IHI는 항공자위대의 차기 전투기로 채용될 것을 상정한 최첨단 엔진 XF9을 방위장비청에 납품했다. 추력은 15톤으로, 이는 세계에서 가장 강력한 미 공군 F-22의 엔진에 필적하는 수준이다. 일본은 전쟁 중 미국도 만들 수 없었던 제트기의 실용화에 도달했지만 전후에 개발이 금지되었다. 기술을 계승한 IHI는 70여년을 거쳐 소재의 힘으로 유럽-미국과 격차를 줄여나가고 있다.



일본에서 유일한 항공엔진 개발업체


IHI에서 30년 이상 군사용 엔진 개발에 종사해온 이케야마 마사타카 임원은 크게 고무된 모습이다. 방위장비청의 발주로 IHI가 약 5년간 개발한 XF9 엔진은 지금 미군 요코타 기지에 인접한 미즈호 공장에서 엄중한 관리 하에 운용을 상정한 시험을 계속하고 있다. 목표는 방위성에서 2030년에 도입하는 것을 목표로 하는 차기 주력 전투기(FX)에 채용되는 것이다. 일본 주도로 FX를 개발하고 양산하는 것은 국방-항공 기술자들의 비원이지만, 검증된 미국산 전투기를 도입해야 한다는 목소리도 만만치 않다. 일본의 주력 전투기는 미국 P&W 등 외산 엔진을 채용해왔다. 비원을 실현할 전투기의 핵심 엔진으로 미국과 동등 이상의 기술력을 보여주는 것이 필수적이다.




전투기용 엔진 개발은 P&W와 미국 GE, 영국 롤스로이스가 선두를 달리고 있다. 일본에서는 1950년대에 미츠비시 중공업, 스바루가 철수한 이후 IHI만이 유일하다. XF9의 추력은 애프터 버너 사용 시 15톤. 방위시스템 사업부장 나츠무라 타다시에 의하면 이와 동등한 추력을 낼 수 있었던 것은 미국과 러시아제뿐이고, 유럽의 최신 엔진도 능가한다. FX의 개발에 입후보하고 있는 록히드마틴도 XF9 엔진의 채용을 언급하고 있다. 제2의 제로센이 실현된다는, 그런 기대가 높아지고 있다.


전투기용 엔진은 기체 내부의 무장 공간을 확보하기 위해 컴팩트하면서 높은 출력을 달성하는 조건으로, 내부 고압터빈 입구 부분에서 가스의 온도를 이론상 최고치인 1800도로 높였다. 고온-고압에서 변형, 변질되지 않는 부품을 제작하는데는 소재부터 개발해야 한다. IHI는 이를 위해 3개의 선진 기술을 투입했다.



3개 소재 기술의 힘


하나는 단결정 초합금. 터빈 블레이드(날개) 등에 사용하고 있다. 니켈에 여러가지 미량의 물질을 첨가한 금속 분자를 원심력이 가해지는 방향으로 결정하고 내열-내압 강도를 높인다. 블레이드는 내부에 냉각을 위한 통풍 구멍을 도려낸 복잡한 구조이다. 금속을 결정화하여 1장씩 정밀 주조하는 기술을 세계에서도 IHI뿐이라고 한다.


두 번째는 세라믹 복합재. 높은 내열 강도를 가진 탄화규소 섬유는 우베 흥산이나 일본 카본이 선두를 달리고 있다. IHI는 이 섬유를 3차원으로 짜고 뼈대를 만들었다. 깨지기 쉽다는 단점을 극복하고 처음으로 터빈 인근의 부품에 채용했다.


세 번째가 고분자 매트릭스 복합재다. 강도를 유지하면서 가볍게 만들 수 있고, 민간 항공기용 엔진과 H2 로켓의 개발로 길러냈다. 민간에서는 엔진을 덮는 케이스에 사용하고 있다. 전투기가 음속 이상으로 비행하면 외기 팬의 온도가 현격히 높아지기 때문에 엔진 입구 근처의 부품에 사용하고 있다.


최첨단 슈퍼컴퓨터도 활용되었다. JAXA의 슈퍼컴퓨터를 매일 빌려서 엔진 내부의 복잡한 공기흐름을 계산했다. GE 등을 웃도는 수준의 예측을 연발했다.


제트 엔진의 기술은 소재와 설계 능력이 세계 정상급에 들어서고 있다. 그러나 수백 종류의 전투기를 개발하고 방대한 데이터를 가진 서양 국가들에 비해 일본은 실제 전투기에 탑재하여 운영해본 경험이 없다. 실제와 가까운 시험과 개선의 반복이 필요하다. 차기 전투기의 선정이 막바지에 이르는 가운데 기술력을 나타내는 엔진을 납품하면서 "일본의 협상 카드가 늘어났다"는 전망도 나온다. 일본의 기술력이 결집된 엔진 소리가 하늘에 울리는 날이 가까울지도 모른다.



https://www.nikkei.com/article/DGXMZO34575310U8A820C1X11000/?df=2