북한 조선중앙통신은 지난 2021년 9월 29일 날짜로 새롭게 개발한 극초음속 미사일 화성 8형 시험발사를 진행했다고 보도한 바 있습니다. 이 사건이 있은 직후 국내 언론들은 북한이 『극초음속』 미사일을 개발하는데 성공했다며 안보 위기론을 주장하고 나섰는데요.
당시 외신과 해외 전문가 등을 통해 극초음속 미사일 기술에 대한 여러 정보를 접하고 있던 저는 북한의 『극초음속』 미사일을 개발에 대해 의심 가는 부분이 많다는 생각을 했었습니다.
최근 미국도 극초음속 미사일을 개발하기 위해 많은 노력을 기울이고 있지만 계속 실패를 거듭하고 있을 정도로 정말 쉽지 않은 일입니다. 게다가 극초음속 미사일을 개발하기 위해서 반드시 전제되어야 하는 몇 가지 하이테크 기술들이 필요한데요. 그 중에서도 가장 중요한 기술이 바로 초고온을 견뎌낼 수 있는 열 내구성을 지닌 세라믹이나 금속복합재 등을 만들어 낼 수 있는 『첨단 재료공학기술』입니다. 하지만 북한은 이러한 소재 부문 기술력이 아주 취약한 것으로 정평이 나 있기 때문에 앞뒤가 맞지 않았던 것이죠.
『극초음속 미사일』과 『초음속 미사일』을 명확하게 구분할 줄 알고 양자간에 어떠한 기술적 차이점이 있는지를 이해하고 기사를 작성해야 하는데 공부가 부족했던 탓인지 아니면 알면서도 의도적으로 그런 건지 국내 언론 상당수가 북한의 『극초음속 미사일』에 대해 정확하지 못한 정보를 전달하고 있습니다.
결론부터 이야기하자면 중국의 둥펑-17(DF-17)을 추종하고 있는 것으로 보이는 부스트 글라이드 비행체가 탑재된 북한의 화성 8형은 아직까지 제대로 된 극초음속 미사일이 아니며 현재 대한민국이 보유한 대공 방어체계로 충분히 요격이 가능한 것으로 분석됩니다. 이에 대한 상세한 설명은 나중에 하기로 하고요.
최근 지인 중 한 명이 초음속 대함 미사일에 대해 자세히 알고 싶다는 요청을 해온 일도 있어서 이 부분에 대한 해외 기사와 자료들을 찾던 중에 KSS-III 도산안창호함이 두 번째 잠수함발사탄도미사일(SLBM) 발사에 성공했다는 해외 군사전문지 Naval News의 기사를 접하게 되었습니다. 이로써 대한민국은 SLBM을 실전배치 할 수 있는 작전운용능력을 획득하게 되었는데요. 자료조사를 하다가 KSS-III 도산안창호함의 수직발사대(VLS)에서 운용할 수 있는 무기체계에 탄도미사일만 존재하는 것은 아니라는 사실을 발견하게 되었습니다. 극히 일부 자료에서만 찾아볼 수 있는 내용으로 한국형 『초음속 대함 미사일』이 처음부터 KSS-III VLS에 탑재될 수 있도록 개발되고 있었다는 것인데요. 말하자면 KSS-III는 초음속 잠대함 순항미사일의 운용이 가능한 플랫폼이라는 뜻입니다.
시청자 여러분들의 이해를 돕기 위해 몇 가지 용어들의 정의를 다시 설명 드리자면 마하 5를 기준으로 마하 5~10 정도의 속도를 낼 수 있는 미사일을 『극초음속 미사일』이라고 부릅니다. 마하 2~4 정도의 속도를 낼 수 있는 미사일을 『초음속 미사일』, 마하를 넘지 못하는 미사일을 『아음속 미사일』이라고 부릅니다.
407화 『한국형 SM-3, SM-6의 등장: ‘함대공 유도탄-II’ 프로그램과 한국형 항모 CVX 전단의 미래!』편에서도 설명 드렸지만 대기권 밖으로 벗어난 후 탄도 비행을 하는 탄도미사일은 발사 후 낙하까지 고정된 비행 궤도를 지니고 있습니다. 높은 고도까지 상승하기 때문에 발견하기도 쉽고, 고정된 비행 궤도를 가지고 있는 덕분에 마하 10에 가까운 종말단계에 도달하기 전까지는 요격하기도 상대적으로 쉬운 편입니다.
그에 비해 순항 미사일은 대기권 밖을 벗어날 필요가 없으며 중간에 비행궤도를 자유로이 바꿀 수도 있는 일종의 무인 제트기 같은 특성을 지니고 있습니다. 따라서 마하 5이상의 속도로 날아갈 수 있으면 『극초음속 순항 미사일』이 되는 것이고 마하 2~4의 속도로 날아가는 순항 미사일이면 『초음속 순항 미사일』이 되는 것이죠.
탄도 미사일의 고정된 비행 궤도 때문에 중간단계에서 요격되기 쉬운 약점을 보완하기 위해 탄생한 존재가 바로 ‘부스트 글라이드’ 방식의 탄도 미사일인데요. 탄도 미사일의 탄두 부분을 글라이더처럼 생긴 비행체로 만들어 마하 5 이상의 속도가 나오는 상공 50Km 정도까지 낙하했을 때 약간의 받음각을 만들고 그 때 발생한 충격파를 이용하여 위로 튕겨져 나가는 방식의 비행을 하는 극초음속 미사일입니다.
마치 물 수제비처럼 상공 50~60km에서 마하 5이상의 속도로 오르락내리락 이동하며 비행하는 것이죠. 당연히 방어하는 입장에서는 요격하기가 훨씬 더 어려워집니다. 여기서 중요한 것은 왜 하필이면 상공 50~60Km라는 높이에서 글라이드 비행을 하느냐는 것인데 아는 바로 ‘공기저항’ 때문입니다. 그 이하 고도로 내려가면 공기저항 때문에 섭씨 1,000도 이상의 열이 발생하는 동시에 속도가 급격하게 떨어지게 됩니다.
북한의 화성 8형의 경우 20km 높이에서 마하 2.5대로 계속 비행하는 것이 관측되었기 때문에 진정한 의미의 『극초음속 부스트 글라이드 미사일』로 보기 어렵고 따라서 현재 사드(THAAD)나 KAMD 미사일 방어망으로도 충분히 요격이 가능하다는 분석이 나오는 것입니다.
극초음속 미사일에 대해 많은 분들이 오해하기 쉬운 부분 중의 하나가 마하 5 이상의 속도가 조건에 따라 유지되지 못할 수 있다는 사실입니다. 영문판 위키피디아에 게시된 정보에 의하면 러시아 지르콘(Zircon) 극초음속 미사일의 경우 러시아 정부는 평균 450km의 사정거리를 주장하고 있지만 낮은 고도에서는 절반 이하 수준인 200km대로 사정거리가 줄어드는 것으로 분석되고 있습니다. 바로 고도가 낮아질수록 짙어지는 공기 밀도로 인한 저항 때문인데요.
이미 말씀 드렸듯이 제아무리 『극초음속 미사일』이라도 고도가 낮아질수록 섭씨 1,000도 이상의 마찰열이 발생하고 속도 또한 마하 2~3대로 떨어지게 됩니다. 만약 낮은 고도에서 마하 5의 이상의 속도를 억지로 낸다면 어떻게 될까요? 낮은 고도를 비행하는 경우도 생기는 전투기의 최고 속도가 왜 마하 2대로 고정되어 있는지 혹시 알고 계십니까? 공기 밀도가 높은 저고도에서 마하 3 이상의 속도를 내면 조종사에 가해지는 가속도 G도 문제이지만 기체를 구성하는 복합재가 공기저항과 열을 견뎌내지 못한다고 전문지는 설명해주고 있습니다.
『극초음속 미사일』도 낮은 고도에서 마하 5이상의 속도를 내려면 이런 항력과 열 문제를 극복할 수 있어야만 합니다. 하지만 잠시라면 모를까 현재 기술로는 그 어떤 나라도 장시간 저고도로 극초음속 비행을 하기가 어렵습니다. 지금 현재 북한의 재료공학 수준으로 제대로 된 극초음속 미사일을 만들기가 어려울 것이라고 보는 분석도 이런 사실에 기반하고 있습니다.
『극초음속 미사일』은 아직 많은 문제점을 내포하고 있고 생산에도 엄청난 비용이 필요하기 때문에 광범위하게 사용되기 어렵습니다. 하지만 초음속으로 비행하면서도 자유로이 비행궤도를 바꿀 수 있는 『초음속 순항미사일』은 생산비용과 기술적 난이도가 상대적으로 낮으며 그 활용 범위가 무궁무진합니다. 특히 수상 전투함과 잠수함 그리고 전투기에서 사용할 수 있는 대함 버전이 큰 관심을 끌고 있는데요. 대한민국 KSS-III 도산안창호급 잠수함들이 『초음속 잠대함 미사일』 플랫폼으로 등장하고 있다는 소식인 것입니다.
그럼 2022년 4월 25일 Naval News가 게재한 기사 『대한민국 공격 잠수함 KSS-III, 두 번째 SLBM 테스트에 성공하다』를 번역해 본 뒤 이야기를 이어나가 보도록 하겠습니다.
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대한민국 해군(ROKN)이 KSS-III급 도산안창호함(SS-083호)을 통해 국내 기술로 만든 잠수함발사탄도미사일(SLBM)의 2번째 시험 발사를 시도했고 성공적으로 시험을 마무리했다고 대한민국 국방부가 지난 목요일 발표했다. 이번 2차 SLBM 시험발사는 2021년 9월에 있었던 1차 시험발사 이후 불과 7개월 만에 이루어진 것이다.
2022년 4월 18일, 20초의 간격을 두고 잇달아 발사된 2기의 잠수함발사탄도미사일(SLBM)은 400㎞ 이상을 비행한 후 미리 지정된 목표 지역 내 바다로 정확하게 입수했다. 이 신형 SLBM은 사거리 500km의 지상 기반 탄도 미사일 현무-2B의 파생형이다. 군사 전문가들은 이번 테스트를 마지막으로 대한민국이 잠수함발사탄도미사일(SLBM)의 실질적인 운용능력을 획득했을 가능성이 높다고 분석하고 있다.
대한민국 군 대변인은 "4월에 있었던 SLBM 발사는 첫 번째 시험 발사과정을 그대로 답습하여 진행되었으며, 실제와 유사한 배치 조건에서 SLBM이 얼마나 효과적으로 작동하는지를 평가하기 위한 것이었다"고 설명했다. 대변인은 계속해서 " 우리 군이 예정했던 대로 잠수함발사탄도미사일(SLBM) 운용능력을 획득했다는 사실을 입증하는 이번 시험 발사를 통해 대한민국 해군의 전투력은 그 어느 때보다 강력해질 것이지만 이에 만족하지 않고 한반도의 평화를 유지하기 위한 다른 첨단 능력들도 함께 개발해 나갈 계획"이라고 덧붙이기도 했다.
한국형 공격 잠수함 건조 프로그램 KSS-III가 완료되면, 대한민국 해군은 총 78기의 잠수함발사탄도미사일(SLBM)을 발사할 수 있는 능력을 보유하게 되는데, 수중 배수량 3,700톤으로 상대적으로 가벼운 배치-1은 잠수함당 6기의 미사일을, 수중 배수량 4,000톤으로 더 무거워진 배치-2와 배치-3는 각각 10기의 미사일을 탑재하게 된다.
작년 9월과는 달리 청와대와 군 수뇌부 모두 최근 4월에 있었던 SLBM 시험 발사 결과를 공개하기 꺼려했다. 몇몇 군사 전문가들은 최근 몇 주간 대규모 열병식을 준비하고 있던 북한이 핵실험 재개와 더불어 시험 발사가 있기 불과 이틀 전에 '신형 유도 무기'를 발사하는 등 한반도 긴장이 한창 고조되고 있는 가운데 이번 시험발사가 이루어졌다는 사실을 지적하고 있다. 게다가 과거 북한이 격렬하게 비난해왔던 대한민국과 미국 사이의 합동 군사훈련인 한미연합훈련이 SLBM 시험 발사 당일 시작되기도 했다. SLBM 시험 발사에 대한 대한민국 정부의 신중한 태도는 한반도 긴장이 더 이상 고조되는 것을 막기 위한 노력의 일환일 수 있다.
대한민국의 공격 잠수함 KSS-III
지난해 2021년 8월 13일, 최초의 KSS-III급 배치-1 잠수함인 도산안창호함이 대한민국 해군에 취역했다. 지금까지 3척의 KSS-III 배치-1 잠수함들이 진수되었으며 마지막 3번함인 신채호함은 2024년에 인도될 예정이다.
대한민국 해군은 KSS-III 배치-2 잠수함 3척을 조달한 뒤 곧바로 3척의 배치-3 잠수함을 추가로 조달하여 총 9척의 KSS-III급 잠수함을 확보할 계획이다. 장보고 III 혹은 도산안창호급으로도 불리는 KSS-III는 KSS 프로그램의 마지막 단계이며 이 프로그램이 종료되고 나면 대한민국 해군은 총 27척의 잠수함을 획득하게 된다.
현대중공업(HHI)과 대우조선해양(DSME)에 의해 건조된 KSS-III는 대한민국 해군이 보유하고 있는 가장 큰 체급의 공격잠수함이다. KSS 프로그램이 단계별로 진행되면서 잠수함의 크기도 점점 커졌는데 KSS-I 장보고급의 수상 배수량이 1,200톤, KSS-II 손원일급의 수상 배수량이 1,800톤이다. 후계 기종인 KSS-III의 경우 수상 배수량 3,300톤으로 KSS-I 장보고급보다 두 배 이상 거대해졌고 KSS-III의 두 번째 단계인 배치-2는 수상 배수량이 3,600톤에 가깝다. KSS 프로그램의 마지막 단계인 배치-3는 더 거대해져서 수상 배수량이 심지어 약 4,000톤에 달할 것으로 보인다.
(프랑스가 자랑하는 차세대 원자력 공격잠수함 쉬프랑급의 수상 배수량이 4,700톤으로 KSS-III 배치-3와 불과 700톤 정도의 차이만 보여주고 있습니다. 한 때 KSS-III 배치-3가 원자력 잠수함으로 건조될 지도 모른다는 추측들이 무성했었지만 핵 억제를 기본원칙으로 삼고 있는 미국 바이든 정부에서는 추진되기 어려운 정책이라는 분석이 많습니다. 실제로 바이든 미 행정부가 원자력 잠수함을 불허하는 대신 풀어준 것이 ‘한미 미사일 지침’이라는 분석이 있을 정도죠. 역주)
KSS-III 공격 잠수함은 기존에 없던 새로운 기술을 대한민국 해군에 도입할 예정이다. 예를 들어, KSS-III 배치-2는 일본 해상자위대에서 운용 중인 소류(Soryu)급에 이어 세계에서 두 번째로 리튬이온 배터리를 사용하는 잠수함이 될 것이다. 리튬이온 배터리를 사용하는 잠수함은 수면 아래에서 더 오랜 기간 동안 잠항이 가능해지고 이는 곧 구축함이나 해상 초계기 같은 대잠 플랫폼(anti-submarine)에 대한 취약성이 상당부분 보완된다는 의미가 된다. 뿐만 아니라 KSS-III 공격 잠수함은 이전 대한민국 해군이 보유했던 잠수함들보다 더 선진화된 첨단 음파 탐지기와 전투 시스템 또한 갖추게 될 것이다.
대우조선해양(DSME)에 따르면 KSS-III Batch-2를 구성하고 있는 부품의 80%가 국내에서 생산돼 기존 모델에 비해 국산화율이 크게 늘어나게 될 것이다. 이렇게 높아진 국산화율 덕분에 더 많은 일자리 창출과 수출시장에서 경쟁력 제고가 기대되고 있다. 하지만 일부 부품은 여전히 해외에서 생산될 예정이며, 스페인의 인드라(Indra)와 프랑스의 ECA 그룹은 각각 신호정보시스템과 조종 콘솔을 제공할 것으로 보인다.
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지금까지 2022년 4월 25일 Naval News가 게재한 기사 『대한민국 공격 잠수함 KSS-III, 두 번째 SLBM 테스트에 성공하다』를 번역해 보았습니다.
Naval News는 아직 KSS-III의 초음속 잠대함 순항 미사일 탑재를 언급하고 있지 않은데요. 사실 이 부분을 언급하고 있는 자료는 거의 없습니다. 그도 그럴 것이 『초음속 순항미사일』 개발사업은 현무 탄도미사일 및 한국형 전자전 체계와 함께 최고 극비사업으로 분류되어 왔기 때문입니다. 2005년 러시아와의 기술협력이 논의되기 시작했고 2007년부터 본격적으로 개발되기 시작했다는 『초음속 순항미사일』은 무려 13년이 지난 2020년이 되어서야 겨우 완성단계에 도달할 수 있었다고 합니다.
관련 자료를 읽으면서 우리나라 기술진들이 얼마나 고생을 했는지 느낄 수 있었는데요. 『초음속 순항미사일』을 완성하기 위해서는 그 어렵다는 램젯(Ramjet) 기술의 실용화가 반드시 필요합니다. 그리고 『초음속 순항미사일』은 탄도 미사일이나 극초음속 순항미사일과는 달리 지상 10~15m 높이의 저고도에서 마하 2의 속도로 비행할 수 있어야 한다는 까다로운 조건을 만족시켜야 합니다. 당연히 공기저항으로 인한 엄청난 공력가열이 발생하며 이를 견딜 수 있는 각종 복합재들과 엄청난 고열 속에서도 목표물을 탐색하고 추적할 수 있는 씨커(Seeker: 탐색기) 그리고 순항미사일을 지속적으로 유도해줄 수 있는 데이터 링크의 개발도 필요했을 것입니다.
이렇게 탄생한 『초음속 순항미사일』은 그야말로 게임체인저(Game changer)라고 불려도 손색이 없는 위력을 발휘할 것으로 보입니다. 특히 해전에서 그 위력을 발휘할 가능성이 높은데요. 한국형 『초음속 순항미사일』이 추종하고 있는 러시아 P-800 야혼트 미사일의 성능을 살펴봅시다. 야혼트는 고도 13km에서 최대 마하 3의 속도를 내며 10~15m 높이에서는 마하 2의 속도를 내면서 레이더 탐지를 회피하는 씨-스키밍(Sea-skimming) 비행을 할 수 있습니다.
초당 0.68km, 분당 약 41km를 이동하는 『초음속 순항미사일』은 씨-스키밍(Sea-skimming) 비행을 하며 목표물에 접근합니다. 씨-스키밍(Sea-skimming) 비행을 하는 『초음속 순항미사일』을 2~300km 너머에서 발견하려면 공중조기경보기와 함재기를 운용하는 미(美) 항모전단 수준의 탐지능력이 필요한데요. 적어도 100km 밖에서 탐지할 수 있어야 2~3번의 요격 기회를 얻을 수 있습니다. 50km 내외에서 탐지했다면 1분이라는 시간 안에 요격을 해야 한다는 뜻이 되죠.
외신이 전하는 미(美) 항모전단의 전투범위, 즉 탐지 및 추적이 가능한 영역은 거의 1,000km로 알려지고 있습니다. 수평선 너머 목표물을 타격할 수 있는 초수평선 타격체계는 해군 대공통합 화력통제(NIFC-CA)를 통해서 가능해지는데요. 그래서 『초음속 미사일』 뿐만 아니라 『극초음속 미사일』에 대한 가장 효과적인 방어 수단으로 자주 거론되는 존재가 바로 미(美) 항모전단이 구축하고 있는 NIFC-CA 체계입니다. 우리나라 CVX의 경우 조기경보헬기를 사용하면 300km 정도의 탐지 및 추적 가능 거리를 확보할 것으로 전문가들은 예측하고 있고요.
어쨌든 KSS-III 도산안창호급이 이런 『초음속 잠대함 순항미사일』을 갖추게 된다는 사실은 한반도와 바다를 통해 접경하고 있는 국가들에게 함부로 해상에서 경거망동할 수 없게 만드는 억지력이 될 수 있습니다. 바다 속 어디에 있는지도 알 수 없는 존재가 최고 78기의 『초음속 잠대함 순항미사일』을 한꺼번에 쏟아 붓는다면 자칫 함대가 괴멸 당할 수도 있을 테니까요. 물론 9척의 KSS-III가 모두 작전활동을 하고 있을 리도 없고 SLBM이 아닌 『초음속 잠대함 순항미사일』만 탑재하고 있지는 않겠지만 이론적으로는 그렇다는 뜻입니다.
『초음속 순항미사일』과 『극초음속 순항미사일』에 대한 더 많은 이야기를 전해 드리고 싶지만 워낙 전문적인 이야기들이라 지루할 수도 있고 내용도 방대해서 또 다른 영상을 통해 전달해 드릴 수 있도록 노력하겠습니다. 마침 KF-21 보라매를 위한 『초음속 순항미사일』의 공대함 버전도 개발되고 있는 중이고 한국형 지르콘 『하이코어』 극초음속 미사일에 대한 자료들도 찾을 수 있었기에 기회 닿는 대로 함께 소개해 드리도록 하겠습니다.
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