항공엔진 국산화율 사실상 0%…한화·두산 자체개발 착수 [K조선·방산, 시급한 기술국산화③]

한화에어로스페이스 창원1사업장에서 직원들이 엔진을 점검하고 있다. [한화에어로스페이스 제공]

[헤럴드경제=한영대·고은결 기자] 항공엔진 국산화는 K-방산의 대표적인 숙원 과제 중 하나다. 다른 방산 부품과 비교했을 때 기술적 난도가 압도적으로 높기 때문이다. 설계 과정에서 기상, 강우, 먼지흡입 등 다양한 변수를 고려해야 될 뿐만 아니라 유사시 신속한 이륙을 위해 시동을 건 후 2~3분내 최대 출력까지 도달해야 하는 만큼 고부가가치 기술이 요구된다. 높은 기술적 장벽으로 인해 국산 항공엔진은 사실상 전무하다.

항공엔진을 전적으로 해외에 의존한 결과 우리나라는 매년 천문학적인 비용을 지출하고 있다. 글로벌 항공엔진 기업인 GE(제너럴일렉트릭), 지멘스 등에 항공엔진을 구매하는 것은 물론 제품 MRO(유지·보수·정비)를 받을 때마다 100억원 이상 지출하고 있다.

자주 국방과 비용 절감을 위해 항공엔진 국산화에 나서고 있는 기업이 있으니 바로 한화에어로스페이스와 두산에너빌리티다. 한화에어로스페이스는 지난해 2030년 중후반까지 정부와 함께 전투기 KF-21 엔진과 동급 수준인 1만6000파운드급 첨단 항공엔진과 인공지능(AI) 기술이 요구되는 6세대 전투기 엔진 개발에 나선다고 밝혔다.

한화에어로스페이스는 ▷1000마력급 무인기 엔진 핵심부품 장(長)수명화 ▷전투기 엔진 소재인 인코넬 718 국산화 등을 우선 진행하고 있다. 올해 2월에는 한국재료연구원과 기술교류회를 진행하면서 항공엔진 개발에 필요한 원천기술 확보 방안을 논의했다.

두산에너빌리티가 CES 2024에서 선보인 터빈 모형. [두산에너빌리티 제공]

한화에어로스페이스의 가장 큰 장점은 항공엔진 제조 노하우를 갖고 있다는 점이다. 글로벌 기업들로부터 핵심 부품과 설계도를 받고 진행했지만, 1979년부터 46년간 항공기와 헬기 등에 적용되는 엔진 1만대를 생산한 경험이 있다. 같은 기간 5700대 이상의 엔진을 MRO했다. 한화에어로스페이스는 이 과정에서 항공엔진 전반에 걸친 기술 노하우를 터득했다.

두산에너빌리티는 지난해 사업 목적에 ‘항공기 엔진 제작’을 추가하면서 항공엔진 국산화에 본격 발을 딛었다. 현재 1만6000lbf(파운드포스, 5500파운드 무게를 밀어 올릴 수 있는 힘)급 항공엔진의 개념 설계를 완료했고, 1만lbf급 항공엔진은 기본 설계를 진행하고 있다.

원자력 발전(원전) 사업 등을 진행하고 있는 두산에너빌리티가 진입장벽이 높은 항공엔진 사업에 진출한 이유는 항공엔진과 유사한 기술 기반과 작동 원리를 지닌 발전용 가스터빈 국산화에 성공해서다.

핵심 기술은 이미 확보했다. 두산에너빌리티는 1680℃ 고온을 견딜 수 있는 냉각설계 및 소재, 코팅 기술을 보유하고 있다. 국산화 속도를 앞당기기 위해 대한항공, 국방과학연구소 등과도 협업하고 있다. 두산에너빌리티는 1만lbf급 엔진 개발을 통해 고성능 무인기 엔진 시장에 우선 진출하고, 향후 유인기용 엔진 제작까지 사업을 확대할 계획이다.

2023년 소재국산화 기념식에서 박경은(왼쪽) KAI 기체사업부문장과 이정훈 세아창원특수강 대표이사가 기념 사진을 찍고 있다. [KAI 제공]

완제기 제작사인 한국항공우주산업(KAI)은 항공엔진 구성품에 해당하는 동력전달장치 개발에 나서고 있다. 2023년 말에는 국방기술진흥연구소와 890억원 규모의 개발 협약을 맺었다. KAI는 2021년부터 약 800억원을 자체 투자해 주기어박스를 포함한 장치 국산화를 추진해왔는데, 해당 협약에 따라 최종 설계·조립·시험평가까지 수행할 계획이다.

소재 분야에서도 국산화 행보를 이어가고 있다. 2023년 세아창원특수강 등 국내 10개사와 구성한 위드 코리아(With Korea) 컨소시엄을 통해 G280 민수 항공기에 적용될 단조품 2종의 국산화에 성공, 이스라엘 IAI로의 초도 납품을 개시했다. 이외에도 스트링거, 압출재 50여 종의 소재 개발을 진행 중이다.

KAI는 공중급유장치 체계통합 개발도 나서고 있다. 공중급유를 통한 항공기 작전 행동반경 확대가 목적이다. KAI에 따르면 그간 공중급유 능력 부재로 수출시장 확대 한계가 있었고, 다수 수출 잠재국에서 공중급유 능력을 요구해왔다.