탄도미사일방어체계용 M&S, 국외 교육에서 본 미래

2024년 11월, 이지스 전투체계(Aegis Combat System)와 탄도탄 방어체계를 갖춘 정조대왕급(KDX-Ⅲ Batch-Ⅱ) 구축함이 해군에 인도되었다. 정조대왕함은 우리나라 최초의 이지스함인 세종대왕급 구축함 대비 탐지·추적 대응능력이 크게 향상되었으며, 대잠작전, 다중교전 성능 등이 강화되었다. 무엇보다도, 세종대왕급에 탑재되지 않았던 탄도미사일방어(BMD, Ballistic Missile Defense) 시스템이 탑재되어 추적뿐 아니라 실요격 또한 가능해졌다.

MD는 적의 미사일을 탐지·추적하여 공중에서 요격하는 방어 시스템으로, 실제 환경에서 직접 수행이 불가하여 군에서는 국방 M&S(Modeling&Simulation)를 적극 활용하고 있다. 이와 관련하여 지난 6월, 미국 이지스 전투체계 제조사인 Lockheed Martin社에서 주관하는 BMD M&S 도구 관련 절충교역 국외교육이 진행되었다. 본 기고에서는 탄도미사일방어체계에 대한 대략적인 소개와 Lockheed Martin社에서 학습한 M&S 도구에 대해 설명하고자 한다.

탄도미사일(BM)

탄도미사일(BM, Ballistic Missile)이란, 발사 초기 로켓 추진력을 받아 상승 후, 궤도에 따라 포물선을 그리며 자유낙하하는 미사일이다. 로켓이 연소되는 동안은 유도되고, 분사가 종료된 후 자유낙하하여 목표에 도달하며, 대기권 상층부 혹은 우주까지도 비행가능하다.

탄도미사일방어체계(BMD)

탄도미사일방어체계는 적의 미사일을 탐지하는 레이더, 요격 미사일, 타 체계와 연동하기 위한 지휘통제 시스템 등이 연동되어 작동한다. 그림 2와 같이 조기경보레이더(X-Band R/D), 지상 방어 목적으로 우주에서 장거리~중거리 탄도미사일을 요격하는 지상배치요격체계(GBI, Ground Based Interceptor), 대기권 안팎에서 단거리~중거리 탄도미사일을 요격하는 상층방어용인 고고도방어체계(THAAD, Theater High Altitude Area Defense), THAAD보다 낮은 고도에서 미사일을 추적하고 요격하는 PAC-3 등으로 구성되며, 본 출장에서 확인하였던 이지스 탄도미사일방어체계는 해상기반 시스템으로 단거리~중거리 탄도미사일을 요격하도록 설계되었다.

각 방어체계에서 사용하는 미사일은 요격 시점에 따라 다음과 같이 사거리 범위를 분류하는데, 미사일별 방어 범위는 아래 표2와 같다.

국방 M&S

M&S(Modeling&Simulation)란, 현실 또는 가상세계에 대한 복잡한 문제를 모델의 운용을 통해 최적 해법을 찾는 연구, 조사, 분석의 수단이다. 모델링은 시스템, 개체, 현상 또는 절차의 물리적, 수학적, 논리적인 표현 과정을 의미하며 시뮬레이션은 실제와 동일 또는 유사하게 시간에 따른 변화로 표현하는 방식을 의미한다.

최근 국방환경의 급격한 발달로 다양한 무기체계 분야에서 첨단 기술을 활용하기 위한 방안을 연구 중이며, 무기체계의 성능 확대에 따라 무기체계 시험 환경 확보 간 어려움이 있다. 따라서 국방분야에서 사용되는 M&S는 전쟁 또는 전투요소들의 효과를 측정 및 평가하는 목적으로 국방기획관리상의 소요제기, 획득관리 및 분석평가는 물론, 군의 훈련까지를 과학적으로 지원하는 도구 및 수단을 모두 포함한다고 볼 수 있다.

한국형 탄도미사일방어체계 M&S도구

본 절충교역을 통해 학습한 M&S 도구는 한국형 탄도미사일방어체계에 관한 성능평가 도구이다. 군부대 대상으로 교육 훈련 시 활용 가능한 도구이며 다음과 같은 절차를 거쳐 시뮬레이션을 진행할 수 있다. 먼저, 사용자는 교전 시나리오를 수행하기 위한 자산(센서, 무기 등)에 관한 파라미터값을 설정해야 한다. 설정이 완료되면 파라미터값에 기반하여 교전 시나리오를 동작시키는데, 발사지점과 충돌지점을 설정하면 추진 간 미사일의 궤적을 확인할 수 있다.

핵심 기능과 사용자 흐름, 기본 레이아웃에 초점을 두고 빠르게 개념을 테스트할 수 있는 간단한 프로토타입의 시스템이다보니, 한계점도 존재한다. 먼저 단일 함정에 국한되어 있어 교전 시나리오가 한 척의 함정만을 대상으로 구성되어 함대 단위에 대한 시나리오는 고려하지 않는다. 또한, 외부 위성, 플랫폼 등에서 제공되는 센서 데이터를 포함하지 않아 원격 센서 데이터 통합이 어렵다. 대기권(지상 약 100km) 밖의 교전만 지원하고, 각 미사일이나 물체 궤적을 개별적으로 분석, 평가하는 도구이므로 추후에 국내 시스템과 연동하고, 실제 상황에 맞게 고도화할 방안 모색이 필요할 것으로 판단된다.

그림 3. 기관 전경 사진

현재 한국에서는 북한의 미사일 위협에 대응하기 위하여 별도의 한국형 미사일방어체계(KAMD, Korea Air and Missile Defense)를 구축하였다. KAMD는 BMD대비 낮은 고도(10~30km)에서 적의 미사일을 탐지하여 요격하는 방어체계로, 조기탐지센서, 지휘통제체계, 다양한 요격미사일을 통합하여 운용하고 있다. 조기탐지센서의 경우, 미국의 조기경보위성, 우리나라의 지상레이더와 해상 이지스함 등 다양한 센서가 정보를 탐지 및 전달하여 지휘통제소에서 요격 명령을 내리는 방식으로 미국의 BMD 체계와 연계하여 운용 중에 있으며 요격미사일의 경우 북한 미사일의 종말비행단계에서 요격을 목표로 하기 때문에 L-SAM(중고도 요격 미사일), 천궁(중고도 요격), Patriot(저고도 요격) 등 다양한 무기체계가 복합 다층으로 운용된다.

KAMD에 맞게 M&S도구를 원활하게 활용하기 위해서는 다양한 해상 및 육상 기지의 센서들과 요격미사일을 사용하여 위협체에 대응하고, 방어하는 기능에 관한 시나리오 설계 및 데이터 확보가 요구될 것이며, 추후 한국군에 특화시켜 사용할 수 있도록 관련 M&S 도구와도 상호 연동하여 활용할 수 있기를 기대한다.