미 공군, 긴급 F-47 전투기 사업 가속 위해 새 시험기법 도입…중국은 여전히 크게 앞서

미 공군은 F-47 6세대 전투기 개발을 가속하기 위해 기존 비행시험에 디지털 모델링과 시뮬레이션, 조기 운용평가를 결합한 첨단 비행시험 프로그램을 준비하고 있다. 캘리포니아 에드워즈 공군기지에 있는 미 공군시험센터는 현재 2028년으로 예정된 첫 기체의 초도비행과 동시에 핵심 성능 시험에 착수할 수 있도록 준비하고 있다. 미 공군은 2030년대 초 첫 작전용 기체를 전력화한다는 목표를 세우고 있으며, 초도비행에서 실전 배치까지 걸리는 기간을 단축하는 데 상당한 비중을 두고 있다. 다만 전문가들은 냉전 이후 추진된 기존 사업들이 모두 매우 장기간 지연된 전례를 고려할 때 방산업계가 미 공군의 일정을 맞출 수 있을지에 대해 폭넓게 의문을 제기해 왔다.

미국에서는 첨단 디지털 조립 및 시험 기술을 활용하면 6세대 전투기 개발을 크게 앞당기고 비용도 줄일 수 있을 것이라는 기대가 있었지만 오래가지 못했다. 프랭크 켄들 미 공군장관도 2023년 이러한 기술의 가치가 “과대평가됐다”고 인정했다. 앞선 5세대 전투기인 F-22와 F-35는 공학·제조·개발 단계에 들어간 뒤 실전 배치까지 15년 이상이 걸렸다. NGAD 전투기가 이 단계에 들어간 시점이 2020년대 중반에 불과하다는 점을 감안하면, 실전 배치는 2030년대 후반에야 가능할 수 있다는 의미다. 중국이 2024년 12월 비행 가능한 6세대 기술실증기 2종을 공개하고 이후 두 비행시험 프로그램 모두에서 빠른 진전을 보이면서 미국 내에서는 긴박감이 커지고 있다.

미 공군시험센터 사령관 마크 마사로 준장은 10월 6일 이러한 접근법을 설명하면서 개발시험과 운용시험을 더욱 긴밀하게 연계해 실시하는 통합시험의 중요성을 강조했다. 미 공군은 개발시험이 끝난 뒤 본격적인 운용평가에 들어가는 기존 방식 대신, 운용시험 인력을 개발 초기부터 참여시켜 기체 개발 전 과정에서 요구조건을 설정하고 평가할 계획이다. 이러한 접근법은 미 공군이 다른 사업에서 도입한 시험 방식을 발전시킨 것이다. F-15EX 전투기는 개발시험과 운용시험을 병행해 전체 시험과 전력화를 완료한 미 공군 최초의 항공기가 됐으며, B-21 전략폭격기도 개발시험 조종사와 운용시험 조종사가 같은 비행시험 과정에 참여하고 있다.

소프트웨어 시험도 이 사업의 또 다른 핵심 요소가 될 것으로 예상된다. 마사로 준장은 소프트웨어와 기체 능력을 지속적으로 평가하고, 시험 결과를 통해 작전부대에 어떤 능력을 제공할 수 있는지 의사결정권자들에게 정기적으로 업데이트하는 반복적 접근법을 설명했다. 이를 통해 미 공군은 기존 사업의 정해진 주요 일정에만 맞춰 능력을 제공하는 대신, 실제 운용 가능한 수준에 도달하는 대로 해당 능력을 순차적으로 도입할 수 있다. 디지털 엔지니어링도 비행시험 결과를 분석하고 이를 설계 결정에 반영하는 데 걸리는 시간을 줄이는 데 활용된다. 미 공군시험센터는 디지털 모델을 정교화하기 위해 갈수록 성능이 향상된 그래픽처리 하드웨어와 첨단 소프트웨어 도구를 사용하고 있다. 실제 비행시험에서 수집한 데이터는 이후 전산유체역학 모델과 기타 시뮬레이션에 다시 반영해 정확도를 높이고, 엔지니어들이 잠재적인 설계 변경이 미칠 영향을 더 신속하게 평가하는 데 활용할 수 있다.

마사로 준장은 특히 비행시험 데이터를 활용해 기체 하중과 고받음각 기동 모델을 정교화하는 데 큰 가치가 있다고 강조했다. 이러한 시험은 까다로운 비행 조건에서 항공기가 어떻게 움직이는지 엔지니어들이 이해하는 데 필요한 데이터를 제공한다. 그 결과를 디지털 모델에 반영하면 이후 시뮬레이션의 정확도를 높이고, 기체 설계 변경이 필요한지를 판단하는 담당자들에게 관련 정보를 더 신속하게 제공할 수 있다. 다만 미 공군은 실제 비행시험을 여전히 필수적인 과정으로 유지할 방침이다. 마사로 준장은 디지털 모델이 실제 물리 법칙에 기반해야 하며, 실제 시험 데이터로 검증돼야 한다고 강조했다. 시뮬레이션이 갈수록 복잡한 환경을 재현할 수 있더라도 실제 조건에서 항공기와 각 체계가 어떻게 작동하는지를 파악하기 위한 시험을 완전히 대체할 수는 없다는 것이다.