입력 2021. 02. 02. 07:00수정 2021. 02. 02. 08:11 댓글 2개
2021년1월14일 열병식에서 처음으로 등장한 북한 KN-23 개량형 미사일. 종전에 비해 탄두가 뾰족해지고 길어져 전술핵탄두 장착 가능성이 제기된다. /조선중앙통신
안녕하세요, 김정은 북한 국무위원장이 노동당 8차 대회에서 전술핵개발을 공식 지시하고 지난달 북 열병식에서 전술핵탄두를 장착할 수 있는 것으로 추정되는 KN-23(북한판 이스칸데르) 개량형 미사일이 등장해 북한의 전술핵 등 신형 미사일 위협에 대한 대응책이 주목을 받고 있습니다.
핵탄두가 장착된 미사일이라면 단 한발이라도 우리 땅에 떨어지는 비극적인 사태는 막아야겠지요. 이를 위해 당연히 미사일 요격능력 강화 필요성이 제기되는데요, 과연 날아오는 모든 미사일을 방어하는 게 현실적으로 가능할까요?
◇날아오는 미사일 모두 요격 방어하는 것은 현실적으로 불가능
일부 전문가들은 모든 미사일에 대한 요격 방어는 불가능하기 때문에 북 미사일 이동식 발사대 등에 대한 타격능력을 강화하는 게 더 효과적이라고 주장하고 있습니다. 오늘은 북 신형미사일 대응책을 요격과 타격, 어느쪽에 중점을 두는 게 좋을지에 대한 말씀을 드리도록 하겠습니다.
북 미사일 대책이 요격과 타격 중 어느 게 더 효과적이냐는 해묵은 논쟁꺼리 중의 하나입니다. 하지만 그동안 이에 대해 과학적으로, 논리적으로 분석한 자료는 알려진 게 거의 없었습니다. 그런데 최근 국립외교원의 한 교수께서 이에 대해 흥미로운 분석 논문을 발표했습니다.
2020년10월 북한 열병식에 등장한 6연장 '초대형 방사포'. 초대형 방사포는 세계 최대인 직경 600mm급으로 KN-23미사일과 함께 대표적인 신종무기 위협으로 부상했다. /뉴시스
국립외교원 외교안보연구소 황일도 교수가 외교원 홈페이지에 공개한 ‘미사일 요격 체제의 적실성 검토를 위한 개념 연구’라는 논문이 그것인데요, 그는 44쪽 분량의 이 보고서에서 란체스터(Lanchester) 모델(방정식)을 활용해 북 미사일에 대한 요격능력을 강화했을 경우와 타격능력을 강화했을 경우의 효과에 대해 분석했습니다.
란체스터 모델은 미분방정식에 의해 전투의 피해 발생 추이를 묘사하는 대표적인 동태적 방법론으로, 상당수의 워게임이 활용하고 있는 기본 방정식이라고 할 수 있습니다.
◇북 미사일 대응, 요격 강화보다 타격 강화가 효과적
황 교수는 한·미연합군 대 북한군 미사일간의 교전 상황을 상정했는데요, 우선 한·미 미사일 전력이 북한의 2배라는 것을 전제로 시뮬레이션을 해봤다고 합니다. 한·미 연합군이 북 미사일의 10%를 요격할 수 있다고 가정할 경우 북 미사일 이동식 발사대는 24회 교전 후 전멸하는 것으로 나타났다는군요.
이때까지 한·미군 미사일 발사대는 13% 미만이 파괴되고, 남한에 떨어지는 북 미사일 총 수량은 미사일 발사대의 7.49배 정도였다고 합니다. 즉 북 이동식 발사대 1기가 7.49발의 미사일을 발사한 뒤 파괴된다는 얘기입니다.
올해부터 우리 군도 도입할 패트리엇 최신형인 PAC-3 MSE미사일 발사 장면. 기존 PAC-3에 비해 요격고도가 2배 가까이 높아졌지만 1발당 가격이 60여억원에 달한다./미 레이시온사
반면 같은 돈으로 요격 미사일 대신 타격 미사일을 도입한다면 북 미사일 발사대 전멸은 21회 교전 후로 앞당겨 집니다. 이때까지 파괴되는 한·미군 미사일 발사대도 7% 미만으로 줄어들지만 남한에 낙하하는 북 미사일 총 수량은 미사일 발사대의 7.6배 정도라고 합니다. 요격능력 강화가 남한에 떨어지는 북 미사일 총량면에선 우리에게 좀 유리하지만, 북 미사일 발사대 섬멸이나 한·미 미사일 피해 측면에선 타격능력 강화가 유리하다는 얘기입니다.
한·미 연합군 대 북한군 미사일의 격차가 2배에서 1.5배로 줄어든다면 두 부문(남한에 떨어지는 북 미사일 총량, 북 미사일 발사대 섬멸시간) 모두 타격능력 증강이 요격능력 증강보다 유리한 결과가 나왔다고 합니다. 즉 북 미사일 발사대가 늘어날수록 요격무기 증강보다는 같은 돈을 타격무기 증강에 투자하는 게 우리에게 유리하다는 얘기입니다. 이런 결과는 KN-23과 같은 요격회피 능력이 강화된 미사일에 적용해도 마찬가지였다고 합니다.
이 같은 결과는 향후 전술핵을 포함해 북한의 신형 미사일과 초대형 방사포 등 방사포 위협에 대한 대책을 수립하는 데 있어 시사하는 바가 많습니다. 물론 북 신형미사일과 방사포를 요격하는 미사일 방어능력은 지금보다 분명히 강화할 필요가 있습니다. 그런데 핵무기에 대한 공포 때문에 날아오는 북 미사일을 모두 막아야한다는 강박 관념에 사로잡힐 수 있지만 현실적으로 단 한발의 미사일도 허용하지 않는 미사일 방어체계란 존재하지 않습니다.
충남 태안 국방과학연구소(ADD) 종합시험장에서 시험발사되고 있는 사거리 800㎞의 현무2C 미사일. 현무2 미사일은 우리 군의 대표적인 북 미사일 타격수단 중 하나다. /국방부
◇주먹구구식 요격, 타격 전력 증강 땐 수조원 국방비 낭비 우려
황 교수도 논문에서 “미사일 경쟁이 계속될수록 어떻게든 날아오는 미사일 모두를 막을 방법은 없고, 그 숫자를 최소화하는 것만이 목표일 수밖에 없다”며 “북 미사일 전력이 강화될수록 요격보다는 타격자산 강화가 이 숫자(날아오는 북 미사일) 총량을 줄이는 데 유리할 수 있음을 위 결과들이 시사한다”고 강조하고 있습니다.
물론 황 교수가 군 기밀정보를 갖고 분석한 것이 아니기 때문에 현실과 괴리가 있는 등 일부 오류가 있을 수는 있습니다. 하지만 그동안 개념적으로 거론돼왔던 사안에 대해 처음으로 계량화된 분석을 시도했다는 것 자체로도 의미가 적지 않을 것입니다.
특히 군 당국이 아닌 외교부 산하 기관에서 이런 분석이 사실상 처음으로 나왔다는 데 대해 군 관련부서는 각성할 필요가 있다고 봅니다. 군사분야에 오랫동안 관심을 가져왔던 황교수는 개인적인 차원에서 이번 연구를 시작했다고 합니다. 군 당국은 지금이라도 국방연구원 등 씽크탱크를 적극 활용해 이 문제에 대해 깊이 고민하고 심층 검토해야 할 것입니다.
주먹구구식으로 북 미사일 요격 및 타격 분야에 대한 전력증강을 진행한다면 수조원 이상의 국방예산을 낭비하는 결과를 초래할 수도 있기 때문입니다.
북한이 지난 14일 열병식에서 수류탄과 비슷한 위력을 갖는 유탄(榴彈.공중폭발탄)을 기관포처럼 쏠 수 있는 휴대용 스마트 유탄발사기 등 보병 소부대용 신무기 2종을 처음으로 공개한 것으로 나타나 주목을 받고 있다.
북한이 공개한 열병식 영상에 따르면 휴대용 스마트 유탄발사기와 RPG-7 대전차로켓 개량형을 든 북한군 부대들이 처음으로 등장했다. 스마트 유탄 발사기는 사격통제장치 등을 장착해 한국군 K11 복합형 소총처럼 생겼지만 총신 구경이 소총보다 큰 것으로 파악됐다. 전문가들은 총신 구경이 25㎜ 안팎일 것으로 추정하고 있다.
북한군 신무기는 25㎜ 유탄(공중폭발탄)을 기관포처럼 고속으로 쏠 수 있는 장비로 추정된다. 컴퓨터가 표적까지의 거리를 계산해 유탄이 표적 상공에서 비교적 정확히 폭발할 수 있도록 한 게 특징이다. 우리 군도 고속 유탄발사기(K-4)가 있지만 40㎜ 유탄을 사용, 훨씬 크고 무거워 보병이 휴대할 수는 없다. 세계적으로는 미군의 XM-25가 대표적인 휴대용 공중폭발탄 발사기로 꼽힌다. 25㎜ 유탄을 쏠 수 있는 무기로 이라크·아프가니스탄전 등 실전에서도 사용됐다. 하지만 폭발사고 등 안전 문제와 비용 초과, 개발 지연 등으로 지난 2018년 도입이 취소됐다.
지난 14일 북한 열병식에 첫 등장한 신형 스마트 유탄발사기. 미국의 XM25와 비슷하게 25mm 유탄을 고속발사할 수 있는 무기로 추정된다. /조선중앙TV 연합뉴스
전문가들은 북한이 실제로 스마트 유탄 발사기를 도입한다면 중·소대 등 소부대 전투력이 크게 향상될 것으로 우려하고 있다. 그러나 세계적으로 이런 형태의 무기 실전배치에 성공한 사례가 아직 없다는 점에서 북한이 열병식 과시용으로 등장시켰을 가능성도 제기된다. 군 소식통은 “북한이 이번에 공개한 휴대용 유탄발사기는 중국·러시아에서도 비슷한 무기를 찾기 어려운 독특한 형태”라며 “실제 성공 및 실전배치 여부는 좀더 지켜봐야 할 것”이라고 말했다.
북한은 또 세계에서 가장 널리 사용중인 대전차 로켓인 RPG-7의 개량형도 공개했다. 열병식 당시 북 방송이 ‘인민군대 첫 기동타격부대’라고 소개한 제108 기계화보병사단이 이 개량형 RPG-7을 들고 등장했다. 기존 RPG-7에는 없던 소총 형태의 개머리판이 달려 있어 로켓을 후폭풍 없이 자유자재로 쏠 수 있게 개조한 것으로 추정된다.
후폭풍이 없으면 폐쇄된 실내 공간 등 종전보다 다양한 공간에서 사격할 수 있어 우리 군 기계화부대 등에 대한 위협이 커질 수 있다. 북한은 분대 단위까지 RPG-7 로켓 사수를 두고 있다. 영화에도 자주 등장하는 RPG-7은 적 전차는 물론 차량, 벙커 등 다양한 목표물을 공격할 수 있어 ‘가성비 갑’ 무기로 평가되고 있다.
지난 14일 북한군 열병식에서 첫 등장한 RPG-7 개량형 대전차 로켓. 개머리판을 장착해 후폭풍을 없애는 등 성능을 대폭 개량한 것으로 추정된다. /조선중앙TV 연합뉴스
북한은 이번 열병식에서도 우리 K-11 복합형 소총과 비슷한 복합형 소총을 다시 등장시켰다. K-11은 5·56㎜ 소총과 20㎜ 공중폭발탄을 결합한 무기로 우리가 세계에서 처음으로 실전배치했었다. 하지만 잇딴 문제 발생으로 실전배치 및 양산이 취소된 상태다.
북한군의 복합형 소총은 지난 2017년 이후 열병식이 열릴 때마다 등장하고 있다. 일각에선 우리는 물론 미군도 실전배치에 실패한 무기라는 점에서 북한이 열병식에 가짜(모형)를 들고 나오는 것 아니냐는 의문도 제기하고 있다.
전문가들은 북한이 일부 가짜 논란이 있지만 지난해 10월 이후 열병식에서 보병 소부대 전투력을 대폭 향상시킬 수 있는 ‘북한판 워리어 플랫폼’ 등 신무기들을 대거 등장시키고 있는 데 주목하고 있다. 북한은 지난해 10월 열병식에서 중국제 QBZ 95 불펍 소총으로 추정되는 불펍 소총을 첫 공개했다.
지난해 10월 열병식에 신형 전투복, 조준경 장착 소총 등 '북한판 워리어 플랫폼'으로 무장하고 등장한 북한군. /조선중앙TV 연합뉴스
QBZ 95는 고장이 잦아 중국에선 도태되고 있는 총이어서 중국에서 밀수입했을 가능성도 나온다. 군 소식통은 “북한이 도태장비라도 중국에서 밀수입했다면 북 무기수출을 철저히 통제하고 있는 유엔 대북 제재 위반 논란이 불거질 수 있다”고 말했다.
군 당국 분석에 따르면 북 열병식에 등장한 야간투시경의 경우 러시아제 PNV-10T를 모방생산했을 가능성이 높다고 한다. 또 미군 멀티캠 타입의 전투복들도 등장해 유사시 미군과의 혼동 가능성도 제기된다. 특히 남북간 분대급 소부대 전투력면에서 우리 군의 열세가 더 커질 것이라는 우려도 나오고 있다.
소총탄과 20mm 공중폭발탄을 같이 사용할 수 있는 한국군 K-11 복합형 소총. 잇딴 사고 등으로 실전배치 및 양산이 취소돼 육군 분대 전투력 약화가 우려되고 있다. /유용원의 군사세계
현재 북한군 분대원은 12명이지만 우리 군은 10명이고 곧 8명으로 줄어들게 된다. 4명이나 차이가 나는 것이다. 더구나 우리 군이 분대원 감축에 따른 전투력을 보강하기 위해 도입키로 했던 K-11 배치가 취소되면서 전투력 강화에 큰 차질이 생겼다. 반면 북한군 분대는 기존 RPG-7 로켓 사수와 지정사수(저격수)외에 신무기 추가도입을 추진하고 있다.
더구나 북한군은 10년 동안 장기복무하는 반면 우리 육군은 복무기간이 18개월로 단축돼 숙련도면에서도 크게 뒤떨어지는 상황이다. 익명을 요구한 군의 한 전문가는 “남북한 소부대 전투력 격차가 더 커지기 전에 우리 군의 ‘워리어 플랫폼’이 조기 배치될 수 있도록 적극 추진해야 한다”고 말했다.
오늘날 기술의 발달에 따라 우리 생활의 모든 분야에서 전자기기가 사용되고 있다. 군사분야에서는 고도의 정밀도를 자랑하는 첨단무기와 고성능 정보통신장비를 이용한 지휘통제체계 운용에 전자기기가 사용되고 있다.
산업분야에서는 생산시설 가동에 사용되는 전력공급을 정상적으로 하기 위해 전자기기가 사용되고 있으며, 원활한 금융활동과 실시간 정보처리를 위한 각종 전산 네트워크 유지에 전자기기가 사용되고 있다. 또한 각종 위험한 일을 로봇이 도맡아 하는 무인화 자동 생산 시스템에도 많은 전자기기가 사용된다.
일상생활에서는 우리가 매일 사용하는 휴대폰의 운영 기반이 되는 이동통신체계에 수많은 전자기기들이 사용되며, 먼 거리도 편리하게 이동할 수 있게 해 주는 운송체계에 많은 전자기기가 사용된다. 또한 우리의 위치를 쉽게 알 수 있게 해 주는 GPS 위성체계나 중증 환자를 치료할 때 사용하는 정밀의료장비 등 다양한 분야에서 전자기기의 사용이 급격하게 증가하고 있다.
전자기기의 사용이 많아질수록 우리의 생활이 편리해진다는 장점이 있지만, 전자기기에 대한 의존도가 높아질수록 [그림 1]과 같이 EMI Electro Magnetic Interference 공격에 노출되었을 때 피해도 더욱 커질 수 있다.
[그림 1] EMI 공격에 따른 피해
EMI를 이용하여 전자기기를 공격하는 사례 중 하나가 우리에게 익숙한 전자기 펄스EMP Electromagnetic Pulse 공격이다. EMP란 핵폭발에 의하여 생기는 강력한 전자기 펄스를 말하는 것으로, EMP가 지닌 에너지가 엄청나게 크기 때문에 전자기기가 EMP에 노출되었을 때 회로가 버틸 수 없는 정도의 과전류가 흐르게 된다. 이 과전류가 전자기기 내부의 전자회로를 파괴시킴으로써 반도체로 작동하는 모든 전자기기, 즉 통신장비, 컴퓨터, 운송수단, 전산망, 군사장비 등이 마비되는 것이다. 전자회로를 파괴시키는 방법뿐만 아니라 전자기기의 주파수 교란을 통해 전자기기 오작동 및 마비를 일으킬 수도 있다. 전자기기의 사용이 많은 현대에 EMI에 의해 발생할 수 있는 피해에 대해 자세히 알아보자.
[그림 2] 전쟁 중 이루어지는 수많은 통신
현대전에서 첨단무기의 사용이 많아짐에 따라 전자 기기의 의존도가 점차 커지고 있다. [그림 2]와 같이 적의 위치와 규모를 찾아내기 위해 사용하는 무인 정찰기부터 적의 정확한 위치에 폭격을 가하는 전투기까지 전쟁 중에는 수많은 통신이 이루어진다.
[그림 3] EMI 공격 예상도
이렇게 전자기기를 많이 사용하는 전쟁 상황에서 [그림 3]과 같이 적이 EMI 공격을 한다면 EMI 공격의 사정권에 있는 전자기기는 제 기능을 못할 것이다. 아군의 군사지휘통제(C4I) 시설이 제 기능을 하지 못해 원활한 지휘통제가 불가능해지고, 최첨단 무기들이 정상적으로 작동하지 못하게 된다. EMI 공격만으로 아군의 전투력이 급감하게 되는 것이다.
산업분야에서 전자기기의 사용도 매우 많아지고 있다. 우리 생활에서 모든 산업의 동력이 되는 전기를 공급하는 전력체계도 전자기기를 통해 관리되고 있어서, 발전소나 한국전력이 EMI 공격을 받을 경우 전력공급에 큰 문제가 발생할 수 있다. 또한 금융 및 전산네트 워크가 EMI 공격을 받아 마비될 경우 산업 전반적인 금융활동에 큰 문제가 발생할 수 있다.
현대는 AI 시대로 생산분야에서도 이러한 기술을 적극 도입하고 있다. 이런 기술을 가장 적극적으로 도입하는 사례가 바로 무인화를 통한 자동화 생산 시스템이다. 과거에는 공장에서 물건을 생산할 때 사람들이 직접 만들었다. 하지만 현대에는 자동화 생산 시스템을 통해 공장에서 로봇들이 물건을 생산하고 사람은 이를 확인 및 감독하는 역할을 하는 추세로 변하고 있다. 이렇게 많은 전자기기를 사용하여 자동화 생산 시스템이 갖춰진 공장이 EMI 공격을 받게 된다면 공장은 완전 마비될 것이다.
[그림 4] 우리사회 네트워크망
일상상활에서도 전자기기의 사용 비중은 매우 높아지고 있다. 우리가 매일 편리하게 사용하는 이동통신이 일상생활에서 전자기기를 사용하는 사례 중 하나다. [그림 4]와 같이 우리 사회는 모두 네트워크망으로 연결되어 있어 어디서나 편리하게 휴대폰을 사용할 수 있다. 그런데 이러한 이동통신체계에 EMI 공격이 이루어진다면 우리가 매일 사용하는 휴대폰은 한순간에 고철 덩어리가 될 것이다. 이뿐만 아니라 국가 기간 통신망도 마비되어 정상적인 일상생활이 불가능해질 것이다.
[그림 5] 미래의 차량 자율주행
요즘 활발하게 개발되고 있는 분야 중 하나가 바로 자율주행 차량이다. 아직은 고속도로 같이 제한된 상황에서만 자율주행이 가능하지만 [그림 5]와 같이 미래에는 완전 자율주행이 가능해질 것이다. 이렇게 완전 자율주행이 가능해지는 미래에는 운전자의 안전을 위해 수많은 전자기기를 사용하여 자율주행 자동차를 제어할 것이다. 그런데 자율주행하던 차량이 EMI 공격을 받아 차량의 제어장치가 정상적으로 작동하지 않는다면 안전한 자율주행이 불가능해지고 이는 큰 사고로 이어질 것이다.
중증 환자 중에는 정밀 의료장비의 도움을 받아 치료를 받거나 생명을 유지하는 사람이 많다. 그런데 EMI 공격으로 정밀 의료장비가 마비되거나 오작동을 하게 된다면 많은 환자들이 큰 피해를 입을 것이다.
지금까지 전자기파 교란(EMI)의 위험성에 대해 알아 봤다. EMI는 우리 생활에 깊게 연관되어 편리함을 주는 전자기기의 마비나 오작동을 일으켜 우리에게 큰 피해를 줄 수 있다. 그럼 전자기파가 무엇이길래 교란을 일으켰을 때 전자기기가 정상적으로 작동하지 못하는 것일까?
• 전자기파란?
[그림 6] 전자기파의 진행
전자기파Electromagnetic Waves는 전기장(E)과 자기장(B)에 의해 공간에서 진행하는 파동을 말한다. 전하가 가속도 운동을 할 때 [그림 6]과 같이 전기장과 자기장이 발생하는데, 이렇게 발생한 전기장의 변화는 자기장의 변화를 유도하고 자기장의 변화는 전기장의 변화를 유도한다. 이러한 전기장과 자기장의 관계는 마치 오리가 알을 낳고 이 알에서 다시 오리가 태어나는 것과 같이 서로 영향을 미치며 연속적으로 발생한다. 전자기파는 이러한 전기장과 자기장의 두 진동면에 모두 수직한 방향으로 진행하는 파장을 말한다.
전기 현상과 자기 현상을 정리한 물리 방정식들을 ‘맥스웰 방정식Maxwell's Equations’이라고 부른다. 이 방정식을 통해서 물질이 없는 공간에서도 전자기파가 존재할 수 있다는 것을 확인하였고, 이 전자기파를 우리가 확인한 것 가운데 가장 빠른 ‘빛’으로 정의하였다.
전자기파는 우리가 일상생활에서 많이 접하는 것으로, 파장에 따라 그 종류가 분류된다. 파장이 짧은 순으로 나열해 보면 파장이 가장 짧은 감마선을 시작으로 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 그리고 마지막으로 파장이 가장 긴 전파가 있다.
전자기파의 종류에 대해 좀 더 자세히 알아보기 전에 전자기파의 종류를 구분하는 ‘파장’에 대해 먼저 알아보자.
• 파장이란?
[그림 7] 파장의 개념
파장Wavelength은 [그림 7]과 같이 파동이 진행하는데 시간이 지남에 따라 같은 모양이 반복되는 최소 길이를 말한다. 파장이 길이에 관련된 개념이라면 주기는 시간에 관련된 개념이다. 주기는 파동이 진행하면서 같은 장소에 같은 모양이 반복되는 최소 시간을 말하는 것으로, 진동수(=주파수)와는 역의 관계를 갖는다.
그렇다면 왜 파장에 따라 전자기파의 종류를 구분 하는 것일까? 지금부터 그 이유에 대해 알아보자.
첫째, 파장에 따라 우리가 구별할 수 있는 물체의 최소 크기가 결정된다. 우리가 물체를 눈으로 보고 구별하는 방법은 물체에 반사되어 나오는 파동을 통해 물체를 구별하는 것인데 파장에 따라 작은 물체는 우리가 구별하지 못하게 된다.
예를 들어 설명하면 이해가 좀 더 쉬울 것이다. 우리 눈에 보이는 가시광선의 파장은 400~700nm이다. 일상적인 생활을 할 때는 아무 불편함을 느끼지 못하고 작은 물체를 볼 때도 현미경의 도움을 받으면 어느 정도 크기까지는 볼 수 있다. 하지만 크기가 작은 1nm 이하의 원자는 현미경의 배율을 아무리 높인다고 해도 우리 눈으로 볼 수 없다. 1nm 이하의 원자는 가시광선으로는 식별할 수 없기 때문이다. 이렇게 크기가 작은 원자를 구별하기 위해서는 파장이 짧은 전자기파를 사용해야 하는데, 파장이 1nm 이하인 X선을 사용한다면 1nm 이하의 원자도 구별할 수 있게 된다. 또한 파장이 수 미터에 이르는 라디오파로는 함선이나 전투기를 구별하지 못한다. 이렇게 멀리 떨어진 물체를 식별하기 위해서 개발된 것이 바로 ‘레이다’이다.
제2차 세계대전 중에 발명된 레이다는 파장이 수 cm인 전자기파를 발생시키는 기술을 이용한 것으로, 전자기파가 멀리 떨어진 함선이나 전투기에 부딛힌 후 반사되어 돌아오는 것을 통해 물체를 식별해 낼 수 있었다. 이렇게 파장의 길이에 따라 우리가 구별할 수 있는 물체의 최소 크기가 달라지기 때문에 파장의 크기에 따라 전자기파를 구분하는 것이다.
둘째, 파장이 길면 회절Diffraction이 크게 일어난다. 회절은 파동이 공간에서 진행하다가 장애물을 만났을 때 장애물 뒤쪽으로 돌아 들어가는 현상으로 [그림 8]과 같이 발생한다. 회절의 정도는 파장의 길이에 따라 결정되어 파장이 길면 길수록 회절이 더 잘 일어난다.
[그림 8] 전자기파의 진행과 회절
이러한 회절현상은 우리 일상생활에서도 쉽게 접할 수 있는데, 담장 너머의 사람이 소리를 질렀을 때 사람은 보이지 않지만 소리는 들리는 것이 한 가지 예이다. 이러한 회절 현상은 전자기파를 사용할 때 크게 고려해야 할 사항으로, 예를 들어 설명하면 이해가 좀 더 쉬울 것이다. 우리가 일상생활에서 많이 듣는 라디오는 AM 방송과 FM 방송이 있다. 이 중 AM 라디오 방송은 중파를 사용하는데, 이 중파는 파장이 수백 미터에 이른다. 이렇게 파장이 길다 보니 건물이나 언덕을 만나도 회절이 잘 일어나서 난청 지역이 거의 없다. 반면에 FM 라디오 방송은 초단파를 사용하는데, 이 초단파는 파장이 수 미터로 AM 라디오 방송이 사용하는 중파에 비해 파장이 상대적으로 짧다. 이렇게 파장이 짧다 보니 회절이 잘 발생하지 않고 직진성이 강해서 건물이나 언덕과 같은 장애물 뒤편은 전파가 전달되지 못해 난청지역이 된다.
군사적인 목적으로 통신할 경우 난청지역이 발생하는 것을 최소화해야 하기 때문에 파장이 수십 미터에 이르는 전파를 사용한다. 실시간으로 상황이 바뀌는 전장 상황에서 난청지역 발생으로 인해 지휘부와 통신이 되지 않는다면 성공적인 작전수행을 하지 못할 것이기 때문이다. 특히 산악지역에서는 난청지역이 많이 발생하기 때문에 통신병이나 군용차량은 수 미터에 이르는 안테나가 달려 있는 무전기를 사용하는 것이다.
이렇게 파장의 길이에 따라 발생하는 회절의 크기가 달라지고, 회절의 크기에 따라 전자기파의 사용 용도가 달라지기 때문에 파장의 길이는 전자기파의 종류를 나누는 기준이 되는 것이다. 그럼 지금부터 파장의 길이에 따라 나뉘는 전자기파의 종류에 대해 알아보자.
• 전자기파의 종류
[그림 9] 전자기파의 종류
전자기파의 종류는 [그림 9]에서 확인할 수 있듯이 파장이 가장 짧은 감마선을 시작으로 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 그리고 파장이 가장 긴 전파가 있다.
먼저 파장이 가장 짧은 감마선(γ-ray)은 파장이 10pm보다 짧은 전자기파로, 행융합 반응이나 핵분열 반응이 일어날 때 발생하는 전자기파다.
다음으로 파장이 짧은 엑스선X-ray은 파장이 0.01~10nm인 전자기파다. 엑스선은 우리가 눈으로 볼 수 있는 빛인 가시광선보다 파장이 짧고 투과력이 높아 의학에서 신체 내부를 촬영하는데 사용하는 전자기파다. 골절이 되었을 때 병원에서 촬영하는 엑스레이가 우리에게는 더 친숙한데 이 엑스레이를 촬영할 때 사용하는 전자기파가 바로 엑스선이다.
엑스선 다음으로 파장이 짧은 전자기파는 자외선UV Ultraviolet ray이다. 자외선은 가시광선보다는 파장이 짧은 전자기파로 이름 자체가 ‘보라색Violet 빛을 넘어서는 빛’이라는 뜻이다. 자외선의 파장은 10~400nm로 화학선이라고도 부른다. 우리가 일상에서 보는 햇빛에도 자외선이 있기는 하지만 이는 대기(특히 오존층)에서 대부분 흡수된 후에 남은 아주 적은 양이다. 지면에 도달하는 자외선이 적은 양이기는 하지만 이러한 자외선을 많이 받으면 세포 속의 여러 분자가 파괴되기 때문에 주의해야 한다. 자외선은 살균효과도 크기 때문에 식기류나 식품의 살균에도 사용된다.
네 번째로 파장이 짧은 전자기파는 우리에게 가장 익숙한 가시광선Visible Llight이다. 가시광선은 우리가 눈으로 볼 수 있는 빛으로 파장은 400~700nm이다. 가시광선에서도 파장이 가장 짧은 빛은 보라색이고 파장이 가장 긴 빛은 적색이다. 우리가 보는 무지개도 가시광선의 파장에 따라 다른색이 나타나서 생기는 현상이다.
적외선IR Infrared은 가시광선보다 파장이 긴 전자기파로 파장은 700nm~1mm이다. 적외선은 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있어 열선(熱線)이라고도 한다. 태양이나 발열체로부터 전달되는 복사열은 주로 적외선에 의한 것이다. 적외선은 주로 공업용이나 의료용으로 많이 사용되는데, 강한 적외선을 방출하는 적외선 전구에 사용된다.
전파Radio Wave는 파장이 1mm~10km에 해당하는 전자기파로 라디오파라고 불리기도 한다.
[그림 10] 제품별 사용 주파수 대역
[그림 10]에서 확인할 수 있듯이 전파는 주파수로 구분해서 사용하는 경우가 많다. 전파의 주파수는 3kHz~300GHz에 해당하는데, 주파수와 파장은 역의 관계를 갖기 때문에 파장이 길어질수록 주파수는 작아진다. 국제전기통신연합(ITU)의 기준에 따르면 주파수가 3THz~300GHz인 서브밀리파도 전파의 범위에 속한다. 주파수가 큰 순으로 나열하면 마이크로파(Microwave), 극초단파(UHF), 초단파(VHF), 단파(HF), 중파(MF), 장파(LF, VLF, ELF) 순이다.
전파는 우리의 일상에서 많이 사용하는 만큼 중요한 전자기파이기 때문에 전파의 종류와 용도에 대해 좀 더 자세히 알아보자. 전파에 속하는 마이크로파(Microwave)는 이름만 보고 파장이 마이크로미터(μm)라고 오해할 수도 있는데, 마이크로파는 라디오 방송에서 사용하는 전파에 비해 파장이 짧다는 의미로 사용된 것이고 실제 파장은 마이크로미터(μm)보다 훨씬 긴 1mm~30cm이다. 파장이 1cm~10cm인 마이크로파는 대기를 잘 투과하기 때문에 우주선이나 위성통신으로 잘 사용된다.
[그림 11] 제품별 주파수 사용 대역
극초단파Ultra High Frequency와 초단파Very High Frequency는 우리의 일상생활에서 광범위하게 쓰인다. [그림 11]에서 확인할 수 있듯 우리가 많이 사용하는 휴대폰 무선통신에서 극초단파 영역의 전자기파가 사용된다. 극초단파는 파장이 짧아서 직진하는 성질이 강해 실내에서도 무선통신이 잘 이루어질 수 있다. 우리가 흔히 Wi-Fi라 부르는 무선랜WLAN Wireless LAN이나 블루투스Bluetooth가 장애물이 많은 실내에서도 잘 작동되는 이유 또한 극초단파를 사용하기 때문이다.
초고주파(SHF)와 극초단파(UHF) 주파수 대역은 군사적으로도 중요한 주파수 대역이다. 군사작전을 할 때 아군 위치 파악을 위해 반드시 필요한 GPS나 적 함선이나 전투기의 종류, 위치, 움직임 등을 탐지할 때 사용되는 군사용 레이다가 이 주파수 영역에 속하기 때문이다. 또한 군사목적 통신이나 군사용 미사일을 사용할 때 이용하는 주파수도 여기에 속한다. 우리가 매일 보는 TV나 게임기기, 디지털카메라는 초단파(VHF) 영역의 전자기파를 사용한다.
단파High Frequency는 상공파Skywave 방식으로 신호 전달이 되기 때문에 신호를 멀리까지 전달할 수 있는 특징이 있다. 중파나 장파를 이용하기 위해서는 큰 송신장치가 필요한 반면에 단파는 큰 송신장치가 필요하지 않다. 이러한 특징 때문에 단파는 아마추어 무선사들이 주로 사용하는 주파수 대역이다.
중파Medium wave는 파장이 길어서 회절이 잘되는 특징이 있다. 이렇게 회절이 잘되면 장애물 뒤편까지 전자기파가 잘 도달하기 때문에 난청지역이 적게 발생한다. 중파의 이러한 특징을 활용하여 AM 라디오 방송에서 많이 사용한다.
장파는 전파 중에서 파장이 가장 긴 전자기파로 회절이 가장 잘된다. 따라서 지면의 굴곡을 따라 전파하는데 전자기파의 손실이 가장 적고 지표면을 따라 멀리까지 전달되는 특징을 가지고 있다. 장파의 이러한 특징을 활용하여 멀리까지 전자기파 전달이 필요한 전파항법이나 선박통신에 사용된다.
지금까지 전자기파의 종류에 대해 알아보았다. 전자기파의 종류가 많은 만큼 사용하는 분야도 다양하다. 이렇게 다양한 전자기파 가운데 우리가 실생활에 가장 많이 사용하는 전자기파는 바로 ‘전파’이다. 전파를 사용하여 통신도 하고 라디오도 들으며 심지어 전쟁까지 한다. 이렇게 중요한 전파가 제대로 전달되지 않으면 어떤 일이 발생할까? 지금부터 ‘전자기파 교란(EMI)’에 대해 알아보자.
• 전자기파 교란이란?
전자기파 교란은 EMI Electro Magnetic Interference라 하며, 용어 그대로 전자기파 교란을 일으켜 전자파가 컴퓨터나 통신장비 등 다른 전자기기의 기능에 영향을 주는 것을 의미한다. EMI는 컴퓨터 및 응용기기의 오동작을 일으키는 등 다른 전자기기 기능에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 전자기기를 많이 사용하는 현대에는 EMI에 대한 관심이 더욱 커지고 있다. 특히 의도적으로 강한 전자기파를 생성하여 EMI를 테러나 전쟁 시 상대 전자기기 무력화 같은 공격 용도로 사용할 경우 그 위험성이 매우 커지는데, 우리가 알고 있는 EMP Electromagnetic Pulse 공격이 그러한 것이다.
[그림 12] EMI 위험성 평가 큐브
EMI의 위험성은 [그림 12]와 같이 ‘EMI 위험성 평가 큐브’에 따라 평가가 가능하다. 이 위험성 평가 큐브에 따르면 세 가지 변수에 따라 EMI의 위험성을 평가하는데, 그 세 가지 구성요소는 위협수준TL Threat Level, 이동성MMobility, 기술적 도전TCTechnological Challenge이다. 이 3가지 요소를 통해 EMI의 위험성을 어떻게 판단하는지 알아보자.
먼저 위협수준(TL)은 고출력 전자파를 발생시키는 능력으로, 다른 말로는 EMI를 일으키는 능력이라고 할 수 있다. 더욱 강력한 고출력 전자파를 만들어 낼수록 더욱 넓은 범위에 있는 전자기기들에 EMI를 일으킬 수 있고, 전자기기에 더욱 큰 피해를 줄 수 있다.
예를 들어 미사일의 파괴력에 대해 생각해 보자. 같은 미사일이라고 해도 미사일을 만드는 기술력이 높을수록 미사일에 탑재할 수 있는 폭약의 양이 많아지고, 파괴력이 강해지며 살상반경이 넓어진다. 마찬가지로 EMI도 더욱 강력한 고출력 전자파를 만들어 낼수록 EMI의 효과가 더욱 강해진다. 따라서 위협수준(TL)이 높을수록 EMI의 위험성이 높아진다.
[표 1] EMI 위험성 단계
다음으로 이동성(M)은 EMI를 일으키기 위한 고출력 전자파 생성장치를 목표물(전자기파 교란을 일으키려는 시스템)에 얼마나 근접할 수 있는지를 나타내는 것이다. 이동성은 [표 1]과 같이 고정(Level-1)에서부터 높은 모바일(Level-5)까지 5단계로 나뉘는데, 이동성이 가장 좋은 높은 모바일 단계는 기차나 트럭, 비행기와 같은 운송수단에서도 발견되지 않고 고출력 전자파 장비를 작동시킬 수 있는 수준이다. 이동성은 단순히 EMI를 일으키기 위한 장비의 크기만을 말하는 것이 아니라 무게, 부수적인 장비 및 소모품, 장비의 동작 능력 등을 통칭하는 것이다. 고출력 전자파를 생성하는 장비의 능력(TL)이 다소 떨어지더라도 이동성(M)이 뛰어나다면 강력한 EMI 효과를 달성할 수 있다.
예를 들어 자폭테러가 무서운 이유에 대해 생각해 보자. 자폭테러를 하는데 있어 고가의 미사일이나 폭탄을 사용하지 않음에도 자폭테러가 큰 피해를 줄 수 있는 이유는 목표물에 매우 근접해서 폭발할 수 있기 때문이다. 아무리 방어가 잘 되어 있는 시설이라 해도 시설 내부에서 폭발하는 자폭테러에는 속수무책으로 당할 수밖에 없기 때문이다. 마찬가지로 EMI도 고출력 전자파를 생성할 수 있는 능력이 다소 떨어지더라도 목표물에 근접해서 전자파를 발생시킬 수 있다면 목표물에 큰 피해를 줄 수 있다. 따라서 이동성(M)이 높을수록 EMI의 위험성이 높아진다.
마지막으로 기술적 도전(TC)은 고출력 전자파를 발생시키기 위한 장비의 설계 및 조립, 운영 간 필요한 기술 수준과 비용을 의미한다. 기술적 도전(TC)이 높은 장비일수록 만들거나 운용하기가 어려운 것이다. 다시 말하면 기술적 도전(TC)이 낮으면 전문지식이 없더라도 쉽게 사용이 가능하다는 말이다.
예를 들어 지금까지도 세계 곳곳에서 사용되는 AK-47소총이 왜 위협적인지 생각해 보자. AK-47 소총은 1940년대에 제작 및 사용된 구식 소총이다. 오래된 소총임에도 불구하고 지금까지도 많이 사용되는 이유는 구조가 간단해서 제작이 쉽고 단가가 저렴하기 때문이다. 또한 조작법이 단순하여 누구라도 1시간 만에 사격법을 숙지할 수 있다.
비록 AK-47 소총의 화력 자체는 뛰어나지 않지만 기술적 수준이 낮아서 누구나 사용이 가능하다. 그래서 AK-47 소총이 세계 곳곳에서 테러 집단이나 해적들에 의해 범죄 도구로 무분별하게 사용되기 때문에 위협적인 것이다. 마찬가지로 EMI의 기술적 도전(TC)이 낮아서 고출력 전자파 생성을 통한 EMI 공격이 쉬워진다면 무분별한 EMI 공격이 발생하게 될 것이다. 따라서 기술적 도전(TC)이 낮을수록 EMI의 위험성이 높아진다.
EMI의 위험성에 미치는 3가지 요소들을 종합해 보았을 때 위협수준(TL)이 높을수록, 이동성(M)이 높을수록, 기술적 도전(TC)이 낮을수록 EMI 위험성이 높다.
• 전자기파 교란(EMI)차폐 원리
전자기기의 사용이 많아질수록 EMI에 의한 피해가 더욱 커지기 때문에 EMI로부터 전자기기 보호의 필요성이 더욱 커지고 있다. 그렇다면 전자기파 교란 차폐는 무엇이고 어떤 원리로 차폐가 이루어지는 것일까? 전자기파 교란 차폐는 외부에서 입사Incidence되는 전자기파로부터 내부 전자기기를 보호하기 위해 전자기파 간섭을 차폐Shield하는 것을 의미한다. 전자기파 간섭의 차폐를 통해 전자기기를 보호할 수 있는 것이고, 이러한 차폐 능력을 나타내는 상수를 차폐효율 SE Shielding Efficiency이라 한다.
[그림 13] EMI 차폐 원리
차폐가 이루어지는 원리는 [그림 13]과 같다. 외부의 전자기파가 차폐재료에 입사Incidence 했을 때 전자기파의 반사(SER)와 흡수(SEA), 다중반사(SEMR)가 발생한다. 이로 인해 전자기파가 감쇄하고 나머지 전자기파만 차폐재료를 통과하게 된다. 이를 식으로 나타내면 Eq.(1)이다.
전자기파의 반사(SER)는 외부에서 입사되는 전자기파가 최초에 차폐물질의 표면에 닿았을 때, 차폐물질의 표면에서 전자기파가 표면반사되는 현상이다. 표면반사는 전자기파가 도체에 닿았을 때 크게 발생 하는데, 이는 도체물질로 구성된 차폐물질의 전도율(Conductivity : σ)이 크기 때문이다. Eq.(2)와 같이 전도율(σ)이 클수록 반사되는 전자기파의 크기가 커지기 때문에 전도율이 높은 재료를 사용하여 차폐물질을 만드는 경우가 많다.
전자기파의 흡수(SER)는 전자기파가 차폐물질의 표면을 통과하여 차폐물질 내부로 들어갔을 때, 차폐물질이 전자기파를 흡수하여 전자기파가 약해지는 현상이다. 전자기파 흡수(SEA)는 차폐물질의 두께(Thickness : d)에 영향을 많이 받아 두께가 두꺼워질수록 전자기파 흡수가 많이 된다. 또한 전자기파의 반사(SER)와 마찬가지로 차폐물질의 전도율(σ)이 클수록 전자기파 흡수가 많이 된다. 전자기파 흡수(SEA)와 반사(SER)에 정반대의 영향을 미치는 것은 유전율(Permittivity : μ)이다. 앞서 살펴봤던 Eq.(2)에서 알 수 있듯이 유전율(μ)이 클수록 반사(SER)되는 전자기파의 크기는 작아진다. 반대로 Eq.(3)를 통해 알 수 있듯이 유전율(μ)이 클수록 흡수(SEA)되는 전자기파의 크기는 커진다.
전자기파의 다중반사(SEMR)는 전자기파가 차폐물질 내부에서 내부반사를 하는 것이다. 차폐물질 안에서 내부반사된 대부분의 전자기파는 차폐재료에 흡수된다. 따라서 다중반사(SEMR)가 차폐효과에 미치는 영향은 미비하므로 이를 무시할 수 있다.
지금까지 전자기파의 차폐효과에 영향을 주는 요소인 전자기파의 반사(SER)와 흡수(SEA), 다중반사(SEMR)에 대해 알아보았다. 이 요소들 중 EMI 차폐성능에 대해 다중반사(SEMR)의 영향은 크지 않으므로 차폐효과에 영향을 미치는 요인은 전자기파의 반사(SER)와 흡수(SEA)이다.
• 전자기파 교란(EMI)차폐 방법
EMI에 의해 발생할 수 있는 문제들의 위험성이 대두되면서 다양한 분야에서 여러 가지 방법으로 EMI 차폐를 위한 노력을 하고 있다. 우리사회 어느 분야에서 어떠한 방법으로 EMI 차폐를 적용하고 있는지 알아보자.
먼저 최소 부품단위에서 EMI 차폐를 실시하는 ‘패키지 수준의 EMI 차폐’에 대해 알아보자. 현대 사회에서는 스마트폰이나 노트북, 사물인터넷 등 다양한 주파수를 사용하는 전자기기들을 복합적으로 사용하고 있다. 우리 주변만 둘러봐도 한 사람이 스마트폰과 스마트 패드, 노트북을 모두 가지고 있는 경우도 많다.
이렇게 다양한 전자기기의 사용은 필연적으로 많은 전자기파를 발생시키고, 이러한 전자기파들은 다른 전자기기에 전자기파 교란을 발생시킬 수 있다. 많은 전자기기의 사용으로 인해 발생할 수 있는 전자기파란을 방지하기 위해서는 최소 부품단위로 EMI 차폐를 하는 것이 효과적이다.
[그림 14] 반도체의 EMI 차폐
현대에는 대부분의 전자기기에 반도체가 필수적으로 들어가게 되는데, [그림 14]와 같이 반도체 패키지 레벨의 전자기파 차폐를 실시하여 전자기파 교란을 방지하는 것이다. 이렇게 반도체 차폐를 함으로써 전자기기 내부에 있는 전자부품 간 전자기파 교란을 방지할 수 있고 나아가 다른 전자기기에 전자기파 교란을 발생시키는 문제도 해결할 수 있다.
다음으로 ‘디스플레이 수준의 EMI 차폐’이다. 이 방법은 일상생활에서 많이 사용되고 있는 스마트폰이나 스마트 패드, 터치스크린에서 나오는 전자기파를 최소화하기 위해 디스플레이에 EMI 차폐를 실시하는 것이다. 이 분야에서는 잉크젯 방식을 이용한 디스플레이 EMI 차폐가 시도되고 있는데, 이 방법은 디스플레이의 필요한 부위만을 선택적으로 도포할 수 있어서 적용성이 뛰어나다는 장점이 있다. 이 기술이 널리 적용된다면 매일같이 스마트폰에 노출되는 우리들도 전자기파에 의해 건강이 손상되는 걱정을 덜 수 있을 것이다.
[그림 15] 자율주행 차량에 들어가는 수많은 전자부품
다음으로 ‘자동차의 EMI 차폐’이다. 현대에 들어서 자율주행 자동차의 연구가 활발히 진행됨에 따라 운전자와 탑승자의 편의성은 크게 향상되었으나 안전에 대한 문제 또한 사회적 문제로 대두되고 있다. [그림 15]와 같이 자율주행 자동차에 들어가는 전자부품의 양이 기하급수적으로 증가함에 따라 전자부품 오작동이나 고장이 발생하면 사고로 직결될 수도 있기 때문이다. 이렇게 사람의 생명과도 직결될 수 있는 문제이기 때문에 자동차의 EMI 차폐는 중요한 문제이다. 그래서 전자기파 교란으로부터 차량을 보호해 줄 EMI 차폐 복합소재 개발이 한창 진행중이다. 차량에 사용되어 온 기존 소재에 EMI 차폐에 효과가 있는 금속이나 세라믹, 탄소 섬유 강화 플라스틱CFRP Carbon Fiber-Reinforced Plastics 등을 첨가하여 새로운 기능성 소재를 만드는 연구가 활발하게 진행중이다.
[그림 16] 시설물 EMI 차폐
마지막으로 ‘시설물의 EMI 차폐’이다. 이 방법은 시설물이 EMI 차폐가 되게 함으로써 시설물 내부에 있는 전자기기를 보호하는 방법이다. 시설물 EMI 차폐가운데 활발한 연구가 진행되는 분야는 [그림 16]과 같이 EMI 차폐가 되는 콘크리트 구조물을 사용하는 방식이다. 대부분의 건축물은 콘크리트를 사용하기 때문에 콘크리트 자체에 EMI 차폐 성능이 있다면 효과 적으로 EMI를 차폐할 수 있을 것이다.
하지만 앞서 설명했던 것처럼 EMI 차폐를 위해서는 전도성이 있어야 하는데 콘크리트는 전도성이 없어서 기존 콘크리트는 EMI 차폐 성능이 미비하다. 이런 문제를 해결하기 위해 시멘트에 나노탄소 소재CNT Carbon Nano Tube나 철가루CIP Carbon Iron Powder를 넣어서 차폐물성이 있는 콘크리트를 개발하는 것이다.
기존 시설물에 대한 EMI 차폐를 위해서는 [그림 17]과 같이 CFRP를 콘크리트 벽체에 붙이는 방법이 연구중이다.
[그림 17] CFRP를 이용한 EMI 차폐
• 군에서의 EMI 차폐 적용
전자기기 사용이 많아지면서 특히 군에서 그 중요성이 더욱 커지고 있다. 앞서 설명한 EMP 공격으로 인해 전쟁 중 군사시설의 전자기기가 마비된다면 제대로 된 지휘통제가 불가능하기 때문이다. 따라서 군에서는 중요 군사시설에 우선적으로 EMP 차폐를 적용하고 있다.
[그림 18] 군에서 활용중인 EMI 차폐방법
현재 군에서 적용하는 EMP 차폐 방법은 [그림 18]과 같이 기존 시설물을 금속 용사나 전기전도성 HPFRCC High Performance Fiber Reinforced Cement Composites로 둘러싸는 방법이다.
[그림 19] 고정형 방호시설 및 이동형 방호 Rack
통신실이나 지휘통제실처럼 중요한 전자기기가 많은 장소는 [그림 19]와 같이 공간 전체를 도전체로 밀폐시키는 방법을 사용한다. 그리고 중요 장비는 [그림 19]와 같이 이동형 방호 Rack을 사용하기도 한다.
• 맺 는 말
[그림 20] 국방 전술 데이터 통합 구축체계
기술이 발전할수록 우리 군은 더욱 첨단화 되고 있다. [그림 20]과 같이 촘촘한 네트워크망 구성을 통해 군사지휘통제는 더욱 확실해지고 있으며, 무기는 더욱 강력하고 정밀해 지고 있다.
전투 현장에서 멀리 떨어진 지휘통제실에서도 실시간으로 적과 아군의 이동경로 및 전투력 상황을 알 수 있게 되었고, 목표지점만 입력하면 미사일이 자동으로 날아가 적을 타격할 수 있게 되었다. 이 모든 것을 가능하게 한 것은 바로 전자기기들이다. 더 이상 전자기기는 군에서 없어서는 안 될 필수품이 되고 있는 것이다.
군에서 전자기기에 대한 의존도가 높아지고 있는 만큼 적의 EMI 공격의 위협은 더욱 커지고 있다. 적 EMI 공격으로 우리 군의 지휘통제 체계가 마비될 경우 적의 상황은 물론이고 아군의 상황도 제대로 파악이 되지 않을 수 있다. 또한 전자기기를 통해 제어되는 첨단무기들도 적 EMI 공격에 노출될 경우 제대로 된 효과를 발휘하지 못하고 심할 경우 아군에게 피해를 입힐 수도 있다.
이제 군에서 전자기기의 중요성이 커지고 있는 만큼 적의 EMI 공격에 대해 철저한 대비가 필요하다. 군사 중요시설 EMI 차폐를 통해 유사시 우리 군의 지휘 통제 체계를 유지하고, 주요 무기 및 전투장비에 EMI 차폐기술을 적용하여 전투력을 유지해야 한다. 적의 EMI 공격에 대한 대비책이 있을 때 비로소 군 첨단무기를 전적으로 신뢰하고 사용할 수 있을 것이다.
시콜스키와 보잉이 공동개발하고 있는 슈퍼헬기 디파이언트(DEFIANT) X의 소개 영상입니다. 2030년대 슈퍼콥터 개발을 목표로 추진중인 미 차세대 수직이착륙기 개발(FVL·Future Vertical Lift) 사업은 시콜스키-보잉의 동축반전 방식의 디파이언트 X와 벨의 틸트로터 방식 V280 밸러가 경쟁 중에 있는데요 미 육군은 미래 다영역작전 수행을 위해 UH-60, OH-58 등 헬기를 차세대 수직이착륙기로 교체할 예정이라고 합니다.
해군 AW-159 와일드캣 해상작전헬기의 국산 청상어 어뢰 투하 테스트 영상입니다. 와일드캣은 대잠전, 대함전, 해상정찰 임무 수행이 가능한 해상작전헬기로 잠수함을 잡는 국산 청상어 어뢰와 함정을 타격하는 스파이크 대함유도탄을 모두 장착할 수 있는데요 기존 링스 해상작전헬기 대비 개선된 디핑소나와 소노부이를 운용할 수 있어 대잠 탐색 능력이 강화되었다고 합니다. 또한 우리 군에 도입된 항공기 중에 최초로 AESA 레이더와 전자광학열상장비를 장착해 해군 항공기의 원거리 감시 능력도 향상이 되었다고 합니다.
제원 - 길이 : 메인 로터 포함 15.24m / 동체 12.7m - 높이 : 3.73m - 자체중량 : 3.3톤 - 최대이륙중량 : 6,050kg - 최대내부연료탑재량 : 798kg - 최대상승고도 : 4,570m - 최고속도 : 296km/h - 최대항속거리 : 490km - 비행시간 : 3시간 30분 이상(소나 탐지 장비 장착 후) - 탑재무장 : 스파이크 NLOS 공대함미사일x4 또는 청상어 어뢰x2, 12.7mm 기관총 - 탐지장비 : AESA 전자 주사식 레이더, 디핑소나, 소노부이, 전자광학열상장비 - 임무장비 : 디지털 디스플레이, 자동비행장치, 링크16, AIS, 항재밍GPS, 구조용 호이스트, HIDAS-15 통합 방어장비, 생존장비(비상부주)
▲ 지난 1월 14일 열병식에서 처음으로 공개된 북극성-5형 신형 SLBM. 북극성-4형에 비해 탄두 크기와 직경이 커져 사거리가 길어지고 향후 다탄두를 탑재할 수 있을 것으로 분석된다. photo 연합
북한은 지난 1월 14일 저녁 열린 8차 노동당대회 기념 열병식에서 ‘북극성-5ㅅ(시옷)’이라고 쓰인 신형 잠수함발사탄도미사일(SLBM)을 처음으로 공개했다. 지난해 10월 10일 북한 노동당 창건 75주년 기념 열병식에서 ‘북극성-4ㅅ’ SLBM이 새로 등장했는데 3개월 만에 또 다른 신형 SLBM이 등장한 것이다. 북극성-5형의 정확한 크기와 제원은 아직까지 확인되지 않고 있다.
전문가들은 영상에 등장한 트레일러 크기 등을 감안할 때 북극성-5형이 4형보다 직경이 약간 커지고 탄두 부분이 좀 더 길고 뾰족해진 것으로 보고 있다. 이는 사거리가 좀 더 늘어나고 탄두 부분에 여러 개의 탄두, 즉 다탄두를 장착할 수 있다는 얘기다. 북한 노동신문은 지난 1월 15일 열병식 소식을 전하며 “세계를 압도하는 군사기술적 강세를 확고히 틀어쥔 혁명강군의 위력을 힘 있게 과시하며 수중전략탄도탄, 세계 최강의 병기가 광장으로 연이어 들어섰다”고 보도했다.
군 당국과 전문가들은 북한이 단시일 내 다양한 SLBM을 선보이며 계속 업그레이드(개량)하고 있다는 데 놀라워하고 있다. 북한이 북극성-1형을 처음으로 공개한 것은 6년 전인 2015년이다. 북한은 이듬해 잠수함에서의 북극성-1형 수중발사에 성공한다. 2017년엔 지상발사형인 북극성-2형 발사에 성공했으며 현재 실전배치 단계에 있다. 2019년 10월엔 북극성-1형에 비해 길이와 직경, 탄두 부분이 모두 커진 북극성-3형을 수중 바지선에서 수중발사하는 데 성공했다. 북극성-1형의 최대 사거리는 1300㎞가량인데 북극성-3형은 2000여㎞로 추정된다.
북극성-3형은 북극성-1형에 비해 탄두 부분이 크게 커져 다탄두 장착 가능성이 제기돼왔다. 일각에선 여러 개의 탄두가 서로 다른 목표물을 공격하는 다탄두 각개 재돌입 미사일(MIRV)일 가능성을 제기한다. 하지만 북한의 기술 수준을 감안할 때 MIRV는 아직 어려울 것이라는 신중론이 적지 않다. MIRV는 각각의 탄두에 대해 고도로 정밀한 제어를 해야 하는 등 기술적으로 어려운 점들이 많다. 때문에 북한 신형 SLBM은 여러 개의 탄두로 1개 목표물을 타격하는 MRV를 장착할 가능성이 더 높다는 지적도 나온다. 정보 소식통은 “북한 신형 ICBM이나 SLBM은 현재 또는 가까운 장래에 2~3개의 핵탄두를 장착할 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.
북한은 이번 열병식에서 대미 전략무기로 ICBM(대륙간탄도미사일)은 공개하지 않았다. 이에 따라 북한의 대미 전략무기의 무게중심이 종전 ICBM 1축 중심에서 ICBM과 SLBM 2축 체계로 바뀌는 것 아니냐는 평가도 나온다. SLBM은 핵전쟁 시 적의 기습공격을 받은 뒤 핵보복을 할 수 있는 가장 유력한 수단으로 간주돼왔다. 가장 효과적인 제2격 수단이라는 얘기다. 이는 잠수함에 탑재돼 고도의 은밀성과 기습능력을 갖기 때문이다.
첨단 기술 발전에 따라 잠수함을 탐지할 수 있는 수단이 늘어나고 능력도 강화됐지만 아직까지 바닷속의 잠수함은 탐지하기 어렵다. 반면 ICBM은 이동식 발사차량에 실려 있지만 미 정찰위성과 정찰기 등에 탐지될 수 있다. 탐지되면 공대지 미사일 등으로 얻어맞아 파괴될 수 있다. 특히 화성-15형 등 북 ICBM은 바퀴가 18~22개 달린 대형 발사차량에 실려 있는데 북한 도로 사정이 좋지 않아 이런 대형 차량이 다닐 수 있는 공간이 제한돼 있다. 그만큼 한·미 군 당국의 정찰감시 대상지역이 좁아져 ICBM을 탐지할 수 있는 가능성이 높다진다는 것이다.
더구나 김정은 북한 국무위원장은 8차 당대회에서 핵추진 잠수함이 설계 마지막 단계에 있다며 핵추진 잠수함 건조도 공식화했다. 핵추진 잠수함은 3~6개월가량 장시간 물 위로 부상하지 않고 수중에서 작전을 펼 수 있다. 미 해안에서 1000~2000㎞ 떨어진 곳까지 은밀히 침투해 기습적으로 SLBM을 쏜 뒤 복귀할 수 있다.
▲ 현무-2 탄도미사일 발사 장면. 국산 SLBM은 최대 사거리 500㎞인 현무-2B 탄도미사일을 개량한 것으로 알려졌다. photo 조선일보
북한은 신형 SLBM을 시험 또는 탑재하기 위해 핵추진 잠수함 외에 2종의 재래식 추진 잠수함을 건조 중인 것으로 알려져 있다. 함경남도 신포조선소에서 로미오급을 개량한 약 3000t급의 잠수함은 사실상 건조가 완료돼 진수 시점을 저울질 중인 것으로 알려졌다. 로미오급 개량형에는 3발 정도의 SLBM을 탑재할 수 있을 것으로 보인다. 이보다 크고 SLBM을 6발가량 탑재할 수 있는 4000t급 잠수함도 건조 중인 것으로 알려졌다. 북한이 신포조선소와 인근 지역에 대형 조립건물과 대규모 잠수함 훈련센터, 신형 잠수함 수리용 셸터(엄폐시설) 등 대규모 잠수함 단지를 건설한 것도 주목되는 대목이다.
북한이 신형 SLBM을 속속 선보이는 가운데 우리 군도 올해 안에 SLBM을 잠수함에서 시험발사할 계획인 것으로 알려져 눈길을 끌고 있다. 우리도 최종 수중 시험발사에 성공하면 북한에 이어 세계 8번째 SLBM 개발국이 된다.
소식통들에 따르면 군 당국은 지난해 말까지 3000t급 장보고-3 잠수함에서 쏠 수 있는 첫 국산 SLBM의 지상 사출시험을 여러 차례 실시, 성공적으로 완료했다. 군 당국은 이에 따라 국산 SLBM을 오는 3월쯤 해군에 인도될 첫 3000t급 잠수함인 도산안창호함에 탑재해 수중 시험발사를 실시할 예정이다.
군 당국은 지상에 수십 미터 깊이의 대형 수조를 설치, 수중 바지선에서 시험발사하는 것과 비슷한 형태의 시험발사에도 성공한 것으로 전해졌다. 북한은 신포조선소에서 지상 사출시험을, 신포 앞바다의 수중 바지선에서 수중 사출시험을 했는데 우리는 이를 모두 지상에서 실시한 셈이다. 이에 따라 도산안창호함에서의 수중 발사시험만 남겨두고 있다는 것이다.
국산 SLBM은 현무-2B 탄도미사일을 개조한 것으로 최대 사거리는 500㎞가량인 것으로 알려졌다. 도산안창호함에는 총 6발의 SLBM이 탑재된다. 장보고-3급은 건조 단계에 따라 배치(batch) 1·2·3으로 나뉘는데 SLBM은 배치1에 6발이, 배치2·3에 각각 10발이 탑재된다.
국산 SLBM 개발은 2015년 북한이 북극성-1형 SLBM 시험발사에 성공하자 이에 대응해 빠르게 진행돼왔다. 원래 장보고-3급 3000t급 잠수함에는 현무-3 순항(크루즈) 미사일만 탑재할 계획이었다. 하지만 북한이 SLBM 시험발사에 성공하자 3000t급 잠수함 1번함인 도산안창호함의 수직발사대(VLS)를 조금 키워 SLBM을 탑재할 수 있도록 한 것이다.
하지만 아직까지 최대 사거리 800㎞인 현무-2C를 탑재할 수는 없어 4000t급인 장보고-3 배치3에선 배치1보다 큰 SLBM이 탑재될 것으로 알려졌다. 전문가들은 아직 우리 SLBM 수준이 북한에 비하면 걸음마를 시작한 단계여서 미사일의 사거리와 탄두 위력을 늘린 신형을 개발할 필요성이 제기된다. 현무-4급 고위력탄두, 적 전자장비를 무력화하는 EMP탄 등의 탑재 필요성을 지적하는 전문가들도 있다.
앞으로 포탑위의 전차병은 추억으로 사라질 것 같습니다. 원격사격통제체계(RCWS)가 우리 군에도 본격적으로 도입 될 것 같은데요 RCWS는 전차, 장갑차 등 기계화 장비에 탑재되어 승무원의 안전과 주야간 전투력을 높일 것으로 기대가 됩니다. 한화디펜스가 독자개발한 해병대 상륙돌격장갑차의 복합화기 RCWS는 내년에 전력화 예정이며 130kg급의 경량 RCWS도 이미 개발이 완료되어 소구경, 중구경 화기를 장착한 RCWS를 다양한 기계화 장비와 함정에 탑재 가능하다고 합니다.
