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최근 수정 시각 : 2026-05-27 00:13:31

VTOL

파일:F35_19287394559_b7761c9d5a_k1.png
F-35B 라이트닝 Ⅱ
1. 개요2. 역사3. 종류
3.1. 틸트로터3.2. 추력편향3.3. 테일시터(Tail-Sitter)3.4. Lift-Cruise
4. 운용방식5. STOVL6. 목록
6.1. 현존6.2. 실험기6.3. 개발/채택 취소6.4. 기타
7. 대중매체

1. 개요

수직 이착륙(垂直離着陸 , Vertical Take-off and Landing(VTOL), Powered Lift[1])은 활주를 통한 가속 없이 제자리에서 이륙하고 공중에 정지한 지점에서 바로 착륙할 수 있는 항공기의 성능이다.

헬리콥터, 틸트로터, 일부 추력편항 고정익기가 해당된다.

같은 출력으로 활주로 가속하는 고정익기에 비해 이륙중량이 작으므로, 군용으로만 쓴다. #

2. 역사

꽤 오래전부터 여러 시도가 있었다. 1928년에 니콜라 테슬라가 개념을 제시하기도 했다. 2차대전 당시 미군이 온 활주로를 파괴하고 다니자 독일군이 여러 시험기를 제작하거나 구상했지만 실용화된 것은 없었고, 본격적인 개발은 대전후 미국과 영국에서 진행되었다. 60년대 쯤에 소련과 독일도 본격적으로 개발에 뛰어들었다.

3. 종류

3.1. 틸트로터

파일:상세 내용 아이콘.svg   자세한 내용은 틸트로터 문서
#!if (문단 == null) == (앵커 == null)
를
#!if 문단 != null & 앵커 == null
의 [[틸트로터#s-|]]번 문단을
#!if 문단 == null & 앵커 != null
의 [[틸트로터#|]] 부분을
참고하십시오.

3.2. 추력편향

파일:상세 내용 아이콘.svg   자세한 내용은 TVC 문서
#!if (문단 == null) == (앵커 == null)
를
#!if 문단 != null & 앵커 == null
의 [[TVC#s-|]]번 문단을
#!if 문단 == null & 앵커 != null
의 [[TVC#|]] 부분을
참고하십시오.

3.3. 테일시터(Tail-Sitter)

로켓처럼 동체를 세운 상태로 수직 이착륙을 하는 VTOL이다.

1950년대부터 여러 차례 개발 시도가 된 적이 있다. 컨베이어 XFY-1 포고, 스네크마 C.450, 라이언 X-13 등은 실제 테스트용 기체가 만들어지기도 했고 소련에서도 수호이가 쉬크발이란 기체를 연구했다. 다만 이륙은 간단해도 착륙 난이도가 매우 높아서 실용화된 사례는 없다. 활주로가 필요없고 추력방향의 큰 변환을 요구하지 않으며,[2] 동체를 세운 상태로 보관가능하므로 소형 항공모함 개발에 매우 유리할 것으로 보이지만 그 외의 단점이 매우 많은 편이라 무인기가 아닌 이상 미래는 그리 밝지 않았다. 실제로 현대에 테일시터로 개발되는 비행체들은 유인 항공기가 아닌 드론이다.

우선 동체를 세우고 수직 이착륙을 한다면, 동체의 무게중심이 높아지는 반면 추력 중심은 아래쪽에 위치해서 매우 불안정하다. 특히 착륙시 동체 조정이 매우 까다롭다. 이착륙시에 기저면이 좁은 방향이 아래쪽을 향하기 때문에 수평에서는 단면적이 넓은 상태이므로 이착륙시 측풍영향도 더 받게 된다. 또한 이착륙시 조종사의 시선이 하늘을 향해 있으므로 하방시야가 매우 제한되는 것도 착륙시 치명적인 결점이 된다. 수직 방향으로 서 있는 기체는 엔진같은 대형 모듈이 수직으로 서게 되고 그외에 레이더나 항전장비 등의 중요한 모듈이 기수부 높은 위치로 올라가게 되므로 이들을 탈거하거나 정비하는데 까다로워지며 이들을 눕혀서 정비하게 되면 당연히 기체를 세우고 눕히는 별도의 장비를 준비해야 한다. 정비 문제는 둘째치더라도 조종사 탑승 역시 같은 문제를 지니게 되는지라 일반 항공기는 물론이고 다른 VTOL기보다 운용 자체의 유연성이 떨어지게 된다. 이륙 준비할 때마다 자력 이동이 가능한 다른 기체랑 달리 별도의 장비를 사용하여 이륙 위치로 이동시키고, 탑승할 때 U-2나 유인로켓을 준비할 때처럼 보조인력이나 별도 설비가 필요한 등 실용적으로 사용하기엔 해결하기 힘든 문제가 매우 많다. 그리고 현 군용 실용 VTOL운용의 꽃이라 할 수 있는 STOVL 운용에 적합하지 않다는 점도 큰 단점이다. 게다가 이런 단점들이 VTOL의 장점을 그나마 활용가능한 소형 함선에서의 운용에 특히 치명적인 걸림돌인지라 유인 VTOL 기체로서는 미래는 사실상 없는 거나 마찬가지이며 수직발사대에서 미사일과 플래폼을 공유하는 소형 무인기 쪽이 더 실용적이다. 실제로 잠수함 등에서 운용하려는 무인기 연구에 수직발사 형태가 연구되고 있다.

애초에 수직으로 보관할 수 있다는 점이 장점이란 것도 소형 항모용 유인기로서는 없는 거나 마찬가진게 현용 최대급 항모인 니미츠급 마저 그냥 일반적으로 격납하는데도 격납고 문제로 C-2나 E-2의 경우처럼 작은 수직 미익을 여럿 배치하거나 S-3나 A-5 같이 전고 7m 가까운 기체는 운용상 문제로 수직미익을 접게 설계하는 판에, 소형항모에다 경량 소형 공격기인 A-4도 12m에 달하는 전장을 가지는 현대 항공기를 수직으로 세워서 격납고에 보관한다는건 소형 항모에 니미츠 격납고(8m)의 최소 두 배 이상 높이를 가지는 격납고를 갖춘다는 말과 같으므로 현실적이지 못하다.

3.4. Lift-Cruise

드론에서 주목받기 시작한 방식으로, 이착륙 담당 모터와 순항비행 담당 모터를 따로 편성하는 것이다.

쉽게 말하자면 고정익항공기에 멀티콥터를 붙여놓은 형태. 연직 방향으로 장착된 모터로 이륙한 뒤에도 양력을 얻을 수 있을 만큼의 속도 이내에서 부족한 양력을 보충시켜주며, 아예 멀티콥터 모드로도 비행할 수는 있다.

별도의 추력편향 장치를 요구하지 않아 제어난이도가 낮고 기계적 신뢰도도 좋지만, 모터를 기본 5개 이상 사용해야 하기 때문에[3] 무게가 기본적으로 무겁고,[4] 이착륙용 모터 거치대 때문에 순항비행 시 추진효율이 떨어진다. 이를 극복하기 위해 이착륙용 모터들 중 일부만 틸트로터로 사용하는 절충형이 쓰이기도 한다.

4. 운용방식

수직이착륙기는 긴 활주로가 필요없기 때문에 부서진 활주로나 선박의 위에서도 이착륙이 가능하다.

본격적으로 개발된 냉전 시기부터 현재까지, 전쟁 중 적의 최우선 타격 목표 중 하나는 활주로가 뻗어있는 공군기지이다. 공군기지 활주로 가운데 폭탄 하나만 떨어져도 최소 몇 시간 단위로 기지의 능력이 사실상 무용지물이 되어 버리고, 고정익기를 전혀 운용할 수 없다는 단점이 있기 때문이다. 이는 지상 전력과 해상 전력 모두 항공기에 크게 의존하게 된 현대전에서 매우 치명적이다. 때문에 유사시 짧은 도로 정도의 공간이나 운동장, 공터 등에서 이륙하여 적을 공격할 수 있는 수직 이착륙기는 아군의 비행장이 무력화 될 경우를 대비해서 방공 작전을 수행하거나 또는 그 시간을 이용해서 전진하는 적의 지상 병력을 공격하기 위한 무기 체계로 개발되었다.[5]

이렇게 개발된 수직이착륙기의 새로운 운용처가 나타난 것은 바로 해군 전력이었다. 기본적으로 고정익 항공기가 함선에서 운용되려면 함선에 깔린 활주로와 특히 강제 착함을 위한 어레스팅 와이어를 필요로 했다. 제트기 시대에 이르러서는 함재기의 무게가 증가하면서 캐터펄트까지 필요로 하게 되자 대형항공모함이 아니면 고정익 항공기 운용이 불가능해지기에 이르렀다. 하지만 해리어와 같은 수직 이착륙기를 운용하면서 어레스팅 와이어나 캐터펄트 없이도 제한된 함선의 공간에서 운용이 가능해졌다. 그리하여 부활한 것이 수직 이착륙기를 운용하는 경항공모함이다. 물론 경항모란 개념과 임무형태는 2차 세계대전 시 이미 존재하긴 했다. 하지만, 수직 이착륙기의 개발은 제트기의 등장으로 초강대국만이 운용가능한 대형 항모와 고정익 항공기를 운용할 수 없어 상륙 작전이나 대잠수함전에 국한해서 사용하던 헬리콥터 모함으로 나누어지는 대전 후 항모 양상을 일정부분 바꿔버렸다. 대표적인 것이 바로 해리어를 운용하며 포클랜드 전쟁에서 활약한 인빈시블급.

초경량 항공기의 경우 맞바람이 엄청나게 불어주면 수직이착륙에 가까운 모습을 보이거나 공중에서 후진하는 것도 가능하다. #

최근들어 멀티콥터가 급격하게 인기를 끌게 되며 이를 시작으로 드론이나 무인기에 수직이착륙 기술을 응용하여 앞으로는 많은 국가들이 여객운송용 도심항공교통(UAM)[6] 모빌리티 시스템을 도입하려는 움직임을 보이고 있다. 서울에서도 김포국제공항에 VTOL 무인비행기 이착륙장을 설치하여 2026년부터 서울 도심과 인천국제공항 및 수도권 위성도시 간 영업운항을 시작하기로 한국공항공사한화시스템이 협의 중이다.

5. STOVL

Short Take-Off and Vertical Landing, STOVL / 단거리이륙 및 수직착륙

VTOL의 수직이착륙은 분명 매력이 있지만 엔진의 출력은 한계가 있는 법인데 수직이륙을 할 경우 최대이륙중량은 당연히 엔진 출력보다 작아지게 된다. 즉 수직이륙의 단점은 탑재량이 적다는 것이고 헬리콥터같은 회전익기를 제외하면 수직이착륙의 주 활용용도 및 장점이 군용이란 것을 생각하면[7] 이는 큰 단점이다.

때문에 이러한 단점을 보완하는 것이 STOL 기능과 합쳐진 STOVL으로, 이륙할때는 단거리를 활주하고 착륙은 수직으로 하는 것이다. 비록 단거리라도 일정거리를 활주함으로써 주익의 양력을 더하여 이륙시 엔진에 들어가는 부담을 덜어주므로 수직이륙에 비해 연료 또는 무장을 더 많이 탑재할 수 있다. 따라서 헬리콥터가 아닌 고정익 항공기 중에서 수직 이착륙기는 사실상 대부분 STOVL로 운용하게 된다. 해리어F-35. 틸트로터기인 V-22 또한 이러한 운용이 가능하다.

경항모의 경우 STOVL 운용의 장점을 극대화 시키기 위해 스키점프대를 장착하기도 한다. 항공모함에서 떠나는 순간 상방향으로 경사를 줘서 양력과 추력을 최대한으로 활용할 수 있게 하는 것으로 캐터펄트가 없는 정규항모인 퀸 엘리자베스급도 사용하기는 하나 대부분은 경항모에서 사용한다. 그러나 수직이착륙기를 운용하기는 하지만 항모가 아닌 LHA, LHD에 속하는 타라와급, 와스프급, 아메리카급에서는 이를 설치하지 않는다.[8] 그러나 후안 카를로스 1세급에는 LHD지만 스키점프대가 있다.[9] 단순히 강습 상륙함이나 아니냐보다는 해당 해군의 여건에 따라 장단점을 고려해서 설치하는 거라 보면 된다.[10]

6. 목록

6.1. 현존

6.2. 실험기

6.3. 개발/채택 취소

6.4. 기타

7. 대중매체

활주로가 있어야지만 이착륙이 가능하다는 것은 창작물에서는 활약하기에 거슬리는 부분이 많으므로 수직이착륙기가 생각보다 꽤 등장하는 편이다. 대부분의 RTS 게임에서는 게임 시스템상 항공기들이 호버링 상태로 머무는 게 가능하도록 하여 VTOL처럼 보이는 경우도 있다.

[1] 수직이착륙이 가능한 고정익 항공기만을 지칭할 때 쓰는 단어.[2] 애당초 이런 형식의 기체가 연구된 가장 큰 이유 중 하나이다. 헬리콥터같이 추력의 일부만 가속에 사용하는 형태가 아닌, 추력을 온전히 가속에 사용하여 고속비행이 가능한 고정익 VTOL기를 구현하기 위해서는 이륙 후 기체축선상에 가깝게 추력방향을 유지할 수 있어야 하는데 일반적인 형태의 VTOL기라면 당연히 수직방향의 추력을 수평방향으로 전환하거나, 아예 수직이륙 전용의 엔진을 탑재하거나 해야하는데 동체를 세우게 되면 별도의 엔진을 탑재하거나 추력을 변환하는 구조를 최소화하거나 없앨 수 있다는 큰 장점이 있다. 지금도 그렇지만 엔진 추력이 제한적이던 초창기 VTOL 연구에서 무게를 크게 줄일 수 있는 이 방법은 크게 매력적이었다.[3] 이착륙에 최소 4개, 순항비행용으로 최소 1개가 요구됨.[4] 파워트레인을 경량화하기 위해 이착륙용 모터를 순항비행용과 다른 물건을 쓰기도 하는데, 보통은 허용전압이 아예 달라져서 배터리까지 2개를 넣어야 하므로 경량화한 의미가 많이 없다.[5] 이 와중에 실험적으로 진행된 것이 비행기를 로켓처럼 쏘는 프로젝트 ZELL 이었으나 실용성의 문제와 수직 이착륙기의 현실화로 프로젝트가 폐기되었다.[6] Urban Air Mobility[7] 민간이라면 딱히 공항의 활주로 이용이 불가능해 지는 것이 문제가 되는 경우는 드물다. 대체공항으로 가면 되니까.[8] 스키점프대를 설치하면 헬리패드로 사용할 공간을 최소 하나 이상 줄여야 한다. 경항모로서의 성능은 올라가더라도 본연의 임무성능이 내려가는지라 강습상륙함 보유 수도 훨씬 많고 CATOBAR 방식 고정익기를 운용하는 대형항모도 잔뜩 운용해서 이미 항공전력이 타국에 비해 우월한 미국에선 강습상륙함에 STOVL 탑재량 좀 늘려주는 스키점프대는 단점에 비해 그리 큰 메리트를 가지지 않는다고 판단한 셈이다.[9] 사실 이는 어쩔 수 없는 측면이 있었다. 후안 카를로스 1세급의 경우 스키점프대가 없었다면 F-35B는 맨 뒤 중앙에 있는 엘리베이터 때문에 수직이착륙만 가능해 무장 탑재량이 엄청나게 떨어졌을 것이며 이로 인해 F-35B의 비상용 이착륙장 역할 밖에 못하게 되면서 결국 헬기모함으로 전락했을 것이다.[10] 어찌됐든 스키점프대를 설치한다는 것은 경항모로서의 능력을 중시한다는 것을 의미하기 때문에 주변국의 반발이 예상된다면 항모로서의 운용을 고려하더라도 경항모로서 정체성을 드러내기 전까진 일부러 설치를 하지 않을 수도 있다.[11] UFO를 떠올릴때 그 형상 맞다(!)[12] DLC로 플레이어가 세인츠 로우 갱단 도색을 소유할 수 있다.[13] F-35B는 기총이 내장되어있지 않지만 기총을 쏘고, 심지어 기총이 에어인테이크에서 쏘는 듯한 장면으로 이뤄져 있다.[14] 제임스 카메론 감독이 디자인 한 것은 에어리얼 한정. 드론은 터미네이터 3 제작진의 독자적인 모델링이다.[15] 실제로 제임스 카메론의 촬영 비하인드씬 디자인 노트를 보면 VTOL 관련 디자인 원안들이 빼곡하다.

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