북한 화성-14 ICBM의 특성 및 군사적 함의 > News Insight

 북한은 지난 7월 4일과 24일 화성-14 ICBM(대륙간탄도미사일)의 두 차례의 시험발사에 성공했다. 첫 번째 발사는 엔진 및 미사일시스템 의 성능 및 기능을 검증하기 위한 발사였고, 두 번째 발사는 사거리 성능 및 재진입 기술을 검증하기 위한 발사로 추정된다. 하지만 한·미·일은 화성-14에 대해 ICBM이라는 명칭 대신 ‘대륙간사거리미사일’로 평가했다. 즉 대륙을 가로질러 공격할 수 있는 사거리만 갖춘 미사일이라는 의미다.

화성-14 ICBM의 제원 및 특성

  화성-14 ICBM도 일본과의 정치외교적 마찰을 피하기 위해 고각으로 발사했다. 화성-14 미사일은 8축 이동식미사일발사대(TEL)에 실려 발사패드로 이동되었다. TEL의 길이가 20.1m인 것을 고려하면 1단, 2단및 재진입체(RV; Re-entry Vehicle)로 구성된 화성-14 ICBM의 길이는 19.5m 정도로 추정된다. 1단 추진체의 길이와 직경은 11m 및 1.4m, 그리고 2단 추진체의 길이와 직경은 3m와 1.2m로 추정된다. 1단 로켓은 액체추진제엔진으로 구성되며 비대칭디메틸하이드라진(UDMH) 연료와 사산화이질소(N2O4) 산화제를 사용하는 것으로 보인다. 발사 동영상에 의하면 1단 로켓의 연소시간은 약65초 정도로 추정된다.

  발사 동영상에서는 1단의 분리 시점쯤에 갑자기 하얀 배기가스 기둥이 형성되었다. 이어서 미사일 동체에 장착된 카메라에 의해 촬영된 단분리 영상이 나타났다. 만일 하얀 배기가스가 2단 로켓연소를 보여주는 것이라면 이는 고체추진제로켓으로 보인다. 2단 로켓이 액체추진제엔진이든 고체추진제모터든 발표된 고각발사의 정점고도 2,802km와 사거리 933km를 이용하면 정상궤적에서의 화성-14 ICBM 사거리 및 정점고도를 계산할 수 있다. 두 번째 발사에서는 최고정점고도 3,725km, 사거리는 998km를 비행한 것으로 발표되었다. 이는 핵탄두 질량을 900kg에서 450kg으로 줄인 것으로 분석되었다. 즉 두 번의 ICBM 시험발사에서 사용된 미사일은 동일한 것으로 추정된다.

  기존의 무수단과 노동엔진을 기반으로 한 ICBM 개발에 한계를 인지한 북한은 정지궤도위성발사체용 액체엔진으로 개발하던 80톤급의 고추력액체엔진(백두산엔진으로 명명)을 사용하여 ICBM 1단에 장착하였다. 백두산엔진은 이미 4년 전에도 개발을 위한 지상연소시험 장면이 미국의 정찰위성을 통해 발각되었으며, 작년 9월에는 마침내 200초의 연소시간 동안 지상연소시험을 성공적으로 수행하였다. 이어 올 3월 18일 백두산엔진을 개량한 동급의 엔진과 4기의 보조로켓을 장착한 1단 추진시스템에 대한 지상연소시험을 성공적으로 수행하여 자신들은 이러한 성공을 “3·18 혁명”으로까지 자화자찬하였다.

  따라서 백두산엔진은 이전에 수많은 짧은 시간의 지상연소시험을 수행해서 검증을 진행 중이었다는 것을 의미한다. 백두산엔진이 갑작스럽게 땅에서 솟은 엔진이 아니라는 의미이다.

    이번 화성-14 ICBM의 시험발사에서 가장 특이한 점은 TEL에 의해 발사장소까지 미사일을 이동시킨 후, TEL을 분리하고 기 설치해둔 발사패드 위에서 발사를 수행했다는 것이다. 이러한 지상발사패드를 이용하는 발사방식은 북한이 처음 개발한 것은 아니고, 이미 러시아에서 과거에 사용해왔던 발사방식 중의 하나이다. 이러한 지상발사패드를 이용하는 방식은 발사로 인한 TEL의 손실을 최소화하는 방안으로 추정된다. TEL의 가격이 수십억 원에 이르기 때문이다. 화성-14 ICBM 발사에 사용된 콘크리트 발사패드는 62m*20m의 면적을 가졌으며 이는 TEL을 통제하는데 충분한 크기로 보인다.

화성-14 미사일 명칭의 혼선

  북한은 2012년과 2015년 세 개의 단으로 구성된 KN-08 ICBM과 두 개의 단으로 축소된 KN-14 ICBM을 열병식에서 각각 선보였다. 미국이 명칭을 붙였던 KN-08과 KN-14는 북한에서는 각각 화성-13과 화성-14 미사일로 소개되었다. KN-08과 KN-14 ICBM은 1단 추진체가 두 기의 무수단엔진을 클러스터링한 것으로 추정되며 이는 2016년 미사일기술을 과시하던 중에 보여주었다. 이번에 발사한 화성-14 ICBM은 백두산엔진에 기반한다. 북한은 KN-14 ICBM의 명칭과 동일하게 화성-14형이라고 명명한 것이다. 

  역시 두 개의 단으로 구성되어 있지만 이번에 시험발사한 화성-14 ICBM과 KN-14(이전의 화성-14) ICBM은 전체 미사일과 탄두의 형상에서 현저한 차이를 보였다. 이번에 발사된 화성-14 ICBM은 단일의 핵폭탄을 탑재하는 재진입체(탄두) 형상인 반면, KN-14 ICBM의 경우 탄두의 형상이 뭉뚝하여 마치 다탄두를 탑재하거나 재진입체를 거꾸로 탑재하는 미사일 형상을 보여주었다. 2단 추진체의 형상도 상이하다. KN-14의 경우 1단과 2단의 동체가 동일한 직경을 가지는 반면, 이번에 발사된 화성-14 ICBM은 2단의 동체 직경이 1단의 그것보다 짧다.

  두 ICBM에서 1단 로켓의 변경(2기의 무수단엔진 클러스터링에서 4기의 보조로켓을 포함하는 단일의 백두산 엔진으로)은 전체적인 미사일 구조 및 운용 소프트웨어 등에 상당한 변경을 요구한다. 따라서 이번에 발사된 화성-14 ICBM은 새로운 미사일로 분류하는 것이 타당하다. 그리고 화성-13 및 화성-14로 불렸던 KN-08과 KN-14 ICBM은 더 이상 ICBM으로서 개발하지 않겠다는 의도로 보인다.

화성-14 ICBM의 사거리 성능

  필자는 위에 가정된 제원 및 추진제 특성을 이용하여 화성-14 ICBM의 성능분석을 수행했다. 성능분석 결과 북한은 화성-14 ICBM 고각발사에서 기술적 난이도를 줄이기 위해 정점고도를 줄이도록 핵탄두질량을 900kg으로 하여 수행하였다. 이 탄두질량에서 정상궤적으로 발사할 때의 사거리는 6,200km에 불과했다. 해외매체에서 화성-14 ICBM이 6,000km대의 사거리를 갖는다는 주장은 고각발사를 바로 정상궤적발사로 전환하여 수치를 환산한 것으로 보인다. 화성-14 ICBM은 정상궤적으로 발사 시에 북한의 표준핵탄두질량 600kg 탑재하면 약8,100km의 사거리 성능을 갖는다. 만일 핵탄두질량을 450kg으로 줄인다면 정상궤적의 사거리는 9,000km 정도이며, 200kg으로 줄일 수 있다면 11,000km의 사거리를 얻는 것도 가능하다. 통상 ICBM의 정의는 사거리 5,500km 이상을 가지는 탄도미사일이다.

   평양에서 알래스카까지 거리는 약6,000km, 하와이까지 거리는 약7,600km, 그리고 샌프란시스코까지 거리는 약9,000km 정도이다. 그리고 평양에서 워싱턴 DC까지는 약11,000km이다. 결국 화성-14 ICBM에 표준핵탄두를 탑재하는 경우 알래스카와 하와이를 공격할 수 있는 수준이다.

화성-14 ICBM의 정치군사적 함의

  최근 북한의 도발 수준에 대한 레드라인이 논란이 되고 있다. 우리 정부는 북한이 핵과 미사일을 포기하지 않고 마지막 단계까지 가는 것을 레드라인으로 보는 듯하다. 미국이 언급한 레드라인은 무엇일까. 아마도 북한이 미국 심장부를 타격할 수 있는 능력을 갖추는 상황일 것이다.

  그렇다면 이번 화성-14 ICBM의 시험발사는 레드라인을 넘은 것일까.  북한 ICBM의 완성단계는 기술적으로 어떤 수준일까. 아마 미사일의 신뢰성 및 안정성, 재진입기술 그리고 정확도가 중요 요소로 판단된다.  북한은 북극성-2 중거리미사일의 경우처럼 화성-14 ICBM을 한 차례 더 발사해서 성공하면 실전 배치를 선언할 수도 있다. 일반 대중은 이러한 북한의 허풍을 있는 그대로 믿을 수도 있다. 하지만, 첫 시험발사로부터 신뢰성과 안정성을 담보하며 전력화 배치를 하기 위해서는 10여년이 걸릴 수도 있다. 탄도미사일 개발에 엄청난 경험을 가진 러시아도 블라바 SLBM(잠수함발사탄도미사일) 개발에서 이러한 경험을 했다. 특히 핵탄두 ICBM의 경우 발사 초기에 폭발하면 북한에 엄청난 피해를 입힐 수 있기 때문에 신뢰성과 안정성은 매우 중요하다.

  ICBM의 재진입 기술 및 정확도와 관련하여 북한은 최대의 가혹한 재진입 환경조건에서 말기 유도특성, 열적 특성과 구조안정성이 확증되었다고 했다. 하지만, 북한은 재진입과 관련한 명확한 데이터나 근거 자료를 제시하지 않아 재진입에 성공했는지 불확실하다.

  북한이 목표수역을 정확히 타격하였다고 했지만 화성-14 ICBM이 전략 목표물을 공격할 정도로 충분한 정확도를 가졌다고 믿기는 어렵다. 하지만, 핵폭탄이 인구밀집지역을 공격할 때는 이러한 정확도는 중요성이 덜하다. 인근에 낙하하여도 그 피해는 상상하기 어렵기 때문이다.

  북한의 ICBM 능력이 상당한 수준에 와 있는 것은 확실해 보인다. 하지만, 두 차례의 시험발사를 수행했지만 ICBM의 신뢰성, 안정성 및 재진입 기술능력과 정확도를 확보하여 미국 본토를 타격하고, 전장에서 운용할 수 있는 수준으로의 전력화 배치를 위해서는 아직도 2~3년의 시간이 더 필요할 것으로 추정된다.