미국의 AIM-120 AMRAAM을 능가하는 한국형 공대공 미사일을 만드는 것이 과연 기술적으로 가능한 일인가 그리고 기술적으로 가능하다고 하더라도 지속적인 생산이 가능할 만큼의 경제성은 있는 것인가? 만약 KF-21에 장착할 수 있는 한국형 공대공 미사일이 개발될 수 있다면 어떤 파급효과를 예상해 볼 수 있는 것일까라는 문제를 두고 여러분과 함께 생각해 보는 시간을 가져 보도록 하겠습니다.
먼저 미국 공대공 미사일 암람에는 우리가 알고 있어야 할 두 가지 문제점이 있는데요.
첫째는 의외로 미국의 공대공 미사일 AIM-120 AMRAAM보다 더 뛰어난 성능을 지녔다고 인정받는 공대공 미사일들이 많다는 사실입니다. 보유한 전투기들의 성능이 워낙 뛰어났던 미국은 공대공 미사일 개량의 필요성을 그다지 느끼지 못했었습니다. 하지만 반대로 전투기 성능에서 나타나는 차이점을 공대공 미사일의 성능으로 메워야만 했던 러시아나 중국 그리고 유럽 국가들은 공대공 미사일 성능 개량에 많은 시간과 노력 그리고 자본을 투입했습니다.
그 결과 나타난 고체 램젯 추진방식을 사용하는 공대공 미사일들, 예를 들어 유럽 MBDA의 미티어(METEOR)나 중국의 PL-15들은 덕티드 로켓에 공기만 제대로 공급되면 연료가 다 떨어질 때까지 처음 추력과 최고속도를 그대로 유지할 수 있기 때문에 처음에 비해 종말 단계에서 추력이 급속하게 떨어지는 미국의 AMRAAM보다 NEZ(회피 불가능 영역: No Escape Zone)가 훨씬 클 수 밖에 없다는 장점을 지니게 되었습니다.
미국산 중거리 공대공 미사일 암람(AMRAAM)이 지닌 두 번째 문제점은 개발된 지 꽤 오래되었고 워낙 많은 국가들에서 사용되는 미사일이다 보니 레이더 유도에 사용되는 주파수 등이 심하게 노출되어 있는 상태라는 점입니다.
오늘날 대한민국을 비롯한 많은 국가들이 DRFM(Digital Radio Frequency Memory: 디지털 무선주파수 메모리)기술을 확보하는데 성공하고 있습니다. DRFM 기술을 적용하면 적이 사용하는 레이더 유도 미사일이 아무리 복잡한 주파수 변조방식을 적용한다 하더라도 이를 그대로 복제해 다시 방출할 수 있다는 뜻이죠.
그게 뭐 어때서? 라고 생각하실 분들을 위해 두 가지 사례를 말씀 드리자면 먼저 미국의 전자전기 EA-18G 그라울러가 세계 최고의 스텔스 전투기라는 명성을 가지고 있는 F-22를 가상격추 시킨 사건과 2019년 인도와 파키스탄 사이에 벌어졌던 공중전에서 볼 수 있었던 사례들을 들 수 있습니다.
미 해군은 그라울러가 F-22를 가상 격추시키는 과정에서 수백 와트(W)급의 전파 교란(Jamming)만으로도 AIM-120 암람이 너무나도 쉽게 무력화된다는 사실에 경악을 금치 못했습니다. 인도 파키스탄 공중전에서도 재밍 된 암람이 제 기능을 발휘하지 못한 채 추락해 잔해가 수거되기도 했지요. 일본도 우리나라도 AIM-120 암람을 전파교란(재밍)할 수 있는 능력을 보유한 것으로 알려져 있습니다.
여기다 DRFM(Digital Radio Frequency Memory: 디지털 무선주파수 메모리)기술까지 접목되면 사실상 모든 레이더 기반 유도무기들아 무력화될 위험성이 있는데 이미 사용 주파수가 노출되어 더욱 재밍에 취약한 AIM-120 암람은 말할 필요도 없다는 것이죠.
미국의 AIM-120 암람이 가격대 성능비에 있어서는 세계 최고의 공대공 미사일이라는 사실은 부정할 수 없습니다. 하지만 암람이 지닌 이러한 문제점들 때문에 서로 앙숙이면서도 같은 미국산 전투기를 사용하는 그리스와 터키 같은 나라들은 적어도 공대공 미사일만이라도 미국산이 아닌 프랑스제 MICA나 독일이 만든 IRIS-T를 장착하여 사용하고 있습니다. 여기에 한국형 공대공 미사일이 비집고 들어갈 틈이 보인다는 것입니다. 미국도 암람의 문제점을 인식하고 있었기 때문에 2022년부터 운용을 목표로 차기 중장거리 공대공 미사일 AIM-260 JATM(합동항공전술미사일)을 개발하고 있습니다.
오늘 이야기하고 싶은 한국형 공대공 미사일 K-JATM의 개발이 KF-21의 경쟁력을 제고시킬 수 있는 강력한 KF-21의 무기가 될 수 있는 이유는 이로써 어느 정도 설명이 된 것 같습니다. 문제는 경제성과 기술적 성숙도인데요. 최소한 미국 AIM-120 암람을 대체할 수 있을 정도의 성능으로 뽑아낼 수만 있어도 의외로 판매 경로는 다양할 수 있다는 사실을 알 수 있습니다. 그럼 하나씩 차례대로 살펴 보기로 하겠습니다.
I. 한국형 공대공 미사일(K-JATM)의 경제성은?
한국형 공대공 미사일이 우선적으로 장착될 수 있는 기종으로 KF-21과 FA-50을 생각할 수 있습니다. 현재 KF-21은 최소 120대 도입이 확정되어 있고 국내에서 운용되고 있는 FA-50은 60대이기 때문에 일단 이 두 기종에 필요한 수량만 1,000발이 넘을 것으로 보입니다. 또한 KF-X를 추가적으로 더 생산할 것이라는 이야기도 나오고 있는 상황이고 인도네시아가 완전히 IF-21을 포기하지 않는다면 이것도 추가 생산분량이 될 수 있습니다. 생산량을 여러 번 강조해도 지나치지 않는 것은 생산량이 곧 가격과 직결되기 때문입니다.
한국형 중장거리 공대공 미사일이 개발되면 해외로 수출된 70여대의 FA-50(이름만 T-50일뿐 실제적으로 FA-50 사양들이 대부분)에 추가 무장으로 탑재할 수 있게 되며 이는 곧 FA-50을 시계 외 공중전(BVR)이 가능한 블록20로 개량하는 작업 또한 훨씬 수월하게 진행할 수 있다는 뜻이 됩니다. 즉, FA-50의 추가적인 해외수출에도 큰 이점으로 작용하게 될 것입니다.
II. 한국형 공대공 미사일은 지대공 혹은 함대공 미사일로도 전환 사용할 수 있다
현재 대한민국이 사용하고 있는 지대공 미사일 체계로는 K31 천마와 KM-SAM 천궁을 들 수 있는데요. K31 천마는 유효 사정거리가 9km인 단거리 지대공 미사일이며 KM-SAM 천궁은 사정거리가 40km인 중거리 지대공 미사일입니다. 최고 속도도 천궁이 마하 4로 마하 2.5인 천마보다 우수하지만 그만큼 천궁은 가격이 더 비쌉니다. 천궁 유도 미사일 한발에 15억 원, 천마는 약 1/5 가격인 3억 원정도로 알려져 있죠.
문제는 단거리 지대공 미사일인 K31 천마 유도 미사일의 보관기한이 다되어가고 있다는 점입니다. 육군 탄약지원사령부가 K31 천마 미사일의 수명연장 사업을 진행하고 있지만 2030년을 넘기기가 어렵다고 하네요. 만약 AIM-120의 성능을 넘어서는 5세대 한국형 공대공 미사일을 개발할 수 있다면 이 천마 미사일을 대체할 수 있는 지상형 대공무기 체계를 만들 수 있게 됩니다.
실제로 미국도 AIM-120을 지상형 대공무기 체계 NASAM으로 만들었으며 독일의 단거리 공대공 미사일 IRIS-T를 지상형으로 변화시킨 버전도 존재합니다. 이렇게 공대공 미사일을 지대공으로 전환하여 사용할 수 있다면 가격 면에서도 K31 천마와 비슷한 3억 원대로 만들 수 있다고 하니 우수한 가성비도 자랑하게 됩니다. 고위험 표적에는 한 발당 15억짜리 천궁을 쓰더라도 저위험 표적에까지 천궁을 쓰기는 아깝다는 것이죠. 전쟁이란 결국 경제력 싸움이기도 하니까요.
2026년에 대한민국 해군에 등장할 울산-I Batch III급 전투함은 소위 『연안 이지스(Aiges)』급 성능을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 4면 고정식 S밴드 대역의 다목적 레이더(MFR)을 장착할 계획이죠. 이 다목적 레이더는 항공기 형태의 표적은 300km 밖에서 탄도 미사일 형태의 표적은 100km 밖에서 탐지할 수 있는 능력을 지니고 있습니다. 게다가 4면 고정식 레이더이기 때문에 복수의 목표물을 동시에 요격하는 것도 가능하지만 문제는 이 레이더의 성능을 최대한으로 발휘시켜줄 함대공 미사일이 존재하지 않는다는 사실입니다.
현재 상대적으로 저렴한 가격에 바다 위를 초 저고도로 비행하며 날아오는 시스키밍(Sea-skimming) 대함 미사일을 요격할 수 있는 능력을 가진 국산 함대공 미사일로 해궁이 개발되어 배치되고 있지만 해궁은 결정적으로 사정거리가 20km로 제한되어 있습니다. 원래 해궁은 2선급 연안 전투함에서 사용될 예정이었기 때문이죠. 하지만 준 이지스급 성능을 갖춘 울산-I Batch III 전투함에 사용되기에는 사정거리가 너무 짧은 것이 문제입니다.
반대로 KDDX에 탑재되는 L-SAM의 경우에는 사정거리가 160km이상이지만 덩치가 너무 커서 울산-I Batch III 전투함 수직 발사관에서 사용할 수 있도록 쿼드팩 형태로 만들 수도 없는데다가 큰 만큼 고가의 미사일이라는 것이 문제가 되고 있습니다. 따라서 한국형 중장거리 공대공 미사일을 개발할 수 있다면 사정거리를 50km대로 줄이고 울산-I Batch III 전투함 수직 발사관에서 사용할 수 있도록 쿼드팩 형태로 변형하는 방법을 생각해 볼 수 있습니다.
III. 한국형 공대공 미사일 개발을 위한 기술적 기반은 존재하는가
자료 조사를 하면서 개인적으로는 가장 궁금했던 부분인데요. 경제성이 있다고 판단되더라도 과연 우리가 자체적으로 미국의 AIM-120 AMRAAM을 능가하는 성능의 중장거리 공대공 미사일을 만들 수 있는 기술적 기반이 있는가라는 의문입니다. 일단 결론부터 말씀 드리면 전문가들은 그러한 기술 기반을 확보하고 있는 것으로 생각하고 있습니다.
사실 미국의 미사일 관련 연구기관들은 대한민국의 미사일 관련 기술이 구 소련 연방이 붕괴하면서 획득한 러시아 미사일 기술을 기반으로 놀랄 만큼 급성장했고 이제는 세계에서도 상위권 수준에 들어가는 기술력을 갖추고 있다고 평가하고 있습니다. 이 부분에 대한 좀 더 상세한 내용을 알고 싶은 분들은 153화 『북한에 가려진 한반도의 또 다른 미사일 강국, 대한민국!』 편을 참고하시기 바랍니다.
미국이 개발 중인 차세대 공대공 미사일 AIM-260 합동항공전술미사일(JATM)의 기술적 특성을 먼저 살펴보겠습니다. 미티어(Meteor)같은 램젯 방식보다 사정거리가 짧고 종말 단계로 갈수록 추력도 떨어져 회피불능영역(NEZ)이 극도로 좁아지는 약점을 타개하기 위해 미국 기술진들이 내놓은 해결책이 바로 이중펄스 고체로켓모터와 측추력 기술입니다.
이중펄스 로켓은 고체로켓 연료를 격벽 혹은 격막을 통해 앞뒤로 나눈 형태이며 어떻게 보면 1단, 2단 형태로 분리가 되는 다단식 로켓과 비슷하기도 합니다. 다만, 다단식 로켓은 연소가 끝난 부분을 통째로 폐기시키지만, 이중펄스 로켓은 추진제만 내부에서 두 부분으로 분리한다는 점에서 차이가 있습니다.
이중펄스 로켓은 보통 1차 추진제를 통해 초기 가속비행을 하고 추진속도가 많이 떨어지는 목표물 근처에서 2차 추진제를 연소시켜 다시 한번 추력을 만들어 내는 로켓입니다. 따라서 한번에 추진제를 연소시키는 AIM-120에 비해 사거리를 연장시킬 수 있고, 회피불능영역(NEZ)도 크게 확장할 수 있다는 장점이 있습니다.
측추력 기술이란 연소실에서 발생하는 고압의 연소가스를 그냥 배출시키는 것이 아니라 모아두었다가 미사일 동체를 따라 360도 각도로 배치된 연소가스 배출노즐을 통해 자신이 원하는 방향으로 방출시킴으로써 순간적인 기동능력을 발휘할 수 있게 만드는 기술입니다. 따라서 종말 단계에서 목표물이 급격한 회피기동을 하더라도 추가적인 추력 보충 없이도 목표물을 타격하기 위한 기동이 가능해집니다. 이중펄스 고체로켓모터와 측추력 기술이 합쳐지면 AIM-120의 고질적인 문제로 지적되었던 상대적으로 짧은 사정거리와 좁은 회피불능영역(NEZ) 문제가 어느 정도 해결될 수 있다는 뜻입니다.
덕티드 로켓을 사용하는 램젯 방식의 공대공 미사일은 높은 기술적 장벽 때문에 개발하는데 많은 시간과 노력 그리고 자본이 필요합니다. MBDA의 미티어 미사일도 개발에서 실전배치까지 거의 15년이라는 시간이 필요했고 중국의 PL-15 미사일은 아직까지도 발생하고 있는 결함들을 수정하고 있는 중일 정도니까요. 하지만 이중펄스 고체로켓과 측추력 기술을 사용한다면 비교적 빠른 시간 내에 우수한 성능의 공대공 미사일을 개발하는 것이 가능하다는 뜻입니다.
대한민국에 이러한 이중펄스 고체로켓과 측추력 기술이 존재할까요? 인터넷에 ‘격막형 이중펄스’ 고체로켓과 측추력이라는 키워드로 검색해 보시면 아마 현재 개발중인 L-SAM 미사일이 검색될 것입니다. 측추력 기술은 이미 러시아를 통해 우리나라에 전수되어 천궁 미사일에서 상용화되어 있는 기술이고 2024년까지 시제품을 개발하기로 예정되어 있는 한국형 고고도 방어체계 L-SAM에 이미 포함되어 있습니다. 그렇다면 정황상 ‘격막형 이중펄스’ 고체로켓기술에 대해서도 일정 수준 이상의 기술력이 쌓여있는 상황이라고 추측하는 것이 타당하겠죠.
KF-21의 양산예정 시기가 2026년이라는 점을 고려해 본다면 2024년 L-SAM의 완성과 함께 획득된 ‘격막형 이중펄스’ 고체로켓기술과 이미 상용화 되어있는 측추력 기술을 통해 2026년까지 한국형 공대공 미사일을 개발한다는 생각이 그렇게 허황되게 들리지만은 않습니다.
한가지 더 알려드리고 싶은 부분은 대한민국이 천궁을 개발하면서 러시아에게 이전 받은 기술에는 측추력 기술이 전부가 아니라는 사실입니다. 대한민국은 러시아 화켈(Fakel) 설계국을 통해 Ku밴드의 레이더 시커(seeker) 기술을 이전 받았으며 알마즈(Almaz) 설계국을 통해서는 한국형 위상배열 레이더(Phased Array Radar )의 근간이 되는 기술을 이전 받았습니다. 이때 이전 받은 위상배열 레이더 기술이 나중에 AESA레이더 개발로 이어지게 된 것이죠. 미국과 러시아가 15년 이상의 시간과 10조원 이상의 비용을 들여 개발한 위상배열 레이더 기술을 대한민국은 러시아의 경제위기 덕분에 고작 5천 억 정도의 비용으로 이전 받을 수 있었다는 점에서 그야말로 천재일우의 기회를 얻은 셈이었습니다.
아무튼 대한민국의 국방연구소는 이제 Ku밴드 레이더 시커에서 더욱 발전한 Ka밴드의 AESA 방식 시커를 개발하고 있는 중입니다. Ka밴드의 AESA 방식 시커는 한국을 제외하고는 일본 정도만 기술을 보유하고 있어 암람과는 달리 재밍(Jamming)같은 전자전에 대한 내성이 대단히 강하고 굉장히 우수한 해상도를 자랑합니다. 한국형 공대공 미사일이 만들어진다면 아마도 Ka밴드의 AESA 방식 시커를 적용하게 될 가능성이 높을 것으로 보입니다.
AESA 방식의 탐색장치(시커 Seeker)를 사용하면 얻을 수 있는 또 하나의 장점은 레이더 방식의 탐색장치는 기계적으로 레이더 안테나를 회전시켜야 하므로 다양한 구동장치를 갖춰야 하고 이는 곧 제작상의 복잡함과 공간 낭비 그리고 높은 가격으로 이어집니다. 하지만 전자적으로 빔을 회전시키는 AESA 방식의 시커는 그런 기계적 구동장치가 일체 필요하지 않기 때문에 만들기 간단하고 공간 활용도도 높으며 비용을 절감시킬 수 있죠.
IV. 자세히 찾아보면 더 많은 시장이 보인다
대한민국이 독자적인 공대공 미사일을 만들더라도 규모의 경제원리상 가격으로 미국산 공대공 미사일 AIM-120 암람과 경쟁하는 것은 불가능합니다. 대한민국은 AIM-120을 웃도는 성능과 정치적 역학관계에서 답을 찾아야만 하겠죠.
다행스럽게도 미국은 최신형 공대공 미사일을 다른 나라에 판매하지 않습니다. 미국이 AIM-260 JATM을 개발하더라도 시장이 겹치는 것은 AIM-120 암람일 것이라는 뜻입니다. 이중펄스 고체로켓모터와 측추력기 그리고 Ka밴드의 AESA 시커를 장착한 공대공 미사일이라면 성능상 AIM-120과 경쟁하기에는 충분하다고 생각됩니다.
또한 미국이나 독일 같은 나라들이 정치적 이유로 무기수출을 금지한 나라들이 한국형 공대공 미사일의 수출 대상국이 될 수 있으며 마찬가지로 정치적 이유로 이슬람 국가들과 척을 지고 있는 이스라엘이 무기를 판매할 수 없는 중동지역이나 이슬람 국가들도 잠재적 고객으로 분류될 수 있습니다.
지금까지 KF-21의 경쟁력을 제고시킬 수 있는 방안을 고민해 보았습니다. 사실 저는 전문가들의 의견을 수집하고 제 나름대로 공부하고 이해해서 좀 더 쉽게 설명 드린 것에 지나지 않습니다. 더 전문적인 내용을 알고 싶으시다면 군사 전문지 등을 구매해서 읽어 보시는 것이 좋을 것 같습니다.
이 포스팅을 유튜브로 보고 싶다면? https://youtu.be/8lnFzxM5GOs
