잠수함 탑재 명품 무기 이야기-미사일

명중률 높은 순항미사일, 원거리 공격도 ‘순항’

<17> 잠수함 탑재 명품 무기 이야기-미사일<상>

2016. 05. 08   13:35 입력 | 2016. 05. 08   13:39 수정

인공위성 사진 이용 표적에 접근

저공 비행하며 우회공격 가능

레이더에 포착될 확률도 적어

 

 

미사일은 비행 방식에 따라 탄도미사일과 순항(크루즈)미사일로 구분한다. 잠수함 발사 순항미사일의 위력은 걸프전 때 미 해군의 잠수함에서 토마호크 순항미사일로 지상표적을 공격하면서 검증됐다.

어뢰에 비해 원거리 공격이 가능하지만 미사일 발사 시 잠수함의 위치가 노출된다는 취약점 때문에 잠수함 함장들은 결정적인 상황이 아니면 미사일 발사를 꺼린다.

현재 잠수함 발사 순항미사일을 운용하는 나라는 우리나라를 비롯해 20여 개국이며 미사일의 종류는 10여 종이다. 이번 회부터 3회에 걸쳐 잠수함 발사 미사일에 대해 살펴보고자 한다.

 

기사사진과 설명

미국 레이시언사의 토마호크 순항미사일이 함정에 적재되는 모습. 필자 제공

 

 

 

순항미사일의 시초는 독일의 V-1 로켓, 이후 중동전쟁 때부터 각광!

탄도미사일은 로켓을 동력으로 날아가고, 순항미사일은 부착된 엔진에서 스스로 추진동력을 발생시켜 날아간다.

순항미사일은 발사 위치에 따라 공중발사순항미사일(ALCM: Air Launched Cruise Missile), 지상발사순항미사일(GLCM: Ground Launched Cruise Missile), 해상 또는 잠수함발사 순항미사일(SLCM: Sea/Submarine Launched Cruise Missile)로 분류하기도 한다. 순항미사일의 크기는 무인항공기의 기체와 같이 작으며 대부분의 비행 시간 동안 대기로부터 산소를 빨아들여 작동하는 제트엔진에 의해 추진된다.

또한 명중률을 높이기 위하여 TERCOM(Terrain Contour Matching)이라는 유도 방식을 사용한다. 이 유도 방식은 인공위성에서 미리 표적까지의 지형을 입체사진으로 촬영하고, 그것을 수㎞ 간격으로 바둑판처럼 나눠 미사일에 기억시켜 둔다. 발사된 미사일은 비행하면서 계속 지형을 측정해 기억돼있는 지형과 대조하면서 진로를 수정하므로 표적에 정확하게 명중할 수 있다. 최근의 순항미사일은 속력은 음속(音速) 이하로 느리지만 아주 낮게 비행하면서 표적을 우회해 공격할 수 있으므로 탄도미사일보다도 오히려 레이더에 포착될 확률이 낮다.

탄두는 핵 및 재래식 탄두를 선택적으로 장착할 수 있다. 순항미사일은 제2차 세계대전 때 독일이 개발한 V-1이 시초이며, 1967년 3차 중동전쟁 때 이집트 고속정에서 발사된 소련제 스틱스 미사일이 이스라엘 구축함 에이라트호를 격침시킴으로써 위력이 알려지기 시작했다. 이후 서방 국가들도 순항미사일 개발에 뛰어들게 됐고, 미국의 경우 순항미사일이 실용화됨에 따라 차기 전략폭격기 B-1 생산을 중지시키고 순항미사일로 대치하자는 분위기가 조성될 정도였다.

기사사진과 설명

토마호크 순항미사일의 외형

 

 

 

세계 각국의 대표적인 잠수함 발사 순항미사일

현재 대표적인 잠수함 발사 순항미사일로는 미국의 토마호크(Tomahawk)와 서브하푼(Sub-Harpoon), 프랑스의 엑조세(Exocet) SM39, 러시아의 S S-N-19, 21 그리고 중국의 C-801 등이 있다.

토마호크 순항미사일은 미 해군이 개발한 장거리 대지 또는 대함 공격용 순항미사일로서 터보팬 엔진을 이용해 비행기와 똑같은 원리로 비행한다. 길이 5.55m에 직경은 51.72㎝이고 사정거리는 함정 공격용이 400㎞이며, 대지공격용은 2200㎞에 달한다. 비행속도 880㎞/h, 탄두 중량 450㎏이며 핵탄두와 재래식 탄두를 선택적으로 장착할 수 있다.

미 해군의 원자력 추진 잠수함에서는 수직발사관(vertical launching system)을 이용해 발사한다. 1기당 가격은 60만 달러(약 7억 원)이며 강력한 고폭탄이나 활주로에 넓게 살포되는 클러스터형 탄두를 장착할 수도 있다. 비행 중 고도는 최저 7m/최고 100m를 유지하기 때문에 레이더에 잘 포착되지 않는 장점이 있다.

미 해군의 경우 사령부의 표적정보 참모부서 요원들이 토마호크 발사에 필요한 최신 지형 등고선 자료 및 디지털 현장 비교 사진을 실시간으로 토마호크 발사 잠수함에 제공한다.

잠수함은 미사일 발사 직전 잠망경 심도로 부상해 GPS로 위치를 받고 잠수함 지휘소에서 위성을 통해 전송해준 발사 위치, 비행 위치 및 표적정보 등 발사 자료를 수신, 전투체계와 미사일에 입력해 발사하기 때문에 지정된 목표물을 정확하게 타격할 수 있다. 수직발사관으로 토마호크 미사일을 쏜 후에는 모항이나 잠수함 기지에 복귀해 수직발사관 내부에 남아 있는 미사일 캐니스터(수밀통)를 제거하고 새로운 미사일을 적재한다.

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토마호크 순항미사일의 내부 구조

 

 

걸프전에서 활약한 토마호크 미사일 탑재 잠수함들

걸프전 기간 중 미국은 총 288발의 토마호크 순항미사일을 쐈는데 그중 200발 이상이 개전 초 4일간 집중적으로 발사됐다. 이때 토마호크 순항미사일의 치명적인 위력이 검증되면서 미국의 전쟁 수행 방식이 완전히 바뀌게 된다. 걸프전 이후 미국은 미군이 참가하는 모든 전쟁에서 토마호크의 전술적 가치를 중요시했고 사용 빈도를 늘렸다.

토마호크 미사일은 비록 외형이 단순하지만 미사일로서 정밀성·은밀성·치명성의 3박자를 두루 갖췄다고 평가받았다. 토마호크 순항미사일은 존재만으로도 전쟁의 양상을 완전히 바꾸는 무기로 인정받았으며 세계 각국이 무인병기 개발에 투자하는 동기를 제공하기도 했다.

잠수함을 이용한 대표적인 토마호크 지상공격은 1991년 4월 2일 걸프전 때 미국의 원잠 루이빌( USS Louisville)과 피츠버그( USS Pittsburgh)가 수행했다. 영국은 2001년 아프가니스탄, 2003년 이라크전쟁, 2011년 리비아 공격 시 트래펄가함에서 토마호크를 발사했다.

현재 토마호크 Block-Ⅳ를 싣고 다니는 잠수함으로는 미국의 버지니아급, LA급, 시울프급과 영국의 어스튜트급, 트래펄가급, 그리고 스페인의 S80A가 있다.

美 서브하푼 “찍으면 끝장, 함정·육상기지도 사정권”

<18> 잠수함 탑재 명품 무기 이야기-미사일<중>

2016. 05. 15   13:14 입력

수면 ２~３ｍ 저공비행、 레이더를 눈뜬 장님으로

 

프랑스 잠대지

사정거리 1000㎞…토마호크급 성능

 

프랑스 잠대함

어뢰발사관으로 발사 서브하푼급 위력

 

러시아 잠대함/지

재래식 탄두·핵탄두 선택적 장착 가능

 

중국 C-801

사정거리 40㎞ 잠대함 미사일

 

 

기사사진과 설명

수중 잠수함에서 잠대공 미사일로 헬기를 공격하는 전투개념도.

 

기사사진과 설명

서브 하푼 대함 미사일의 개략적인 비행 경로.

 

 

세계 각국의 대표적인 잠수함 발사 순항미사일


가장 많이 팔린 미 해군의 서브하푼(Sub-Harpoon) 순항미사일

하푼(Harpoon) 미사일은 1972년 미국의 맥도널 더글러스(McDonnell Douglas)사가 개발했으며 현재 전 세계에 가장 많이 팔리고 있는 순항미사일이다.

일반 하푼 미사일은 항공기·수상함에서 함정을 공격하거나 육상 기지의 표적을 선별적으로 공격할 수 있도록 개발됐으며, 서브하푼 미사일은 잠수함에서 수상함이나 육상 기지를 공격하기 위한 것이다. 잠수함에서는 표준형 어뢰 발사관으로 발사하며 캡슐화된 하푼의 길이는 6300㎜, 직경은 530㎜이고 중량은 1050㎏(캡슐 359㎏ + 미사일 691㎏)이다. 사정거리는 모델에 따라 약간씩 다른데 50∼130㎞로 최대속력은 마하 0.9 이하다.

UGM-84 서브하푼 미사일은 직경 53㎝, 길이 6.5m의 수밀원통(Canister)에 저장돼 잠수함의 어뢰발사관에 장전돼 있다가 함 외부로 발사되면 수밀원통의 양성부력으로 수면에 도달한다. 원통 끝단이 수면에 닿자마자 캡슐 끝 부분이 폭발물에 의해 떨어져 나가고 동시에 미사일 부스터(booster)가 점화돼 공중으로 튀어 오른다. 이때부터 비행 로켓 엔진이 점화되며 발사 전 전투체계를 통해 입력된 비행 프로그램대로 표적을 향해 날아간다.

UGM-84는 유도탄 앞부분에 소형 탐색기(seeker)가 내장돼 있어 목표 가까이 접근하면 사전에 입력한 프로그램에 의해 표적을 탐색한다. 비행단계에서는 상대방의 레이더에 탐지되는 것을 방지하기 위해 해수면에서 2~3m 높이로 낮게 날면서 표적에 접근한다. 또한 최종단계에서는 높이 치솟았다가(pop-up) 내리꽂히듯이 표적을 공격해, 표적함에서 방어하기가 곤란하며 명중 시 피해를 크게 준다. 현재 서브하푼 미사일은 미국·일본·한국·호주·네덜란드·이집트·그리스·이스라엘·터키 등 9개국에서 운용하고 있다.



프랑스 해군의 잠대지 순항미사일(MBDA Scalp Naval Land Attack Missile)

프랑스 해군은 잠수함에서 대지공격용으로 MBDA Scalp Naval Land Attack Missile을 운용하고 있다.

이 미사일은 바라쿠다급 잠수함에서 어뢰발사관을 이용해 발사하며 미 해군의 토마호크 미사일과 성능이유사하다. 사정거리는 1000㎞이며 최대속력은 마하 0.9, 탄두 중량은 300㎏이다.



프랑스 해군의 잠대함 순항미사일(MBDA Exocet SM 39)

프랑스의 엑조세 미사일(Exocet SM 39)은 미 해군의 서브하푼 미사일과 성능이 유사하며 대함공격용으로 운용하고 있다.

MBDA Exocet SM 39 함대함 미사일은 바라쿠다급, 루비급 및 트리옹팡급에서 모두 운용하고 있으며 어뢰발사관을 이용해 발사한다. 사정거리는 70㎞이며 최대속력은 마하 0.9, 탄두중량은 165㎏이다. 현재 이 미사일을 운용하고 있는 국가는 프랑스·파키스탄·말레이시아·브라질·칠레 등 5개국이다.



러시아 해군의 잠대함/잠대지 순항미사일(SS-N-19, SS-N-21, SS-N-27)

러시아 해군은 세계에서 가장 다양한 순항미사일을 보유하고 있으며 탄두도 재래식 탄두와 핵탄두를 선택적으로 장착하는 미사일을 보유하고 있다. SS-N-19는 미국의 항모전투단에 대응하기 위해 오스카-Ⅱ급 잠수함에 탑재했으며 사정거리 700㎞, 속력은 마하 1.5∼2.5이고, 탄두는 재래식 750㎏, 핵탄두 500kt을 장착 가능하다.

SS-N-21은 시에라급·아쿨라급·라다급 잠수함에 탑재되며 사정거리는 2500㎞이고 탄두는 재래식 410㎏ 핵탄두 200kt을 장착 가능하다. SS-N-27은 야신급·라다급·빅터급에 탑재돼 있으며 사정거리는 200㎞이고 탄두는 재래식 400㎏이다. 현재 SS-N-27을 운용하는 국가는 러시아·중국·인도 등 3개국이다.



중국 해군의 C-801 순항미사일

중국 해군은 C-801 잠대함 미사일을 보유하고 있는데 사정거리는 40㎞이고 탄두 중량은 165㎏이다. 이 미사일은 상급·킬로급·한급·원급·송급 등에서 운용하고 있으며 중국이 보유한 킬로급에서는 러시아의 SS-N-2 미사일을 운용하기도 한다.



이밖에 항공기 위협에서 잠수함의 생존성을 높이기 위한 잠수함 발사 대공미사일(SLAM: Submarine Launched Anti-air Missile)도 있다.

대공 미사일은 현재 실용화되지는 않았지만 독일의 EADS/LFK사가 TKMS사, 노르웨이의 콩스베르그(Kongsberg)사와 공동 개발 중인 폴리펨(Polyphem) 미사일이 있으며 일명 트리톤(Triton)으로도 불린다. 이 미사일 시스템은 헬리콥터 및 해상초계기로부터 잠수함을 방어하기 위한 유일한 무기다. 폴리펨은 독일 EADS/LFK사에서 1996년 7월 개발 완료한 함대함 광섬유 유도미사일(fibre-optic guided missile) 체계를 말한다. 트리톤의 주요 표적은 디핑(Dipping) 중인 대잠 헬리콥터이며 수상함 및 해안표적 공격도 가능하다. 어뢰발사관에 6발까지 장착 가능하며 제원은 최대 사거리 15㎞, 순항속도 200m/초, 고도 20~60m, 길이 2.8m, 직경 0.229m, 총중량 145㎏, 탄두 중량 20㎏이다.

겉으론 핵전쟁 억제용 열강들의 SLBM 역설 속으론 상대방 정조준

<19> 잠수함 탑재 명품 무기 이야기-미사일<하>

2016. 05. 22   13:12 입력 | 2016. 05. 22   16:44 수정

2차 세계대전 때 독일서 처음 시도

냉전시대 미·소 경쟁적 연구 개발

영국·프랑스 중국도 질세라 가세

 

 

기사사진과 설명

잠수함의 부두 정박 중 SLBM 수직발사관 작동시험 장면. 1964년 6월 미 해군의 탄도미사일 탑재 잠수함 대니얼 분(USS Daniel Boone: SSBN-629)이 정박 상태에서 수직발사관의 기능시험을 하고 있다. 필자 제공

 

잠수함 발사 탄도미사일 (SLBM: Submarine Launched Ballistic missile)



잠수함 발사 탄도미사일, 독일의 계획을 본떠 미국과 소련이 개발

잠수함 발사 탄도미사일(SLBM)을 활용한 전투계획도 제2차 세계대전 때 독일에 의해 처음 시도됐다. 독일은 당시 최신형 잠수함 Type21에 A4·V2 미사일과 연료를 싣고 북미지역을 공격하려고 계획을 세웠지만 실현하지 못하고 종전을 맞았다.

전후 이 계획에 흥미를 가졌던 미국과 소련은 경쟁적으로 연구를 했으며 미국은 1953년 수상항해 중인 잠수함에서 발사 가능한, 핵탄두를 장착한 레귤러스 미사일 개발에 성공했다. 한편 소련은 1955년 9월 16일 디젤 잠수함 B-67에서 세계 최초의 SLBM이라 할 수 있는, 핵탄두를 장착한 R-11FM 미사일을 발사하는 데 성공했다.

소련이 잠수함에서 SLBM을 성공적으로 발사하자 미국은 크게 자극받았다. 당시 미 육군은 액체연료를 사용한 중거리 탄도미사일 주피터를 개발하고 있었다. 미국은 1956년 주피터 미사일 일부를 빌려와 잠수함 함교탑 내에 4~8발을 장착하고 엘리베이터를 이용, 미사일을 발사관에서 밀어내 발사했다. 이러한 계획이 진행되던 중에 탄두소형화 및 고체연료 기술이 개발됨에 따라 미 해군은 주피터를 포기하고 고체연료 추진 미사일을 원자력잠수함에 탑재해 수중에서 발사하기로 결정했다.

 

미국은 소련의 핵 선제공격에 대응하기 위해 SLBM을 개발

미국은 소련의 핵 선제공격에서 살아남을 수 있는 전력으로 잠수함 발사 핵탄도미사일을 탑재한 원자력잠수함 전력화를 서두르게 됐다. 1959년 12월 30일 드디어 탄도미사일을 탑재한 원자력잠수함 1번 함인 조지 워싱턴함( SSBN-598)이 취역했으며, 다음 해인 1960년 7월에는 폴라리스 A-1 미사일 발사시험에 성공해 11월부터 실전에 배치했다.

1955년 새롭게 해군참모총장으로 임명된 알레이 버크 제독은 SLBM 개발을 독촉했다. 이에 따라 UGM-27 폴라리스(Polaris) 미사일이 개발됐다. 폴라리스는 본격적인 수중발사 탄도미사일이었다. 최초의 모델인 폴라리스 A-1은 2단 로켓을 채용했으며 사정거리는 2000여㎞에 이르렀다. 무엇보다도 가장 큰 특징은 고체연료를 채용했다는 점이었다. 고체연료는 액체연료보다 훨씬 안전할 뿐만 아니라 미사일 자체의 크기도 많이 줄일 수 있었다.

1959~1961년에 5척이 건조된 미국의 에단 앨런급 잠수함에는 사정거리가 1500마일로 연장된 폴라리스 A-2가 탑재돼 훨씬 원거리에서 적국에 대한 핵미사일 공격이 가능해졌다. 미국은 소련과의 핵 전력 증강 경쟁이 심화되자 전략원잠의 추가 확보가 필요하다고 인식해, 개량형 전략원잠을 1961~1964년에 31척 추가 건조한다는 계획을 추진했다. 이것이 라파예트급 건조 계획으로 정숙성은 에단 앨런급보다 향상됐고 장비나 주거구역을 확충하기 위해 선체는 또다시 대형화됐다.

폴라리스 A-3형의 실용화에 따라 라파예트급 이전의 전략원잠에도 A-3형이 탑재됐으며, 조지 워싱턴급은 1966~1967년에 폴라리스 A-1에서 폴라리스 A-3, 에단 앨런급은 1974~1976년에 폴라리스 A-2에서 폴라리스 A-3로 탑재 미사일이 바뀌었다. 아울러 미 해군은 수중 발사 탄도미사일의 위력을 강화하기 위해 직경을 1.37m에서 1.88m로 대형화하고, 복수의 탄두를 장착한 폴라리스 B-3형을 개발했다. 이 미사일은 포세이돈 C-3라고 불리며 사정거리는 4000㎞로 폴라리스 A-3와 같았지만 40∼50kt급의 다탄두 재돌입 탄도탄(MRV: Multiple reentry vehicle)을 최대 14개까지 장착할 수 있었다.

이후 전략원잠은 지속적으로 개선돼 오늘날 오하이오급 잠수함으로 발전했으며 오하이오급에 탑재된 트라이던트 Ⅰ형은 사정거리 4500~7200㎞, Ⅱ형은 6000~1만2000㎞에 다탄두 독립목표 재돌입 탄도탄(MIRV: Multiple Independently Targeted Reentry Vehicle)을 장착하고 있다.

미국과 끊임없이 경쟁해온 러시아도 1962년에는 SS-N-4 사크(Sark), 1964년에는 SS-N-5 서브(Serb), 1969년에는 SS-N-6, 1973년에는 SS-N-8형의 SLBM을 배치했다. 현재 러시아는 델타-Ⅲ급에서 사정거리 6500㎞의 SS-N-18, 타이푼급에서 사정거리 8300㎞의 SS-N-20(R-39), 델타-Ⅳ에서 사정거리 8300㎞의 SS-N-23, 그리고 보레이급에서 사정거리 8300㎞의 SS-N-30(RSM-56) 미사일을 운용하는 등 여전히 미국과 쌍벽을 이루며 서로를 견제하고 있다.

미국과 러시아 외에 안보리 상임이사국인 영국은 뱅가드급에서 사정거리 1만2000㎞의 트라이던트-ⅡD5를, 프랑스는 르 트리옹팡급에서 사정거리 6000㎞의 M-45 미사일을 운용하고 있으며 중국은 진급에 사정거리 8000㎞의 JL-2, 하(夏)급에 사정거리 2150㎞의 JL-1을 탑재하고 있다. 또한 안보리 비상임이사국 중 유일하게 인도가 아리한트급에서 사정거리 750㎞의 Sagarika 미사일을 운용하는 등 지금 이 시간에도 강대국들은 SLBM을 핵전쟁 억제 전력으로 활용하면서 상대방을 겨냥하고 있다. 다음 회에는 잠수함 무기 이야기 마지막 회로 가장 은밀하게 적 항구를 봉쇄할 수 있는 기뢰에 대해 살펴보고자 한다.

기사사진과 설명

미국의 SLBM, 트라이던트(Trident) II D5 발사 과정. 필자 제공

미국의 SLBM, 트라이던트(Trident) II D5 발사 과정

① 수면 이탈 후 1단 모터 점화해 상승
② 발사 60초 후 1단 분리 낙하 2단 모터 점화, 미사일 덮개 이탈
③ 발사 120초 후 3단 모터 점화, 2단 분리
④ 발사 180초 후 3단 모터 추진 종료, 로켓으로부터 탄두부 분리
⑤ 탄두부 자체기동 및 대기권 재돌입 준비
⑥ 재돌입 기동 중 탄두부와 기만용 탄두부 작동
⑦ 대기권 내 고속하강 중 신관 기폭 준비
⑧ 핵탄두 표적 상공 폭발 또는 명중 후 폭발