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KIMS Periscope

KIMS Periscope 제243호

한층 진일보한 해군의 극초음속 무기

허드슨연구소
선임연구원

Richard Weitz

태평양 지역에 극초음속 미사일의 시대가 새롭게 도래하고 있다. 러시아, 중국, 미국 및 다른 인도-태평양 지역 강대국들은 음속 5배 이상 속도로 비행하는 극초음속 비행체계를 연구, 개발 및 배치하기 시작했다. 이 체계들이 지닌 고속 순항 속도와 기동성, 일반적이지 않은 비행경로와 기타 특성들은 아시아와 유럽 해역에서 활동 중인 해군에 새로운 위협이 되고 있다. 이 체계들은 국가의 방위 및 억지 역량을 강화할 수 있음에도 불구하고, 분쟁 발생 시 군에 선제 공격의 빌미를 제공함으로써 위기안정성을 저해할 위험이 있다. 미국과 한국은 이와 관련한 일부 위험을 줄이면서 이 새로운 기술을 활용하기 위한 조치들을 취할 수 있다.

극초음속 비행체계는 공통적으로 두 가지 종류가 있다. 먼저 극초음속 비행체(Hypersonic glide vehicles, HGV)는 탄도미사일에서 고층대기로 발사되어 지상표적을 향해 활공한다. 극초음속 순항미사일 (Hypersonic cruise missiles, HCM)은 로켓, 좀 더 보편적으로는 스크램제트 엔진(scramjet engine)에 의존하며, 연료와 주변 대기의 산소를 융합하여 극초음속 순항속도를 달성한다. HGV는 HCM에 비해 기동성이 떨어지는 경향이 있으나 장거리 로켓의 추진력을 받으므로 더 멀리 비행할 수 있다. 탄도미사일과 탄두 역시 극초음속으로 비행하지만, HGV와 HCM의 예측가능성이 더 낮기 때문에 미사일을 방어하는 입장에서는 HGV와 HCM을 추적하고 표적화하는 것이 더 힘들다.

러시아 해군은 지르콘(Tsirkon [Zircon]) 3M-22/3K-22을 시험하는 마지막 단계에 있다. 고체 추진 부스터 로켓에서 분리된 후, 지르콘은 스크램제트 엔진을 활용하여 연료와 대기에서 추출된 산소를 융합한 후 표적을 향해 극초음속으로 비행한다. 이 배에서 발사되는 극초음속 공기흡입 순항미사일은 해상과 지상의 표적을 모두 공격할 수 있다. 이 미사일의 공인된 최대 사거리는 1,000 km이며, 속력은 마하 9이다. 이 미사일은 내년 연속생산 단계에 돌입할 것으로 보도되었다. 제 3차 프로젝트 22350 호위함인 골로브코(Golovko) 제독함은 일부 시험 발사를 위한 시험 플랫폼으로 활용되었다. 이 선박은 운용중인 지르콘 미사일을 탑재한 최초의 해군 플랫폼이 될 것이다. 이 고르쉬코프(Gorshkov)급 호위함들 중 이미 운용중인 두 척은 길이가 135미터이며, 중량은 5,000톤이다. 3S-14 미사일 발사 시스템을 갖춘 이 호위함들은 이미 함대지 순항미사일 칼리브르(Kalibur)와 대함 순항미사일 오닉스(Oniks)를 탑재하고 있다. 다른 러시아 미사일 발사 선박들도 이 발사대를 활용하고 있으며, 지르콘 역시 동일 발사대를 활용할 수 있다. 해군은 지르콘 배치 후 좀 더 느린 속도의 미사일들과 교체할 수 있다. 궁극적으로 해군은 지르콘을 표트르 벨리키(Pyotr Veliky), 나키모프(Nakhimov) 핵 미사일 순양함, 프로젝트 20380 스트레거쉬(Steregushchy)급 초계함, 프로젝트 885 야센(Yasen)급 잠수함에 탑재할 것으로 예상된다. 또한, 프로젝트 21631 부얀M (Buyan-M)급 초계함과 프로젝트 22800 카라쿠르트(Karakurt)급 초계함은 소형 버전 지르콘을 탑재할 예정이다.

중국 인민해방군 로켓군(People’s Liberation Army Rocket Force, PLA)은 HGV로 무장한 탄도 미사일을 다수 보유하고 있으며, 동중국해와 남중국해 및 대만 주변 해역 전역에 걸쳐 해상 작전을 지원할 수 있을 것이다. HGV는 비행체가 추가 비행 거리를 활공할 수 있기 때문에 로켓 부스터 사거리를 최대 1000 km까지 연장할 수 있다. DF-11A와 DF-15B는 대만에 도달할 수 있으며, DF-21과 DF-26 역시 일본 남부, 필리핀과 한반도를 타격할 수 있다. 2019년 가을, PLA는 DF-ZF HGV를 강화하기 위해 구체적으로 설계된 중거리 탄도 미사일인 DF-17을 공개했다. 러시아와 미국의 설계자들과 마찬가지로, 중국 설계자들은 미사일이 비행 시 발생하는 충격파를 타는 혁신적인 ‘웨이브라이더(waverider)’ 기술을 포함하여 극초음속 순항미사일 기술을 연구하고 있다. 이들은 또한 소형 선상 레이저가 공기 분자를 파괴하여 극초음속 비행기와 미사일에 미치는 스트레스와 항력을 줄이는 방법에 대해 연구 중이다. 앞으로 PLA는 DF-41 등의 대륙간 탄도 미사일에 HGV를 배치할 수도 있으며, 이를 통해 중국은 글로벌 타격 역량을 갖추게 될 것이다.

러시아와 중국의 해군 전략가들은 극초음속 미사일을 통해 자국의 해상 전력이 우월한 미 해군을 격파하거나 적어도 무력화시킬 수 있다고 인식하고 있다. 이 미사일들은 인도 태평양 지역에서 러시아와 중국의 공군 및 해군이 임계 시간에 민감한 미군 표적에 대해 선제적으로 활용할 수 있는 장거리 및 단기경고 공격 등에 최적화되어 있다. 속력 및 다른 특성들을 고려할 때, 이 미사일 체계는 미군, 군 인프라, 병참 교점(logistic nodes) 및 지휘 센터에 주요 위협이 될 것이다. 이에 더해, 미 국방부가 서태평양 지역에 배치중인 중거리 미사일이 우선순위 표적이 될 가능성이 있다. 또한, 강화된 육군 패트리어트 지대공 미사일 배터리 혹은 RIM-174 표준 연장 사거리 능동형 미사일 등과 같은 표적정밀 방어체계(point defense system)로 요격에 성공했다 하더라도, 미사일의 잔해가 극초음속으로 표적물에 떨어지기 때문에 표적을 보호하지 못할 수도 있다. 뿐만 아니라, 이 극초음속 체계들은 러시아와 중국의 반접근 지역거부(Anti-Access/Area Denial, A2/AD) 구역을 강화하며, 러시아와 중국 정부는 다른 국가들을 위협하기 위해 이 체계들을 활용할 수도 있다.

러시아와 중국이 극초음속 무기 개발에 진전을 보이자 미국도 이에 같은 방식으로 대응했다. 미군은 수 십 년 간 극초음속 기술을 연구해 왔으나 운용중인 HGV나 HCM을 배치한 적은 없었다. 미 국방부가 지역 표적을 신속히 공격할 수 있는 글로벌 기지 및 전진 기지 전력 네트워크를 보유하고 있었기 때문이다. 미 의회 역시 테러 단체를 겨냥한 재래식 무기 전략 미사일을 러시아 지휘부가 자국에 대한 새로운 핵 공격으로 오인할 것을 두려워하여 재래식 정밀 타격 옵션에 대한 자금 지원을 거부했다. 그러나 현재 미국은 미군이 러시아와 중국의 극초음속 타격을 억지하고 다른 위협들을 격파할 수 있도록 하는 몇몇 극초음속 프로그램들을 검토 중이다. 특히, 미국 극초음속 미사일은 통합 공중 및 미사일 방어를 극복하고 A2/AD 차단영역을 침투하며 탐지된 도로 이동 미사일들이 위치를 바꾸기 전에 제거하는 작전 시 미국과 동맹국들에 도움이 될 수 있다.

그러나 극초음속 무기들은 역내 긴장을 고조시키고 위기안정성을 악화시킬 수도 있다. 극초음속 미사일은 적의 공중 및 미사일 방어를 무력화하기 위한 강력한 선제공격 무기로 기능하기 때문에, 비행장, 항만 및 기타 군 인프라에 대한 비-극초음속 플랫폼의 후속 공격을 용이하게 한다. 따라서, 미국, 러시아와 중국 내 일부 지휘, 통제 및 기타 극초음속 관련 자산의 재래식 핵 통합으로 인해 재래식 표적에 대한 극초음속 공격은 국가의 핵 억지를 약화시킬 수 있고, 이는 다시 의도치 않은 긴장 고조로 이어질 것이다. 또한, 러시아와 중국의 극초음속 미사일 위협에 대한 우려는 일본과 한국 등의 동맹국들을 방어하기 위한 미국의 노력을 복잡하게 만들 것이다. 이와 같은 관점에서, 북한의 위협에 대해 한국을 방어하는 미군 역시 러시아와 중국의 미사일을 경계할 필요가 있다. 이러한 이유로, 미 극초음속 프로그램을 지지하는 일부 인사들은 해당 프로그램이 러시아와 중국 정부와의 협상을 위한 무기 통제 수단(leverage)이 될 것이라 희망하고 있다.

미국은 러시아, 중국 및 미국의 새로운 극초음속 체계의 영향에 대한 논의를 위해 동맹국 및 아시아 국가들과 교류할 필요가 있다. 예를 들어, 미국은 극초음속 체계에 대항한 지역 방어를 구축하기 위해 감지기 및 발사기 기지 배치를 위한 동맹국이 필요할 것이다. 최소한 미국, 한국과 일본은 조기 경보 및 지휘통제체계를 개선하여 좀 더 신속히 위협에 대해 평가하고 이에 대응할 필요가 있다. 미 국방부 역시 아시아에 미국의 극초음속 미사일을 배치하기 위해 해당 국가의 허가를 받아야 한다. 또한, 미 정부는 장비와 기술 및 물자가 러시아와 중국 (및 북한, 이란, 확산 우려가 있는 다른 국가들)으로 이동하는 흐름을 제한하고, 해당 국가들의 군이 극초음속 역량 강화를 위해 이를 악용하지 않도록 동맹국 및 파트너 국가들과 협력해야 한다. 미국과 한국 해군 및 이들의 다른 훈련 파트너들은 합동 훈련 시 극초음속 위협에 대한 방어를 반복적으로 연습해야 한다.

Naval Hypersonic Weaponry Comes of Age

Richard Weitz
Senior Fellow and Director of the Center for Political-Military Analysis
Hudson Institute

The Pacific is entering a new hypersonic missile age. Russia, China, the United States, and other Indo-Pacific powers are researching, developing, and beginning to deploy hypersonic delivery systems that fly five or more times the speed of sound. Their combination of rapid sustained speed, maneuverability, non-traditional flight paths, and other characteristics pose novel threats to naval forces operating in Asian and European waters. Though these systems can enhance countries’ defense and deterrence capabilities, they risk undermining crisis stability by giving militaries yet another reason to strike first in any conflict. The United States and South Korea can take measures to exploit the new technologies while reducing some risks.

There are two common types of hypersonic delivery systems. Hypersonic glide vehicles (HGV) are launched on a ballistic missile into the upper atmosphere and then glide toward a terrestrial target. Hypersonic cruise missiles (HCM) rely on a rocket or, more commonly, scramjet engine. The latter mix fuel with oxygen from the surrounding air to attain sustained hypersonic speed. HGVs tend to be less maneuverable than HCMs but can fly farther since they are boosted aloft by a long-range rocket. Although ballistic missiles and their warheads also fly at hypersonic speeds, the HGV and HCM can maneuver less predictably, which makes them harder for missile defenders to track and target.

The Russian Navy is in the final stages of testing the Tsirkon [Zircon] 3M-22/3K-22. After separating from its solid-propellant booster rocket, the Tsirkon uses a scramjet engine, which mixes fuel with oxygen drawn from the air, to fly at hypersonic speed into its target. This ship-launched air-breathing hypersonic cruise missile can attack both maritime and inland targets. The missile has a stated maximum range of 1,000km and speed of Mach 9. The missile will reportedly enter into serial production next year. The third Project 22350 frigate, The Admiral Golovko, has been used as a testing platform for some test launches. The vessel will become the first naval platform equipped with operational Tsirkon missiles. These Admiral Gorshkov-class frigates, two of which are already in service, are 135 meters long and weigh some 5,000 tons. The frigates, equipped with the 3S-14 missile launch system, already carry land-attack Kalibur and anti-ship Oniks cruise missiles. The Tsirkon can use the same launcher, which is also employed by other Russian missile-launching ships. The Navy could swap the Tsirkon, once deployed, for the slower missiles. Expectations are that the Navy will eventually equip its Pyotr Veliky and Admiral Nakhimov nuclear missile cruisers as well as the Project 20380 Steregushchy-class corvettes and Project 885 Yasen-class attack submarines with the Tsirkon. Additionally, the Project 21631 Buyan-M-class and Project 22800 Karakurt-class corvettes will be equipped with a smaller version of the Tsirkon.

The People’s Liberation Army Rocket Force has many ballistic missiles that, armed with HGVs, could support maritime operations throughout the East and South China Seas as well as around Taiwan. HGVs can extend the range of any rocket booster by up to 1000km since the vehicle can glide the extra distance. The DF-11A and DF-15B can reach Taiwan, while the DF-21 and DF-26 can also hit southern Japan, the Philippines, and the Korean Peninsula. In the fall of 2019, the PLA unveiled the DF-17, an intermediate-range ballistic missile specifically designed to boost the DF-ZF HGV. Like their Russian and U.S. counterparts, Chinese designers are researching technologies hypersonic cruise missiles, including innovative “waverider” technologies in which the missile rides the shock waves generated by its own flight. They are also researching how miniature onboard lasers could disrupt air molecules to reduce the stress and drag on hypersonic planes and missiles. At some point, the PLA will likely deploy a HGV on an intercontinental ballistic missile, such as the DF-41, to give China a global strike capability.

Russian and Chinese naval strategists perceive hypersonic missiles as enabling their maritime forces to defeat, or at least paralyze, the superior U.S. Navy. These missiles are optimal for the kinds of long-range, short-notice strikes the Russian and Chinese air and naval forces might employ preemptively against critical time-sensitive U.S. military targets in the Indo-Pacific. These systems, due to their speed and other characteristics, could pose a major threat to U.S. forces, military infrastructure, logistic nodes, and command centers. The intermediate-range missiles that the Pentagon is deploying in the Western Pacific will likely also become priority targets. Even a successful intercept with a point defense system, such as an enhanced Army Patriot surface-to-air missile battery or a RIM-174 Standard Extended Range Active Missile, might not shield the target since the missile’s debris would rain on it at hypersonic speeds. These hypersonic systems also reinforce Russia’s and China’s Anti-Access/Area Denial (A2/AD) zones. Moscow and Beijing can also brandish them to intimidate other countries.

Russia’s and China’s progress in developing hypersonic weapons has prompted the United States to respond in kind. The U.S. military had researched hypersonic technologies for decades but never deployed an operational HGV or HCM since the Pentagon had a network of global bases and forward-based forces that could rapidly attack regional targets. Congress also refused to fund the Conventional Precision Strike option for fear that the Russian command could misinterpret a conventionally armed strategic missile aimed at a terrorist group as an incoming nuclear strike against Russia. Now the United States is pursuing several hypersonic programs to allow U.S. forces to deter Russian and Chinese hypersonic strikes as well as defeat other threats. Specifically, U.S. hypersonic missiles can help the United States and its allies overcome their integrated air-and-missile defenses, penetrate A2/AD bubbles, and eliminate detected road-mobile missiles before they change locations.

Yet, hypersonic weapons could generate escalation dynamics and worsen crisis stability. Hypersonic missiles serve as formidable first-strike weapons for disabling an adversary’s air-and-missile defenses, thereby facilitating follow-on strikes by non-hypersonic platforms against airfields, ports, and other military infrastructure. Furthermore, due to the conventional-nuclear integration of some command, control, and other hypersonic-related assets in the United States, Russia, and China, a hypersonic strike against a conventional target could also degrade a country’s nuclear deterrent, which could generate inadvertent escalation dynamics. Additionally, concerns about the threat of Russian and Chinese hypersonic missiles will complicate U.S. efforts to defend allies like Japan and South Korea. In this regard, even U.S. forces defending the ROK against North Korean threats will have to be wary of Russian and Chinese missiles. For this reason, some supporters of U.S. hypersonic programs hope that they could provide arms control leverage for negotiations with Moscow and Beijing.

The United States will need to engage with U.S. allies and Asia to discuss the implications of these new Russian, Chinese, and U.S. hypersonic systems. For example, to build regional defenses against hypersonic systems, the United States will need allies to base the sensors and shooters. At a minimum, the United States, South Korea, and Japan will need to upgrade their early-warning and command-and-control systems to make more rapid threat assessments and responses. The Pentagon would also need the permission of foreign countries to station U.S. hypersonic missiles in Asia. Additionally, the U.S. government should work with allies and partners to limit the flow of equipment, technologies, and material to Russia and China (along with North Korea, Iran, and other countries of proliferation concern) that their militaries could exploit to enhance their hypersonic capabilities. The U.S. and South Korean navies, and their other exercise partners, should rehearse defending against hypersonic threats in their joint drills.

Richard Weitz는 허드슨연구소 정치군사 분석센터의 선임연구원이자 소장이다. 그는 현재 유럽, 유라시아, 동아시아 및 미국의 외교안보 정책과 관련한 지역안보 상황 등을 연구하고 있다. 2005년 허드슨연구소에 합류하기 전 Weitz 박사는 여러 학술 및 전문 연구기관과 미 국방부에서 근무했으며, 미 국방부 장관실로부터 우수상을 수여했다. Weitz 박사는 하버드대학교 박사(정치학), 옥스포드대학교 석사(정치학), 런던정경대학교 석사(국제관계학) 및 하버드대학교 학사(수석졸업) 학위가 있으며, 하버드 성적 우수 엘리트 모임인 ‘파이 베타 카파(Phi Beta Kappa)’ 클럽 멤버로 선출되었다. 러시아어, 프랑스어, 독일어에 능통하고, 태평양 지역의 미국 군사력 재건(Rebuilding American Military Power in the Pacific, 2013)을 포함한 여러 책과 논문을 집필 및 편집했다. 또한, Weitz 박사는 Jane’s Intelligence Review, Pacific Focus, Asan Forum, International Journal of Korean Unification Studies, Korean Journal of Defense Analyses, Naval War College Review 및 Journal of Korea Institute for Maritime Strategy 등에 글을 게재했다.

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