가) 천궁 PIP가 천궁과 다른 점

1> 근접센서가 빠졌다.

기존 천궁의 경우 성형고폭파편탄두를 기폭하기 위해 근접센서를 사용하고 있었습니다.

아음속 표적에 대해 8번에 7번은 직격을, 나머지 1번은 근접센서 발동에 따른 파편명중으로 표적을 격추할 정도로 천궁 자체의 기동제어능력은 상당히 뛰어난 편입니다만. 비행패턴이 단순한 아음속 표적이 아니라 SAM대응 패턴회피를 하며 가속하는 천음속 표적이 대상이라면  여전히 근접센서 반응에 따른 파편기폭은 여전히 중요합니다.

그러나 상대속도가 마하10이 넘어가는 탄도탄이 대응표적이라면 이야기가 달라집니다.

만일 탄도탄 대상으로도 근접센서를 사용하게 될 경우 PAC-2가 겪은 문제를 그대로 리바이벌하는 문제가 발생합니다. 이러한 이유로 천궁 PIP역시도 PAC-3가 택한 방식을 그대로 따라갑니다. 즉, 미사일 자체의 능동탄지센서를 이용해 표적과의 대략적 거리정보를 얻어내고, 그를 바탕으로 미리 요격용 텅스텐 펠릿들을 예상지점에 뿌려두는 방식입니다.

초록색이 텅스텐 펠릿이고, 빨간색이 작약입니다.

일반적인 미사일 탄두를 생각하면 빈약하기 짝이 없는 것인데, 실제로 PAC-3의 탄두작약량은 350g에 불과합니다. 그나마도 탄두용 작약에 비하면 폭속이 가소로운 수준인데, 이건 아주 의도적인 것입니다. 말 그대로 탄도탄의 통과예상 공역에 텅스텐 펠릿을 토스하듯 밀어넣는 용도이기 때문입니다. 그래서 작약역시 보시듯 비대칭입니다. 텅스텐 펠릿을 최대한 모아놓고 기다리겠다는 의도죠. 이러한 텅스텐 펠릿의 그물막을 좁고 밀도있게 펼쳐놓은 덕에 약간의 탄체제어 오차가 발생하더라도 텅스텐 펠릿 밀도가 떨어지는 가생이 부근에 맞아도 탄도탄은 치명적 피해를 입습니다.

이미 PAC-3자체의 비행속도가 마하 6이 넘어가는데다 날아오는 탄도탄도 최소 마하 5는 되니 상대속도가 마하 10입니다. 수십그램짜리 텅스텐 펠릿 몇알만 충돌해도 미사일 탄체가 분해되는데는 아주 충분하기 때문입니다. 이게 PAC-3가 말로는 탄두직격이지만, 실상은 물리에너지 직격방식이라고 풀이하는게 더 어울리는 이유입니다.

천궁 PIP의 탄두 역시 이 방식을 채용했을 가능성이 매우 높습니다.

2> 공력핀이 추가되고, 측추력제어방식이 약간 달라졌다.

기존 천궁탄체엔 존재하지 않던 귀날개(카나드)가 추가되었습니다.

천궁의 경우 기존 공력핀을 통해 50G정도의 기동성을 확보하였었는데, 이는 어디까지나 종말제어시 측추력제어기 가동이 전제되었을때의 최대기동성입니다. 그리고 이 정도만으로도 항공기 상대로는 충분한 성능이라 볼 수 있는데, 상대가 탄도탄이라면 이야기가 틀려집니다. 종말유도단계에 더욱 큰 기동성이 필요하게 될 뿐만 아니라...

탄도탄 요격은 요격탄의 비행영역 전체에 높은 반응성을 요구하기 때문입니다.

특히 사격통제체계의 해상도와 정밀성이 낮으면 낮을수록 요격탄의 반응성이 더욱 더 높아져야 하지요. 여기에 탐지와 추적 알고리즘이 덜 최적화된 상태일수록 요격탄에 더욱 더 많은 중간항법보정 명령을 내려야 하니 이에 대응하는 요격탄은 더더욱 큰 반응성을 가져야만 합니다. 이는 아직 우리 천궁 MFR의 요격알고리즘 최적화와 소프트웨어 최적화가 덜 성숙되었다는 반증이기도 합니다. 

아무튼 측추력기를 비행영역 전부에 가동할 수 없기 때문에 결국 종말유도단계이전의 중간유도단계에서의 반응성 확보를 위해 탄체선단부 공력핀을 추가하였다 볼 수 있습니다. 이는 요격고도와 요격거리를 모두 늘린 PAC-3MSE도 공력핀 면적을 늘린 것과 같은 변화점을 보면 충분히 이해 가능한 영역입니다.

(물론 귀날개와 같은 항력덩어리를 달아놓는게 아니라, 기존 핀을 더 넓힌 정도의 개량이지만...)

이로 인해 외관이 9M96E와 매우 유사해졌는데, 애시당초 천궁탄체가 러시아제 미사일과는 상관이 없었던 것처럼 천궁 PIP도 외관만 유사하지, 선택한 기술방식과 내부설계는 여전히 다릅니다. 물론 탄체의 외관을 선택한 기술적 이유를 생각해보면 러시아나 한국이나 어떤 문제를 겪고 있는건지, 미국에 비해 뭐가 부족한지는 바로 답이 나오죠.(미국은 향후 다비드 슬링이란 좀 더 고기능성 요격탄을 채용할 예정인데, 밥그릇이 먼저냐, 숟가락이 먼저냐하는 순서를 생각해보면 좀 재밌긴 합니다.)

3> 탄체가 좀 더 두껍다.

기존 천궁보다 탄체의 직경이 더 굵어져서 9M96E2와 같은 사거리 120Km라느니 하는 이야기도 나오는데...천궁 PIP는 모노펄스 로켓모터입니다. 그냥 모터가 더 커져서 탄체의 속도와 초기가속도가 더 늘어나 요격고도가 늘어난 물건입니다. (물론 나중에 듀얼 펄스 로켓등을 개발하게 되면 적용시 사거리 확대가 가능하긴 할 겁니다. 단, MFR까지 갈아치운다는 전제를 깔았을때.)

9M96E2와 같은 120Km사거리는 어디까지나 다중펄스 로켓모터 채용등이 되어야 선결되는 과제입니다.

그런데 여전히 한국은 다중 펄스 로켓을 여전히 연구중인 상황이고, 또 천궁 PIP는 거의 비슷한 용적을 바탕으로 요격고도와 탄체의 속도를 끌어올린 물건이기 떄문에 여전히 바람과는 달리 유효사거리는 기존 천궁과거의 다를게 없습니다.

다만, 좀 더 강력한 모터를 채용한 덕분에 기존 천궁이 최대속도 마하 5였다면, 천궁 PIP의 경우 PAC-3와 비등한 마하 6이상의 비행속도를 확보하였을 가망이 높습니다.

나) 탄도탄 요격능력은 어느 정도인가?

아마 미사일 자체의 운동능력은 PAC-3와 비교하면, 종말유도단계를 제외한 나머지 모든 비행영역에서 더 우수할 것입니다. 사실 PIP의 개량된 측추력제어기와 추가된 무게중심 부근 대형 측추력기를 생각하면 종말유도단계에서의 운동성 역시 천궁 PIP가 더 우수할 겁니다. 때문에 요격탄 자체는 좀 더 높은 탄도탄 대응능력을 가지고는 있습니다. 즉, 요격탄 자체의 포텐셜은 충분하다는 뜻입니다.

따라서 나머지 요격알고리즘과 MFR의 성능에 따라 요격능력이 판가름 날 것입니다. 문제는 최적화입니다. 아무리 우수한 체계를 만든다하여도 그건 어디까지나 이론적 설계에 근사할 추정의 영역일 따름입니다. 결국은 실제로 탄도탄 요격을 해봐야 단점을 발견하고, 단점을 개량할 수 있습니다.

현재 개발을 마치고 실전배치에 들어가 실전에서 탄도탄을 요격한 체계는 PAC-3가 유일무이합니다.

이 물건조차도 실전에서 꽤 여러 문제를 겪고 문제점을 해결해나가고 있다고 합니다. 현재 사우디 아라비아가 S-400이라는 물건을 점찍어 두고 있으면서도 후티 반군의 탄도탄 공격에 대응할 해결방안으로 택한게 PAC-3추가도입(무려 600발)이라는 점을 생각하면 시시하는 바가 큽니다.

결국엔 이스라엘제 탄도탄 모사비행체를 사다가 너른 사격시험장에서 지속적으로 테스트를 해봐야 한다는 소립니다. 현재 독일의 MEADS가 그 같은 과정을 밟고 있죠. 우리보다 국토가 더 너른 독일조차도 탄도탄 요격미사일 시험을 위한 사격장 확보가 불가능한 상황인지라 미국의 화이트 샌드 기지에서 시험평가중입니다.(실제로 독일의 MEADS는 아음속 비행체와 탄도탄 모사비행체를 동시에 탐지에 요격하는 테스트를 최근 성공적으로 수행한 바 있습니다.)

천궁 PIP를 독일 MEADS이 걸어온 길을 따라가게 한다면...

천궁 PIP의 기대되는 요격능력은 PAC-3와 유사할 것입니다. 현재 PAC-3는 스커드 타입 탄도탄만이 아니라, 비교적 신형의 SS-21요격도 실전에서 실증하고 있는 형편입니다. 이 경우 북한이 보유한 특정모델을 제외한 나머지 모든 탄도탄에 대해 요격이 가능하다 할 수 있겠죠.

다) 문제점은?

제공할 수 있는 방어면적이 작습니다. 사거리가 40Km수준이고, 요격고도의 문제로 거의 단 1번의 요격기회만을 붙잡을 수 있습니다. 또 로프티드 탄도로 쏘아올린 고사각 탄도탄에 대한 요격확률이 떨어지는 문제점도 존재합니다.

이는 PAC-3도 동일하게 겪는 문제점이며, 사우디 아라비아등이 THAAD를 진지하게 도입검토하는 이유이기도 합니다.(후티반군이 PAC-3가 배치된 영역에 대한 탄도탄 공격은 거의 소용이 없다는 걸 깨닫고 방어영역 바깥의 사우디 아라비아군을 집중타격중입니다.)

이런 단점을 보완하기 위한 것이 결국은 L-SAM입니다만, 카더라에 따르면 공군의 요구로 인해 L-SAM의 개발방향은 탄도탄 요격보단 항공기 혹은 순항미사일에 대한 장거리 요격쪽에 더 집중하고 있는 상황입니다. 다기능 레이더의 사용대역이 S밴드라든지...(미래 한국군은 PAC-3MSE 6개 포대와 천궁 PIP 6개 포대, L-SAM 4개 포대로 구성된 탄도탄 요격용 포대를 보유할 예정인데, 제 생각엔 이 걸로도 좀 부족할 거 같음.)