국산 KF-21 전투기에 탑재되어 음속을 넘는 속도로 날아가 적 함정을 타격하는 초음속 공대함미사일 개발이 정체될 기미를 보이고 있다.
군 당국은 북한·중국 등이 해상 방공능력을 강화하는 상황에서 기존의 아음속 대함미사일로는 이를 돌파하기 어렵다는 우려가 제기됨에 따라 지난 2019년 초음속 공대함미사일 개발을 결정했다. 공대함미사일-Ⅱ 사업의 시작이었다.
그로부터 7년이 넘는 시간이 지났지만, 해당 사업은 착수가 지연되고 있다.
북한이 최현급 구축함을 계속 만들고 있고, 중국 구축함의 방공능력이 한층 강력해지는 상황에서 한국의 해상 타격력이 뒤쳐지는 것 아니냐는 우려가 나온다.
◆7년 넘게 사업 착수 못한 이유는
13일 국회 국방위원회 소속 국민의힘 유용원 의원이 방위사업청과 국방과학연구소(ADD) 등에서 제출받은 자료에 따르면, 군은 2019년 2월 공대함미사일-Ⅱ 소요결정을 했다.
기존 공대함미사일은 아음속인 미국산 하푼 외에는 없으므로, KF-21에 탑재할 초음속 공대함미사일을 ADD 주관으로 개발하자는 취지였다. 음속의 2~3배 속도로 300㎞ 이상을 날아가 적 함정을 타격한다.
지난 2024년 10월 사업추진기본전략이 수립됐고, 지난해 1∼12월 한국국방연구원(KIDA) 사업타당성 조사가 이뤄졌다.
조사 결과는 긍정적이지는 않았다.
KIDA는 △북한 해상위협 포함여부 등을 재판단할 필요가 있고 △최대사거리 내에서 다양한 전술 운용 모의분석을 통한 운영개념 정립이 필요하며 △운영개념 재판단 및 북한 위협을 고려한 후 모의분석을 통한 소요량 재판단이 필요하고 △사업타당성조사 추정총사업비가 높다고 지적했다.
비용은 2024년 방위사업추진위원회에서 제시된 사업비(약 5641억원)보다 2배 높은 1조2000억원으로 분석됐다.
코로나19 이후의 물가상승과 KF-21 체계통합비 등을 감안한 것으로 풀이된다.
방위사업청, 합참, 공군, ADD는 KIDA의 사업타당성 조사 과정에서 반론을 제기했으나 상당 부분 반영되지 않은 것으로 알려졌다.
이에 군 당국은 올해 3월 KIDA의 지적을 반영해 소요를 수정했다.
방위사업청은 수정된 소요를 올해 4월 사업추진 기본전략에 반영했다. 지난 5월부터 사업타당성 재조사 대상사업 선정을 신청했으나 여전히 대기중인 상태다.
국방 분야 사업타당성 조사는 KIDA와 한국기술기획평가원(KISTEP)이 주로 하는데, 대상 사업이 많은데다가 재정 당국 우선순위 등이 영향을 끼친다는 지적이다.
방위사업청은 사업타당성 재조사가 늦어지면서 사업 착수 시점도 지연될 조짐을 보이자 사업분석을 먼저 추진하고 있다.
사업타당성 재조사 기간을 단축, 사업 절차 진행에 속도를 내기 위한 조치다.
방위사업청은 이달 내 사업분석 연구용역 계약을 맺고 4개월간 이를 진행하면서, 내년에 사업타당성 재조사 착수를 추진할 예정이다.
이대로라면 실질적인 사업 진행은 2028년에야 가능할 전망이다.
정부 소식통은 “사업 착수가 늦어지면 비용이 그만큼 상승할 것”이라며 사업 조기 추진 필요성을 강조했다.
◆효과·기술 확보 여부 논란
공대함미사일-Ⅱ 사업이 지지부진한 것은 초음속 공대함미사일을 둘러싼 전술·기술적 의문과 무관치 않다.
아음속 공대함미사일은 해면 가까이 비행하다가 표적 근처에서 급상승한 뒤 수직에 가깝게 하강하는 팝업(Pop-up) 비행, 적군의 요격시도를 회피하는 기동, 안정적인 저고도 비행 등을 할 수 있다.
일각에선 초음속 공대함미사일은 팝업 비행이 어려우므로 생존성 등에 제약이 있다고 한다.
하지만 초음속 공대함미사일은 빠른 속도가 생존성을 보장하는 핵심 수단이라는 점을 감안해야 한다는 지적이다.
아음속 공대함미사일이 저고도·팝업·우회 기동을 통한 압박으로 생존성과 명중률을 높인다면, 초음속 미사일은 속도와 지그재그 등의 급기동으로 적 함정의 조준을 방해한다.
초음속 공대함미사일이 아음속 미사일처럼 팝업 비행이나 재공격이 어렵다는 이유로 성능의 우열을 비교하는 것은 적절치 않다는 지적이 나오는 대목이다.
오히려 아음속 미사일 특징인 팝업 비행은 상승 시 함정 레이더에 더 잘 노출된다는 점에서 상황에 따라선 초음속 미사일의 급기동이 더 효과적일 수 있다는 지적도 나온다.
초음속 공대함미사일의 효과도 마찬가지다. 초음속 공대함미사일은 사거리에 따라 효과의 성격이 달라진다.
100㎞ 구간에선 저고도·고속 비행으로 해안에 근접한 상륙함 등을 타격할 수 있다.
적 함정에 탐지·요격될 위험이 낮으나, 항공기가 적 함대공미사일 공격을 받을 수 있다.
300㎞ 구간에선 먼 바다에 있는 함대를 공격할 수 있다. 고고도 순항 후 저고도로 돌입한다.
고고도에선 적 함정에 노출될 수 있으나, 종말단계에서 초음속 비행을 통해 기습 효과가 크다.
사거리 자체가 효과를 온전히 결정하지는 않는다는 지적도 있다.
사거리와 비행 프로파일, 속도, 탐지 등의 요소가 종합적으로 작용해서 효과가 정해진다는 것이다.
국내 개발 가능 여부도 논란의 대상이다.
ADD는 6년 10개월이면 초음속 공대함미사일 개발이 가능하다는 입장이다.
미사일 설계·구성품 제작 및 조립에 3년, KF-21에서의 미사일 운용절차와 조준 알고리즘 설계·장착 적합성 지상시험·비행운용프로그램(OFP) 개조 등에 2년 6개월, 기술비행시험과 개발·운용시험에 1년 4개월이 걸린다고 ADD측은 밝혔다.
ADD는 체계개발에 필요한 핵심 기술도 확보했다고 강조한다.
ADD가 밝힌 핵심 기술은 △램제트 추진기관 제어기술 △램제트 추진기관 설계 및 시험평가 기술 △다중모드 탐색기 설계 기술 △유도조종 알고리즘 설계 및 가동 구현 기술 △고내열/경량 기체구조 설계 및 제작기술이다.
해당 기술들은 독립된 성격이 아니다. 초음속으로 날아가 고열·고압 환경에서도 표적을 정밀타격하는 킬 체인의 구성 요소다.
압축기 없이 전진 속도로 공기를 압축하는 램제트는 외부 공기를 산화제로 쓴다. 초음속 순항과 장거리 비행에 적합하다.
고도와 속도가 달라지면 엔진이 직면하는 공기 조건도 바뀐다.
이같은 상황에서도 연료 공급이 안정적으로 이뤄지려면 추진기관 제어·설계·시험 기술 확보가 필수다.
함정에선 대함미사일 방어를 위해 레이더용 채프와 적외선 기만체를 쓴다.
이같은 방어수단을 모두 만족하는 단일 센서는 없다. 따라서 서로 다른 센서를 조합하는 다중모드 탐색기가 필요하다.
단순히 빠른 속도만으론 미사일을 완성할 수 없다.
매우 짧은 시간 동안 표적의 예측 불가능한 기동과 항법상 불확실성을 계산하고, 그 결과를 실행에 옮기는 알고리즘과 기동 기술이 구현되어야 한다.
공기와의 마찰로 미사일 표면이 뜨거워지는 현상을 극복하려면 고내열 기술이 필수다.
다만 KF-21 탑재를 위해선 무게에 제한이 있으므로 경량화가 병행되어야 한다.
◆초음속 대함미사일이란
초음속 대함미사일이 해상 전투에서 주목받는 것은 갈수록 발전하는 함정 방어체계를 빠른 속도로 돌파하려는 의도에 기인한다.
방어 측이 대응할 시간을 줄이려면 더 빠른 미사일이 필요했다.
초음속 미사일은 같은 거리라도 아음속보다 훨씬 짧은 시간에 표적에 도달, 방어 측의 대응 여지를 줄인다.
램제트 기술이 빠르게 발전한 것도 초음속 대함미사일의 등장을 부추겼다.
램제트는 공기를 압축해 연료와 혼합·연소하는 기술로, 일정 속도 이상에서 효율적이다. 다만 이를 활용하려면 고체연료 부스터가 필요했다.
따라서 기술적 난도가 높았으나 러시아 등을 중심으로 실용화가 이뤄지면서 관련 기술이 확산하고 있다.
초음속 공대함미사일은 발사 플랫폼이 항공기인 초음속 무기체계다. 기체에서 투하된 뒤 부스터로 가속한다.
이후 부스터가 분리되면서 램제트 엔진으로 초음속 순항을 한다.
관성항법으로 표적 근방까지 진입한 후 탐색기로 함정을 추적해 저고도에서 타격한다.
러시아·인도·중국처럼 속도와 돌파력을 중시하는 국가에서 주로 등장하고 있다. 인도의 브라모스(BrahMos)-A와 러시아 Kh-31A이 대표적이다.
반면 미국은 정밀도·생존성·네트워크에 집중하면서 속도는 느리지만 정밀도가 높은 LRASM을 개발했다.