[밀리터리 인사이드] ‘탄도미사일 요격체계’의 진화

세계에서 가장 유명한 ‘패트리엇 미사일’
3번의 개량으로 요격 성공률 70%로
‘SM-3’ 최대 고도 1000㎞서 요격가능
‘첩보위성’도 요격미사일로 격추 성공 독일의 ‘V2 로켓’ 개발 이후 미사일 개발 기술은 발전을 거듭해 ‘탄도미사일’이라는 가공할 무기를 만들어 냅니다. 포물선을 그리는 방식으로 하늘로 치솟았다가 지구 중력을 이용해 음속(시속 1224㎞)보다 훨씬 빠른 속도로 내려오기 때문에 재래식 무기로는 대응할 수 없습니다. 그래서 군사 강국들은 탄도미사일을 막을 수 있는 ‘방패’를 고민하기 시작했습니다. 바로 ‘방공 유도무기’입니다.

26일 방위사업청과 국방기술품질원 등에 따르면 미국은 1954년 최초의 실전배치용 지대공 미사일 ‘나이키 에이젝스’(MIM-3)를 시작으로 1959년 ‘나이키 허큘리스’(MIN-14), 세계 최초 탄도미사일 요격체계인 ‘나이키 제우스’(LIM-49) 등을 잇따라 선보였습니다. 1960년에는 최대 40㎞ 거리의 적 항공기를 요격하는 최초의 중거리 지대공 미사일 ‘호크미사일’을 개발했습니다.

그러나 나이키 제우스조차 음속보다 훨씬 빨리 낙하하는 탄도미사일을 실제로 요격할 수 있을 지 확신할 수 없었습니다. 그래서 개발한 것이 세계에서 가장 많이 알려진 지대공미사일 ‘패트리엇’입니다.

패트리엇은 최근 크게 화제가 됐습니다. 지난 7일 군이 청와대 뒤편 북악산에 패트리엇 포대를 설치했다는 소식이 전해지면서 관심이 집중됐습니다. 이곳에는 신형인 ‘PAC-3’가 배치된 것으로 알려졌습니다.

●‘스커드 미사일’ 요격 TV 방영…열광

탄도미사일 개발에 사활을 걸었던 북한은 2018년 우리 군의 PAC-3 도입에 대해 “무력증강 책동”이라며 비난 성명을 내기도 했습니다. 대체 어떤 무기이길래 북한이 이런 신경전까지 벌였을까요.

1980년대 미국의 방산업체 레이시온사가 개발한 패트리엇은 당초 ‘항공기 요격’을 목표로 개발됐습니다. 그러나 12초 안에 마하 5(음속 5배)에 도달할 정도로 빠른 속도를 갖춰 실전 배치된 ‘PAC-1’(MIM-104B)은 레이더 성능을 개량해 최대 24㎞ 고도에서 탄도미사일을 요격할 수 있도록 했습니다.1986년에는 자국의 ‘랜스미사일’을 요격해 성능을 입증했습니다. 요격 성능을 높이기 위해 패트리엇 1개 포대는 레이더와 8개의 발사대로 구성됐습니다.

패트리엇이 본격적으로 이름을 알리기 시작한 것은 ‘PAC-2’(MIM-104C)부터입니다. 레이더 해상도를 더 높이고 GPS(위성항법장치)를 추가했으며 탄두와 근접신관(일정한 거리에 도달하면 폭발하는 신관)을 개량했습니다.

1991년 이라크를 침공한 ‘사막의 폭풍’ 작전 당시 미군을 보호하기 위해 실전에 투입됐습니다. 이라크의 ‘스커드미사일’을 요격하는 모습이 TV 전파를 타자 ‘미사일 잡는 미사일’로 불리며 인기가 치솟았습니다.

그러나 실제 요격률은 40% 내외로 확인되며 성능이 과장됐다는 지적이 나왔습니다. 우리 군도 2008년 1조원을 들여 뒤늦게 독일이 사용한 중고 PAC-2를 도입했는데, 2012년 한미 공동연구결과 탄도미사일 요격성능이 40% 미만으로 드러나 논란이 일었습니다. 그래서 2016년 우리가 새로 도입 결정을 내린 것이 ‘PAC-3’(MIMG-104F)입니다. 우리 군은 PAC-3 도입으로 요격 성공률이 70% 수준으로 높아질 것으로 기대하고 있습니다.

●‘텅스텐 막대’로 직격…사거리는 2배로

PAC-3에 장착한 ‘에린트 미사일’은 직격 방식의 ‘전과확대 탄두’라는 획기적인 기술을 적용했습니다. 여러분이 잘 아는 기존 패트리엇은 탄도미사일 근처에서 폭발시켜 잘게 쪼개진 ‘파편’과 ‘화염폭풍’ 효과로 요격하는 방식이었습니다.

그러나 탄두 낙하속도가 빨라지고 요격에 대비해 점차 두꺼운 장갑을 갖추게 되면서 한계가 드러났습니다. 그래서 탄두 폭발 뒤 다수의 ‘텅스텐 막대’를 요격대상에 돌진시키는 직격 방식을 도입했습니다. 이 미사일은 가격이 비쌌기 때문에 대량생산으로 비용절감을 노린 ‘CRI 미사일’도 개발됐습니다.

에린트나 CRI도 단점이 있습니다. 고속으로 날아가는 대신 사거리가 짧아 최대 요격고도가 ‘20㎞’에 그쳤습니다. 그런데 2018년 요격고도를 ‘40㎞’로 늘린 ‘괴물’이 등장합니다. ‘MSE 미사일’은 2번 추진할 수 있는 ‘듀얼펄스’ 기술을 적용해 사거리를 2배로 늘렸습니다. 우리 군과 일본은 내년부터 이 MSE 미사일을 도입할 계획입니다.일본은 우리보다 한 발 앞서 2004년부터 PAC-3를 자국에서 면허생산하고 있습니다. 그래서 우리가 도입한 PAC-3 부품의 30%가 일본산이라는 사실이 뒤늦게 밝혀지기도 했습니다.

유일하게 미국만 보유한 탄도미사일 방어체계도 있습니다. 바로 ‘사드’입니다. 사드는 최대 사거리 200㎞, 최대 요격고도 150㎞인 ‘고고도 미사일 방어체계’입니다. 최신 기술을 적용한 사격통제 레이더는 1200㎞ 거리의 물체도 탐지할 수 있습니다. 사드 1개 포대는 레이더와 6개의 발사대로 구성돼 있습니다.

●SM-3→사드→패트리엇…‘3단계 방어’ 완성

발사대 1기는 요격미사일 8발을 장착할 수 있고 재장전은 30분 안으로 가능합니다. 사드는 항공기 요격용으로는 사용하지 않습니다. 대신 미사일 요격을 위해 특수 기술을 적용했는데, 일정 거리까지 날아가면 추진체를 버리고 탄두만 날아가 탄도미사일에 직격하는 방식입니다. 또 공기가 희박한 환경에서 표적 탐색이 용이한 ‘적외선 탐색기’를 공기저항을 적게 받기 위해 측면에 장착했습니다.

가장 독특한 기술은 ‘자세제어장치‘입니다. 대부분의 미사일은 ‘보조날개’를 이용해 방향을 바꿉니다. 그러나 공기가 희박한 고고도에서는 이런 방식을 사용할 수 없습니다. 그래서 사드는 우주선처럼 측면으로 분사하는 ‘노즐’로 미세하게 방향을 조정합니다. 사드는 현재 미군만 운용하고 있고 전세계에 7개의 포대가 있습니다. 그 중 하나가 경북 성주에 배치된 주한미군 사드 포대입니다.‘바다의 사드’라고 불리는 것도 있습니다. 바로 함대공 미사일 ‘SM-3’입니다. 최신 체계인 ‘SM-3 블록 2A’는 최근 미국과 일본이 공동개발했습니다. SM-3는 최대 사거리 2500㎞, 최대 요격고도는 1000㎞로 현재까지 개발된 탄도미사일 방어체계 중 으뜸으로 통합니다. 지구 저궤도(550㎞) 이상으로 미사일을 쏴올리기 위해 위성 발사용 로켓처럼 3단으로 분리합니다.

SM-3는 2008년 미국의 고장난 첩보위성을 격추하는 테스트를 실시해 고도 247㎞에서 실제 격추하는 데 성공했습니다. 2015년까지 진행된 30여회의 실험에서 요격 성공률이 90%에 이를 정도로 높은 성능을 입증했다고 합니다. 최신 체계 ‘SM-3 블록 2A’는 2015년 시험발사에 성공했습니다.

이로써 대기권 바깥에서 탄도미사일을 방어하는 ‘SM-3’, 대기권 아래로 내려올 때 1차로 방어하는 ‘사드’, 사드로 요격에 실패했을 때 사용하는 ‘패트리엇’ 등 ‘3단계 방어체계’ 구상이 완성된 겁니다.

일본은 2023년을 목표로 해상 발사용인 SM-3를 육상형으로 개조한 ‘이지스 어쇼어’ 도입을 준비 중입니다. 하지만 우리가 사드를 도입했을 때처럼 논쟁이 이어지고 있습니다. 2기 도입에 무려 2조 3500억원이라는 천문학적인 비용이 투입되는 데다 북부의 아키타현, 남부의 야마구치현 등 포대 후보지가 반발하는 등 논란이 이어지고 있습니다.주한미군 사드 도입 때 중국이 반발했던 것처럼 한반도를 포함해 주변국 대부분을 감시할 수 있어 러시아가 강력 반발하는 모습입니다.

●러 기술 접목해 ‘콜드론치’…한국형 사드 개발

러시아는 2007년 ‘러시아판 사드’로 불리는 ‘S-400’을 실전 배치한데 이어 탐지거리 1300㎞, 최대 사거리 600㎞, 최대 요격고도 200㎞인 ‘S-500’을 개발해 올해 도입할 계획입니다. 사드보다 훨씬 뛰어난 성능으로 현재까지 개발된 육상 방어체계 중 최고라는 평가를 받습니다.

러시아군은 ‘마하 20’(음속 20배)인 표적도 요격할 수 있다고 주장하고 있지만 실체는 아직 베일에 싸여있습니다. 2018년에는 481㎞ 떨어진 표적을 요격하는데 성공했다고 합니다.

2016년부터 실전 배치된 국산 중거리 지대공미사일 ‘천궁’(KM-SAM)은 독특하게 ‘러시아 기술’을 기반으로 만들어졌습니다. 그래서 패트리엇과 달리 수직발사대로 일단 미사일을 띄운 뒤 일정 고도에서 점화해 최대 40㎞ 높이의 요격 목표를 향해 날아가는 ‘콜드론치’ 방식을 채택했습니다.

구소련에 제공한 경협차관을 ‘현물’로 돌려받는 과정에 러시아 기술을 전수받은 것입니다. “왜 러시아 기술을 도입했느냐”는 비판도 있지만, 이 방식은 차량을 표적을 향해 돌릴 필요가 없어 대응속도가 빠른 장점이 있습니다.우리는 러시아의 ‘S-400’ 기술을 토대로 ‘한국형 사드’로 불리는 최대 요격고도 150㎞의 ‘L-SAM’도 개발하고 있습니다. 다만 미사일 기술만 뜯어보면 러시아보다는 미국의 사드와 유사점이 많다고 합니다. 직격요격체와 적외선 탐색기를 이용하고 노즐을 이용한 자세제어 기술을 활용한다는 점이 그것입니다. 비록 강대국 틈바구니에서 늦은 감이 있지만 좋은 결과를 내놓을지 관심이 집중되고 있습니다.

정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr