북한 신형무기체계의 기술수준 평가 <3> 주요 신형 첨단무기체계 <하> > News Insight

-2021년 국방력발전5개년계획, 어느 정도 실행됐나?-

 3.5 군사정찰위성 

     [기술수준: 4단계]

  북한은 ‘23년 5월과 8월 두 차례에 걸쳐 군사정찰위성 만리경-1호 발사를 시도했지만 천리마-1 위성발사체의 기술적 오류로 인해 모두 실패하였다. 10월에 추가 발사를 공언했던 북한은 1개월의 추가 시간이 흐른 11월 21일 밤 10시 43분경 3차 발사를 기습적으로 시도한 끝에 만리경-1호 군사정찰위성을 성공적으로 임무궤도에 진입시켰다.

  북한은 ‘13년 국가우주개발국(현, 국가항공우주기술총국)을 설립하고, ’21년 정찰위성개발을 국방과학발전 및 무기체계개발 5개년 계획의 핵심과제로 선정하며 심혈을 기울여 정찰위성을 개발해왔다. 지난 ‘12년과 ’16년 해상도 100m급의 지구관측카메라를 탑재한 광명성 위성을 발사했지만 통신오작동으로 기인해 실질적 영상획득에는 실패했다. 

  북한은 이후 다양한 사거리의 탄도미사일 및 핵탄두 개발에 집중하다가 ‘22년 2월과 3월에 준중거리탄도미사일 발사를 통해 정찰위성에 장착될 카메라로 지상 표적지역에 대한 수직 및 경사촬영을 진행해 고해상도 촬영체계, 자료전송체계 및 자세제어장치의 특성과 운용 정확성을 검증했다고 발표했었다.

  일반적으로 위성개발을 위해서는 지상에 발사환경 및 우주환경(진동, 극한 온도, 진공, 무중력, 방사능, 전자파 환경 등) 모사시험시설을 구축하여 위성체, 부체계, 구성품 수준에서 각종 기능 및 성능시험을 통해 검증해야 한다. 하지만, ‘22년 3월 김정은이 국가우주개발국 방문 시 진행 중에 있는 우주환경시험기지 건설을 빠른 시일 내에 완료하도록 독려한 것으로 보도되었다. 이는 북한이 그동안 고가의 발사환경 및 우주환경시험시설(열진공 챔버, 열주기 챔버, 진동시험 가진기, 무향 챔버, 소음진동시험시설 등)의 부재로 인해, 어쩔 수 없이 탄도미사일 발사를 통해 얻어지는 짧은 시간 동안의 발사환경 및 우주환경에서 각종 구성품의 기능, 성능 및 지상과의 통신 등에 대한 검증시험을 수행했다는 것을 반증한다.

  전 세계적으로 미사일이나 로켓을 이용하여 위성체의 기능, 성능 및 운용을 시험 검증하는 경우는 전무하다. 북한이 미사일 발사를 통해 수행했다는 영상촬영 명령 운용시험 및 자세제어 명령 운용시험은 지상으로부터 영상촬영 및 위성체 자세제어를 위한 명령을 위성체로 전송하는 기능을 검증하고자 하는 것이며, 통상적으로 이런 시험은 지상에서 테스트베드(Test Bed) 및 지상국 시뮬레이터를 구축하여 시험 검증할 수 있다. 

  북한은 ‘23년 4월 김정은의 국가우주개발국 방문 이튿날 노동신문 등의 매체를 통해 만리경-1호 군사정찰위성의 형상을 흐릿하게 보여주었다. 위성체 형상은 이전의 광명성-3호 및 4호의 사각형 형상과 달리 6각형 형상의 구조물로 구성되어 있다. 위성체 하단 네 측면에는 우주에서 전개되는 4개의 태양전지패널을 장착하고 있으며, 전체 태양전지패널의 면적은 광명성 위성보다는 훨씬 커진 것으로 추정된다. 이는 그만큼 전력생성량이 증가하여 과거에 비해 고성능의 전자광학카메라 및 전장품을 장착하고 있는 것으로 추정할 수 있다.

  최근 세계적으로 뉴 스페이스 산업이 활성화됨에 따라 마이크로급의 (초)소형관측위성의 개발 및 활용이 폭발적으로 증가하고 있다. 소형관측위성의 상용 부품, 구성품, 부체계 및 소프트웨어, 특히 대학에서 연구를 위해 개발하는 초소형 큐브셋 위성용 부품 및 구성품 등의 구매에는 대부분 정부의 수출통제 승인도 불필요하다. 하지만, UN과 우방국의 제재를 받고 있는 북한은 이러한 위성용 상용 구성품과 상용부품의 획득도 어려울 것이다. 방사능을 포함한 다양한 우주환경에 내구성을 갖는 우주급 뿐만 아니라 상용급의 고성능 전기전자부품(FPGA, 프로세서, MMIC, 메모리, 각종 반도체 부품 등)은 독자개발도 직접구매도 어렵기 때문에, 아마도 일부 상용부품과 구성품은 제3국을 거친  불법적 구매를 통해 획득했을 것으로 추정된다. 단적인 예로 우리 군이 지난 5월 1차 발사에 탑재된 만리경-1호 위성의 잔해물을 수거해 분석한 결과 한국산 전자부품이 포함된 것으로 보도되었다. 북한은 강력한 제재에도 불구하고 해외에서 유통되는 상용부품을 제3국을 통해 얼마든지 구매할 수 있다는 것을 보여주는 사례이다. 

 3.6 무인기(무인정찰기, 공격형 무인기) 

     [기술수준: 3단계]

  북한은 ‘23년 7월 26일과 27일 전시회 및 열병식에서 북한판 글로벌 호크 무인전략정찰기인 샛별-4와 북한판 리퍼 무인정찰 및 무인공격기인 샛별-9를 선보였다.

  샛별-4는 제원과 형상이 미국의 RQ-4 글로벌 호크 무인정찰기와 유사하며, 심지어 위성통신 안테나를 장착하는 공간인 돔의 형상도 거의 동일하다. 이러한 형상이 통신위성이 없는 북한이 무인기 운영에서 위성통신을 사용한다는 탄정하기는 어렵다. 엔진은 글로벌 호크와 동일하게 터보팬 엔진을 사용하고 있는 것으로 추정된다. 제트 엔진의 하나인 터보팬 엔진은 북한이 순항미사일의 추진기관으로 사용되고 있어 자체적 생산이 가능한 것으로 추정된다.

  샛별-9는 제원과 형상이 미국의 MQ-9 리퍼 무인공격기와 유사하며, 리퍼와 마찬가지로 터보 프롭 엔진을 사용하고 있다. 헬파이어와 유사한 공대지미사일 8기 및 정밀유도폭탄 2기를 장착할 수 있다.

  샛별-4와 샛별-9 무인정찰기와 무인공격기는 각각 RQ-4와 MQ-9 명칭의 수치를 그대로 모방한 것으로 보인다. 복제한 무인기임을 대놓고 노출하는 형국이다. 이러한 무인항공기의 형상 복제는 장시간이 소요되는 형상설계 기간과 개발기간을 최소화할 수 있도록 한다.

  실제 무인정찰기와 무인공격기에 장착된 터보팬 엔진 및 터보프롭 엔진의 성능, 감시정찰센서 및 공격용 무기체계 등의 탑재체 용량과 성능뿐만 아니라, 내구성, 경량화를 위한 소재 기술, 공력특성, 최고 운용고도, 최고 비행속도, 최대 비행시간, 등의 성능 특성을 포함한 핵심기술요소들에 대한 기술수준 평가가 요구된다. 하지만, 북한은 열병식에서 짧은 시간 동안 비행하는 모습을 보여주었고, 실제 이들 중고도 및 고고도 무인기에 대한 성능 및 특성을 보여주지 않아 실제 기술수준을 평가하기는 극히 제한된다. 다만, 이들 무인기는 존재 및 개발 자체가 그동안 전혀 알려지지 않았고 대부분 설계 개발이 미국 무인정찰기 및 무인공격기를 모방한 수준이라 기술적 완성도는 아직 높지 않을 것으로 판단된다.   

 3.7 초대형핵탄두 

     [기술수준: 4단계]

  북한은 이미 ‘17년까지 6차례의 핵시험을 통해 핵무기 기술을 검증하였으며, 아직 초대형핵탄두에 대한 별도의 시험을 수행하지 않았다. 다만, 6차례의 핵시험을 통해 기폭장치, 전자장비, 고압 배터리 등 핵탄두를 운용하는데 요구되는 핵심기술의 상당 부분을 확보하고 있을 것으로 추정된다.

 3.8 화성-18형 고체추진제 ICBM 

     [기술수준: 4단계]

  북한은 ‘22년 12월 대형고체로켓모터의 지상연소시험에 이어, ’23년 들어서만 모두 세 차례(4월 13일, 7월 12일 및 12월 18일)에 걸쳐 고체추진제 ICBM의 고각발사를 성공적으로 수행하였다. 지난 12월에 발사한 화성-18형 ICBM은 최대정점고도 6,518km, 비행 사거리 1,002km, 그리고 비행시간 74분으로 지난 7월 12일에 2차 발사 시와 거의 동일한 고각궤적을 보여주었다.

  일단 북한은 세 차례의 시험발사(북한은 세 번째 발사를 시험발사라 하지 않고 발사훈련으로 보도)를 통해 발사관을 이용한 냉발사(Cold Launch), 단 분리, 각 단의 고체추진제로켓모터 및 유도조종체계의 신뢰성과 안정성을 확보했다고 발표했다. 기술적 측면에서 보면 두 번의 시험발사를 통해 미사일체계의 신뢰성과 안정성을 담보하여 세 번째 발사는 초도양산 이후의 발사훈련으로 정의하기는 매우 어렵다. 초기 5~10회 정도의 발사에서는 제작공정이나 소재, 구성품 등에서 어떤 결함과 작업도 문제가 발생할지 모르기 때문에 여전히 신뢰성에 제한이 있어 지속적인 시험발사가 요구된다. 하지만, 북한의 경우는 모든 무기체계 개발에서 비용과 정치적 목적으로 최소의 시험발사만을 수행하는 경향이 뚜렷하다.    

  ICBM에 장착되는 대형 고체로켓모터의 제작은 상당히 어려운 공정을 요구하기 때문에 난이도가 높은 기술이다. 북한은 그동안 대형 고추력의 고체로켓모터 제작 및 검증에 상당한 시행착오를 거친 것으로 추정된다. 아직은 반복적인 시험비행을 통해 신뢰성을 높이는 과정이 요구된다.  (계속)

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