대기권 벗어나 타격 지점 접근하는 신비행체 나온다

중앙선데이

입력

업데이트

"중앙선데이, 오피니언 리더의 신문"

2006년 전략사령부(STRAT COM) 휘하에 설치된 JFCC-GS에서는 PGS 체계 개발이 활발하다. 초기에는 기존의 ICBM과 SLBM을 개조하여 핵탄두 대신 통상탄두를 장착해 운용하는 방향으로 준비됐다. 가장 빠른 시간에 적은 비용으로 PGS능력을 갖춘다는 전략이었다. 미국은 2010년까지 트라이던트 SLBM을 PGS용으로 개조·개발을 완료했다. 트라이던트 D-5에 통상형 탄두 4기를 장착, 8000㎞ 이상 거리의 표적을 30분 내에 공격할 수 있게 했다. 그러나 START 조약에 저촉되는 문제 등으로 현재 배치는 유보된 상태다.

원리는 다음과 같다. 미사일을 우주 공간으로 발사하면 중간권의 초고공을 미사일이 활강하며 예정된 목표로 날아가 정밀 공격하는 것이다. 이렇게 되면 고고도로 올라가지만 포물선 궤도를 따라 비행해야 하는 기존 ICBM보다 훨씬 빠른 공격이 가능하다. 약 1만7000㎞ 거리의 표적은 기존 미사일론 76분 걸리지만 새 방식으론 52분 걸린다.

탄두는 별도 폭탄을 장착하지 않아도 충분한 폭발력을 가질 수 있다. 비행체의 운동 에너지만으로 충분히 표적을 파괴할 수 있기 때문이다. 표적 종류에 따라 많은 강철봉을 넣거나 관통형 탄두, 지능형 자탄을 사용할 수도 있다. 현재 1000파운드 탄두를 싣는 재진입 비행체가 개발되고 있으며 이를 100~200파운드 급으로 소형화한다는 구상도 함께 진행 중이다. 아크등(ArcLight)미사일 프로젝트다. 미국 국방고등연구소(DARPA)와 미 해군이 개발 중인데 함정에 설치된 MK-41 수직발사대에서 발사 가능한 재래식 SM-3 미사일을 3700㎞까지 공격할 수 있는 시스템으로 개량할 수 있다. 괌 부근에서 작전하는 구축함에서 발사하면 마하12 속도로 비행, 20~30분 내에 북한 전역을 공격할 수 있다. 미 공군과 DARPA는 ‘FALCON’ 프로젝트를 통해 HTV, HCV CAV 등 다양한 PGS 관련 연구를 수행하고 있다. 미 육군도 비슷한 개념의 고등초음속무기(AHW) 프로젝트를 추진 중이다.

이외에도 사정거리는 짧지만 기존 전력이 운용할 수 있는 신속 대응 무기도 PGS 개념 아래 개발이 진행 중이다. 항공기나 함정에서 발사하는 다양한 초음속·극초음속 순항미사일이다. 하이플라이(HighFly), 래틀(RATTLRS), 빠른매(Fasthawk) 등 다양한 이름으로 마하 3~7의 속도를 낸다. 함정이나 항공기에서 발사돼 900㎞의 목표를 8~15 분 비행으로 정밀 공격한다.

현재 초기 단계에서는 터보램제트엔진을 사용하는 래틀스가 가장 먼저 개발, 배치될 것으로 예상된다. 마하 3~4의 속도로 500파운드 탄두로 900㎞ 밖 표적을 15분 안에 공격한다. 해상발사형은 750파운드 탄두를 사용한다.

다음 단계는 스크램제트엔진을 사용하여 마하 6~7 속도를 내는 초고속 순항미사일이다. 900㎞ 떨어진 곳을 10분 내에 공격한다. 초음속 순항미사일은 이동표적 공격에 사용된다. 북한의 이동식 탄도탄 발사대가 발사 조짐을 보이면 한반도에 배치된 전투기나 함정을 이용해 발사 전에 제거할 수 있다는 말이다.

장기 계획으론 대기권을 벗어나 궤도비행을 하며 대륙간 공격이 가능한 신개념 비행체 혹은 우주 전투기까지 준비되고 있다. 둘 다 재사용 가능한 1단 추진 시스템이나 부스터를 사용해 F-16과 비슷한 체급의 우주전투기를 궤도에 올리고 스크램제트엔진으로 8000㎞ 이상의 거리를 비행해 공격한다는 구상이다.

원리는 일단 100㎞ 저궤도까지 올라간 전투기가 ‘물 수제비가 물 위를 스쳐 날듯’ 대기권과 우주궤도 사이를 오가며 비행하는 것이다. 공기가 그래도 있는 대기권 상층부에서 스크램제트를 가동, 속도를 올려 우주 궤도로 고도를 높이고, 속도가 떨어지면 다시 내려오기를 반복한다. 이 경우 기존 로켓에 비해 매우 적은 에너지로도 원거리 공격이 가능해진다.

다양한 재사용 가능한 전용 발사체의 개발도 논의 중이다. 우주왕복선처럼 로켓을 사용하는 재사용 발사체도 있고 통상 항공기와 비슷하게 이륙하는 재사용 발사체도 있다. 통상형 발사체는 터보제트엔진과 PDE (Pulse Detonation Engine) 엔진이 결합된 발칸 엔진으로 마하 4까지 추진된다.

발칸엔진은 지상 활주로에서는 터보제트엔진으로 가속해 이륙한 뒤 마하 2 이상이 되면 PDE 엔진을 가동, 마하 4까지 가속하여 초고공으로 올라간다. 그 뒤는 스크램제트를 가동해 마하 12까지 가속한다. 즉 비쌀 뿐 아니라 전용 발사시설이 필요한 로켓 부스터가 없이도 항공기형 동체로 통상 비행장에서 이륙, 우주궤도에 진입하게 한다는 것이다.

이 비행체에 우주궤도를 활강하는 무인 비행체인 CAV를 탑재할 수도 있고 유인 우주 전투기를 탑재할 수 도 있다. 항공기형 유인우주전투기는 훨씬 유연하게 활용할 수 있고 우주궤도의 인공위성 공격이나 대륙 너머의 이동표적도 공격 가능해 미래 전쟁의 핵심 전력이 될 것으로 예상된다.

김병기 객원기자· 안성규 기자

중앙SUNDAY 구독신청