대공 미사일(Anti-Air Missile)은 항공기와 순항미사일, 탄도미사일 등 하늘에서 공격해오는 적의 무기체계를 지상에서 방어하는 목적으로 개발된 유도탄(missile)이다. 발사 위치에 따라 지대공(육지), 함대공(수상함), 공대공(비행기)으로 분류된다. 그 가운데에서 주요 군사시설 및 부대, 발전소 등 국가 주요 자산을 방어하는 방공작전에 지대공 유도무기가 현재 가장 많은 부분을 차지한다.
방공작전은 거리별, 고도별 중첩방어개념으로 나눠 운용하는 게 일반적이다. 기관총과 소총, 권총 등의 총기류를 목적에 따라 구분해 사용하는 개념과 비슷하다. 그러나 가장 중요한 것은 선제적으로 공격하는 적의 비행체를 원거리에서 요격 및 격추함으로써 방어 자산을 활용해 적의 도발을 사전에 격파하는 것이 가장 효과적이다.
北 도발에 거리·고도에 따른 단계별 방어
4단계적으로 보면 장거리 지대공 유도무기는 아군 지역으로 침투하는 적의 비행체를 가장 먼저 탐지 및 추적해 방어자산에서 가장 먼 거리에서 격파한다. 하지만 장거리 지대공 유도무기의 방어 영역을 통과한 적의 공격무기는 주요 군시설 및 부대, 국가자산에 근접 배치된 순으로 중거리 지대공 유도무기, 단거리 지대공 유도무기, 휴대용 지대공 유도무기가 단계별로 방어 작전을 실시한다.
따라서 대치중인 남북한은 지대공미사일 전력 증강에 앞다퉈 경쟁을 펼쳐왔다. 우리 군은 미국 무기에 의존했다면 최근 들어 독자적으로 개발한 무기체계를 일선에 배치해 전투준비태세를 갖추고 있다. 사실 남북한은 가까운 거리에 대치하고 있어 우리 군은 전투기가 즉각 출동하기 전에 위급한 상황이 발생할 가능성이 높아 지대공미사일 전력증강은 지속적으로 대비해야 할 숙제와 같다.
처음 한 발로 반드시 격추한다는 의미인 ‘초탄필추(初彈必墜)’는 모든 방공부대가 목표이자 신념이다. 이를 실현하기 위해 우리 군의 주요 무기체계 개발을 책임지는 국방과학연구소(ADD)가 개발한 전략형 미사일이 있다. 우선 국내 최초의 전략형 지대지 미사일인 ‘백곰’(KNH-Ⅰ)이 있다. 이후 단거리 함대함 미사일 ‘해룡’, 지대지 미사일 ‘현무’, 단거리 지대공 유도탄 ‘천마’에 이어 다섯 번째로 개발된 것이 휴대용 단거리 지대공 유도무기 ‘신궁’이다.
신궁은 1995년 11월부터 국방과학연구소(ADD)와 방산업체 연구기술인력 1000여명이 투입돼 개발했다. 한 명이 휴대하는 견착식이 아닌 두 명이 한 조를 이뤄 운용한다. 외형은 1992년 도입된 프랑스산 ‘미스트랄’(Mistral)과 흡사하다. 하지만 미국의 ‘스팅어’(Stinger), 러시아의 ‘이글라’(Igla) 등의 유사한 무기의 장점만을 골라 국내 기술을 접목시켜 독자 개발해 성능은 매우 뛰어난 무기체계다. ADD에 따르면 국산화율이 90% 이상이다.
신궁은 병사가 직접 휴대할 수 있는 휴대용 지대공 유도무기로 최대 사거리가 5㎞에 이르며 3㎞ 고도 이내의 전투기와 헬기를 마하 2의 속도로 날아가 타격하는 저고도용 유도탄이다. 대당 가격은 1억8000만원선. 유도탄만의 무게는 15㎏으로 길이와 직경은 각각 1.6m, 8㎝에 달한다.
프랑스의 미스트랄에 비해 약 8㎏ 정도 가볍고 길이도 40㎝가량 짧다. 전방엔 공기의 저항을 줄이기 위해 뾰족한 항력감쇄기(spike)가 장착돼 쉽게 구분이 가능하도록 했다. 특히 적 전투기의 엔진에서 나오는 열을 추적해 스스로 목표물을 찾아가는 적외선 호밍 유도방식을 채택해 발사 후 별도의 조준이 필요없다.
무엇보다 유도탄을 따돌리기 위해 적기에서 뿌리는 기만용 불꽃(flare)의 열기와 엔진에서 나오는 열을 구분할 수 있는 2색 탐색장치(two color seeker)를 장착해 적 전투기에 대한 대응 능력이 우수하다는 평가를 받는다.
‘마하 2’ 속도로 적 전투기·헬기도 타격
여기에 피아식별기와 야간조준기까지 적용해 원거리에서 아군과 적군의 항공기를 구분해 야간작전에도 이용이 가능하다. 근접신관이 달려 있어 유도탄이 타격목표의 일정 거리에 접근할 경우 720여개의 파편이 폭발해 항공기 엔진까지 관통시키는 위력까지 발휘한다. 명중률은 60%대인 스팅어나 이글라보다 뛰어나고 중량도 미스트랄보다 훨씬 가벼워 병사들이 손쉽게 운용하기에 적합하다.
휴대용 지대공 유도무기는 발사관에 내장된 유도탄을 어깨에 걸친 후 발사하는 견착식 유도탄과 발사대에 거치시킨 후 발사하는 거치식 유도탄으로 분류되는데, 신궁은 거치식으로 운용되므로 견착식에 비해 안정된 자세로 표적을 포착하는 게 가능하다는 장점이 있다.
‘천마’는 1999년부터 군에서 운용하고 있다. 사거리가 5~10㎞, 고도 5㎞ 영역의 대공 방어를 담당하는 단거리 요격미사일이다. 공중으로 침투하는 적의 항공기를 파괴해 무력화하거나 역할을 한다. 특정한 지역이나 중요 시설을 방호하는 국지 방공 임무와 탱크부대 등 기동부대를 적의 항공기로부터 방어한다.
천마는 실용개발을 진행 중이던 1995년 10월에 조기 전력화를 위해 추가 실용시제를 수도권에 배치하는 방안이 승인됐다. 이에 1999년 12월 말 양산품이 아닌 추가제작된 실용시제를 야전에 배치했다. 그해 11월부터 양산을 시작해 2002년 5월 양산 1호기가 출고·배치됐다. 이렇게 전력화한 천마는 개발 과정은 물론 전력화 이후에 실사격에서 단 한 번도 표적을 놓친 적이 없는 명중률을 자랑한다.
천마, 시속 60㎞ 이동 궤도차량에 탑재
게다가 천마는 기동부대를 방어하기 위해 피지원부대와 동등한 기동력으로 이동할 능력도 갖췄다. 이에 천마는 산악 지형에서 야전군 기동부대와 동시적인 기동성을 보장하며 시속 60㎞로 이동할 수 있도록 궤도차량으로 개발됐다.
탐지·추적·사격통제장치와 미사일 8발을 장갑차량에 탑재하게 설계됐다. 장갑차량은 K-200 보병전투차를 개량했다. 두 대의 장갑차량이 1개 소대를 구성한다. 20㎞ 떨어진 소형 비행기를 탐지할 수 있는데, 음속의 2.6배로 날아가 적 항공기를 격추한다. 격추에 소요되는 시간은 10초 안팎에 불과하다.
‘한국형 패트리엇’(PAC-3)으로 불리는 ‘천궁’은 한국군 지대공미사일 중 최신형이다. 2011년 국방과학연구소(ADD)에서 연구개발을 완료해 2015년부터 군에 배치됐다. 미국에서 1960년대부터 도입해 운용해오던 호크 지대공미사일을 대체하고자 개발된 중거리 대공 유도무기다. 천궁이 지킬 작전 영역은 사거리 개념에서 볼 때 ‘중거리’에 해당된다. 보통 사거리 5km 안팎은 신궁이, 사거리 10km 내외는 ‘천마’의 작전 공간이라면 천궁은 최대사거리 40km에 달한다.
앞서 휴대표 및 단거리 지대공 미사일과 달리 천궁은 전장 상황을 종합적으로 통제하는 작전통제소, 포대의 표적 교전 기능을 통제하는 교전통제소, 표적탐지 및 유도탄 유도를 수행하는 다기능레이더, 발사통제를 담당하는 발사대 및 유도탄 등으로 구성되는 복합 무기체계다. 3대의 차량에 각각 탑재돼 있다. 발사대는 유도탄이 장입된 8개의 발사관으로 천궁 유도탄은 길이 4.6m, 직경 27.5㎝이다. 유도탄의 최대 사거리는 40㎞에 달한다.
특히 공군 중앙방공작전통제소(MCRC)와 연동하는 것은 물론 천궁 시스템 단독으로 표적 탐지부터 유도탄 발사 및 격추 판단의 모든 교전 절차를 수행하는 게 가능하다. 레이더 5대가 필요한 호크와 달리 1대의 지상 다기능 레이더만으로 탐지·추적·식별이 가능해 운용이 간편하다.
천궁, 복합 운용방식 360도 전방향 대처
방공작전에는 탐지레이더, 추적레이더, 적아 식별 레이더 그리고 명령 송·수신장치 등 다양한 장비가 운용된다. 하지만 천궁은 이러한 장비를 다기능 레이더 하나로 통합 운용하는 장점이 있다.
이 덕분에 포대장비의 구성이 단순하고 작전배치나 운용 면에서 편이성이 매우 뛰어나다. 게다가 천궁의 다기능 레이더는 세계 최초로 안테나 회전·정지모드 복합 운용방식을 적용해 360도 전방향의 위협에 대해 대처가 가능하다. 무엇보다 레이더는 좁고 정밀한 고출력의 레이더빔과 다양한 파형(waveform), 주파수 민첩성(Frequency Agility)을 갖고 있어 원천적으로 강한 대전자방해능력(ECCM)도 갖췄다.
천궁은 ‘콜드런치’(cold launch) 방식으로 유도탄을 수직으로 사출 발사하는 방식이다. 수직 발사는 비행체가 발사관에서 사출돼 일정 고도에서 안정된 자세로 추진기관이 점화될 수 있도록 해 주는 기술이다. 발사시 화염이 발생하지 않아 발사 위치 노출을 막을 수 있어 무기 체계의 신뢰도와 생존성도 높일 수 있다. ‘수직사출발사’ 기술은 러시아에 이어 세계 두 번째로 독자 개발했다.
천궁은 탄두가 폭발할 때 표적 방향으로 폭발력이 집중돼 일반 탄두보다 2배 이상의 폭발력을 집중시켜 목표물을 완벽하게 타격한다. 신관의 표적위치 탐지부터 폭발 등으로 이어지는 작동 과정이 1/2000 초 이내의 극히 짧은 순간에 이뤄지는 것은 최대 강점이다.
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