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[밀덕텔링] 대한민국 미래를 지키는 창 '하이코어' 쏘아올린다

탄두 없지만 미사일 추진 기술 획기적 향상 가능…극초음속 미사일 되기 위한 난관 극복해야

2021.12.06(Mon) 11:09:54

[비즈한국] 지난 12월 3일, 방위사업청 주최로 열린 ‘국방과학기술대제전’에서는 그동안 베일에 싸여있던 대한민국의 최첨단 무기 기술이 새롭게 소개되었다. 일명 ‘하이코어(Hycore)’로 불리는 초고속 발사체 시험 모델이 그것이다.

 

국방과학연구소(ADD)의 주도로 한화, 로템, 단암시스템즈가 협력하여 제작 중인 하이코어는 엄밀히 말하자면 미사일은 아니다. 미사일에 있는 적을 탐지하고 추적하는 탐색기와 적을 공격할 수 있는 폭약이 담긴 탄두가 없기 때문이다. 폭약과 탐색기가 없는 대신 초고속 비행 중 여러 데이터를 측정할 수 있는 복합레이저 측정장치(TDLAS), 유동 정보 측정장치(FADS) 등이 탑재된다.

 

극초음속 비행체의 비행장면. 사진=한화 제공

 

나머지 부분은 미사일이 갖춰야 할 기능을 거의 다 갖추었다. 비행 제어 장비와 기동식 날개가 연결되어 있어 비행경로를 바꾸거나 움직일 수 있고, 관성항법 장비가 있어 미사일처럼 적을 찾진 못해도 정해진 코스로 정확히 날아가며, 무엇보다 듀얼모드 스크램제트(DMSJ) 엔진이 장착되어 초고속 추진이 가능하다.

 

제트엔진은 엔진 안의 터보팬이 돌아가서 공기를 압축, 연소하여 추진력을 얻는데, 문제는 속도가 마하 2를 넘어가는 초고속이 될수록 팬이 오히려 추력을 약하게 만든다. 이 문제를 해결해서 에 초고속으로 들어오는 공기를 바로 연소시키는 것을 램제트(Ramjet) 엔진, 램제트보다 연소실에 유입되는 공기를 더 빠르게 만드는 엔진이 스크램제트(Scramjet) 엔진이라고 한다. 듀얼모드 스크램제트 엔진은 속도에 따라 엔진의 모습이 램제트가 되었다가, 스크램제트로 바꿀 수 있어 마하 5에서 7 이상의 초고속을 낼 수 있다.

 

그렇다면 왜 스크램제트 엔진을 장착한 미사일이 중요할까? 사실 스크램제트 엔진 말고도 극초음속에서 움직이는 미사일은 여러 가지가 있지만, 그중 스크램제트 엔진만이 초고속 추진 비행이 가능하기 때문이다.

 

하이코어 비행체 모형. 사진=김민석 제공

 

조금만 더 자세히 이 부분을 살펴보자. 대표적인 극초음속 무기인 탄도 미사일은 상승했다가 하강하는 위치 에너지로 마하 5를 넘어서는 극초음속을 내는데, 속도를 내기 위해서는 높은 고도가 필요하고 떨어지는 것에 가깝게 움직이기 때문에, ‘비행’으로 보기 어렵다.

 

최근 중국 및 북한이 선보이고 있는 ‘극초음속 글라이더’의 경우 탄도 미사일의 탄두 부분이 매우 빠른 속도에서도 말 그대로 미끄러지듯 공중을 비행할 수 있다. 이 때문에 극초음속 글라이더의 경우 어디로 비행할지, 어디에 낙하할지 예측하기 어렵다. 스크램제트 미사일의 경우 극초음속 속도에서 스스로 추진력을 내기 때문에 극초음속 글라이더보다 더 먼 거리를 더 복잡하게 날아갈 수 있으니, 속도는 엄청나게 빠르면서도 비행기처럼 비행할 수 있는 ‘극초음속 미사일의 최종병기’라고 말할 수 있다.

 

하지만 이런 엄청난 장점이 있는 만큼 스크램제트 미사일을 만드는 것은 만만치 않은 일이다. 미국은 이미 2010년 X-51 웨이브 라이더(WaveRider) 라는 스크램제트 발사체를 만들어 시험에 성공했지만, 웨이브 라이더를 본격적인 미사일로 만드는 HSSW (High Speed Strike Weapon) 미사일 개발을 아직도 끝내지 못했다. 우리나라의 경우 하이코어 발사체를 내년에 첫 발사시험을 하니, 하이코어 시험이 끝나는 2024년부터 개발을 시작해도 2030년 이후에나 스크램제트 미사일을 실전 배치할 수 있을 것으로 예측된다.

 

다만 ADD는 개발비용과 기간을 동시에 낮추는 방법으로 기존에 개발된 유도무기와 미사일을 대량으로 도입하여 위험성을 낮출 계획이다. 우선 하이코어의 디자인이 상당히 검증되어 있다. 하이코어의 스크램제트 발사체의 경우 지금 장착된 테스트 장비를 덜어내고 탐색기와 탄두를 장착한 다음, 연료탱크를 다소 확장하면 그대로 미사일로 사용될 수 있다.

 

또한 하이코어의 1단 부스터의 경우 KVLS-1 나로호가 위성을 올리는 데 사용한 2단 킥모터(Kick motor) 기술이 들어가 있고, 2단 부스터의 경우 우리 군의 전술 지대지 유도탄(KTSSM)의 로켓을 개조한 것이다. 발사대의 경우 현무 2C를 발사한 발사대 기술을 그대로 활용해 비용과 신뢰성을 동시에 잡았다.

 

극초음속 비행체 발사 모습. 사진=한화 제공

 

다만 하이코어가 진짜 극초음속 미사일로 바꾸려면 몇 가지 어려움을 극복해야 한다. 먼저 스크램제트 엔진의 비행시간을 늘리기 위해서 연료탱크를 늘려야 하고, 무거워진 극초음속 비행체를 가속하기 위해 부스터의 힘을 더욱 늘려야 할 수도 있다. 시험 비행체가 아닌 미사일이 되기 위해서는 적을 찾을 수 있는 탐색기와 탄두가 필요한데, 고온/초고속에서 잘 작동하는 탐색기를 개발하는 것 역시도 극복해야 할 과제이다.

 

필자의 개인적인 제안은 하이코어 개발을 활용해서 다른 미사일의 개발에 사용하는 것이다. 하이코어의 부스터는 현재 KTSSM을 사용 중인데, 개량형 KTSSM을 만들 때 추력을 향상시켜서 하이코어와 KTSSM의 성능을 동시에 향상할 수 있다.

 

또한 현재 개발 중인 ASBM(대함 탄도탄)을 위해 개발 중인 레이더 탐색기를 하이코어용으로 이식한다면, 고속, 고온에서 작동하는 탐색기를 쉽게 개발할 수 있다.

 

여기에 덧붙여 현재 현무 2C 발사대에서 운용 가능한 하이코어의 날개를 접을 수 있도록 만든다면, 현재 계획된 지상 이동식 발사대(TEL)뿐만 아니라 현재 건조 중인 KDX-3 배치2 이지스함과 KDDX 차기 구축함에도 하이코어를 장착할 수 있어 우리 해군의 공격력을 한 차원 업그레이드할 수 있다.

 

앞서 말했듯이, 하이코어는 본격적인 미사일이 아니며 진짜 우리가 무적의 스크램제트 미사일을 가지기 위해서는 앞으로 큰 산이 몇 개나 남아있다. 하지만 분명한 것은 대한민국의 국방과학 기술력, 그중에서도 미사일 기술이 세계 최고 선진국과 어깨를 나란히 하는 것도 명백한 사실이다. 무거운 책임을 지고 노력하는 ADD 및 한화, 로템, 단암시스템즈에 힘찬 박수를 보낸다.​ 

김민석 한국국방안보포럼 연구위원 writer@bizhankook.com


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