고고도 미사일 방어 체계 THAAD

THAAD, Terminal High Altitude Area Defense (종말 고고도 지역 방어 체계)

록히드 마틴이 개발한 대탄도탄 요격 체계.

1987년 미 육군에서 제기되어 1990년에 본격적으로 개발이 시작되었다. 1992년에 록히드 마틴이 주계약자로 선정되었고, 1995년에 기술실증프로그램(DEM-VAL)이 시작되었으나 여러 번(6차례)의 실패를 거치면서 프로젝트 자체가 폐기될 위기에 처했었다. 다행히 1999년 6월 10일에 성공적으로 표적을 요격해 내면서 오늘날까지 이어지게 된 것이다. 이후 양산단계에 진입한 THAAD 미사일은 대부분의 시험 발사에서 성공적인 결과를 보여주는 중이다.

2008년부터 미 육군에 배치되어 현재 3개의 포대가 미 육군에 배치되어 있으며 향후 3개의 포대가 추가될 예정이다. (2015년 자료)

1980년대 소련의 신형 탄도미사일에 대응하기 위해 고안되었으나 베를린 장벽 붕괴와 소련 붕괴와 함께 개발이 중단될 뻔했다. 그러나 1990년에 일어난 걸프전으로 탄도미사일 요격 시스템이 다시 주목받게 되었다.

1990년 걸프전에서 미군과 다국적군은 패트리어트 미사일로 이라크의 스커드와 알 후세인 탄도 미사일을 성공적으로 요격했다. 그러나 패트리어트 미사일은 주요 군사시설만 방어하는 방공무기체계였다. 즉, 광범위한 지역에 대한 탄도미사일 방어는 불가능했다. 그리고 패트리어트는 요격고도가 10 ~ 20 km 에 불과해 탄도 미사일 요격 기회가 제한적이었다. 그래서 미군은 더 높은 고도에서 더 광범위한 지역을 대상으로 적의 탄도 미사일을 요격할 수 있는 새로운 탄도미사일 방어체계를 개발하기로 한다.

 

SM-3와 마찬가지로 직접타격파괴(Hit to Kill) 방식으로 적의 탄도미사일을 요격한다.

따라서 별도의 폭약식 탄두가 없고 대신 직격비행체(Kill vehicle)가 탑재되어 운동 에너지만으로 탄두를 파괴한다.

발사 초기에는 지상 레이더가 보내는 표적 정보를 토대로 관성항법 지령유도를 받으나 충돌 직전(종말단계)에는 적외선 영상 탐색기가 작동하여 표적을 정확하게 포착하고 추적하여 타격한다.

참고로, 탄도미사일은 가속단계(boost phase) - 중간궤도(mid-course)  - 그리고 종말단계(terminal)로 구성된다.

탐색기는 적외선 영상 탐색기(IR seeker)를 말한다. 사드는 종말단계에서 대기권으로 재진입하려는 탄두를 타격한다. 따라서 탄두는 공기와의 마찰로 뜨거워지면서 동시에 여전히 고고도라서 공기가 희박해 표적에서 나오는 적외선이 산란되거나 손실되지 않는다. 그래서 THAAD 탐색기는 적외선 시커를 사용한다. 같은 성능을 낼 수 있는 레이더 탐색기의 경우 무겁고 전력소모율이 높아 적절하지 않다.

THAAD는 매우 빠른 속도로 목표물을 요격하기 위해 고고도로 올라간다. 이때 적외선 탐색기가 위치한 탄두부가 공기와의 마찰로 빠르게 가열되는데, 이럴 경우 막상 고고도에 다다른 적외선 탐색기는 탄두와 센서를 덮고 있을 유리창을 구분하지 못하는 등 탐색기가 오작동하게 된다. 이를 방지하기 위해 탄두부는 덮개(shroud)로 보호되어 있어 고고도에 다다른 뒤에서야 분리된다. 더 나아가 발열이 조금이라도 나지 않도록 탐색기는 미사일 맨 앞 정면이 아니라 옆으로 비스듬히 위치한다.

탐색기 주변에 냉각 장치를 설치해 이를 방지하려는 시도도 있었으나 아지랑이를 만들어 앞이 뿌옇게 되는 문제점 등이 발생하여 폐기되었다. 그리고 이러한 문제 때문에 THAAD는 40 km 이하의 고도에서는 공기마찰로 인해 탄두를 추적할 수 없다. 즉, 적외선 시커를 사용하는 바람에 최소 운용고도가 제한된다.

THAAD를 고고도까지 올려 놓는 부분은 고체연료 로켓이 맡지만 직격비행체의 자세를 제어해 주는 궤도수정 및 자세제어 장치(DACS)는 액체연료를 사용한다.

액체연료를 사용하면 산화제 및 연료의 변질에 대비한 관리가 필요하며 부피가 커진다는 단점이 있다. 하지만, 자세를 제어하기 위해서는 로켓의 추력을 끊임없이 그리고 섬세하게 조절해야 하므로 점화 재점화가 가능한 액체연료 로켓을 사용하는 것이다.

THAAD는 운용고도가 매우 높다보니 공기의 힘을 사용하는 카나드와 같은 날개를 사용할 수 없다. 그래서 우주선이나 인공위성과 마찬가지로 자세제어용 로켓을 분사하여 자세를 제어하는데 이를 DACS, Divert and Attitude Control System이라 한다.

'종말'이라는 단어에서 알 수 있듯이 THAAD는 탄두가 재진입하여 낙하하고 있는 최종 단계에 진입한 상황에서 요격을 담당한다.

THAAD 포대는 AN/TPY-2 레이더 1기와 6개의 발사대로 구성되며 하나의 발사대에는 8기의 미사일이 탑재되어있다.

미군이 해외에 배치해 놓은 완전한 THAAD 포대는 대한민국이 유일하며, 일본과 이스라엘, 튀르키예에는 AN/TPY-2 레이더만 배치했다.

 

록히드 마틴에서는 자체적으로 THAAD-ER(Extended Range) 개발을 진행 중이다. THAAD-ER은 대기권 밖에서 탄두를 격추시킬 수 있을 정도로 사거리가 연장되었다. 대략 THAAD-Baseline과 비교해 3배 늘어난 사정거리를 가진다. 사거리와 요격 범위를 연장하기 위해 1단 로켓부 직경이 전보다 늘어났다. 그러다 보니 원래 8기의 미사일을 실을 수 있는 하나의 발사대에 THAAD-ER을 탑재할 경우 2개 줄어든 6발의 미사일을 탑재하게 된다. 발사 차량도 기존 8륜형 M977 HEMTT에서 10륜형인 PLS로 교체된다.

 

THAAD의 눈 AN/TPY-2 X-밴드 레이더

2가지 방식으로 운용될 수 있다. (종말단계 방식과 전진배치 방식)

종말단계 방식은 짧지만 넓은 범위를 탐지할 수 있다. 우리나라에 배치된 THAAD 포대가 이런 방식으로 운용된다. 이때 탐지거리는 1,000 km에서 상승 중인 탄도미사일을 감지해 종말 단계 요격이므로 600 km에서 낙하하는 탄도미사일을 정확하게 탐지할 수 있다.

전진배치 방식은 멀리, 하지만 좁은 범위를 탐지할 수 있다. 일본, 이스라엘 그리고 터키에 배치된 AN/TPY-2 레이더가 전진배치 방식으로 운용되고 있다. 전진배치 방식일 때 AN/TPY-2 레이더의 탐지거리는 무려 1,800 ~ 2,000 km에 달한다. 'FBX-T(Foward-Based X-band - Transportabler)'라고도 불린다.

 

나무위키, THAAD

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