국산 극초음속 미사일 ‘전력화’ 눈앞···KF-21 공격력도 극대화

국과연이 개발 중인 극초음속 순항미사일 하이코어 개념도. [사진=국방과학연구소]

[이뉴스투데이 김재한 항공·방산 전문기자] KF-21 전투기가 조만간 음속의 5배 이상의 속도로 비행하는 국산 극초음속 순항미사일 운용할 수 있을 전망이다.

12일 관련 업계에 따르면 국방과학연구소와 한화에어로스페이스, 현대로템, 단암시스템즈 등 국내 방산업체가 참여해 개발 중인 극초음속 순항미사일 ‘하이코어(Hycore)’가 최근 시험 발사에 성공한 것으로 알려져 전력화에 더욱 속도가 붙을 것으로 보인다. 특히 시험 발사에서 목표치였던 고도 20km, 마하 5를 훌쩍 넘긴 고도 23km, 마하 6의 속도로 극초음속 비행에 성공해 국내 극초음속 무기 개발 기술력도 세계 수준에 도달했다는 평가다.

업계 관계자들에 따르면 극초음속 무기는 비행 시 공기흡입식 추진기관의 사용 여부에 따라 극초음속 활강체(Hypersonic Glide Vehicle, HGV)와 극초음속 순항미사일(Hypersonic Cruise Missile, HCM)로 구분된다. 즉 추진기관 없이 극초음속으로 활강하는 것이 극초음속 활강체(HGV)이고, 추진기관을 이용해 극초음속으로 비행하는 것이 극초음속 순항미사일(Hypersonic Cruise Missile, HCM)이다. 국과연이 개발 중인 하이코어는 이 가운데 극초음속 순항미사일에 포함된다.

이 중 극초음속 순항미사일은 로켓이 아닌 스크램제트 엔진을 이용한다. 스크램제트는 초음속 상태로 유입되는 공기를 감속시키지 않고 그대로 연소실로 보내 속도를 극초음속으로 높이는 방식으로, 유입 공기 속도를 감속시키는 일반 엔진과 뚜렷한 차이점이다. 대신 마하 5 이상의 속도에 최적화된 스크램제트 모드를 사용하기 위해서는 마하 2 이상에서 효율성이 뛰어난 램제트 모드로 속도를 높여야 한다. 하이코어가 램제트와 스크램제트로 구성된 듀얼모드 방식을 사용하는 이유다.

국방부는 이 같은 극초음속 미사일 개발을 지난 2020년 공식화했다. 2020년 8월 5일, 국과연 창설 50주년 기념식에 참석한 정경두 당시 국방부장관이 극초음속 미사일 개발을 가속해 미사일 전력을 더욱 고도화시켜 나갈 것이라고 공식적으로 밝혔다. 이에 따라 군은 극초음속 순항미사일(HCM) 개발에 착수해 2030년대 초반까지 KF-21 전투기 등에 탑재할 수 있도록 실전 배치한다는 계획을 수립했다.

물론 극초음속 무기 개발은 이미 2000년부터 시작됐다. 국회입법조사처에 따르면 2000년부터 극초음속 무기체계 개발을 위한 연구가 산학공동으로 진행되다, 2004년부터 국과연 주도로 관련 연구가 진행됐다.

연구를 이어받은 국과연은 2004년부터 2007년까지 액체 램제트 추진기관 개발을 비롯해 이후 HYPAR 퓨전형 극초음속 핵심기술 응용연구, 초고속 공기흡입엔진 특화연구실 설치를 통한 각종 관련 연구를 수행하는 성과를 올렸다. 이어 2018년부터 마하 5 이상의 지상발사형 극초음속 비행체를 개발에 나섰다. 최근 시험 성공은 이러한 오랜 개발에서 나온 성과다.

한편, 현재 항공기에서 발사하는 극초음속 미사일은 미국 등 군사강국에서도 개발 중이거나 전력화된 지 얼마 되지 않은 첨단 무기다. 현재 가장 잘 알려진 것은 2017년부터 실전에 배치된 러시아의 Kh-47M2 킨잘(Kinzhal). 지난 2022년 3월, MiG-31K 전투기가 킨잘을 발사해 우크라이나 남서부 이바노프란키우스크에 있는 우크라이나군의 탄약 저장시설을 파괴하면서 크게 주목받았다.

특히 전투기, 폭격기 등에서 발사할 수 있는 킨잘은 최대 마하 10(시속 약 1만2350km)의 속도로 비행하며, 사거리도 약 1500~2000km로 알려져 있다. 만약 폭격기에서 발사하면 사거리가 더 늘어나 최대 3000km 거리의 표적도 공격할 수 있다. 아울러 재래식 탄두 외에도 핵탄두도 탑재할 수 있어 러시아의 전략무기로 분류된다.

미국은 현재 스크램제트 기술을 적용한 ‘극초음속 공격순항미사일(Hypersonic Attack Cruise Missile, HACM)’을 개발 중이다. HACM은 스크램제트 엔진으로 마하 5 이상의 극초음속 비행이 가능하며, F-15, F/A-18 등의 전투기에 탑재돼 운용될 전망이다. 사거리는 약 1900km로, 비행 중 다양한 궤적 비행을 통해 기존 미사일 방어망을 회피할 수 있다.

미 공군에 따르면 오는 2027년 신속 실전 배치를 목표로 개발 중이며, 빠른 속도와 기동성으로 고부가가치 표적을 정밀 타격할 수 있는 미군의 차세대 무기체계로 평가받고 있다. 하지만 현재 개발 일정 지연과 사업비 초과로 어려움을 겪고 있는 실정이다.

중국은 CJ-1000, YJ-21, YJ-19 등 다양한 항공기 발사용 극초음속 미사일을 개발 중이거나 전력화 단계에 있는 것으로 알려졌다. 이들 가운데 YJ-21, YJ-19은 개발 및 시험단계 중이고, CJ-1000은 전력화 단계인 것으로 알려졌다.

특히 H-6N 전략폭격기에 탑재될 것으로 보이는 CJ-1000은 스크램제트 엔진을 탑재해 마하 6에서 마하 10 사이의 속도로 비행하며 사거리는 약 1500~6000km 사이로 추정된다. 다들 극초음속 미사일과 같이 다양한 궤적 비행이 가능해 미사일 방어망을 효과적으로 회피할 수 있는 능력을 갖춰 중국군의 핵심 극초음속 무기체계 중 하나로 평가받는다.

군사전문가들에 따르면 극초음속 순항미사일을 운용하면, 마하 5 이상의 속도와 기동성으로 적 방공망의 탐지와 요격을 피할 수 있어, 이를 탑재한 KF-21 전투기는 전략 표적을 신속 정확하게 타격할 수 있게 된다. 또한 적의 대응 시간을 단축해 전장 주도권을 확보하는 데도 결정적 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 이는 곧 KF-21이 전략적 파괴력을 극대화하는 게임체인저가 될 수 있다는 얘기다.