밀리터리Rep 2009.04.06 22:50
탄도미사일의 원리.

북한이 발사준비 중인 장거리발사체인 대포동 2호 개량형은 로켓을 이용한다는 점에서 사실상 대륙간탄도미사일(ICBM)과 다름없다고 국방부는 판단하고 있다. 탄도미사일(Balistic Missle)은 우주발사체와 마찬가지로 대기권을 벗어나 비행한다는 특징이 있다. 사정거리에 따라서는 단거리(SRBM·800㎞ 이하), 준 중거리(MRBM·800~2500㎞), 중거리(IRBM·2500~5500㎞) 및 장거리 미사일인 대륙간 탄도 미사일(ICBM·5500㎞ 이상) 등으로 구분한다.
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탄도미사일의 구조는 ‘기체’와 ‘추진기관’, ‘유도조종장치 및 탄두’ 등 크게 세부분으로 이뤄졌다. 공기 저항을 최대한 줄이도록 설계된 기체는 두부와 동체, 날개 및 조종면으로 나눠져 있다. 두부는 유도·조종장치 및 탄두를 포함하고 있다. 조종면은 날개 뒤 또는 동체에 부착된 작은 날개로 이를 움직여 유도탄의 진로를 임의로 조종한다.

추진기관은 항공기나 순항미사일과 달리 산화제와 연료를 자체적으로 내장하고 있다. 대기층은 물론 진공 속에서도 연소가 가능하도록 하기 위해서다

위성발사체나 탄도미사일의 추진제로는 액체추진제(Liquid Propellent)와 고체추진제(Solid Propellent)가 있다. 대포동 2호가 선택하고 있는 액체추진제에는 연료와 산화제를 연소반응시켜 추력을 얻을 수 있는 이원추진제가 주로 이용된다. 대표적인 이원추진제에는 연료로 비등점이 -2230F인 액체수소가, 산화제로 비등점이 -1970F인 액체산소가 사용된다.

고체추진제는 산화제와 연료를 분말 반죽을 통해 혼합한 후 굳힌 것이다. 고체추진제는 원료를 고품질의 미립자인 1만분의 1㎜까지 분쇄할 수 있는 ‘제트밀’(Jetmill)이라는 최첨단 분쇄기가 필요하다. 국제적인 수출규제 품목임에도 불구하고 북한은 1993년 3월 일본의 세이신 기업으로부터 제트밀을 비밀리에 도입하는 데 성공했다. 정보당국은 북한이 1998년 대포동 1호의 3단계 로켓 분리에 고체추진제를 이용한 것으로 분석하고 있다.

유도조종 장치는 표적을 맞히도록 유도탄의 비행경로를 수정하기 위한 유도명령을 산출하는 장치다. 관성유도(Inertial Guidance)와 천측유도가 있다. 관성유도는 미사일에 장착된 관성측정센서와 컴퓨터로 이뤄진 관성항법장치(INS)로부터 산출된 유도탄의 위치, 속도 및 자세정보를 이용해 목표물을 찾아가는 방식이다.

천체를 측정 기준으로 삼는 천측유도 방식은 통상적으로 관성항법 장치가 측정한 항법 정보 오차를 바로 잡기 위한 목적으로 사용한다.

탄두는 목표지점을 파괴하는 데 필요한 폭발물이나 화생무기 및 핵무기 등을 내장한 유선형 장치다. 폭발형·고폭 탄두는 내장된 폭발물이 터질 경우 주변 공기가 섭씨 5000도 정도의 200기압 이상으로 압축되면서 순간적으로 발생한 충격파로 주변 물체들이 제거된다.

‘히트 투 킬’(Hit to Kill) 방식의 충돌형 탄두는 최신형 대탄도미사일에 사용한다. 공격해 오는 미사일에 탄두를 충돌시켜 상호 파괴되도록 설계된 ‘요격체’(Kill Vechle) 개념의 탄두다.

그러나 북한은 대포동 2호 개량형의 머리부분에 탄두가 아닌 위성탑재체를 장착했다고 주장하고 있다.

탄도미사일은 크게 3단계를 거쳐 목표지점을 타격한다. 첫째가 ‘발사 및 추진단계’(Booste Phase)로 발사지점부터 미사일의 추진제 연소가 종료되기까지의 단계다. 속도가 상대적으로 느린 단계로 ICBM의 경우 180~300초가량 걸린다.

두번째가 ‘중간비행 단계’(Midcourse Phase)로 연소를 마친 미사일이 추진력과 지구중력의 영향으로 포물선을 그리면서 자유비행을 한다. 비행 시간이 가장 긴 구간이다. ICBM은 약 20분 정도 소요된다. 사거리 300㎞ 이상 미사일은 공기 밀도가 매우 희박한 외기권을 비행한다.

마지막이 ‘종말단계’(Terminal Phase)다. 이는 미사일의 탄두 부분이 목표지점을 향해 대기권으로 재진입하는 단계다. 초음속(음속의 4~8배) 비행과 대기마찰로 기체 표면에 600~8000F의 열이 발생한다. 이에 따라 기체 재료는 내열 및 경량화를 위해 알루미늄 합금, 티타늄 합금 또는 FRP 복합재료 등을 사용한다. ICBM급 탄도 미사일의 탄두는 1000㎞ 이상 외기권에서 대기권 내에 재진입시 발생하는 엄청난 마찰열로부터 탄두를 보호하기 위해 카본과 같은 신기술을 사용한다.

탄도미사일의 명중률을 산출하는 데는 이를 ‘원형공산오차’(CEP:Circular Error Probable)라고 한다. CEP가 1㎞라 함은 주어진 목표를 향해 발사한 미사일의 50%가 목표지점으로부터 1㎞ 반경 이내에 떨어지고 나머지 50%는 1㎞보다 먼 곳에 떨어진다는 의미다.

북한의 탄도 미사일은 명중률이 낮지만, 핵이나 화생무기 등 대량 살상용 탄두를 장착할 경우 가공할 피해와 함께 공황이 야기된다는 점에서 위협으로 간주된다.






출처: 경향신문 박성진 기자.
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posted by 지나가다가