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속도 마하 3… 북한 극초음속 미사일, 어떻게 막아야 할까

합참 “북한 극초음속 미사일 속도 마하 3 내외…현재는 요격 가능, 실전배치까지 아직 멀어”극초음속 활강 미사일 막으려면…발사 때 요격 또는 정찰위성+조기경보통제기+레이저 무기

입력 2021-09-29 16:05 | 수정 2021-09-29 16:39

▲ 북한이 지난 28일 발사했다고 밝힌 극초음속 미사일. ⓒ북한관영매체 관련보도 화면캡쳐.

북한이 지난 28일 시험 발사한 극초음속 미사일 ‘화성-8형’을 두고 합동참모본부가 “현재는 개발 초기단계여서 한미연합자산으로 충분히 탐지·요격이 가능하다”고 29일 밝혔다. 그러나 북한이 만에 하나 극초음속 미사일을 완료해 실전 배치하면 한미 연합군은 어떻게 막아야 할까.

북한 “극초음속 미사일 ‘화성-8형’ 시험 성공”…합참 “개발초기단계, 요격 가능”

북한 관영매체 조선중앙통신에 따르면, ‘화성-8형’ 극초음속 미사일은 1단계 추진체와 2단계 극초음속 활공 비행체로 구성돼 있다. 또한 “앰플화된 연료계통과 발동기를 시험했다”는 표현으로 볼 때 개량형 액체연료 로켓엔진을 사용한 것으로 추정된다.

통신에 따르면, 북한 국방과학원은 ‘화성-8형’의 1단계 비행과 2단계 비행의 유도 성능, 안정성, 목표 타격까지의 유도 성능 등을 시험했다. 극초음속 미사일의 실증을 시작했다는 뜻으로 풀이된다. 북한은 “시험결과 목표로 했던 모든 기술적 지표들(텔레메트리)이 설계상 요구를 만족했다”고 주장했다.

하지만 한미 연합군의 판단은 달라 보인다. 합동참모본부는 29일 “현재 수준이라면 (북한 극초음속 미사일은) 한미연합자산으로 탐지 및 요격이 가능한 수준”이라고 밝혔다. 합참은 “북한이 어제 시험 발사했다고 한 극초음속 미사일의 비행 속도 등 탐지·분석한 제원으로 볼 때 아직은 개발 초기 단계로 실전배치까지는 상당 기간이 소요될 것으로 보인다”고 설명했다.

군 소식통에 따르면, 북한 극초음속 미사일의 비행속도는 마하 2.5~3 내외(시속 3060~3670킬로미터)였다. 보통 전투기보다는 빠르지만 북한의 단거리 탄도미사일이나 대구경 방사포 등에 비해서는 많이 느리다. 이 정도 속도라면 한미연합자산이 탐지·요격할 수 있는 수준이다. 초저공 비행이 가능하다는 주장도 있었지만 확인되지 않았다.

개발 시작한지 수십 년 된 극초음속 미사일…아직도 드문 이유는 ‘마찰열’

보통 마하 5(시속 6120킬로미터) 이상을 ‘극초음속’이라고 말한다. 탄도미사일 대부분이 극초음속 미사일이다. 특히 중장거리 탄도미사일의 핵탄두는 대기권 재진입 속도가 마하 15(시속 1만8300킬로미터) 이상이다. 하지만 회피 기동을 하는 핵탄두는 극히 드물다.

대륙간 탄도미사일(ICBM)과 잠수함발사 탄도미사일에 탑재된 핵탄두 가운데 회피기동을 하는 것으로 알려진 MaRV(유도가능재진입체)도 순항미사일처럼 이리저리 기동을 하는 게 아니라 대기권 재진입 시 자세제어 로켓을 점화해 회전하면서 목표를 향하는 데 이것이 마치 회피기동처럼 보이는 것이다.

▲ 군 일각에서는 북한의 극초음속 미사일 '화성-8형'의 탄두부 실루엣이 중국의 극초음속 미사일 DF-17과 흡사하다고 지적한다. ⓒ美CSIS 미사일 위협연구 프로그램 자료사진-중국군 공개사진.

미국과 소련, 중국은 수십 년 동안 극초음속 미사일을 연구해 왔다. 가장 큰 난관은 대기 중에서 극초음속으로 장시간 비행하는 것이었다. 북한은 이 문제를 해결했다고 주장하지만 말처럼 쉽지가 않다. 대기 중 초고속 비행을 하면 마찰열이 생긴다. 1998년 퇴역한 미 공군 정찰기 SR-71은 지상 2만6000미터 상공에서 마하 3.3(시속 4040킬로미터)으로 날아다녔다. 이때 기체 표면에서 발생하는 마찰열은 섭씨 1000도를 훌쩍 넘었다.

SR-71이 현역일 때는 요격할 수 있는 미사일이 거의 없었지만 지금은 다르다. 현재는 미국과 러시아, 이스라엘 요격 체계로 성층권을 극초음속으로 비행하는 물체는 요격할 수 있다. 따라서 극초음속 미사일이 요격 당하지 않으려면 지상 수십 미터로 비행해야 한다. 하지만 고도가 낮을수록 공기 밀도가 높아져 이 고도에서 마하 5 이상으로 비행하면 마찰열 때문에 표면 온도가 섭씨 3000도까지 올라간다. 게다가 비행시간도 길기 때문에 내열소재가 필수다.

미국, 러시아와 비교하면 소재기술 후발주자인 중국이 2019년 4월 관영매체를 통해 “후난대 연구팀이 대기권에서 극초음속으로 비행 시 발생하는 마찰열을 섭씨 3000도 이상까지 견딜 수 있는 내열복합소재를 개발했다”고 자랑한 것도 소재 개발이 어렵기 때문이다. 그런데 북한이 이런 소재를 자체 개발·생산할 수 있는지에 대한 의문이 제기된다.

북한이 극초음속 미사일 개발 성공했다 치면…막는 방법은?

북한이 어찌 어찌 해서 극초음속 미사일을 실전 배치한다면, 이를 막는 방법은 세 가지를 떠올릴 수 있다. 첫 번째는 정찰위성과 공중조기경보통제기로 24시간 북한을 감시하면서 미사일을 쏘면 즉각 공대공 레이저 무기로 요격하는 방법이다. 하지만 이는 북한이 극초음속 미사일을 개발 완료할 때까지 만큼이나 먼 미래다. 그러려면 최소 6대 이상의 정찰위성과 수백여 대의 군집소형위성, 6대 이상의 공중조기경보통제기가 필요하다. 공중에서 먼 거리의 미사일을 요격할 수 있는 무기체계 또한 실전배치가 돼야 한다.

두 번째는 미사일 발사 직후 타격이다. 작계 5015의 핵심인 ‘킬체인’과도 관련이 있다. 북한 극초음속 미사일은 1단 추진체가 액체연료 로켓이다. ‘앰플화’는 액체연료 보관 기간을 늘리고, 발사 준비기간을 대폭 단축해주는 장점이 있다. 하지만 1단 추진체가 액체연료 로켓이라 발사 직후 가속도가 느린 단점은 어쩔 수가 없다. 이때를 노려 선제 타격하는 것이다. 문제는 당초 2023년 완성한다던 ‘킬체인’이 아직도 완전히 전력화되지 않았다는 점이다.

마지막은 과거 오바마 정부가 했던 ‘발사의 왼편’ 작전이다. 로켓이나 미사일 발사 절차를 표시할 때 보통 왼쪽부터 오른쪽으로 나열하는 것에 착안해 ‘발사 이전에 하는 방해공작’을 ‘발사의 왼편’이라고 부른다. 과거 오바마 정부는 개발연구시설 해킹, 소재수입 방해공작, 전자전 등 다양한 작전을 펼쳐 북한이 오랜 기간 중장거리 탄도미사일 개발에 성공하지 못하게 만들었다. 이 작전을 실행하려면 한국과 미국 정부의 의지가 필수적이라 현재로서는 어렵다.

북한의 기술력이나 가용자원으로 보면 극초음속 미사일 개발은 어려울 것이라는 게 군 안팎의 지적이다. 하지만 군 일각에서는 “북한이 쏜 미사일이 중국제 DF-17과 비슷해 보인다”는 지적이 나온다. 만에 하나 북한이 중국으로부터 기술과 소재를 도입한다면, 한미 연합군의 예상보다 빨리 극초음속 미사일을 실전배치하는 ‘재앙’이 일어날 수 있다는 우려가 제기된다.
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