차세대 전투기 엔진 기술의 핵심으로 떠오른 ‘적응형 사이클(Adaptive Cycle) 엔진’이 공중전의 패러다임을 바꾸고 있다. 최근 RTX 기술 연구 센터에서 진행된 시연에서 연구팀은 수백 개의 디지털 센서를 포함한 엔진 아키텍처 모델을 가동한 뒤, 무작위 센서를 비활성화했다. 기존 방식이라면 수 시간이 걸릴 문제 분석을 디지털 통합 설계 환경에서는 수 분 만에 해결했다. 이는 설계·시험·공급망을 하나의 데이터 생태계로 연결한 디지털 엔지니어링의 성과다.

차세대 전투기 엔진 기술의 핵심으로 떠오른 ‘적응형 사이클(Adaptive Cycle) 엔진’이 공중전의 패러다임을 바꾸고 있다. 기존 전투기 엔진이 특정 성능에 최적화된 고정 구조였다면, 적응형 사이클 엔진은 임무 상황에 따라 스스로 성격을 바꾸는 ‘가변형’ 추진체계다.

전통적인 터보팬 엔진은 코어와 바이패스 공기 흐름으로 구성된 2스트림 구조를 기반으로 한다. 이 방식은 높은 추력이나 연비 가운데 특정 요소에 중점을 두도록 설계된다. 그러나 한 번 정해진 설계 특성은 비행 중 바뀌지 않는다. 전투 상황이 급변해도 엔진은 고정된 특성 안에서만 작동해야 한다는 한계가 있었다.

적응형 사이클 엔진은 이 고정 개념을 뒤집는다. 기존 2스트림 구조에 ‘세 번째 공기 흐름’을 추가한 3스트림 구조를 적용해 비행 중 공기 흐름 비율을 조절할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 하나의 엔진이 사실상 여러 개의 엔진 역할을 수행한다.

공중전이나 고속 침투가 필요한 상황에서는 고추력 모드로 전환해 최대 출력을 발휘한다. 반대로 장거리 순항 임무에서는 공기 흐름을 재조정해 연료 효율을 극대화한다. 또한 고출력 레이더, 전자전 장비, 미래형 센서 체계가 가동될 경우에는 열 관리 능력을 강화해 냉각 성능을 높인다.

이 같은 구조적 유연성은 단순한 성능 개선을 넘어선다. 스텔스성을 유지하면서도 항속거리를 늘리고, 열 신호를 줄이며, 동시에 더 많은 전력을 공급할 수 있기 때문이다. 특히 차세대 전투기가 요구하는 고출력 센서와 지향성 에너지 무기 운용 가능성을 고려하면, 열 관리 능력은 전투기의 생존성과 직결되는 전략적 요소로 평가된다.

알렉스 존슨 NGAP 프로그램 총괄은 “목표는 단순한 성능 향상이 아니라 공중 우위 창출”이라며 “미국은 잠재적 경쟁국보다 최소 수년, 가능하다면 수십 년 앞선 기술 격차를 유지해야 한다”고 강조했다.

프랫 앤 휘트니는 XA103을 완전 디지털 환경에서 설계하며 전통적 개발 방식의 한계를 극복했다. 과거에는 최대 1,500명의 엔지니어가 수십 개의 소프트웨어와 종이 문서를 통해 협업해야 했고, 정보 분산으로 인한 오류와 지연이 빈번했다.

현재는 통합 대시보드 기반 협업 환경에서 설계·시험·공급망 데이터를 실시간 공유한다. 3D 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)을 적용해 수년간의 시험 데이터를 디지털 모델 안에 축적했으며, 2,000개 이상의 계측 센서 데이터도 체계적으로 관리된다.

신규 인력도 과거 시험 이력을 즉시 분석할 수 있어 의사결정 속도가 크게 향상됐다. 약 200개 협력사에는 모델 기반 정의(MBD) 교육이 진행 중이며, 종이 도면 대신 기계 판독 가능한 3D 데이터를 활용해 제조 오류를 줄이고 납기 단축을 추진하고 있다. 업계 연구에 따르면 모델 기반 기술은 주문부터 납품까지 걸리는 시간을 최대 절반까지 단축할 수 있다.

팀은 2025년 초 상세 설계 검토를 완료했으며, 2020년대 후반 예정된 지상 시험을 목표로 프로토타입 제작을 준비 중이다. 디지털 설계 단계에서 시험 요소를 조기에 통합함으로써 개발 리스크와 비용을 줄이고 있다.

존슨 총괄은 “우리는 세계에서 가장 복잡한 기계를 만들지만 동시에 가장 신뢰할 수 있는 기계를 만든다”며 “전투원이 임무를 완수하고 안전하게 귀환할 수 있도록 작동이 보장된 엔진을 제때 제공하는 것이 우리의 사명”이라고 밝혔다.

적응형 사이클 엔진은 단순한 성능 개선을 넘어, 차세대 공중전 개념을 뒷받침하는 핵심 기반 기술로 부상하고 있다. 디지털 설계와 결합된 이 새로운 추진체계가 향후 수십 년간 글로벌 전투기 엔진 경쟁의 판도를 바꿀지 주목된다.

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