미사일에 대해 알아보자 Part. 01
현대에 들어 미사일은 그 용도와 형태가 다양해지고 있습니다. 작게는 전차 파괴수단으로써의 대전차 미사일부터 크게는 마하 20에 가까운 속도로 낙하하는 탄도미사일까지 다양한 미사일이 있습니다. 또한 미사일..
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앞의 글에서 발사플랫폼과 표적에 따른 다양한 미사일에 대해 알아보았습니다. 하지만 미사일은 발사플랫폼과 표적 뿐만 아니라 비행 방식, 유도 방식에 따라서도 분류할 수 있습니다. 비행 방식과 유도 방식에 따라 분류되는 다양한 미사일에 대해 알아보겠습니다.
▣ 비행 방식에 따른 분류
1. 순항미사일 (Cruise Missile)
순항미사일은 이름 그대로 일정한 속도로 경로를 비행하는 미사일입니다. 순항미사일은 기존 미사일에 비해 사거리가 상당히 깁니다.
순항미사일은 장거리 비행을 위해 기존 미사일과 다르게 제트엔진을 사용합니다. 제트엔진이 로켓엔진에 비해 속도는 느리지만 장거리를 안정적으로 비행하기에 이점이 많기 때문입니다. 또한 기존 미사일은 방향타와 탄도 안정성을 위한 Fin과 Canard로써 날개가 있었던 반면, 순항미사일은 비행을 위한 Wing으로써 날개가 수평형태로 있습니다. 즉 장거리를 안정적으로 비행 할 수 있는 비행기와 매우 흡사한 구조를 가지고 있습니다.
1969년부터 1979년까지 총 2차례에 걸쳐 채결된 미국-소련의 전략무기 제한협정에서 대부분의 핵투발 수단에 제한이 생깁니다. 순항미사일은 협정에서 다뤄지지 않았기에 효과적인 핵투발 수단으로써 큰 관심을 받았습니다. 하지만 본격적으로 개발과 실전배치가 된 것은 1980년대입니다. 미국은 지속적으로 진보하는 방공망을 회피해 목표를 제압할 수 있는 다양한 무기를 개발하였고 그 중 순항미사일의 황금기의 시작을 알린 토마호크와 ALCM(Air-Launced Cruise Missile)이 세상에서 빛을 발하였습니다.
2. 탄도미사일 (Ballistic Missile)
탄도 미사일은 탄도 곡선대로 비행하는 미사일을 통칭하는 말로써, 로켓엔진으로 고도를 확보한 후 자유낙하하여 목표물을 타격합니다. 다른 어떠한 미사일보다 긴 사거리를 가지며, 속도가 매우 빨라 요격이 어렵다는 장점이 있습니다. 종단속도는 마하 4를 넘으며 ICBM같은 경우는 마하 20을 넘어가기 때문에 요격이 어려울 뿐만 아니라 요격을 시도할 수 있는 시간 조차 짧습니다.
탄도미사일은 사거리와 발사플랫폼에 따라 다양한 명칭으로 불립니다.
- 근거리 탄도 미사일 (Close Range Ballistic Missile : CRBM) : 50 - 300km
- 단거리 탄도 미사일 (Short Range Ballistic Missile : SRBM) : 300 - 1,000km
- 중거리 탄도 미사일 (Medium Range Ballistic Missile : MRBM) : 1,000 - 3,000km
- 원거리 탄도 미사일 (Intermediate Range Ballistic Missile : IRBM) : 3,000 - 5,500km
- 대륙간 탄도 미사일 (Intercontinental Ballistic Missile : ICBM) : 5,500km 이상
- 잠수함 발사 탄도 미사일 (Submarine Launched Ballistic Missile : SLBM) : 잠수함에서 발사하는 탄도미사일
- 공중 발사 탄도 미사일 (Air Launched Ballistic Missile : ALBM) : 공중에서 발사하는 탄도미사일
탄도미사일은 탄두에 어떤 탄두를 탑재하느냐에 따라 그 의미가 천차만별이 됩니다. 특히 ICBM같은 경우는 사거리가 사실상 지구 내에 있는 모든 국가라고 볼 수 있을 정도로 길고, 종단속도가 마하 20을 넘어가기 때문에 핵탄두나 생화학 탄두를 탑재한다면 탄도미사일은 확증파괴의 의미를 가지게 됩니다. 물론 핵탄두나 생화학 탄두 외에도 재래식 탄두를 장착할 수도 있지만, 재래식 탄두는 발사에 소모되는 비용에 비해 그 파괴력이 많이 부족합니다.
탄도미사일은 장시간 탄도비행을 하다보니 정확도에 오차가 생기기 마련이고 관성항법 특성상 사거리가 커질수록 그 오차가 더 커집니다. 또한 최종 낙하단계에서는 탄두 특성상 궤도수정이 거의 불가능 하기 때문에 아무리 단거리로 발사하더라도 원형공산오차(Circular Error Probability : CEP)는 수십미터 이상 나게 됩니다.
▣ 유도 방식에 따른 분류
현대의 미사일은 다양한 방법으로 유도됩니다. 기본적으로 목표물의 위치와 미사일의 위치를 기반으로 목표로 미사일을 안내하는 항법유도, 미사일을 수동/자동으로 조종하여 목표물로 보내는 지령유도, 그리고 목표물을 탐색하고 이를 미사일 자체적으로 추적하는 호밍유도 방식이 있습니다.
1. 항법유도
항법 유도는 표적과 자신의 좌표를 확인하며 목표를 타격할 수 있도록 미사일을 안내하는 유도방법입니다.
- 관성항법 (Inertial Navigation) 유도
유도방식에 가장 기초적인 유도방식으로써 자이로스코프와 가속도계를 이용해 속도와 방향을 실시간으로 계산해서 위치를 계산하는 방법입니다. 지구의 자전이나 중력영향을 받기 때문에 초기 정렬이 필요한데, 급속발사를 할 경우에는 다양한 방법을 사용해 급속정렬을 하거나 비행중에 정렬하기도 합니다. 하지만 비행 시간이 길어질수록 오차가 누적되기 떄문에 이후에 나오는 유도방법은 대부분 관성항법을 오차를 보조하는 유도방법입니다.
- GPS (Global Positioning System, 범지구위치결정시스템) 유도
위성항법시스템을 이용해 위치를 확인하는 방법으로 관성항법장치의 오차를 보정하는 역할을 하지만 교란당하기 쉽다는 단점이 있습니다.
- 천문참조 유도
GPS 유도 이전에 관성항법장치의 오차를 보정하는 역할을 담당했던 방법으로 천문의 위치를 바탕으로 위치를 산출하는 방법입니다. 기상에 영향을 심하게 받기 때문에 GPS가 개발된 이후로는 잘 사용되지 않는 방법이지만 기상 영향권 밖에 있는 외기권에서 비행을 하는 ICBM의 경우에는 사용하는 경우도 있습니다.
- 지형참조 (Terrain Contour Matching : TERCOM) 유도
천문참조 유도와 같은 방법이지만 천문의 위치가 아니라 특정 면적의 고도값과 측정고도값을 비교하여 위치를 산출하여 관성항법장치의 오차를 수정하는 방법입니다. 천문참조와는 달리 주야 및 기상상황에 상관없이 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문에 장거리를 비행하는 순항미사일의 관성항법장치 오차수정에 이용됩니다. 하지만 특징적인 고도차를 보이는 지형이 없는 평지에서는 무용지물이 된다는 단점이 있습니다.
- 디지털영상참조 (Digital Scene Matching Area Correlator : DSMAC) 유도
디지털영상참조 유도는 TERCOM을 좀더 개량하여 관성항법장치의 오차를 보정하는 방법입니다. 카메라를 이용해 미사일의 하부 지형을 촬영한 후 미리 입력된 지형사진과 대조하여 오차를 보정합니다. DSMAC 단독으로 사용되기보다는 TERCOM과 DSMAC를 함께 혼용하여 상호오차보정을 합니다. 기상의 영향을 받으며 실제 지형과 차이가 없을정도로 최신화된 사진이 필요하다는 점에서 사용하기가 다소 까다로운 유도방법입니다. TERCOM만 사용할때 수십미터 정도이던 CEP를 1미터 까지 줄일 수 있습니다.
2. 지령유도
지령유도는 미사일을 수동/자동으로 조종하여 목표물로 보내는 유도방법입니다.
- 비시선지령유도
미사일의 좌표를 확인한 후 비행 방향을 바꿔 목표물로 미사일을 보내는 방법입니다. 미사일은 관성항법장치를 통해 미사일의 위치를 조종자에게 보내는 방식과, 조종자가 레이더나 추적기를 통해 미사일의 위치를 확인하는 방식이 있습니다. 이 방식은 조종자와 미사일이 직선정렬을 하지 않아도 된다는 장점이 있지만 미사일의 위치를 확인하고 지령을 전송하기 위한 장치가 필요하다는 단점이 있습니다.
- 시선지령유도
미사일의 비행 방향을 바꿔 목표물로 미사일을 보내는 방법입니다. 비시선지령유도와는 다르게 조종자가 비행방향을 전송하면 미사일이 이를 자신의 비행방향과 비교하여 오차값만큼 방향을 수정하는 방식입니다. 조준에 조준자의 시야가 필요하기 때문에 장거리유도는 어려우며 가시거리 내에서의 유도에서 사용됩니다. 조종자와 미사일이 직선정렬을 해야 하기 때문에 주로 대전차미사일 유도에 많이 사용되며 조종자의 위치가 빠르게 산출된다는 단점이 있습니다. 조종자가 조준부터 착탄까지 지속적으로 유도를 해야 하는 방식은 MCLOS(Manual Command to Line Of Sight : 수동시선지령유도)라고 하며 조준 후 유도는 자동으로 되는 방법은 SACLOS(Semi-Automatic Command to Line Of Sight : 반자동시선지령유도)라고 합니다. MCLOS는 미사일의 위치를 조종자가 확인하며 목표로 미사일을 조종하여야 하기 때문에 많은 숙련도를 요구하는 반면 SACLOS는 조종자의 관측방향으로 미사일이 유도되기 때문에 높은 숙련도가 필요치 않습니다.
- 빔라이딩유도
조준장치에서 직진성이 있는 빔을 조사하면 미사일은 후방에 있는 센서에서 빔을 감지하여 조준/유도선의 중앙으로 정렬하여 날아가는 방식입니다. SACLOS 유도방식과는 매우 흡사하지만 미사일의 조종이 조종자가 아닌 미사일 자체적으로 행해진다는 차이점이 있습니다. 빔을 직접 감지하기 때문에 조종자와 미사일이 직선정렬되어야 하기 때문에 헌터-킬러 운용은 불가능하다는 단점이 있습니다.
3. 호밍유도
호밍유도는 미사일이 직접 목표를 찾고, 이를 자체적으로 추적하는 유도방법입니다.
- 능동유도 (Active Homing)
능동유도는 미사일이 일정시간 비행한 후 자체적으로 암호화한 전파를 모든 방향으로 조사한 후 반사되는 전파를 감지하여 해당 방향으로 비행하는 유도방식입니다. 락온과정이 필요치 않고 정확도가 높다는 장점이 있지만 미사일 내부에 들어갈 수 있는 레이더의 크기는 작기 때문에, 목표물에 근접했을때만 추적이 가능하다는 단점도 있습니다. 때문에 현대의 능동유도 미사일은 지령유도방식과 혼용하는 경우가 많습니다. 패트리어트 미사일이나 스탠다드 미사일, 하푼, 헬파이어 미사일 등이 능동유도 방식을 채용하였습니다.
- 반능동유도 (Semiactive Homing)
반능동유도는 미사일 운용 플랫폼이나 운용자 측에서 암호화한 전파를 조사하여 표적에 반사되는 반사파를 추적하여 해당 목표물 방향으로 비행하는 유도방식입니다. 헌터-킬러 방식으로 운용하기 유용하다는 장점은 있지만 미사일이 명중할 때 까지 전파를 조사하여야 하고 이 과정에서 목표물이 전파를 교란하여 기만하면 명중이 어렵다는 단점도 있습니다. 레이더 반사파를 추적하는 방식은 반능동 레이더 유도 (Semiactive Radar Homing)이라고 하고, 레이저 반사파를 추적하는 방식은 반능동 레이저 유도 (Semiactive Laser Homing)이나 줄여서 레이저 유도라고 합니다.
- 수동유도 (Passive Homing)
수동유도는 한국어 번역은 원래의미와 다소 이질감이 있는 것 같습니다. Manual의 의미가 아닌 Passive의 의미로써 미사일이 다른 유도방식처럼 자체적으로 혹은 플랫폼이나 운용자가 전파를 조사하는 방식이 아니라, 목표물이 발생하는 신호 혹은 표면에서 반사되는 신호를 탐지하여 추적하는 유도방식입니다. 가장 대표적인 수동유도 방식이 열추적 (Heat Seeking)이나 적외선 추적(Infrared Tracking)입니다. 대부분 단거리 AAM이나 휴대용 SAM에 많이 사용됩니다.
- TV유도 (TV Guided)
TV유도는 영상유도라고도 불리는데 사전에 입력된 표적의 형태를 미사일에 달린 카메라가 인식하여 표적을 추적하는 유도방식입니다. 미사일 발사전에 락온과정에서 목표가 이를 알아차리기 어렵기 때문에 회피하기가 어렵다는 장점이 있지만 기상상황이나 시간대에 영향을 많이 받는다는 단점이 있습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 열영상(Image Infar-RED) 유도 방식이 사용됩니다. 악천후나 야간에도 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.
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