디펜스 쇼

철벽 방어! 아군 반격의 Double Solution
탄도요격미사일

글. 최현호(군사커뮤니티 <밀리돔> 운영진 대표)

탄도미사일은 세계 30개국 정도가 보유할 정도로 널리 확산되었다. 우리나라도 오래 전부터 북한의 다양한 탄도미사일 공격의 위협에 놓여 있다. 세계적으로도 탄도미사일 위협이 날로 확산되면서 ‘탄도요격미사일(이하 요격미사일)’이라는 방패가 주목 받고 있다. 빠른 속도로 떨어지는 탄도미사일을 공중에서 막는 것은 매우 어렵다. 정밀 유도, 목표 포착, 목표 저지를 위한 기술 등 요격미사일 개발에 더 높은 수준의 기술이 필요하다. 비용 문제로 비판 받기도 하지만, 미사일 공격으로 인한 인적·물적 피해를 막고, 아군의 반격을 보장하기 위해 미사일 요격은 필수다.

ICBM 방어를 위한 솔루션 강구

냉전이 시작되면서 미국과 구소련은 핵 경쟁을 시작했고, 장거리 투발 수단인 대륙간 탄도미사일(ICBM, Intercontinental Ballistic Missile) 개발 경쟁을 벌였다. 양국은 상대방의 ICBM 공격을 막아야 자신의 반격을 보장할 수 있기 때문에 1950년대부터 ‘탄도 요격미사일(ABM, Anti Ballistic Missile)’을 개발하기 시작했다.

미국은 1950년대 말부터 LIM-49 ‘나이키-제우스(Nike-Zeus)’ 요격미사일을 배치하기 시작했고, 구소련은 1961년 3월 V-1000 미사일을 이용한 ‘시스템(Systems) A’를 배치했지만, 곧 A-35 요격미사일로 교체했다. 미-소 사이의 요격미사일 경쟁은 1972년 ABM 조약이 체결되면서 제동이 걸렸다. 당시 개발된 요격 시스템은 주로 핵탄두를 사용했고, 목표 근처에서 핵폭발을 일으켜 탄두를 처리했다.

1970년대부터 미국과 러시아가 ICBM 등 핵전력을 감축하는 동안, 재래식 탄두를 장착한 중·단거리 탄도미사일이 제3세계를 중심으로 확산되기 시작했다. 1973년 발생한 3차 중동전쟁은 제2차 세계대전 이후 탄도미사일이 사용된 첫 전쟁이다. 1980년 발발한 이란-이라크 전쟁은 ‘스커드 전쟁’으로도 불린다. 양국은 러시아, 북한 등에서 미사일을 공급받아 약 700발 정도를 주고 받았고, 많은 민간인 피해자가 발생했다. 이라크는 1991년 벌어진 걸프전에서 사우디아라비아와 이스라엘에 스커드 미사일을 개량한 ‘알 후세인(Al-Hussein)’ 미사일을 발사했다. 하지만 탄도미사일에 대한 공포는 걸프전을 통해 극적인 반전을 맞는다.

걸프전의 스타, 패트리어트

1991년 1월 7일, 이라크의 쿠웨이트 침공을 격퇴하기 위한 걸프전(Gulf War)이 시작되었다. 걸프전의 시작을 알린 ‘토마호크(Tomahawk)’ 순항미사일, F-117 스텔스 전폭기와 함께 유명해진 무기체계로 이라크가 발사한 스커드 미사일을 요격한 ‘패트리어트(Patriot)’ 미사일이 있다. 패트리어트 미사일은 원래 전투기 요격용이었지만 급하게 탄도미사일 방어용으로 개조되었다.

재래식 탄도미사일이라도 인구 밀접지역에 떨어진다면 큰 피해를 가져오는 것은 이란-이라크 전쟁에서 증명되었기 때문에 공격 목표가 된 국가에겐 상당한 위험이다. 이라크는 이스라엘에 대한 탄도미사일 공격으로 확전을 노렸지만 미사일이 요격되면서 시도는 좌절되었다. 초기에는 요격 성능이 부풀려졌지만, 결과적으로 사우디아라비아에서는 70%, 이스라엘에서는 40%의 요격 성공률을 보인 것으로 발표되었다.

미국은 패트리어트 미사일을 개량하여 탄도미사일 요격 성능을 향상시킨 ‘PAC(Patriot Advanced Capability)-3‘를 개발했다. 탄도미사일 요격 능력이 향상된 PAC-3는 패트리어트보다 크기가 작아지면서, 동일한 발사대에 더 많은 미사일을 장착할 수 있게 되었다. PAC-3는 최근 예멘 내전에서 사우디 주도 아랍 연합군에 대한 후티 반군의 탄도미사일 공격을 여러 차례 막아내면서 성능을 입증했다.

다양한 요격 방법과 시스템

탄도미사일 요격 과정 설명 (출처: americanmilitaryforum.com)

탄도미사일 요격은 미사일의 비행 단계별로 시도된다. 비행속도가 낮은 ‘상승단계(Boosting)’에서 요격하는 것이 가장 이상적이지만, 이동식 발사대를 사용할 경우 사전 포착이 힘들며, 적진 깊숙이 침투해야 하는 어려움이 있다. 이런 이유로 주로 ‘중간단계(Mid course)’와 ‘종말단계(Terminal)’에서 미사일 요격이 이루어진다.

미사일이 목표로 향하는 동안 요격하는 ‘중간단계’ 요격은 사거리 3,000km 이상을 비행하는 중거리 탄도미사일부터 ICBM까지가 대상이다. 낙하하는 미사일을 막는 ‘종말단계’ 요격은 탄체가 떨어지는 단거리 탄도미사일에서 탄두가 떨어지는 중·장거리 탄도미사일까지 다양한 미사일을 대상으로 한다. 걸프전에서 활약한 패트리어트와 예멘에서 활약한 PAC-3는 모두 ‘종말단계’ 요격 시스템이다. 종말단계도 요격고도에 따라 고고도(40~150km), 중고도(15~40km), 저고도(15km 이하) 요격으로 나눈다. 일부 국가에서는 고도 500km 이상의 외기권(exosphere), 그리고 그 이하인 대기권(endosphere) 요격으로 구분하기도 한다.

요격 고도에 따라서 같은 면적 방어에 필요한 시스템의 숫자가 달라진다. 고고도 요격 시스템으로 갈수록 1개 시스템이 보호하는 범위가 매우 넓어진다. 이에 비해 저고도 요격 시스템은 넓은 지역을 방어하기 위해서는 많은 양이 필요하다. 하지만 고고도와 저고도를 모두 처리할 수 있는 요격 시스템은 아직 없고, 요격 성공률을 높이기 위해 단계별 요격을 사용한다.

요격 방법에 대한 선택은 각 국가가 처한 상황에 따라 달라진다. 미국처럼 적국으로부터 멀리 떨어져 있고, 전세계 해상에 군함을 보낼 수 있는 국가는 중간단계부터 요격이 가능하다. 이에 비해 중·단거리 탄도미사일 위협에 처한 국가들은 종말단계 요격을 채택하고 있다.

미사일 요격을 위한 위협 탐지, 추적에는 지상과 해상 등의 각종 중·장거리 레이다와 인공위성 등을 사용한다. 목표가 요격 가능 거리에 도착하면 요격미사일이 발사되고, 교전통제소에서 데이터링크를 사용하여 보내온 위치 정보를 갱신하면서 목표로 다가간다. 여기까지는 대부분의 요격미사일이 동일하다. 하지만 사용되는 요격 방식은 시스템마다 다르다.

고고도에서는 직접 충돌하는 ‘운동에너지 직격 파괴(Kinetic Energy Hit-to-Kill)’ 방식이 주로 사용되며, 저고도에서는 운동에너지 직격 파괴와 함께 최대한 근접하여 폭발하면서 목표에 파편을 쏟아내는 ‘폭풍 파편(Blast Fragmentation)’ 방식을 사용하기도 한다. 운동에너지 직격 파괴는 줄여서 ‘직격 파괴(Hit-to-Kill)’로도 불리는데, 대다수 요격미사일이 채용하는 방식으로 폭발물이 든 탄두나 높은 운동에너지를 가진 ‘킬 비이클(Kill Vehicle)'을 목표에 직접 충돌시키는 방법이다. 폭풍 파편 방식은 기존의 지대공 미사일에서 사용되는 방법이지만, 미사일 요격을 위해서 폭발을 집중시키거나 파편의 양과 크기를 늘리는 개량을 거친다.

주로 공기가 희박한 고고도 요격에 사용되는 킬 비이클은 자세 제어를 위한 추진장치와 목표 탐지를 위한 적외선 탐지 장비로 구성되어 있으며, 폭약을 사용한 탄두는 없다. 발사 추진력을 이용하여 속도를 얻은 상태에서 적외선 관측을 통해 목표를 확인한 후 그대로 돌입하여 충돌하게 된다. 직격 탄두 방식은 PAC-3와 같은 저고도 요격 시스템에서 사용된다. 목표 인근까지 비행한 후 자체 레이다로 표적을 탐지하고 충돌 코스로 들어서게 된다. 직격이 어려울 경우 최대한 근접하여 폭발력을 집중시키기도 한다.

요격미사일이 요격을 실시하는 고도는 공기가 희박하거나 없기 때문에 지대공 · 공대공 미사일에서 볼 수 있는 핀(Fin) 대신 미사일 본체에 장착되어 측면으로 추력을 만들어내는 ‘측추력기(Side Jet Thruster)’가 많이 사용된다. 측추력기는 외기권 요격에 사용되는 킬 비이클의 자세 제어에도 사용된다.

경쟁적인 요격미사일 개발

미사일 요격은 앞에서 설명했듯이 미국만 개발한 것은 아니다. 1960년대 구소련도 배치했고, 최근에는 미사일 선진국이 요격미사일 개발에 나서고 있다. 선두주자인 미국은 대기권 밖 고도 수백 km를 비행하는 탄도미사일을 요격하기 위한 SM-3, GBI와 같은 중간단계 요격체제, THAAD, PAC-3와 같은 종말단계 요격체계 등 다양한 체계를 개발했다.

미국 다음으로는 중동 국가들과 긴장관계에 있는 이스라엘을 꼽을 수 있다. 국토가 협소한 이스라엘은 중간단계 요격이 어렵기 때문에 종말단계에서 미국보다 세분화된 방어 시스템을 개발했다. 고고도는 ‘애로우(Arrow)-3’, 중간고도는 ‘애로우-2’, 그리고 저고도는 ‘다비드 슬링(David Sling)’이 담당하게 된다.

1960년대에 요격미사일을 개발한 러시아는 현재 모스크바 방어용으로 A-135 요격미사일을 운용하고 있고, A-235라는 신형 미사일을 개발하고 있다. 최근 중국과 판매 계약을 맺은 S-400 지대공 미사일은 중거리 탄도미사일 요격 능력을 보유하고 있으며, 개발 중인 S-500 지대공 미사일은 장거리 탄도미사일 요격 능력을 보유할 것이라고 선전하고 있다.

중국은 러시아제 S-300과 유사한 성능의 HQ-9를 개발했으며, 위성 요격미사일 시험도 진행하고 있는 것으로 보아 중간단계 요격도 가능할 것으로 평가된다. 중국과 긴장 관계에 있는 인도는 외기권 요격용 PAD와 대기권 요격용 AAD의 두 가지 요격 시스템을 개발하고 있다.

유럽도 MBDA가 중·단거리 탄도미사일 요격이 가능한 ‘아스터(Aster)-30’을 개발, 프랑스와 독일이 해군 함정과 지상용으로 배치하고 있다. 우리나라도 최근 중거리 유도무기 철매 II 개량형의 요격 시험에 성공하면서 요격미사일 개발 국가에 한 발 다가섰다. 현재 고도 40km에서 요격이 가능한 L-SAM을 개발하고 있다.

요격미사일의 미래 - 레일건과 경쟁 예상

미사일 요격이 포함된 미 해군의 레일건 이용 구상 (출처: dtic.mil)

요격미사일도 발전하고 있지만, 그 자리를 위협하는 무기가 등장했다. 바로 전자기를 이용하여 발사되는 ‘레일건(Railgun)’이다. 빠른 속도를 자랑하는 레일건은 2020년대 중반 이후 본격적인 배치에 들어갈 것으로 보이는데, 중간요격보다는 종말단계 요격에서 활용될 전망이다. 미세 전자기기 기술의 발달로 레일건에서 유도형 발사체 사용이 가능해지면 보다 정밀하고, 저렴한 미사일 요격 수단으로 주목 받게 될 것으로 보인다.