한국항공우주연구원

※ 이 글은 일본 문부과학성(차세대항공과학기술 Task Force)에서 2014년 8월에 발표한 내용 중,
‘4. 차세대 항공기 연구개발을 지원하는 3가지 횡단적 정책’과 ‘5. 제언(세계 시장점유율 20%를 향한 도약)’ 부분을 정리한 보고서입니다. (이 보고서의 앞부분은 이전 게시글을 참조하여 주시기 바랍니다.)

4. 차세대 항공기 연구개발을 지원하는 3가지의 횡단적 시책

4-1. 대형시험설비의 정비
  항공기 개발에는 각 요소기술부터 통합을 목표로 하는 시스템기술까지 그 성숙도 향상과 기술 확립을 위해 대형시험설비가 필수적임으로, 기초부터 기술실증까지 지속적으로 연구개발 할 수 있는 기반정립이 필요함(첨부파일의 그림 참조). 또한 이러한 첨단시험설비를 민간기업이 독자적으로 정비하는 것은 리스크가 커서 어렵기 때문에, 국가에서 유지?관리하는 대형시험설비는 관련기관과의 공유를 촉진시킴.

  일본 항공기개발에 대부분 이용되는 JAXA 보유 풍동설비는 향후에도 항공기 기체개발을 지원하는 중요한 기반시설이나, 노후화에 따라 고장이 빈번한 문제점을 안고 있음.   특히, 환경적합성, 경제성 연구개발을 위해 가장 요구가 많은 천음속 풍동이나 이착륙시의 공력특성 파악에 필요한 대형저속풍동은 시험에 직접적인 영향을 주는 부분의 노후화가 심각함.

  구체적으로 천음속풍동은 주로 송풍기 모터 그리고 대형저속풍동은 모형지지장치, 턴테이블, 승강기 등의 조속한 대책이 요구됨. 또한 설치 후 이미 약 반세기를 경과한 풍동설비는 데이터 검색시간 단축 및 정확도 등의 측면에서 서양에 비해 성능이 열세이므로 고도의 국제경쟁력 유지를 위해 환장시 개선방안을 함께 강구할 필요가 있음. 예를 들면, JAXA의 천음속풍동은 세계를 대표하는 독일의 천음속풍동이나 미국 NASA의 천음속풍동 보다 데이터 취득 소요시간이 짧아 효율성이 있으나, 세계 수준인 프랑스 ONERA 천음속풍동에는 이르지 못하고 있음. 구체적인 개선방안으로는 천음속풍동의 주 송풍기 모터기의 업데이트로서 시험데이터 검색시간의 단축, 대형저속풍동의 모형지지장치 업데이트를 통해 측정 정확도를 향상시키고, 시험데이터의 확보시간 단축을 목표로 함.

  더욱이 환경적합성, 경제성과 직결되는 엔진에 대해서는 성숙된 기술을 산업계로의 이전 여부를 시스템으로 입증할 필요가 있으나, 현재 실 엔진, 계측설비 등을 갖춘 엔진 실증설비의 국내 미보유로 지상에서 실증할 수 없으므로, 이러한 설비의 신규 도입을 검토함.

  엔진 실증설비의 도입에 있어서는, 실제 엔진내부의 모듈을 자주 재조립하여 시험할 것으로 예상되나, 해외 엔진의 경우 기술적 노하우의 미공개로 시험 실시가 곤란함으로 국산엔진(F7엔진 등)을 활용하는 것이 적당함. 또한, 대형시험설비의 정비에 있어서는, 오늘날 현저하게 발전된 슈퍼컴퓨터의 정보기술을 활용한 시뮬레이션과 실시험과의 융합을 통하여 효율적인 시험방법 구축 방안도 중요.

  실제 공기의 흐름을 파악하는 풍동시험에 슈퍼컴퓨터를 통하여 모형지지 장치와 풍동 벽의 보정을 시도하는 하이브리드 풍동의 대응 등 실제시험과 시뮬레이션 융합으로 시설이용의 효율화 및 고도화를 촉진함. 아울러 필요경비는, 이용자도 일정한 부담 원칙 아래 사용료 등에 대해서도 설비 정비의 구체화와 병행하여 검토함.

  4-2. 첨단연구의 추진
  사회적으로 비약적인 발전을 가져 올 수 있는 항공수송 혁신기술 실현을 위해, 미래 항공기 기술의 비약적인 발전의 열쇠가 될 수 있는 첨단연구를 추진. 예를 들면, 항공기의 연비와 정비비를 대폭 절감 가능한 혁신적인 기술로서 ① 향후 유망한 자동항공기, ② 날씨 등에 영향을 받지 않고 높은 고도에서 기존 항공기를 훨씬 능가, 장시간 운용을 가능, ③ 위험이나 어려운 용도로의 이용에 기대되는 무인항공기 등 폭넓은 연구가 필요함.

  4-3. 인력양성의 강화
  과학기술혁신종합전략(2014년 6월 24일 각의 결정)에는 대학, 공공연구기관의 “강점”과 지역의 특성(해당지역 민간기업의 기술?인력, 지역적인 산학관간 연계, 연구기관 등 관련기관에 대한 물리적인 집적 상황 등)을 활용하여 산학관의 적극적인 참여하에 “혁신 Hub”의 형성을 중점적으로 추진하는 것으로 되어 있음.

  문부과학성은 이에 의거, 국가 자체적으로 장기적인 관점에서, 지속적으로 장기간에 걸쳐 연구개발을 추진함. 이를 통하여 축적해야 할 핵심기술에 대해서는 국가전략상 지속적인 연구개발과 인력양성을 추진할 수 있는 “연구개발법인”을 산?학?관 연계의 거점으로 형성할 계획임.

  향후 항공기산업을 자동차산업과 비견할 수 있는 세계시장 점유율 확보를 위해서는 항공기산업을 지원할 수 있는 질 높은 인력확보와 인력양성 강화가 필요함. 차세대 항공기 연구개발에서도 JAXA을 거점으로 한, 대학?민간?기업 등과의 네트워크형 연구체제를 구축, 일본 전체의 “차세대 항공기 연구개발 허브”를 형성, 인력양성을 기술개발과 병행하여 추진함. 

  구체적으로, JAXA는 중추적인 "Hub" 역할의 거점으로서, Cross appointment 등을 활용하여 인력양성?교류의 장을 형성, 산업계, 학계의 기술 seeds와 인력을 집결하기 위한 노력 등을 추진함. 또한 국가는 장기적인 관점에서, 핵심기술 연구와 대형시험설비 등을 이용한 연구개발에 참여할 수 있는 교육기회를 제공함.

  여기에는 엔진시험설비, 풍동시험설비 그리고 슈퍼컴퓨터와 시험비행기 등 대형시험설비의 체험이나 기업과의 공동연구에 참여시키는  등 대학에서는 불가능한 실천적인 교육을 실현함으로써, 핵심인력을 산업계에 배출 할 것으로 기대됨. 또한 대학 설립 등 관련된 교육정책과 긴밀한 연계를 도모, 인재육성을 폭 넓게 추진.

5. 제언 (세계 시장점유율 20%로 도약)

  현재 항공기산업의 세계시장 규모는 약 250조원으로서, 20년 후에는 2배 이상 성장이 전망되는 가운데, 세계시장 점유율 약 4%(약 10조원)인 일본의 항공기 산업을 자동차 산업(세계시장 점유율 23%)과 비견할 수 있는 성장산업으로 발전, 국제적으로 중요한 지위를 확보하기 위해서는, 정부에서는 관련 행정기관이 일체가 되어 적극적으로 대처해 나가는 것이 필요함.

  항공과학기술 분야에서는, 일본 항공기산업이 집적된 능력을 확보하여, 단순히 공급업체로서의 탈피를 도모함과 동시에, 미개척 시장 선점을 통하여, 향후 세계시장이 약 2배로 성장하는 가운데 일본의 산업규모를 10배로 성장(세계시장 점유율 20%)시키기 위해, 향후 다음과 같은 2개의 연구개발 프로그램과 3가지의 횡단적 시책을 적극적으로 추진하여야 함.

  특히, 현재 항공기에 요구되는 안전성, 환경적합성 및 경제성의 3가지 요구에 대응하고 국제경쟁력 향상에 직결되는 “민간항공기 국산화 연구개발 프로그램” 및 이를 지원하는 “대형시험설비의 정비”에 대해서는, 국제공동개발의 주도적인 지위확립 과정의 첫 걸음인 점유율 확대에 필수적이자, 또한 국가적 주도가 요구되는 영역임으로 항공기 산업계의 기대도 높아 우선적으로 착수해야 함.

 ○ 연구개발 프로그램
   - 민간항공기 국산화 연구개발 프로그램 (우선적으로 착수)
   - 초음속기 연구 개발 프로그램
 ○ 횡단적 시책
   - 대형시험설비의 정비 (우선적으로 착수)
   - 첨단연구 추진
   - 인력양성 강화

(결  론) 
  향후 일본 항공산업을 비약적으로 발전시키기 위해서는, 국제경쟁력 강화에 이바지할 수 있는 항공과학기술 시책을 보다 전략적 그리고 강력한 실시가 필요함.

  이를 위해 “차세대항공과학기술 Task force팀”에서는 중장기적인 시책으로서 전략적 차세대 항공기 연구개발 비전을 책정하였음.
  향후 본 시책을 바탕으로 항공과학기술의 연구개발을 착실히 실시함.