한국의 고체추진체 기술수준에 대해 간략하게 써보려고 합니다.
그러자면 지난 발걸음을 반추해 보는 것이 필수적이기 때문에 최초의 고체추진체부터 현재까지 순서대로 서술하겠습니다. 아울러 최근 폭발적인 성장을 한 북한의 고체추진체 기술에 대해서도 접근해 보고자 합니다.
[1] 최초의 고체추진체 백곰
한국 지대지 미사일의 시초는 나이키 허큘리스라는 지대공미사일입니다.
한국 탄도탄의 시초 기반기술은 이 지대공 미사일의 개조개량/유지보수. 그리고 미국의 동맹국 기술지원을 통해 얻었습니다. 최초의 탄도탄인 백곰이 나이키 허큘리스와 빼다 박은 이유 역시 사정이 이러하기 때문입니다. 이 당시만 해도 국내엔 제대로 된 풍동 하나 없었고, 탄도탄에 필요한 인프라 역시 전혀 존재하지 않았습니다.
동맹국 지원 프로그램을 통한 기술자료, 그리고 나이키 허큘리스 지대지 개조개발 계획에서 미국 회사(MD사)가 전달한 각종 자료를 통해 탄도탄을 개발해야 했습니다. 따라서 독자적인 형상등을 개발하고, 실증할 기반과 기술이 없었으므로 나이키 허큘리스의 형상과 공력자료를 바탕으로 사실상 복제개량한 것이 백곰의 정체입니다.
백곰이란 복제개량 사업을 시도했기에 76~77년 우리가 아는 안흥시험장이나 대덕의 탄도탄 개발기반이 태어날 수 있었으니 나이키 허큘리스야 말로 한국 탄도탄의 어머니 혹은 아버지라 부를 수 있을 것입니다. 그리고 이 과정에서 나이키 허큘리스의 내부 전기배선, 항법유도체계등을 유지보수하며 기술을 쌓은 것이 금성정밀, 현 LIG넥스원입니다.
나이키 허큘리스가 채택한 고체추진 체계는 CTPB이고, 60년대 다수의 미사일이나 로켓에 널리 채용되던 물질입니다. CTPB는 프로폴리머 계통 바인더 물질로 여기에 산화제로 AP(과염소산 암모늄), 금속연료로 알루미늄 분말을 사용합니다.
당연히 이런 바인더를 이용한 고체추진체 제조엔 산화제와 금속연료를 균질하게 섞어줄 믹서가 필요했는데. 베트남 전쟁 이후 수요부진에 시달리던 록히드 사가 300갤런급 플래니터리 믹서와 관련 시설을 헐값에 판매한 덕분에 이 시설을 인수하고, 그와 관련된 폐기된 것인지, 내버린 것인지, 아니면 가져가라고 일부러 둔 것이지 모를 막대한 자료들까지 국내로 가져오게 됩니다.
이 추진체 제조시설은 전두환 시기 방산 민영화로 인해 한화가 가져가게 되며, 구룡, 현무, 2.75인치 로켓등에 이용됩니다. 고체 추진체 제조와 기술은 사실상 한화가 독점하게 되며, 최근 풍산과 LIG가 협력하여 자체적인 고체추진체 제조시설을 자체 개발해 마련하고 있는 실정입니다.
[2] 현무-1
사실상 70년대 말 국산 탄도탄을 실용화 할 뻔 했으나, 이걸 가로막은 것이 전두환 군사정부입니다.
ADD 탄도탄 개발조직을 해체하고, 애써 마련한 탄도탄 개발기반과 제조기반 모두를 봉인하거나 제거해 버리게 되며, 아웅산 테러가 일어나지 않았다면 아마 한국은 자체적인 탄도탄 개발을 영영 하지 못했을 수도 있습니다.
아웅산 사태가 벌어진 이후 다시금 탄도탄 개발 조직을 되살리고, 백곰 프로젝트를 되살리게 되는데. 그 결과물이 바로 현무-1입니다. 사실은 말만 현무일 뿐이지, 실상은 백곰의 실전배치 모델을 이름만 바꿔서 내놓았다고 봐야 합니다.
이렇게 개발한 현무-1은 백곰과는 달리 처음부터 막 보유한 HTPB추진체를 적용한 상황으로 80년대 말 부대창설과 전력화를 마무리하게 되는데, 외형과 내부 구성도 사실상 그 이전 결과물인 백곰과 거의 다를 바가 없으니. 전두환 군사정부는 대한민국 탄도탄 개발을 거의 10년 정도 지체시킨 셈입니다.(단일 모터, 관성유도등 백곰과 다른 부분 모두가 백곰의 양산배치 모델에 적용될 예정이었던 부분들로서 이것들의 개발을 거의 5년 이상 지체시키고, 관련 인력과 기술을 숙청시킴으로서 재개발에 다시금 5년을 소모하게 됩니다. 그래서 도합 10년 가까운 시간을 낭비하게 합니다.)
이런 현무-1은 대외적으로 사거리 180Km라고 발표하나 실질적으론 약 240Km내외의 사거리를 확보하고 있었습니다. 나이키 허큘리스가 장기운용 개량을 통해 사거리 200Km이상을 달성하고 있었으니 이건 당연한 결과물이라 할 수 있습니다.
[3] 현무-1 성능개량 및 현무 -2A/B
90년대 말이 되면 군사정부에 의해 거세 되었던 국산 고체추진체 기술이 성숙함은 물론 지속된 탄도탄의 양산으로 인해 관련기술이 발전 누적됐습니다. 이 시점 현무는 약 500발이 양산되었고, 기존 나이키 허큘리스 지대지 개량모델 1000여발을 보유하고 있었으므로. 이때도 세간의 상식과는 달리 대한민국은 북한에 대해 여전히 탄도탄 전력 우위를 가지고 있었습니다.
위키리크스를 보면 현용 현무-2A타입은 99년부터 개발에 들어갔다고 하는데, 이 현무-2A/B부터 더욱 발전된 HTPB기술(아마 AP대신 HMX가 가미된) 이 적용되었고, 기존 현무-1 500발에 대해서도 신형 HTPB로 교체하고, 탄소복합재 모터케이스가 적용되며, 전파흡수물질인 RAM이 적용되는 등의 상당한 개량 작업이 시도됩니다.
보다시피 고체 추진체는 모터 케이스 내측에 여러 형상으로 들어가게 되며, 고체추진체의 성형된 모습에 따라 연소특성과 연소시간, 추력특성, 비추력이 다양하게 변화합니다. HTPB의 경우 기존 CTPB에 비해 점성이 약해 생산성이 좋을 뿐더러 추진체 형상성형이 쉽고, 역학적인 성능이 뛰어납니다. 서방제국의 경우 70년대부터 이 추진체를 사용하였고, 한국은 90년대 말부터 적용하기 시작했습니다.
정교한 성형이 가능할 수록 원하는 성능을 얻어내기 쉬운데, 이 자체가 바로 기술인지라 같은 HTPB를 적용한다 하여도 그 성능이 동일하진 않습니다.
아울러 99년에 개발을 시작한 현무-2A와 현무-2B는 탄두중량만 다른 사실상의 동형 탄도탄이므로 한국정부는 이미 미국과의 협의와는 관계 없이 처음부터 500Km급 탄도탄을 확보하려 하고 있었음을 유추할 수 있습니다.(실제로 1999년 7월 당시 김대중 대통령이 클린턴에게 탄도탄 사정거리 500Km확보를 공식적으로 요구한 바 있습니다. 미국은 당연히 거부했고, 당시 정권은 거부하던 말던 요청했던 500Km급 탄도탄 개발을 그대로 추진한 것으로 보여집니다.)
현무-2A/B모델은 기존 현무-1에서 지적되던 여러 단점을 개선한 모델인데. 우선 경기도 2개소, 강원도 1개소에서 운용되던 현무-1 모델은 고정기지에서 운용되는 까닭에 이 당시 고도화되던 북한의 탄도탄 전력 사거리 내측에 들어 효율적인 운용이 힘들었습니다.(이 부분은 갱도진지를 채용한 북한 포병이 취약한 이유를 그대로 대입하면 됩니다.)
아울러 이동발사차량 모델도 트레일러에 실려 그대로 탄체를 노출한 체 운용하기에 취약한 건 매한가지였습니다. 우선 트레일러인지라 도로 사정에 크게 운용이 좌지우지 되었고, 탄체가 노출된 까닭에 침투한 특작부대의 대물저격총 저격만으로도 무력화될 수 있었으며, 기상상황이 나쁠 경우 발사가 불가능한 경우조차 있었습니다. 뿐만 아니라 통상 발사준비에 30분 이상이 소요되어 이동표적에 대한 대응능력, 그리고 TCT(Timt Critical Target)타겟에도 대응할 수 없다는 문제도 가지고 있었습니다.
이를 해결하고자 나온 신형 탄도탄이 바로 현무-2A/B이며, 단순히 미사일만이 아닌 발사차량과 교리도 크게 개선됩니다. 기존 한국군 탄도탄이 기본적으론 고정기지 배치, 고정표적 타격용이었다면, 그 다음 형태에선 TEL을 이용한 기동운용. 발사준비 시간 단축과 위성항법체계 적용을 통해 더욱 더 높은 정밀도를 얻어냅니다.
이를 통해 생존성과 작전범용성을 크게 확보하는 한편, 북한의 미사일 발사대나 이동식 미사일 발사대(TEL)을 직접 타격할 수 있는 능력을 얻어냈습니다. 현무 2A/B는 2017년까지 총 900발을 양산했다고 합니다. 기존 현무-1 탄도탄의 경우 퇴역했다고들 하는데, 90년대 중반부터 개량에 들어간 해당 탄도탄이 퇴역할 가능성은 없다고 보며, 나이키 허큘리스 전력이 공식적으로 완전 퇴역한 시점이 2014년이므로 아마 2020년대 후반까진 그 세력을 계속해서 끌고 나갈 거라 생각합니다. 따라서 현재 이 시점 한국군 탄도탄 전력은 여전히 수적으로 1500발 이상을 그대로 유지 중이라 볼 수 있습니다.
[4] 현무2C
현무 2C의 경우 공개된 발사영상을 보면 발사시 HTPB에 적용되는 AP산화제 특유의 하얀 연무 대신 약간 노르스름한 연무가 발생합니다. 추진체 자체의 추력에 비해 발생하는 연무의 양이 상대적으로 적고, 과산염 대신 무언가의 불순물이 섞인 발사연무 색을 관찰할 경우 HTPB가 아닌 NEPE추진체가 적용된 것은 아닌가?라는 의심을 품게 만듭니다.
특히 현무2C의 외형에서 큰 변화 없이 탄두중량을 증량하기 위해선 추진체의 추력과 비추력이 크게 개선되어야 하는데, 현재 한국의 HTPB기술은 거의 극한까지 다다른 상황입니다. HTPB의 사실상 연소제로 들어가는 알루미늄을 나노단위로 분말화하고, 여기에 불소계 코팅을 할 정도로 한계에 한계까지 성능을 뽑아 먹은 상황입니다.
따라서 전 현무 2C가 HTPB/HMX계열 추진체이거나, 혹은 NEPE추진체가 적용되었다고 생각합니다.
아울러 장보고급에 장착할 SLBM의 경우는 거의 100% 확실히 NEPE추진체를 사용할 것이라고 생각합니다. 잠수함 특유의 은밀성을 확보함이 곧 생존성을 확보하는 것이므로 발사연무가 적고, 빨리 사라져야 하는 특성상 NEPE이상의 추진체는 찾을 수가 없는 상황입니다.
이는 중국도 마찬가지인지라 자신들의 JL-2등의 SLBM에 NEPE를 적용한 바 있습니다.
[5] 중국과 비교
중국의 경우 핑퐁외교를 통해 미국으로부터 다량의 군사기술을 전수받게 되며, 그 중 가장 전략적인 기술이 바로 HTPB기술이었습니다. 우리가 70년대 말 CTPB기술을 확보한 상황이었을 때, 중국은 미국으로부터 HTPB기술과 자료, 인프라를 이전 받았습니다. 이런 HTPB가 적용된 대표적인 중국 탄도탄은 JL-1과 DF-21을 꼽을 수 있습니다.
이외에 DF-11(수출명 M-11) DF-15(수출명 M-9)를 통해 이란과 파키스탄에 고체탄도탄을 판매하고, 그 기술과 제조기반 역시 이전했습니다. 그리고 하필이면 이란과 파키스탄은 북한과 탄도탄 기술 거래를 하는 대표적인 국가들입니다. 당연히 중국이 이전한 기술들이 이들 나라를 거쳐 어느 나라로 흘러들어갔을 지는 너무나도 명확하지요.
현재 한국의 HTPB기술은 중국과 비슷한 수준이라 평가할 수 있으며, NEPE추진체 역시 중국과 비슷한 시기에 실용화한 상황입니다. 단순히 추진체 자체의 기술로는 아마 구속이 없다면 KARI나 ADD가 원하는 대로 일본의 SRB-A3정도의 성능을 구현할 수 있다고 하며. 실제로 일본은 SRB-A3를 묶어 엡실론과 같은 고체발사체를 개발한 바 있으며, 실제로 ADD역시 LEO궤도에 500Kg정도의 탑재체를 올릴 수 있는 고체추진 발사체를 개발할 수 있다고 주장하며, 현재도 미국과의 협상 테이블에서 고체부스터를 사용할 수 있게 해달라는 요구를 하고 있습니다.
즉, 제한만 없다면 한국의 고체추진체 기술은 당장 MRBM을 자체 개발할 수 있는 수준에 도달해 있고, 십수년 정도의 시간이 주어진다면 고궤도(SSO)상에 500Kg정도의 탑재체를 올려둘 수 있는 엡실론급 고체추진운반체 개발이 가능하다고 하며. 이 엡실론급은 미국의 피스키퍼와 탑재체 운반능력이 비슷합니다.(즉, 현재처럼 피똥 싸며 기반도 없던 액체추진 엔진을 개발할 시간에 고체추진체를 이용했다면 지금쯤이면 엡실론급 고체 발사체를 가지고 있었을지도 모른다는 뜻입니다.)
북한의 경우 2015년 5월 엑체추진 기반 북극성 1호를 발사실험하여 성대한 실패를 겪었고, 이런 개망신 직후 아주 신기하게도 불과 1년만인 2016년 4월경에 느닷 없이 고체추진 SLBM발사실험을 공개했습니다. 만일 고체추진 SLBM이 기존부터 존재하고 있었다면 북극성 1호를 무리하게 공개하여 개망신 당할 필요는 없었을 텐데. 북한에겐 2015~2016년 사이 천지가 개벽할 정도의 변화가 있었다는 뜻이겠지요.
변변한 HTPB제조시설조차 없던 북한이 느닷 없이 1년만에 액체추진 SLBM에서 고체추진 SLBM으로 진로를 돌리고, 최근 스커트 파생형으로 짐작된다는 공개자료와는 어울리지 않는 기습적인 탄도탄 발사실험을 수시로 진행하며, 그 스커드 파생형이란 모델의 사거리가 약 1000Km로 짐작되어 DF-15와 성능이 비슷하고, 비행특성도 비슷한 그 미스테리한 링크.
저만 중국이 의심가는 걸까요?
이미 전 북한 핵탄두 제조기술이 중국에서 파키스탄을 거쳐 유래했다고 떠든 바 있습니다.
그렇다면 탄도탄이라고 아니겠습니까? 뻔히 최소 십수년이 걸리는 테스트 과정이 대거 생략되고, 그것도 액체 추진체를 가지고 피똥을 싸다가 1년만에 고체추진체를 내민다? 뭔가 말이 되지 않지요?
여하간 제가 발견한 자료등을 보면 한국의 HTPB기술은 중국과 유사하며, NEPE역시 거의 유사한 수준이라고 합니다. 그런 자신감에 따라 ADD와 KARI역시 기보유한 발사체의 운반능력 확대를 위해선 고체부스터 해결이 가장 간절하다고 합니다. 지금 당장이라도 일본의 SRB-3A급 고체부스터를 제조해 적용이 가능해지며, 이리 되면 단숨에 현 KSLV-2의 운반능력을 3~5배 이상 신장할 수 있습니다. 물론 이를 허용할 경우 현무 2C를 넘어서는 탄도탄 개발을 허용하는 꼴이나 다름 없지요.
즉, 중국이나 한국이나 고체추진체 기술 자첸 비슷하다는 뜻입니다.
반면 북한의 경우 2016년에 드러난 바 있지만, 아직도 HTPB추진체를 적용한 탄도탄을 안정화시키지 못한 단계이며, 대략 15년 정도의 기술 차이가 있다고 합니다.
작성일 : 19-01-28 19:53
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