항공기 엔진 기술 국산화 속도전…한화 ‘우위 굳히기’ vs. 두산 ‘기술 도전장’

▲한화에어로스페이스가 생산해 한국항공우주산업(KAI)이 개발한 KF-21 보라매에 탑재되는 F414 엔진. 사진=한화에어로스페이스 제공

한화에어로스페이스와 두산에너빌리티가 일부 선진국만 보유한 항공 엔진 기술 자립을 위해 연구·개발(R&D) 투자와 타 기업들과의 협력 확대 등 각종 노력을 경주하고 있다.

17일 미국 투자 은행 모건스탠리는 글로벌 항공기 엔진 시장은 2037년 3000조원 수준에 이를 것이라는 전망을 내놨다.

엔진은 고도에서 비행하는 항공기의 핵심 요소이기 때문에 안전에 직결될 수 밖에 없어 이를 개발·생산·정비하는 것은 첨단 기계 산업의 선두에 있는 분야다. 미국·영국·프랑스·러시아 등 일부 국가만 자체 기술을 보유 중일 정도로 진입 장벽이 높다.

'브레이튼 사이클'에 기반해 흡입-압축-연소-팽창·배기의 원리로 작동하는 항공기 엔진은 열역학·유체역학·재료 공학·전자 제어·정밀 가공 기술이 총망라된 현대 공학 기술의 결정체다. 그런 만큼 상당 수준의 투자를 필요함은 물론 핵심 기술의 장기간 개발 기간과 투자를 필요로 한다.

국내에서는 한화에어로스페이스가 군용기 시장에서 압도적으로 우월한 지위로 안정적인 내수 시장을 확보한 상태로, 해외 선진·신흥 시장 중심으로 수출을 확대하고 있다. 독자적인 첨단 항공 엔진 개발을 추진함과 동시에 엔진 원 제작사와 개발-생산-판매-정비에 이르기까지의 수익과 리스크를 참여 지분에 따라 공유하는 RSP(Risk and Revenue Sharing Program) 사업을 진행 중이라는 게 회사 측 설명이다.

RSP는 엔진 빌드 기간 초기 투자 비용이 큰 편이나, 애프터 마켓 매출이 확대되는 시점에서 수익성이 크게 개선되는 경향을 보인다. 항공 엔진 시장의 약 70% 이상을 차지해 MTU 등 대형 글로벌 부품·모듈 업체는 모두 RSP사업에 참여 중이고 수익성 또한 LTA(Long Term Agreement) 업체보다 높다. 때문에 한화에어로스페이스는 글로벌 엔진 부품 시장에서의 존재감을 나타내기 위해 반드시 진입해야 한다.

한화에어로스페이스 관계자는 “방위 사업의 보안 관계상 엔진 시장 점유율을 밝힐 수는 없다"면서도 “품질·납기·가격에서 사업 경쟁력이 좌우된다"고 했다. 이어 “항공·해양 가스 터빈 엔진과 기계 부품 사업을 영위 중이고, 전후방 산업으로의 신규 사업 추진을 통해 글로벌 사업자로의 도약을 준비하고 있다"고 부연했다.

자체 연구·개발(R&D) 비용은 2022년 5867억원에서 2023년 8141억원, 2024년에는 8878억원으로 해마다 크게 늘어나고 있다. 또한 항공엔진사업부의 최고기술책임자(CTO)도 6명이나 두고 있고, 최근에는 포스코·현대제철 연구원 출신 최주태 담당 임원을 자사 한국연구소 소재연구센터로 전격 영입해 역량을 강화하고 있다.

▲한국항공우주산업(KAI)이 제작한 한국형 전투기 'KF-21 보라매'. 사진=한국항공우주산업(KAI) 제공

근래 들어 K-방산의 수주와 수출 물량이 늘어나고 있지만 한계점도 뚜렷하다. 한화에어로스페이스는 KF-21 보라매 전투기에 탑재될 F414 엔진을 한국항공우주산업(KAI)에 납품하고 있지만 제너럴 일렉트릭(GE)의 기술력에 바탕을 두고 있어 미국 정부의 수출 허가를 받아야 한다. 이 같은 이유로 방산 물자 수출을 자유롭게 하기 위해선 기술 독립이 필수적이다.

한화에어로스페이스 관계자는 “신규 무기 체계 부품 시제 개발 사업을 성공적으로 수행해 계통별 핵심 기술을 배양하고, 양산 사업을 안정적으로 해나가 고객 신인도를 제고하겠다"며 “단순 가공품에서 복잡도가 높은 고부가 품목으로 포트폴리오를 확대해 수익성을 개선하고 트랙 레코드를 확보하겠다"고 말했다.

▲CES 2024에서 두산에너빌리티가 공개한 수소 터빈 모형. 사진=두산에너빌리티 제공

두산에너빌리티도 작년 3월 정관상 사업 목적에 '항공기 엔진 제작과 각종 엔진·추진체 보조 기기류 부분품 제작, 정비, 판매 및 서비스업'을 추가해 관련 분야 진출을 선언했다.

발전용 가스 터빈과 항공기 엔진은 기술 기반이 동일하고, 구조와 작동 원리가 유사하고, 사업 모델 또한 본품 판매와 서비스로 이루어져 있다는 공통점이 있어 큰 어려움이 따르지 않는다는 판단에서다. 또 종래까지 축적한 기술력과 노하우를 바탕으로 항공기 엔진 개발에 본격적으로 나서고 있어 소재와 모델 설계 부분에서 시너지가 창출될 것이라는 기대도 하고 있다.

두산에너빌리티는 항공기 엔진 개발 인력을 자체 구성해 국방과학연구소(ADD)가 주관하는 1만 파운드 포스(lbf) 무인기용 가스 터빈 엔진 개발 사업에 참여하고 있다. 이 과제에서 두산에너빌리티는 엔진 레이아웃 설계와 구성품 해석, 터빈 베인·블레이드 주조품 제작과 후가공을 담당하고 있고 2027년까지 기본 설계를 수행할 계획이다. 엔진 제작에는 3D 프린팅 기술을 적용해 양산 체계를 갖춰나간다는 입장이다.

지난 16일 대한항공 항공기술원과는 항공기 엔진과 무인기 체계 개발 차원에서 양해 각서(MOU)를 체결했다. 두 회사는 저피탐 편대기·다목적 스텔스 무인기 등 중대형 무인기용 5000~1만5000lbf급 엔진과 소모성 협동 전투기(CCA) 등 소형 무인기용 100~1000lbf급 엔진 개발에서 중점적으로 협력할 예정이다.

두산에너빌리티 관계자는 “항공 엔진 국산화를 넘어 국산 항공기의 해외 시장 진출 확대에 기여하겠다"고 언급했다.

박규빈 기자 kevinpark@ekn.kr