다는 전망이며, 이해가 되는 상황이다.

 

이제 그동안의 J-20과 F-35 간 스텔스 효과를 기반으로 한 대비는 의미가 없게 되었으며, 중국 공군은 질적 열세에도 불구하고 미 공군의 단점을 지속적으로 파고 들어 공중전에서 승리를 얻을 수 있도록 각종 노력을 기울이고 있는 것으로 알려져 있다.

 

 

 

 

 

궁극적으로 이제는 중국 J-20과 미 F-35 간 비교를 달리해야 할 것으로 보여지며, 한국 등 미 공군 F-35를 도입하여 애매하게 운용하고 있는 국가들에게도 이번 중국 공군 J-20B 운용 결정이 귀중한 교훈을 제시해 주고 있음을 보여준다는 것이다.

 

 

작성자 윤석준은 한국군사문제연구원 연구위원이자,

한국해로연구회 연구위원과 육군발전자문위원으로 활동 중이며,

예비역 해군대령이다.