오레쉬니크Oreshnik 미사일 분석 #1 탄도(대폭수정)

도입

 

언론을 통해 여러가지 주장들이 나오고 있지만, 정리를 하는 측면에서 하나씩 분석하여 이 신형무기의 특징과 의미, 그리고 향후 확전과 군비경쟁의 전개 방향에 대해서 전망하고자 한다.

 

1. 탄도의 종류와 추정

 

우선 매우 쉬운 문제부터 시작하자. Oreshnik은 탄도 미사일인가 극초음속 미사일인가?

 

탄도미사일의 궤적

다단의 탄도 미사일의 경우 기존의 탄도 미사일은 탄도의 정점Apogee(⑤)까지 로켓으로 추력 비행을 하다가, 이후는 자유낙하를 한다. 단단계로켓의 분리순서는 먼저 패어링(E)을 분리(②)하고, A~C의 연료를 소진한 로켓을 모두 분리한 다음, 정점에 도달하게 된다. 그러니까 정점에 도달하기 전에 이미 추력 비행은 종결된다. 전체 탄도 중, 약 15~20%의 사거리에서 연료를 다 사용하고, 나머지는 중력에 의한 탄도비행을 하게된다.

Minuteman-III의 작동단계 개념도(출처 위키피디아)

 

극초음속Hypersonic 미사일의 궤적

극초음속 미사일은 발사 후 일정 시간 상승후, 상당히 긴 궤적을 추력비행 하며, 로켓을 전부 분리한 후에도 MIRV라는 비행체가 자체적으로 기동manuever을 한다. 상당히 낮은 고도에서 추력 비행을 하므로, 공기저항이 많아서 심한 열이 발생하여 미사일이 밝게 빛난다.

 

극초음속 미사일(빨간색)과 탄도미사일(파란색)의 궤적 비교

 

자탄의 분리 과정

탄도미사일의 자탄의 전개과정을 먼저 이해할 필요가 있다. 아래의 설명은 MIT의 Ted Postol 교수의 1996년 SCUD-ER 관련 논문의 그림을 캡쳐한 것이다. SCUD-ER은 600km 정도의 사거리를 가진 소련제 단거리 미사일로 지금도 북한이 보유하고 있다. 이 미사일은 정점에서 자탄을 분리하는데, 이때 분리 방향은 화살표 방향 즉 비행방향의 수직인 방향으로 분리한다. 이렇게 분리된 자탄들은 동일한 사거리에 약 20초 이상의 시간 인터벌을 가지고 분산하여 탄착한다.

 

SCUD-ER의 자탄 분리과정(출처: Ted Postol, lessons of gulf war with patriot)

 

정점에서 자탄 분산 모습을 탄두 정면에서 본 모습 (출처: Ted Postol, lessons of gulf war with patriot)

 

분리된 자탄들은 진행하면서 붉은 화살표 방향으로 분산 비행한다. (출처: Ted Postol, lessons of gulf war with patriot)

 

Oreshnik 미사일의 상승단계 비행 모습

아래의 동영상은 볼고그라드에서 카자흐스탄 방향으로 촬영한 동영상이다.처음에 이영상이 올라왔을 때, 드니프로까지 약 2,100~2,200km 떨어진 인류최초이자 소련 최초의 우주발사기지인 카자흐스탄의 바이코누르 우주기지에서 발사한 것으로 추정하였다. 이후 우크라이나 언론 등에서 카자흐스탄 접경지역인 아스트라한(드니프로까지 약 1100km)이라는 보도가 있어서 확인 중에 있다. 아래의 동영상을 플레이 해보면, 다수의 로켓모터가 작동중임을 알 수 있다.

아래의 동영상은 Oreshnik이 아닌 몇 시간 전( 5:22 p.m. Baikonur time)에 발사된 소유즈 로켓의 영상임이 밝혀졌다. 처음 영상이 찍힌 곳이 볼고그라드에서 카자흐스탄 방향으로 촬영된 것이어서, 카자흐스탄의 바이코누르 우주기지 (드니프로까지 약 2150km) 에서 발사한 것으로 추정한 바 있었으나, 추후 우크라이나에서 아스트라한 (드니프로까지 약 1100km) 에서 발사한 것으로 발표하여 지도로 검토해본 결과, 같은 방향이어서 아스트라한으로 정정한 바 있다. 그런데 아래의 영상은 바이코누르에서 발사한 소유즈 로켓이며, 무인 Roscosmos Progress 90 spacecraft으로 국제우주정거장에 3톤 중량의 보급품을 전달하는 목적으로 발사한 것이다. 현재 ISS에는 미국의 우주인이 있으므로 아마도 NASA에서 대금을 지급하고 러시아가 발사한 것으로 추정된다. 참고로 디니프로와 바이코누르 사이는 시간대의 차이가 3시간이다.

 

해당로켓은 소유즈로 Oreshnik과 무관함

 

대조적으로 기존의 ICBM인 미국의 Minuteman-III의 1-2단 로켓을 분리한 상승 중간단계의 비행모습을 보면,  단일 로켓이 작동함을 알 수 있다. 참고로 미국의 Minuteman-III은 50년 된 미사일로, 노스다코다의 공군기지에 보관을 하고 있다. 이를 분해한 다음, 캘리포니아의 반덴버그 기지로 옮겨서 제작사인 보잉사(에너하임 소재)가 핵탄두는 분리하여 별도처리하고, 미사일 전반을 점검한 뒤, 조립하여 발사한다.

 

2024년 11월 5일 반덴버그 기지에서 발사한 Minuteman-III의 상승 중간단계의 비행모습,

 

Oreshnik 미사일의 중간단계 비행 모습

아래의 동영상에서  Oreshnik이 중간단계에서 거의 수평에 가까운 비행을 하고 있음을 알 수 있다. 이 같은 중간단계 비행은 Atmospheric Skimming 비행을 하는 것으로, 외기권으로 올라간뒤, 다시 하강하여 atmospheric lift를 이용하여 상당히 비행거리를 늘릴 수 있다. 추정에 따르면 탄도비행의 약 2배 이상의 비행거리를 얻는다. 이같은 계산은 고도로 정교한 모델이 있어야 산출 가능한데 보통 비밀 등을 해제하지 않기 때문에 알기가 어렵다. 따라서 educated guess가 현실적으로 가능할 뿐이다. 국내에도 극초음속 미사일에 대한 연구가 진행중이고, 인하대 등 국내대학에서도 엔진 기술 등을 연구하지만, 그분들도 세부적인 내용을 설명하기 위해 언론에 잘 나서지 않을 것이다.

Soyuz의 비행모습으로 Oreshnik과 무관함

 

 

소결론

여기까지 읽어보신 분들은 Oreshnik 미사일이 탄도미사일이 아닌 극초음속미사일의 궤적을 따라 비행하는 것을 짐작할 수 있을 것이다. 이 포스팅은 여기에서 마치고, 다음에는 탄착장면을 분석하는 포스팅을 하겠다.

 

아직은 Oreshink의 상승단계 동영상을 확보하지 못했다. 확보하는대로 다시 수정하겠다.(11-28)