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국방일보

2019.08.25(일)

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해성-I (상)

수평선 너머 150km 밖 적 함정 단숨에 격침시키는 해군의 초강력 펀치

Ship to Ship Missile System 

海星 SSM-700K

함대함 순항 미사일 해성. 사진 = LIG넥스원

함정에서 발사해 적의 함정을 잡은 함대함(Ship-to-Ship) 유도무기 ‘해성(海星 SSM-700K)’은 가까운 거리는 물론 수평선 너머 150km 밖에 있는 적 함정까지 단숨에 격침시킬 수 있는 우리 해군의 강력한 펀치다. 


국방과학연구소(ADD)를 비롯해 LIG넥스원, 두원중공업, 두산DST, 한화 등의 방산업체가 참여한 가운데 1996년부터 3년간의 탐색개발과 5년간의 체계개발을 통해 개발에 성공했다. 


2003년 8월 해군 주관으로 실시된 최종 실사격 시험평가에서 70여 ㎞ 떨어진 표적함을 정확히 명중시켜 성능을 입증했다. 


또 2005년 12월 동해상에서는 국산 탐색기를 탑재한 초도생산품에 대한 성능 확인 발사 시험에 성공하는 등 시험평가와 작전배치 후 실사격에서 명중률 100%를 달성했다.


윤영하급 유도탄고속함(PKG)에서부터 대조영함(4500톤)과 같은 한국형구축함(DDH-Ⅱ)은 물론 세종대왕급(7600톤)의 이지스함(DDG)에 이르기까지 다양한 함정에서 운용하고 있다. 


▣ 무엇이 특징인가

 

해성은 대전자전 능력을 보유한 마이크로파 탐색기, 스트랩다운(strapdown) 관성항법장치(INS), 위성항법장치(GPS), 전파고도계 등 첨단 기술을 활용해 초저고도 해면밀착비행, 다양한 공격 방법, 높은 생존성, 높은 명중률과 같은 탁월한 특징을 보유하고 있다.


해성은 발사 후 함정에서 별도의 조종이나 통제 없이 사전에 입력된 자료에 따라 비행하며 목표물을 찾아가는 발사 후 망각(fire & forget) 방식을 취하고 있다.  


스치듯이 해면에 밀착해 비행하는(sea skimming 해면밀착비행) 순항 유도탄으로 로켓부스터로 발사된 후 소형 터보제트엔진으로 비행한다. 


터보제트엔진은 유도탄이 혹한·혹서의 사용 대기 조건에서도 충분한 기동을 할 수 있는 추력을 갖고 있다. 


표적이 되는 적함에 호밍(Homing)할 때 상대편의 대공화기를 피하기 위해 과격한 회피기동을 하며 공격할 수 있는 특징이 있는데, 팝업공격, 재공격 등 현대전에서 대함유도탄이 갖춰야 할 능력을 모두 갖추고 있다.  


일반적으로 외국의 함대함 미사일은 타격 후 표적 함정의 기능을 상실하게 하는 것이 최대 효과라고 한다. 


해성의 탄두는 함정을 명중시키는데서 한발 더 나아가 함정의 선각을 뚫고 들어가 내부에서 폭발해 타격 효과를 더욱 크게 한다. 관통형 탄두를 사용하는 것으로 충돌 후 지연 기폭 기능을 갖도록 신관을 설계했다. 물론 또 소형 표적에 대해서는 충돌 즉시 폭발할 수 있도록 신관에 순발 기능도 보유하고 있다. 시험평가에서는 단 한 발로 실제 표적을 침몰시킬 정도로 고무적인 위력을 보여주었다. 


특히 탄두는 둔감화의 특성을 지니고 있다. 자함이 피격당했을 때 유도탄이 폭발해 배가 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 로켓부스터와 탄두에 이와 같은 고성능 둔감화 탄약 기술을 적용했다. 


해성은 최신의 컴퓨터 부품과 디지털 신호처리 기술을 활용하고 있다. 이는 유도탄 내 장비의 상태를 일목요연하게 모니터링할 수 있게 해줌으로써 유도탄을 발사할 때나 정비할 때 유용하게 사용된다. 발사통제장비도 최신 컴퓨터 기술을 활용해 운용성과 정비성을 높였다. 


스트랩다운 관성항법장치를 이용해 유도탄의 속도·위치·자세 정보를 알아내 이를 바탕으로 중기 유도 과정을 거쳐 최종 표적을 탐색할 수 있는 위치까지 비행한 다음 유도장치가 탐색기를 작동시켜 적함을 탐지하고 명중할 때까지 호밍 유도를 수행한다. 


이때 사용되는 마이크로파 탐색기는 적의 전자전에 대응할 수 있는 능력을 갖고 있다. 마지막 호밍 유도 과정에서 유도탄은 해면 위를 스치듯이 낮은 고도로 비행한다. 해성은 레이더 반사 단면적 값이 작고 저고도로 비행하기 때문에 적함이 대공레이더로 해성유도탄을 조기 탐지하기가 어렵다.


해성은 한때 미국제 하푼(Harpoon)과 유사하다는 말이 있었지만, 외관을 보면 해성은 공기흡입구가 한 쌍을 이루는 등 확연히 다른 모습임을 확인할 수 있다. 


이 쌍(雙)공기흡입구는 세계 최초의 형상인데, 연구진이 초기 형상 설계에서 유도탄의 소형화·경량화에 맞춰 얼마나 독자성 있게 설계하기 위해 고심했는지를 엿보게 해준다.


■ 개발 경과 


하푼과 같은 대함유도탄 수입과 운용에 막대한 예산이 소요된다는 지적에 따라 국방부는 1993년 함대함 유도무기의 국내 개발 필요성을 제기하며 국방과학연구소(ADD)에 함대함 유도무기의 국내 개발 가능성을 타진했다. 


하지만 당시 ADD는 함대함 유도무기를 개발하기에 기술성숙도가 낮았고 충분한 기술을 확보하지 못한 상황이었다. 이에 국방부는 먼저 탐색개발을 승인하고 탐색개발의 결과를 보고나서 체계개발 승인 여부를 판단하기로 했다. 


이에 ADD는 1996년 5월 탐색개발에 착수했다. 1998년 9월 탐색개발을 끝내면서 해성의 터보제트 엔진을 개발했다. ADD는 이 사업과 별도로 마이크로파 탐색기 응용연구를 진행해서 성공했다. 


ADD는 탐색개발 결과와 탐색기 응용연구 성과를 근거로 체계개발 계획서를 작성, 이 계획서를 가지고 1998년 9월 소요군인 해군을 설득했다. 해군 지휘부는 개발의 성공 가능성을 반신반의했지만 ADD 연구원들의 열의에 감동해 체계개발에 적극 동의했다. 


국방부는 1998년 11월 체계개발을 승인했고 ADD는 당초에 약속한 대로 2003년 9월에 성공적으로 개발 사업을 마무리하려고 노력했다. 결국 해성은 2003년 8월 21일 실시된 해군의 최종 운용평가시험을 통과해 합참으로부터 ‘전투사용가’ 판정과 함께 개발에 성공한 첫 국산 순항 유도탄이 됐다.


본격적인 해군함정 탑재-운용에 앞서 실시되는 양산시험평가에서 해성이 4400톤급 한국형구축함 대조영함에서 발사되고 있다. 사진 = 국방과학연구소.


▣ 개발 에피소드

    '명중이라고 다 명중인가' 


비행시험의 절정은 역시 명중에 있다. 불과 10분 미만의 비행이지만 몇 시간 처럼 초조하게 명중을 기다리며 함정에 달려있는 EOTS 장비로 촬영한 명중의 순간을 볼 때의 기분은 최고가 아닐 수 없다. 


해성의 첫 비행시험은 2002년에 이뤄졌다.  


이 시험에서 해성은 함정을 전파적으로 모사한 바지선 표적을 명중시켰다. 명중이었지만, 발전기 컨테이너 상단에 조금 스쳤을 뿐이었다. 불과 수십 센티만 빗겨 나갔으면 실패를 면치 못했을 것이다. 


‘그래도 명중은 명중’일까. 해군 관계관은 말했다. "함정의 중앙을 맞추어야 제대로 명중이지 아무데나 다 맞기만 하면 다 명중이냐." 


연구진은 명중률 판정을 위한 묘안을 세웠다. 몰래카메라 같은 소형의 영상 송·수신 장치를 만들어 유도탄에 장치해 2002년 12월 비행시험에 적용한 것. 


그 결과, 유도탄이 목표물에 호밍(homing)해 가는 장면을 대형 화면으로, 그것도 실시간(real time)으로 확인할 수 있었다. 


그러나 잘못되는 경우에는 유도탄이 바닷물로 들어가는 ‘텀벙’ 장면까지 보여주어, 모처럼 참관한 군 관계자에게 실패 사례를 실시간으로 보여주는 ‘불상사’를 연출하는 경우도 있었다. 


그래도 용기를 잃지 않고 모든 시험에 이 몰래 카메라가 사용되었고 매번 명중 장면을 보여 주어 ‘관람객’들을 즐겁게 해주었다.


■ 용어해설 

    함대함 유도탄  


함정에서 발사돼 적 함정을 공격하는 무기체계로서 최근에는 주로 엔진 형태의 추진기관을 사용하는 순항 유도탄의 형태로 개발되고 있다. 


순항 유도탄은 로켓의 초기추력만으로 탄도 비행하는 탄도형 유도탄과는 달리 전 비행 경로에 걸쳐 지속적으로 발생되는 추력으로 날아가 목표물을 타격하는 유도무기이기 때문에 사거리 내의 임의거리에 있는 표적을 용이하게 공격 가능하고, 다양한 종말공격 비행경로를 가진다. 


공격 형태에 따라 여러 종류의 탄두를 활용할 수 있으며 동시공격, 장애물 우회 공격 등 다양한 공격전술로 운용이 가능하다. 


순항 유도탄 중 아음속 유도탄은 일반적으로 지면에서 일정 높이를 유지하는 형태로 비행 경로를 택하는 반면 초음속 순항 유도탄은 항력이 지면 근처보다 낮아 사거리 연장이 가능한 고고도로 비행한 뒤 적 감시장비에 탐지될 수 있는 거리 이내부터는 저고도로 비행해 은밀하게 종말공격하는 형태를 취한다. 


함대함유도탄은 근접방어무기체계(CIWS: Close-in Weapon System), 대함유도탄 방어유도탄 등 점점 강화되는 함정의 유도탄 방어 능력을 극복하기 위해 고정밀·고기동·초음속 유도탄이 개발되는 추세다. 


또 장거리 표적 제압 능력을 보유한 유도탄(Stand-off Missile)과 연안전(Shallow Water Warfare) 환경에도 활용될 수 있는 이중목적(함정 및 지상목표)형 유도탄이 개발되고 있다. 


함정에서 발사해 연안이나 지상의 표적을 타격하는 함대지 유도무기의 경우에도 함대함 유도무기를 바탕으로 탐색기, 탄두 및 비행경로 등을 지상공격 목적에 맞도록 변형하는 형태로 개발하고 있다. 


적 함정의 레이더 탐지를 피하기 위해 아음속 대함유도탄의 경우 순항고도를 10~20m 수준에서 최근에는 10m 이하로 낮추고 있으며, 종말고도는 3~5m 수준의 해면밀착비행형으로 개발하는 추세다. 


초음속 대함유도탄의 경우 기존에는 빠른 속도로 인해 10m 이상의 해면 비행 고도를 유지했지만 최근 유도조종기술의 발전으로 10m 수준의 저고도 초음속 대함유도탄이 개발되는 추세다.  


☞ 출처 : 국방과학기술용어사전 2011, 2017 국방기술품질원


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    국방과학연구소(ADD)·국방일보 공동기획 

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