▲ 그리펜에서 발사되고 있는 미티어(Meteor) 공대공 미사일의 발사 개념도이다. 미티어는 덕티드 로켓을 이용해 150km급 이상의 사정거리를 지니고 있으며, 미래전장의 주력무기로 사용될 것이다.

 

 세계각국의 공군은 사거리 150km급 이상의 덕티드 로켓을 이용한 장거리 공대공 미사일을 점차 배치하려 하고있다. 특히 주변국인 러시아와 중국은 각각 R-77M-PD과 PL-13을 개발하고 있다. 이렇게 한반도의 공중전 양상이 다변화됨에 따라, 한국공군 역시 중장거리 공중전을 위한 공대공 미사일을 획득할 수밖에 없는 현실이다. 이들 상황에서 국방과학연구소의 체계사업부에서는 중장기 개발계획의 일환으로 사정거리 150km급 이상의 <한국형 장거리 공대공>미사일 개발을 위한 사전 단계로 <덕티드 로켓기술>의 개발을 제안하고 있다.   

 

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첫 번째, 한국형 중거리 공대공 미사일은 가능한가?
 국내에서는 2008년부터 2008~2012년 사이의 국방중기계획에 의거, 842억의 비용을 투자해 AIM-9X급 이상의 IRIS-T 수준을 갖는 <한국형 차기 단거리 공대공 미사일>을 독자 개발하는 계획이 진행되고 있다. 참고로 IRST-T는 기존의 AIM-9L/M과 같은 제3세대 미사일과 비교해 목표획득거리는 4배 증가, 적외선 탐색기의 탐색각은 3배 증가, 목표 추적능력은 6배 증가된 성능을 지니고 있다. 이렇게 단거리 대공미사일을 개발하려는 시점에서, 엄청난 복잡성을 띠고 있는 레이더유도형 중거리급 공대공 미사일을 개발한다는 것은 현시점에서는 너무 앞서간 것으로 판단된다.

 

 실제 관련연구도 당장 진행된다는 것은 아니며, 현재 개발이 진행중인 한국형 단거리 공대공 미사일의 개발이 완료되고 시험평가가 끝나게될 약 2015년 이후에 후속사업으로 한국형 장거리 공대공 미사일 계획을 진행시킨다는 장기적인 비전만을 현재 가지고 있다. 문제는 2015년 이후에 배치될 각국의 차기 중거리 공대공 미사일들은 현재 약 50~70km급의 사정거리를 넘어, 새로운 덕티드 로켓의 채용을 통하여 약 150km급 이상이 사정거리를 지닐 것이라는 점이다. 국제적 기술발전에 대응, 국내에서도 한국형 중거리 공대공 미사일의 개발하기 위해, 중거리 공대공 미사일의 방향성으로 알려지고 있고, 개발과 테스트가 까다로운 <덕티드 로켓기술>를 지금부터 개발하기 시작해 차후를 대비해야한다는 목소리가 커지고 있다.

 

▲ 독일의 주도하에 캐나다, 그리스, 이탈리아, 노르웨이, 스웨덴이 참여한 IRIS-T이다. 기존 제 3세대와 비교해 목표 획득거리는 4배, 탐색기의 탐색각은 3배, 목표 추적능력은 6배 이상 향상된 것으로 알려진다.

 

◆ 시작점인 한국형 단거리 공대공 미사일 사업
 국내에서는 공대공 미사일 개발을 진행해본 경험이 없으므로, 현재 사업이 진행중인 차기 단거리 공대공 미사일 사업을 통해 상당한 기술력을 축적함은 물론, 불신감을 가지고 있는 군을 설득하게 될 것이다. 차기 단거리 공대공 미사일은 천마 및 신궁을 개발한 국과연 및 LIG 넥스원과의 공동개발로 진행될 것이며, 알려진 정보에 따르면 다음과 신기술이 적용될 것이라고 한다.

 

1. 128x128급의 해상도를 갖춘 아르곤 냉각형 영상적외선 <초점면 배열소자(FPA)>기술을 적용해 90도 이상의 기축선 밖(Off Bore Sight) 조준능력, 보다 향상된 IRCCM(적외선 디코이 대응)능력 및 장거리 탐지능력을 갖추게 될 것이다.

 

2. 2009년까지 완성될 수 있을 것으로 판단되는 <FOG(광섬유형) 관성항법장치>를 이용해 시커가 목표를 탐지하고 있지 않더라도 조종사의 HMD(헬멧 마운트 디스플레이)가 바라보고 있는 방향으로 공대공 미사일을 유도시켜 최대 180도의 <기축선 밖(Off Bore Sight)>공격능력을 가지게 될 것이다. 또한 적외선 시커의 록크온 없이도 관성항법장치가 저장하고 있는 위치를 정보 통해, 아군기의 측면을 통과하여 뒤로 사라져버린 적 기체에 대한 공격, 이른바 ‘Over the Shoulder’ 능력을 가질 것이다. 적외선 시커로 록크온 되지는 않는 3~5km 이상 떨어진 전방의 접근표적에 대해, 레이더의 좌표 및 거리정보를 바탕으로 먼 거리에서 사전에 <사격 후 록크온(LOAL : Lock-on After Launch)>하는 기술이 적용될 것이다.

 

▲ 이스라엘 파이던4가 적외선 시커의 록크온 없이도 아군기의 측면을 통과하여 뒤로 사라져버린 적 기체에 대한 공격, 이른바 <Over the shoulder>능력을 보여주는 모습이다. 본 기능은 제 4세대 공대공 미사일의 기본적 능력으로 사실상 전투기의 고기동성을 무용지물로 만들고 있다.

 

3. ASRAAM 혹은 R-73 아처가 사용하는 TVC(Trust Vectoring Control : 추력편향노즐) 혹은 AIM-9X 및 IRIS-T가 사용한 JVC(Jet Vane Control : 제트 방향 콘트롤)기술을 이용, 20G정도로 제한된 현용 AIM-9M를 크게 능가하는 최소 30G급, 최대 50G급의 고기동력을 발휘할 것이다. 이외에 니트라민계열의 산화재를 사용해 연기가 나지 않는 <무연성 추진재>기술, 폭발력을 한 곳에 집중시키는 <지향성 탄두기술>, <레이저 근접신관기술> 등의 핵심단위기술들이 천마와 신궁을 통해 이미 개발되었고, 많은 시험발사를 통하여 신뢰성이 검증된 상태로 있다.

 

◆ 능동식 레이더 시스템의 국내개발 가능성은?
 위의 기술력으로 한국형 단거리 공대공 미사일이 개발되면, 중거리 공대공 미사일을 구성하는 시스템 중 <능동식 레이더유도시스템>과 <덕티드 로켓>기술 과제만이 남게 될 것이다. 여기서 능동식 레이더유도시스템(Active Radar Guide)이란, 말 그대로 공대공 미사일이 자신이 장착한 레이더를 통해 능동적으로 적을 탐지 및 추적하는 유도방식을 의미한다. 1991년에 AIM-120 암람이 처음 배치될 당시, 개발을 맡은 휴즈사는 F-16용 AN/APG-66 레이더를 직경 15cm의 공간에 축약해 집어넣는 매우 어려운 과제였다고 회고했다.

 

 뒤이어 1990년대 중반에는 프랑스가 MICA를, 거의 동시기에 러시아가 R-77 Adder를 실용화시켰으며, 영국이 액티브 스카이 플래쉬를 개발했지만 대량생산하지는 않았다. 1999년에는 일본이 AAM-4를 실전 배치하였으며, 이스라엘과 남아공이 공동개발을 통해 2000년대 초반에 각각 Derby와 R-Darter를 등장시켰다. 그리고 미국의 기술지원을 받은 대만이 2003년에 천검(天儉)-2를, 2005년에는 러시아의 도움을 받은 중국이 PL-12(벽력12호)를 등장시켰다. 전체적으로 9개국이 능동식 레이더유도 방식을 사용하는 중거리 공대공 미사일을 독자 개발하였으며, 현재 이스라엘의 도움을 받은 인도가 10번째로 참여할 가능성이 높아지고 있다.

 

▲ 러시아의 R-77 Adder에 탑대된 Agat-9B-1103M 레이더 유도시커의 모습이다. 사실상 전투기에 장착된 레이더의 축소판으로 매우 개발이 어렵고, 약 10km정도의 탐지 및 추적능력을 가지고 있다.

 

◆ 대한민국은 가능할 것인가?
 먼 이야기로 들리지만 KM-SAM 및 차기 단거리 공대공 미사일 프로젝트에 참여하고 있는 관계자들은 충분히 가능하다고 자신하고 있었다. 자신감의 배경에는 2012년까지 개발될 KM-SAM이 있다. 알다시피 KM-SAM는 러시아의 S-400 및 유럽의 Aster와 같은 Ku밴드를 사용하는 능동식 레이더유도 시스템(Active Radar Guide)을 적용하고 있다. KM-SAM의 능동식 레이더는 우선적으로 전투기급 목표물에 대응해 개발되지만, 다단계 발전계획을 통해 탄도미사일 요격, 순항미사일 요격능력 등을 지니게 될 것이므로, 이를 통해 차기 공대공 미사일 레이더 시커에 필요한 기술력 이상의 능력이 국내에 축적될 것이다.

 

 인터뷰에 응한 KM-SAM 관계자는 이론적으로 전투기 레이더의 데이터 링크 및 무장장착 어댑터만을 개량한다면 크기만 클 뿐, 9K37M1 Buk-M 중거리 지대공미사일의 공대공 버전인 KS-172와 같은 형식으로도 운용될 수 있는, 즉 중/장거리 공대공 미사일로 사용하는데 아무런 문제가 없는 시스템이라는 언급도 있었다.
 

 실제로 KM-SAM에 적용된 기술은 이 정도로 끝나지 않아, 일본이 세계최초로 AAM-4 중거리 공대공 미사일에 적용하여 그 사정거리를 기존 중거리 대공미사일의 2배인 100km급으로 늘린 <다중펄스 로켓기술>, 미국이 AMRAAM 선전화 프로그램(ASMT)에 따라 연구했던 <측추력 추진시스템>과 <지향성 탄두>시스템 기술을 이미 적용한 우수한 체계이다.

 

▲ 국내에서 2012년까지 개발중인 KM-SAM용 지대공 미사일의 모습이다. 중거리 공대공 미사일에 필요한 레이더 시커 기술이외에, 측추력 기동기술과 다중펄스로켓 기술을 사용하고 있다.

 

 덕분에 2015년 즈음이 되어 KM-SAM과 한국형 단거리 공대공 미사일 프로젝트가 완료되면, 여기서 얻어진 기술력을 종합해 한국형 중거리 공대공 미사일이 개발되는 데에 큰 문제점을 없을 것이다. 더욱이 방위사업청 등장 이후 국산화 계획이 크게 강화되었으며, 한국공군은 최소 2,000발 이상의 공대공 미사일을 구입하는, 비용으로 따지면 최소 3~5조원이 넘는 막대한 군수시장을 형성하므로 국과연과 관련업체가 이를 포기하지 않을 것으로 판단되고 있었다.

 

 물론 공대공 미사일의 신뢰성과 성능발전 추세를 중요시 할 수밖에 없는 한국공군은 한국형 공대공 무기시스템을 그다지 좋은 시선으로 바라보지는 않겠지만, 방위사업청의 존재 자체가 방위산업을 발전시켜 국내 수효 및 해외수출시장을 확보하는 것이므로 차후 개발이 진행될 가능성을 매우 높게 보고 있었다.

 

두 번째, 공대공 미사일용 덕티드 로켓의 확산
 결국 한국형 중거리 공대공 미사일 개발에 남은 유일한 장벽은 바로 <덕티드 로켓>의 개발로 보여진다. 여기서 한국형 무기시스템을 바라보는 각 군의 시각을 종합해 보면, 한국육군은 한국군의 요구사항을 잘 충족시키고, 애프터서비스가 용이하며, 전시에 민간기업을 정비자원을 활용할 수 있으므로 한국형 무기시스템을 대체적으로 선호하는 편이다. 한국해군 역시 군함 자체는 국내의 우수한 건함기술력을 인정하는 편이고, 사후관리의 편리함 때문에 환영하고 있지만 SSM-700K이나 어뢰와 같은 유도무기 분야에 대해서는 당연히 껄끄러운 감정을 가지고 있다.

 

 한국공군의 경우, T-50과 A-50 프로젝트로 인해 공군이 전력증강사업이 5~7년이나 늦어지고, 성능도 안 되는 공격기를 강매 당한다는 현실 때문에 한국형 무기에 상당히 불편한 심기를 가지고 있다. 그나마 평시 비행검증이 가능한 훈련기나 공격기는 넘어가지만, 높은 기술력과 신뢰성을 요구하는 공대공 미사일분야에 대해 국과연 및 국내업체가 개입해 한국형 무기를 개발한다는 발상에 대해서는 당연히 좋은 감정을 가지고 있지 못하다.

 

 공대공 미사일은 가장 핵심적인 탄약체계로 상대국의 기술발전추세를 계속 따라가야 하고, 국내에서 곤란한 수많은 실제사격 테스트를 통해 그 신뢰성을 검증받을 필요성이 있으나, 국내 여건은 이것의 만족이 어렵다. 당연히 양자의 조건을 만족시킬 수 있는 미국제 공대공 미사일 시스템을 직도입하는 것이 한국공군을 위해 가장 현실적이고 유리한 방안이 될 수밖에는 없다. 더욱이 국산화를 통해 가격하락이 가능한 육군용 탄약과는 달리, 공군용 유도무기는 상당히 복잡한 시스템이므로 국산화를 통한 가격하락 역시 그다지 기대할 수 없으므로, 공군은 가능한 방법을 동원하여 공대공 미사일의 국내개발을 막으려 할 것이다.

 

 이때 공군이 사용할 수 있는 최고의 카드는 세계적 발전추세에 맞춘 고성능 무기를 만들라는 요구가 될 것인데, 문제는 2015년 이후의 중거리 공대공 미사일 대부분은 덕티드 로켓기술을 적용해 마하4급의 속도와 150km급 이상의 사정거리를 확보할 것이 기본이 될 것으로 판단된다는 점이다. 공군의 높아진 눈을 만족시키고 한국형 중거리 공대공 미사일 사업의 획득을 위해서는 국내에서도 덕티드 로켓의 개발이 필요하기에, 벌써부터 장기적인 투자와 테스트가 필요한 덕티트 로켓기술의 개발필요성이 언급되고 있는 것이다.
 
◆ 덕티드 로켓형 공대공 미사일의 확산
 여기서 덕티드 로켓(Ducted Rocket)이란, 마하 3이상의 고속을 발휘하도록 개발한 램제트 추진기술 중 하나로, 고체추진제의 1차 연소를 통해 발생한 농밀한 연료형식의 불완전 연소가스에다가 공기흡입구로 흡입한 공기를 혼합하여 2차로 연소시킴으로써 추력을 발생시키는 추진기관이다. 덕티드 로켓을 기존 공대공 미사일에 사용되는 고체로켓과 비교하면, 연료연소에 필요한 산화재를 내부에 함유하고 있는 고체로켓과 비교해, 연소에 필요한 대량의 공기를 공기흡입구를 통해 공급받으므로 그 만큼 추가적인 연료탑재가 가능하게 되었다.

 

▲ 덕티드 로켓의 구성 및 작동 개념 [출처 : 국과연 국방과학기술플러스 57호]

 

 이들 장점으로 인해 1980년대 이후, 미국, 프랑스, 러시아, 일본 등에서 덕티드 로켓에 대한 연구가 시작되었다. 가장 빠른 전진을 보이고 있는 것으로 가변유동형 덕티드 로켓(VFDR : Variable Flow Ducted Rocket)을 적용해 1999년부터 개발중인 유럽의 <미티어(Meteor) 공대공 미사일>프로그램이 있다. 미티어(Meteor)는 최대사정거리 160km, 최고속도 마하 4를 자랑하는 공대공 미사일시스템으로 2006년 5월 JAS-39 Gripen 전투기에 탑재하여 실사격 시험을 수행하였다. 이후 2007년 5월에 수 분간의 비행을 통해 복잡한 기동뿐만 아니라, 공대공 유도탄으로 반드시 갖추어야 할 혹독한 종말기동을 대비한 정상한계를 넘는 비행시험을 완료하였다.

 

 미티어(Meteor) 전체적인 개발은 2010년 정도면 완료될 것으로 보이며, 현재 영국이외에는 도입을 결정한 국가는 없지만, 유로파이터를 운용하는 스웨덴, 독일, 이탈리아, 스페인 등의 유럽권 전체가 도입할 가능성이 높고, 미국도 일부 관심을 가지고 있다. 램제트 기관의 아버지로 불리는 러시아 역시 경제난 상황에서도 1989년에 공대공용 덕티드 로켓의 지상시험을 개시한 이후, 1999년에 Vimpel사가 R-77에 덕티드 로켓을 추가하여 사거리를 160km로 향상시킨 <R-77M-PD 공대공 미사일>의 시제품을 공개하였다.

 

▲ 위의 사진은 중국의 덕티드 로켓장착형 PL-13, 아래는 러시아의 R-77M-PD이다. 러시아의 R-77M-PD는 중국으로부터 경제적 도움을 받고 있으며, 러시아와의 공동개발을 통해 중국제 PL-13이 개발될 계획으로 있다.

 

 중국의 경우, 러시아의 협력을 통해 R-77 중거리 공대공 미사일의 중국판인 PL-12(벽력12호)를 2005년에 개발 성공한 이후, 다시 러시아의 협력을 통해 R-77M-PD의 중국판인 <PL-13>을 개발을 2010년 즈음까지 끝낼 계획으로 알려지고 있다. 강력한 스텔스 기술을 구사하는 미국은 유럽이나 러시아와 달리 장거리 공대공 미사일에 대한 요구가 약했으나, 역시 미래전장에 대비하여 기존 AIM-120 AMRAAM의 개량을 위해 1996년부터 ASMT(Air Superiority Missile Technology : 공중우세 미사일기술) 프로그램을 시작하였다.

 

 여기에는 각각 이중모드 탐색기, 지향성 탄두, 덕티드 로켓 추진기관 및 추력편향노즐(TVC)와 측추력 모터 관련 기술개발이 포함되었다. 목표성능은 최소 근접사거리 1.5km, 최대사거리 180km이며 F-22와 F-35의 동체내부에 수납이 가능하도록 소형화될 것을 요구하였다. 그 후 개발이 잠시 소강상태에 있었으나 2003년 부터 미 해군과 Raytheon사가 F/A-18E/F Hornet의 AIM-120 AMRAAM을 강화할 사거리 연장용 덕티드 로켓 미사일 개발을 시작함에 따라 부활하였다.

 

▲ AIM-120 AMRAAM의 개량을 위해 1996년부터 개발된 ASMT(Air Superiority Missile Technology : 공중우세 미사일기술)를 장착한 F-16 전투기. ASMT에는 각각 이중모드 탐색기, 지향성 탄두, 덕티드 로켓 추진기관 및 추력편향노즐(TVC)와 측추력 추진기술개발이 포함되었다.

 

 덕티드 로켓의 개발을 당당하는 Aerojet사의 덕티드 로켓 기술은 이미 미 해군의 초음속 해면밀착 표적기(SSST)인 GQM-163A에도 성공적으로 적용되고 있고 미 해군의 구매가 결정된 상태이므로, 공대공 유도무기의 사거리 연장을 위한 덕티드 추진기관에 관련된 모든 기술이 이미 확보된 것으로 판단되고 있다.

 

세 번째, 덕티드 로켓의 구조와 설계
 그럼 전 세계적으로 확산되고 있는 덕티드 로켓이란 무엇인가? 덕티드 로켓은 램제트(Ramjet) 기관의 일종이다. 통상적인 전투기에 사용되는 터보제트나 터보팬 엔진과 같은 터빈엔진을 보면, 추진에 필요한 산화재인 공기를 압축하고자 여러 단의 <압축기>를 가지고 있지만, 마하 2이상이 되면 도리어 <압축기>가 저항체의 역할을 수행하여 속도 및 추진효율을 저하시키게 된다.

 

 때문에 마하 2.7이상으로 비행하는 비행체는 램제트 엔진을 사용하게 되는데, 여기서 램제트 엔진은 공기흐름이 마하 1이상이 되면 물체 전면에 충격파가 발생하고, 이 충격파로 인해 공기가 자동으로 압축된다는 효과를 이용하므로 터빈 엔진과 같은 압축기가 없다. 이렇게 압축기가 없는 관계로 저항도 없으므로 마하 3~5정도의 고속이 필요한 추진체에 주로 사용되고 있다.

 

 현재 개발된 램제트 엔진으로는 크게 고체연료를 사용하는 <고체 램제트>, 고체추진제에서 발생하는 가스를 흡입한 공기와 섞어 2차 연소시키는 방법을 사용하는 <덕티드 로켓>, 그리고 일반 항공기처럼 등유계열의 액체연료를 사용하는 <액체 램제트 엔진>이 있다. 다만 현재 군사용 사용되는 램제트는 공대공 미사일 등에 사용되는 덕티드 로켓이 아니면, 대함미사일 등에 사용되는 액체 램제트만이 사용되고 있다.

 

◆ 덕티드 로켓의 기술적 특징은?
 덕티드 로켓은 일반적인 공기흡입식 엔진과 같이 공기흡입구를 통해 공기를 흡입하여 압축한 이후, 연료와 혼합하여 연소시킨 가스를 노즐을 통해 고속으로 배출하면서 추력을 얻게 된다. 다만 공기흡입구를 통해 흡입한 공기를 터빈엔진의 압축기와 같은 회전부품을 사용하지 않고, 공기흡입구의 기하학적인 형상만을 사용해 공기를 압축하므로 구조가 단순하고 경량화가 가능하다.

 

 연료분사 방법은 터빈엔진과는 달리 산화제가 대부분 제거된 고체추진제를 충전한 가스발생기 내에서 1차 연소 후 방출되는 연료성분이 농후한 불완전 연소가스(Fuel-rich gas)를, <연료유량조절기>를 통해 연소기에 분사하는 방식이며, 이때 불완전 연소가스와 흡입된 공기와 혼합시켜 2차로 연소시키게 된다. 여기서 연료유량조절기는 높은 압력에서 추진제가 빨리 연소하는 특성을 이용하여 연료공급량을 조절할 수 있으므로 덕티드 로켓에서 추력조절을 가능하게 해준다.

 

◆ 덕티드 로켓의 주요장점
 덕티드 로켓의 주요장점으로는 기존 고체추진형 로켓과 달리, 연소에 필요한 산화재를 공기흡입을 통해 얻는다는 점이다. 물론 덕티드 로켓도 구조상 가스발생기 내에서의 1차로 고체연료를 연소시켜야 하므로 최소한의 산화제를 포함하고 있지만, 동일 체적이라면 고체로켓과 비교해 그 에너지량이 3배 이상이므로 크기를 획기적으로 줄이거나, 사거리를 크게 증가시킬 수 있다. 또한 한 번 점화되면 추력조절이 불가능하고 단 시간 만에 연소되는 고체로켓과는 달리, 덕티드 로켓은 제한된 범위에서 추진력 조절이 자유로워 비행 최적화를 통한 사거리 연장과 높은 종말 비행속도 유지가 가능하다.

 

▲ 동일한 100km급의 사정거리, 200kg의 탄두중량, 마하2의 속도를 갖추고자 할 때 필요한 고체로켓 유도탄과 램제트 유도탄의 체적을 비교한 것이다. 산화재가 따로 필요없는 램제트 유도형의 체적이 크게 감소함을 알 수 있다. [출처 : 국과연 국방과학기술플러스 57호]

 

 현재 사용중인 거의 모든 중거리 공대공 미사일은 점화 후 3~4초 이내에 모든 연료를 소비한 이후, 종말비행단계에서는 부스터 과정에서 얻어진 속도와 운동력만을 가지고 목표에 명중하므로, 종말비행시의 운동에너지가 부족한 것이 명중률 하락의 가장 큰 원인으로 지적되고 있다. 아울러 공대공 미사일에 고체연료를 사용하는 덕티드 로켓이 사용되는 것은, 액체연료를 사용하는 램제트 기관의 경우에는 액체연료를 미립화시키기 위한 복잡한 연료공급장치, 분사기 및 배관 등이 필요하므로 그 만큼 복잡해지고, 고고도에서는 액체가 동결되어 고장을 일으킬 수도 있다.

 

 이와 비교해 덕티드 로켓은 복잡한 주변장치가 없어 그 만큼 소형 및 경량화가 용이하고, 1,000~2,500도에 이르는 농밀한 연료를 포함한 1차 연소가스가 연소기에 지속적으로 불꽃 점화원을 공급하므로, 보염기(Flame holder)에 의존하는 액체램제트 추진기관에 비해 유도탄의 급선회나 고도변화에도 훨씬 안정된 연소가 가능하다. 공대공 미사일은 표적항공기의 회피기동에 능동적으로 대응하기 위해서는 고기동력이 반드시 요구되는데, 고기동시 연소가 중단되면 낭패가 되어버린다.

 

◆ 회피불능구역의 확대.
 이때 강력한 불꽃 점화원을 갖는 덕티드 로켓은 대표적인 기동능력 지표중 하나인 받음각(AoA : Angle of Attack)의 경우, 액체 램제트 추진기관 적용 유도무기가 현재 약 6~12도 수준으로 기동의 제한을 받는 반면, 덕티드 로켓은 약 15~20도로 비교적 높은 편이어서 12G로 급기동하는 고기동 표적에 대해서도 요격이 가능하다. 실제로 고도 3km에서 마하 1.4의 속도로 달아나는 목표가 중거리 공대공유도탄이 1km까지 근접할 때 11G로 회피기동을 하는 상황에서, 각각 통상적인 고체로켓과 덕티드 로켓을 장착한 미티어(Meteor)급 공대공 미사일의 명중률을 평가하는 시뮬레이션이 실시되었다.
 

▲ 안쪽의 원이 고체로켓, 바깥쪽 원이 덕티드 로켓을 채용한 미티어급 공대공 미사일의 회피불능구역(NEZ : No-Escape-Zone)>의 면적을 나타낸다.

 

 그 결과 초기 부스터 단계이후 추진에너지를 계속해서 상실하는 고체로켓형과 달리, 덕티드 로켓을 장착한 모델은 초기가속 이후 마하 2이상의 고속을 꾸준히 유지하고, 종말비행단계에서도 상당한 추진에너지를 가졌다. 덕분에 고체로켓형과 비교해 덕티드 로켓형은 상대전투기가 대응기동으로 미사일의 추격을 벗어날 수 없는 구역으로 정의되는 <회피불능구역(NEZ : No-Escape-Zone)>이 약 200~250% 이상 늘어나는 결과가 얻어졌다.

 

◆ 덕티드 로켓의 실용화와 배치
 덕티드 로켓을 최초로 실용화한 국가는 바로 구소련이었다. 구소련은 액체 램제트로 기동하는 SA-4를 개발했지만, 액체 램제트는 앞서 언급했듯 고기동에 어느 정도 한계가 있었고, 운용유지가 불편하였으므로 덕티드 로켓을 개발하기에 이른다. 1967년 구소련은 드디어 덕티드 로켓을 사용하는 SA-6 Gainful 지대공 미사일을 개발하였으며, SA-6는 1973년 제 4차 중동전에 배치되어 최소한 40대 이상의 이스라엘 전투기를 격추시켰다.

 

 그 후 덕티드 로켓은 많은 국가의 지대공 무기시스템에 도입되었으며, 인도는 러시아로부터 도입한 덕티드 로켓기술을 적용해 SA-6 Gainful의 후계인 AKASH 미사일을 개발하기도 하였다. 유럽에서는 미티어(Meteor)로 호칭되는 유로미사일 프로젝트가 1999년에 시작되어, 프랑스 ROXEL사의 액체 램제트 미사일, 미 공군의 암람 미래화 프로젝트인 ASMT(Air Superiority Missile Technology)용으로 개발중이던 덕티드 로켓, 그리고 독일의 Byern-Chemie & Protac사가 제안한 덕티드 로켓이 후보로 올라서, 최종적으로 독일이 제안한 모델이 선정되었다.

 

 미국의 경우, 러시아의 강력한 초음속 대함미사일 위협에 맞서기 위한 함대공 요격시스템의 개발을 위한 시험목표용으로 덕티드 로켓을 이용한 GQM-163A 코요테로 호칭되는 초음속 시 스키밍 타겟 (SSST: Supersonic Sea Skimming Target)이 개발되었다. 이외에도 미국은 덕티드 로켓을 이용해 기존의 AGM-88 HARM을 대체할 신규 대레이더 미사일 개발계획인 HDAD(High Speed Anti Radiation Missile Demonstration : 고속 대레이더 미사일 구현)체계를 개발 중에 있다.

 

▲ 미국이 AGM-88 HARM을 대체하기 위해 덕티드 로켓을 통해 개발중인 HDAD(High Speed Anti Radiation Missile Demonstration : 고속 대레이더 미사일 구현)이다.

 

네 번째, 대한민국의 덕티드 로켓시스템의 개발
 국내에서는 2000년 이후부터 국방과학연구소를 중심으로 야혼트 대함미사일을 개발한 <NPO Mash>사와의 기술 협력 하에 약 5,000억원 이상의 연구비를 투입하여 최고 1순위로 램제트 엔진에 대한 대규모 연구를 시작하였다. 진행된 연구는 램제트 흡입구 작동특성, 흡입공기와 액체연료의 혼합 및 연소, 연소관 내열 관련기술에 대한 총체적인 연구를 포함하는 것이다.

 

 2004~2007년에는 액체 램제트 추진기관의 핵심 구성품인 리그형 램제트 연소기, 연료분사장치, 화염안정화장치, 연료공급장치(에어터보펌프, 미터링 밸브 등), 전기식 점화장치 등과 이들의 조합으로 구성되는 리그형 연소장치에 대한 설계, 제작 및 직접연결식 시험평가를 통해 연소장치의 설계, 해석 및 시험평가 관련 기술을 확보하였다.

 

 이들 램제트 연구는 우선적으로 사정거리 300km급의 <차기 초음속 대함미사일>에 필요한 액체 램제트 기술을 개발하는데 있지만, 본 과정에서 상당한 관련기술력을 축적하였다. 덕분에 상당한 기초가 축적되고 있지만, 덕티드 로켓 개발을 위해서는 기존 연구된 액체연료를 대신할 가스발생기용 추진제 개발기술과 유량조절을 통한 추력제어 기술이 추가적으로 확보되어야 하며, 개발 및 성능검증에 많은 시간이 소요되는 기술에 대해서는 장기적이고 구체적인 개발계획을 수립하고 이를 실천해 나가는 노력이 필요할 것으로 판단되고 있다.

 

◆ 한국형 중거리 공대공 미사일은 필요한가?
 사실 필자는 덕티드 로켓을 개발해 한국형 중/장거리 공대공 미사일을 개발하는 방안에 대해서는 반대하는 의견을 갖는다. 앞서 언급했듯 중거리 공대공 미사일은 적의 위협과 대응책에 발맞추어 끊임없이 진화해야하고, 실제 표적기 및 무인전투기를 상대로 한 수많은 격추테스트를 수행할 필요성이 있다. 2015년 이후가 되면 중거리 공대공 미사일을 개발하는 하드웨어 기술은 충분하겠지만, 오랜 노하우의 축적이 필요한 적의 전자전에 대응하는 소프트웨어의 개발, 발전추세를 따라가는 지속적인 성능향상, 그 밖에 신뢰성 향상분야는 국내의 한정된 자원과 좁은 시험공역 등의 문제로 인해 쉽사리 만족될 수 없다고 본다.

 

 이와 비교해 미국은 1991년 AIM-120A의 실전 배치이후, 2006년까지 15년 동안 약 10종류의 각종 발전형 버전을 계속 내놓았다. 이는 적의 새로운 위협에 대비함과 동시에, 신기술이 개발되는 대로 AIM-120이 계속 진화했음을 의미하는 것이기도 하다. 그리고 AIM-120은 그 동안 매년마다 최소 100발 이상이 각종 상황에서 미국과 동맹국에 의해 발사되어 꾸준히 신뢰성을 시험받아 왔으며, 이미 1991년의 실전에서 적기를 격추시켰다. 당연히 국내에서는 한정된 자원으로 이와같은 투자를 수행할 수 없으므로, 단거리 공대공 미사일 정도면 모르겠지만, 대규모 투자가 요구되는 중거리 공대공 미사일의 국내개발은 되도록 진행되지 않는 것이 옳다고 본다.

 

▲ GQM-163A 코요테이다. 선번, 야혼트, 클럽과 같은 러시아제 고기동 초음속 대함미사일의 기동궤적을 그대로 묘사하고자 개발되었다. 덕분에 15m이하의 초저공비행, 최대 마하 2.8의 속도와 10G의 기동력, 110km에 이르는 사거리를 가지고 있다.

 

◆ 한국형 덕티드 로켓시스템의 개발 필요성
 하지만 덕티드 로켓 자체의 국내개발은 반드시 필요하리라 판단된다. 현재 국내에서 개발중인 액체 램제트기술로 만들어진 한국형 초음속 대함미사일과 같은 무기체계는 사실 F-16과 같은 중형(中型)급 전투기나 차후에 등장한 A-50 등에 적용되기에는 지나치게 크다고 본다. 때문에 동체의 소형화 및 저렴화가 가능한 덕티드 로켓을 이용해 중형(中型)급 전투기에도 대량 운용될 수 있는 소형의 공대지, 공대함 겸용의 공통형 무기시스템을 개발할 것을 제안하고 싶다.

 

 이들 무기시스템은 전방 시커 및 탄두부의 교환을 통해 HDAD와 같은 초음속 장거리 대레이더 미사일, 운용이 용이한 소형 초음속 대함미사일, 지중 관통력이 우수한 초음속 공대지 미사일, GQM-163A 코요테와 같은 표적용 체계로 운용될 수 있을 것이다. 이들 중 덕티드 로켓을 사용하여 개발된 GQM-163A 코요테는 선번, 야혼트, 클럽과 같은 러시아제 고기동 초음속 대함미사일의 기동궤적을 그대로 묘사하고자 개발되었다. 덕분에 15m이하의 초저공비행, 최대 마하 2.8의 속도와 10G의 기동력, 110km에 이르는 사거리를 가지고 있다.

 

 때문에 국내에서 코요테와 동급의 시스템을 개발하면, 초음속 표적뿐만 아니라, 약간의 확대개량을 통하여 사정거리 150km급에 액체 램제트형 대함미사일을 속도와 기동성에서 능가하는 가공할 경량형 초음속 대함미사일을 개발할 수 있을 것이다. 더욱이 마하 3이상의 초음속으로 날아가는 공대지 무장체계는 약 250kg정도의 중량만으로 BLU-109 2,000파운드급 지중관통폭탄급의 관통력을 발휘할 수 있는, 1기의 전투기에 약 2배의 추가적인 무장탑재가 가능한 한국형 SDB급의 무장으로 사용될 수 있을 것이다.
 

▲ 2005년 F-15에 의해 시험발사된 HYFLY 시험모델. HYFLY(Hypersonic Flight)는 함대지 및 공대지 순항미사일로 스크럼제트 추진체계를 갖추어 마하 4~6.5의 속도로 1,050km이상 비행가능하다고 한다.

 

 궁극적으로는 덕티드 로켓의 기술을 발전시켜 미국이 개발하고 있는 HYFLY와 같은 극초음속 공대지 미사일로의 장기적인 진화를 준비해야할 필요성도 있다. HYFLY(Hypersonic Flight)는 함대지 및 공대지 순항미사일로, 가속용 부스터와 램제트의 계열 발전형인 스크럼제트 추진체계를 갖추어 마하 4~6.5의 속도로 1,050km이상 비행가능하다고 한다. HYFLY는 높은 속도를 가지므로 높은 탄두중량 없이 운동에너지만으로도 충분한 위력을 발휘하는데, 예로 마하4의 속도가 나온다면 115kg정도의 탄두만으로 6m의 콘크리트를 관통할 수 있는 GBU-28(2,268kg급)폭탄과 같은 관통 및 타격력을 얻을 수 있다고 한다.

 

정리하며...
 국내에서 고려되고 있는 차기 공대공 미사일의 개발 방향성과 새로운 신기술인 덕티드 로켓기술에 대해 자세히 언급해 보았다. 아직 시작도 되지 않은 중거리 공대공 미사일 프로젝트로 언급은 지나치게 빠른 것이나 앞서 언급했듯 이들 무기체계는 장기연구가 필요하므로 지금부터 기본연구가 시작되어야 한다. 때문에 한정된 자원의 효율적 이용을 위해, 다른 분야는 몰라도 공중전의 미래가 걸린 중거리급 이상의 공대공 미사일의 독자개발은 국가안보를 위하여 중단했으면 한다.

 

 굳이 개발하겠다면 필요한 중/장거리 공대공 미사일 필요량의 절반만을 국산화하고, 나머지 절반은 미국에서 수입하는 최소한 안전책의 마련이 필요할 것으로 판단된다. 하지만 덕티드 로켓은 차기의 미래전무기의 발전추세가 빠른 반응속도와 높은 운동에너지를 지닌 초음속, 극초음속 무기형태로 진행될 것이 분명한 만큼, 장기적인 시각에서 반드시 개발될 필요가 있다고 판단된다.

 

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기사제공= 월간 밀리터리 리뷰 2008년 10월호/ 곽수현


Posted by e밀리터리안

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  1. 저거

    저 맨 위에 전투기 타이푼 아닌대요.. 그리펜인대요..

    2009.03.30 15:48 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  2. ㅡ.ㅡ

    언제부터 그리펜이 타이푼이 된거지???

    2009.03.30 15:51 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  3. 피닉스

    F-14에 장착되던 피닉스미사일은 사정거리 200km가 넘었었죠.

    2009.03.30 15:57 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  4. 꿈꿈

    꼭 공대공 공대지 가 아니더라도 미사일기술의 향상을 꾀할수있다면 꼭 필요하다고 생각합니다. 우리는 위치상 사거리 1500km 이내의 지대지, 지대공 지대함등의 미사일만 충분히 확충되면 정말 함정이나 전투기등 다른게 필요없다고 봅니다. 그렇다고 우리가 주변의 일본 중국을 침략가능한 만큼 군수물자를 확충하는것도 불가능하고 한다하더라도 낭비고요-- 그냥 우리야 미사일만 잔뜩있으면 쵝오!!! 사실 어찌보면 전투기를 뛰울필요조차 없는게 아닌가 싶습니다.

    2009.03.30 15:59 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 답답

      탱크는 왜 만드나 대 기갑 미슬만 가지고 있으면 되지! 랑
      같은 말이네요..초딩인가????

      2009.10.11 00:45 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  5. 아자씨!! 능청스럽게 그리펜을 타이푼이라고 하네여?!ㅎ 앳날에 뉘우스에서 신문에서 팬텀을 F-16이라구 눈하나 깜짝안하구 천연덕스럽게 말하더니 또그러네

    2009.03.30 16:11 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 안녕하세요. e밀리터리뉴스 블로그 관리자 입니다^^ 글작성시 착오가 있었던 것 같습니다. 잘못된 정보를 드린 점 진심으로 사과드리며, 지적 감사드립니다. 그럼 좋은하루 되세요~

      2009.03.30 16:30 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  6. 에효

    사람을 죽이는 무기에 대해서 잘알고 있다는것이 뭐가 자랑스럽다고 저렇게 말하는것인가

    2009.03.30 16:31 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 호테

      우리야 죽이고싶진안겟지...하지만 주위에서 주먹으로 때리려는데 항상 맞고만 있냐???
      뭔방어할준비가있어야하는것아냐???
      평화주의자라는게 내가 든든해야 평화가돼는거다....

      2009.03.30 18:12 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    • hitecX2

      평화란 힘이 있을때 지켜지는 것이라는 기본 원칙을 잘 모르는 사람 같군.
      인민들 밥먹일 능력도 없으면서 힘(미사일, 핵무기 개발) 기르기 열중하는 개정일도 정신나간 놈이고...

      2009.03.30 21:42 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    • ㅋㅋ

      에효/니가 미필이거나 면제라는데 내 손가락을걸지 ㅉㅉ

      2009.03.30 23:49 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    • 에효님아

      니가 처앉아서 인터넷 할수 있는것도 군인들이 목숨걸고 지켜 주고 있기 때문이란다 ㅉㅉ

      2009.03.31 06:29 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    • ㅎㅎ

      에효 이런 인간들때문에 백년전에 우리가
      일본에게 캐관광떡실신 당했지.
      기억 못하나? ㅉㅉ

      2009.03.31 08:08 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  7. 사람을 죽이는 무기가있고 사람을 보호하는 무기가있음니다 전체무기를 안좋게보지마시오 특히 전쟁시 미사일을 막기위해선 저런게 필요하지 않을지

    2009.03.30 19:25 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  8. 고구마

    허걱... 미사일에 공기흡입구 봐... (- -)

    2009.03.30 21:50 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  9. 고구마

    그리고 전세계 무기가 다 없어지면 절대평화가 찾아올 거란 어리석은 생각은 버려주시길...

    바로 당신이 무기를 버리는 순간, 다른 악한 사람이 무기로 당신에게 지옥을 맛보게 해줄 것임.

    2009.03.30 21:52 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  10. 쥐색기척살

    쥐색기와 개날당이 개발하겠어? 나라 팔아처먹을 궁리만 하겠지... 오늘 2놋떼월드 허가? ㅋㅋㅋ 에혀 개쓰레기 색기들

    2009.03.31 07:56 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  11. 흐아.. 정말 대단하네요.

    2009.03.31 08:16 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  12. Le procès en appel de l'explosion de l'usine AZF de Toulouse qui avait fait 31 morts et des milliers de blessés le 21 septembre 2001 s'ouvrira le 3 novembre à Toulouse, http://www.timberlandbaratas.com barato timberland, You will be able to take advantage of cheaper flights which are available if you book early, http://www.timberlandbaratas.com timberland españa,If you have booked using a debit card, http://www.timberlandbaratas.com Mujer Timberland, lorsqu'il a "percuté un pilier en béton" sur une route départementale de la commune de Longechenal, http://www.timberlandbaratas.com timberland niños.
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