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적 위성 요격하고 1시간만에 지구 반대편 폭격하는 '우주전' 현실로

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2018년 10월 01일 20:52 프린트하기

지난 6월 도널드 트럼프 미국 대통령은 국가우주위원회 회의에서 공군에서 우주군을 분리 독립시키겠다고 발표했다. 지난 8월 마이크 펜스 미국 부통령은 2020년까지 우주군을 창설하겠다는 계획을 선언했다.


지난 1967년 체결된 유엔(UN)우주개발조약은 우주의 평화적 이용을 목표로 삼고 있다. 하지만 상당수 전문가들은 현실과는 거리가 있다고 보고 있다. 중국이 2007년 수명이 다한 기상위성을 탄도미사일로 요격했던 사례를 들며 우주 안보 기술이 필요하다는 입장이다. 

 

미 국방부에 따르면 우주군은 ‘지상에서 100km 고도 이상인 우주 공간을 활용한 각종 군사 활동을 통해 작전을 수행할 수 있는 군대’을 뜻한다. 우주작전을 수행하는 데 필요한 우주정보를 인공위성을 통해 생산한 다음 공중과 지상, 해상 작전에 제공하는 임무를 띠고 있다.
 

전문가들은 트럼프 대통령이 최근 중국과 러시아 등과의 우주 패권 경쟁에서 우위를 점하는 한편, 우주에서도 우세권을 갖기 위해 우주군을 창설하도록 했다고 해석한다. 그만큼 우주군이 탄생하려면 첨단 우주기술을 갖춰야 한다.
 
미국·러시아·중국·이스라엘, 우주에서 위성 요격 능력 갖춰


우주전에서 가장 실현 가능한 기술은 우주비행 중인 미사일을 직접 타격하는 일이다. 탄도미사일은 발사되면 상공을 가로질러 높이 상승해 대기권 밖 우주공간까지 나가 최고점을 찍는다. 이후 다시 대기권에 진입해 지상에 있는 목표지점으로 떨어진다. 현재 미국과 러시아, 중국, 이스라엘 등에서 우주 비행 중인 탄도미사일을 요격하는 기술을 갖고 있다.

 

탄도미사일은 우주까지 올랐다가 포물선 궤도를 그리며 자유낙하하는 방식이어서 경로를 예측해 요격하기가 비교적 쉽다. 사진은 미국 공군이 지난 해 4월 대륙간탄도미사일(Minuteman III)을 시험발사하는 장면. US Air Force 제공.
탄도미사일은 우주까지 올랐다가 포물선 궤도를 그리며 자유낙하하는 방식이어서 경로를 예측해 요격하기가 비교적 쉽다. 사진은 미국 공군이 지난 해 4월 대륙간탄도미사일(Minuteman III)을 시험발사하는 장면. US Air Force 제공.

그러나 우주에는 공기가 없기 때문에 미사일을 폭발시켜도 폭풍 효과가 일어나지 않고, 고속 비행 중인 미사일을 요격하면 폭발이 후방에서 일어나 요격효과가 떨어진다는 한계가 있다.
 

전문가들은 고속으로 날아가 탄도미사일에 직접 충돌해 파괴시키는 히트투킬 방식을 개발하고 있다. 장영근 한국항공대 항공우주 및 기계공학부 교수는 “히트투킬 방식은 우주공간에서 미사일과 분리된 뒤 적외선으로 탄도미사일을 추적하고, 궤도 및 자세제어용 로켓을 이용해 탄도미사일과 충돌해 요격한다”며 “운동에너지를 이용해 충돌시키므로 저궤도위성을 요격하는 무기로도 개량할 수 있다”고 설명했다.
 

위성은 직접 요격뿐 아니라 자기장이나 전기장을 이용해서도 무력화할 수 있다. 핵폭탄 등이 폭발했을 때 자기장과 전기장이 빠르게 변화해 전기 및 전자시스템을 무력화시키는 전자기펄스(EMP) 무기다. 하지만 이 무기는 적국 위성뿐 아니라 자국 위성까지 한꺼번에 무력화시킨다는 한계가 있고, 우주를 평화적으로 이용해야 한다는 유엔의 우주조약에 위배돼 곧 폐기됐다.

 

미국 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)은 극초음속비행체 ′HTV 2′를 개발했다. 로켓이 우주공간까지 솟구쳤다가 정점에 도달한 뒤 초고층 대기로 재진입한다. 이때 로켓이 분리되면서 비행체가 극초음속으로 비행한다. 2010년 4월 최고속도 마하20으로 비행했다. DARPA 제공.
미국 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)은 극초음속비행체 'HTV 2'를 개발했다. 로켓이 우주공간까지 솟구쳤다가 정점에 도달한 뒤 초고층 대기로 재진입한다. 이때 로켓이 분리되면서 비행체가 극초음속으로 비행한다. 2010년 4월 최고속도 마하20으로 비행했다. DARPA 제공.

1~2시간만에 지구 반대편 폭격하는 시대 온다


우주에는 지상과 달리 공기가 없어서 비행체가 공기 저항을 받지 않고 빠르게 날 수 있다. 일반 여객기(마하1 이내‧아음속)와 전투기(마하1~5‧초음속)보다 훨씬 빠른, 마하5 이상의 극초음속으로 비행할 수 있다. 마하1은 소리의 속도인 약 초속 330m를 뜻한다. 
 

변영환 건국대 항공우주정보시스템공학과 교수는 “마하5 이상으로 비행한다면 지구상 어디든 한두 시간 내에 도달할 수 있다”면서 “이렇게 극초음속으로 비행하려면 기존 항공기와는 다른 새로운 엔진이 필요하다”고 설명했다.
 

일반 항공기는 고도 9~10km에서 공기를 고압으로 압출시킨 뒤 연료를 태워 배출하면서 추력을 얻는 ‘터보제트엔진’을 사용한다. 이 엔진은 마하3이 한계다. 그래서 전문가들은 초음속에서 발생하는 충격파를 이용하는 램제트엔진을 개발했다.
 

문제는 우주공간에는 공기가 없다는 점이다. 공기를 압축해 배출하는 힘을 이용하는 제트엔진으로는 우주를 비행할 수 없다는 뜻이다. 변 교수는 “우주공간으로 나가는 로켓은 연료와 산화제를 모두 싣고 로켓엔진을 사용한다”며 “우주와 지상에서 비행 가능하려면 터보제트엔진과 램제트엔진, 로켓엔진 등 서로 다른 종류의 엔진을 복합적으로 가진 시스템을 개발해야 할 것”이라고 밝혔다.

 

 

전 세계 극초음속기 비교
전 세계 극초음속기 비교

각국에서는 미래 우주전을 대비해 극초음속 미사일이 대기권에 진입할 때 고온을 견디는 기술이나 레이저로 상대편 위성을 무력화시키는 기술, 자력으로 위치데이터를 확보할 수 있는 위성항법시스템 등 ‘우주력’을 갖춰나가고 있다. 앞으로 우주 공간을 활용할 가능성이 높아지는 만큼, 한국도 우주기술 개발에 박차를 가할 필요가 있다.

 

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