북한 향해 고정해도…사드, 중국 미사일 한반도 상공 북쪽서 탐지

미 MD전문가들 ‘한반도 사드’ 분석 첫 공개
사드, 둥펑5 탐지 성능 분석

두 학자도 중국이 사드의 한반도 배치에 강력하게 우려를 표명하는 이유를 알고 싶어했다. 처음에는 사드 레이더(AN/TPY-2)가 원거리에 있는 15㎝ 크기의 물체까지 관찰할 수 있는 강력한 성능을 갖고 있어, 중국의 대륙간 탄도미사일(ICBM) 발사 뒤 초기 단계에서 진짜 탄두와 가짜 탄두(기만탄)를 탐지하는 데 사용될 수 있다는 점이 우려의 원인일 것으로 추정했다.

그러나 이 레이더가 한국에서 중국 방향이 아니라 북한 쪽을 향해 고정될 경우 중국 탄도미사일에 어떤 영향을 미칠 수 있느냐는 <한겨레>의 질문에 대한 답을 찾는 과정에서 새로운 점을 발견했다. 두 학자는 중국에서 미국 본토(서해안 및 동해안)를 향하는 탄도미사일은 한국 북쪽 2000~3000㎞ 상공을 수백㎞ 높이로 궤적을 그리며 통과할 가능성이 매우 높다는 점에 주목했다. 사드 레이더는 직선 방향에서 이 미사일을 관찰할 수 있게 되는 셈이다. 이 레이더는 상공을 왼쪽에서 오른쪽으로 약 100도까지 정밀 관찰할 수 있는 성능을 지니고 있다.

종말모드서 바꾸면 탐지거리 늘어나
미사일 상단 추진체-탄도 분리때
거울에 비춰지듯 여러 각도서 관측
방향과 속도 측정해 요격 가능

문제는 이 레이더의 탐지거리가 거기까지 이를 수 있느냐는 점이었다. 두 학자는 중국의 탄도미사일 둥펑(DF)-5와 이 레이더의 성능을 자세히 관찰했다. 이들은 미사일의 2단 추진체가 비행하는 경로 구간에서 레이더에 탐지되기 쉬운 측면과 후면 등을 노출시킨다는 점을 발견했다.

레이더는 기본적으로 전자파를 발사해 표적에 맞고 되돌아오는 신호를 분석해 그 궤적을 측정하는 장비다. 레이더의 탐지 가능 거리를 결정하는 가장 큰 변수는 레이더 반사면적(RCS)이다. 표적에 투사되는 전자파의 크기와 표적에서 산란되는 전자파의 비로 측정되는 이 면적은 한마디로 레이더 관점에서 바라본 표적의 물리적 크기다. 이 면적이 크면 클수록 탐지 가능 거리는 길어진다. 탄도미사일이 궤적을 그리며 비행하는 동안 관측 방향에 따라 이 값이 크게 달라진다. 뾰족한 모양의 정면보다 측면이나 후면에서 관측할 때 그 값이 커지게 된다. 두 학자는 “사드의 레이더는 1분에 여러 차례 미사일로부터 신호를 얻어 그 방향과 속도를 측정할 수 있다”고 말했다.

중요한 것은 이 레이더 반사면적이 얼마나 크냐는 것이었다. 두 학자는 관찰 각도에 따라 보호덮개가 장착된 둥펑-5 미사일 상단 추진체의 레이더 반사면적이 어떻게 변화하는지를 추정했다. 그 결과는 두 학자들도 놀랄 정도로 컸다. 특히 탄두를 기준으로 측면으로 70도와 90도에서는 탄두가 마치 거울에 비치는 것처럼 잘 관찰되는 이른바, ‘스펙태큘러’(spectaculars, 극적인 쇼) 현상도 나타나는 것으로 예측됐다.

또 동력 비행의 마지막 단계에서 미사일 보호덮개가 제거(고도 약 100㎞ 지점)된 뒤와 상단 로켓 추진체가 연료를 소진한 뒤 관성의 힘으로 날아갈 때는 레이더 반사면적이 상당히 커, “앞부분에서 후면까지 거의 모든 방향에서” 3700㎞까지 탐지가 가능할 것으로 추정됐다. 포스톨 교수는 “우리는 이 레이더가 한반도 북쪽 상공을 지날 때 중국 탄도미사일의 상단 추진체를 추적하는 데 상당한 역량을 발휘할 수 있다는 결론을 내렸다”고 말했다. 대륙간 탄도미사일은 액체 또는 고체 연료를 사용한 다단식 로켓의 추진력으로 대기권 바깥 1500~3500㎞의 고공으로 쏘아 올려진 뒤, 탄두만 다시 대기권으로 들어오면서 최고 마하 20의 속도로 낙하한다.

특히 상단 추진체가 탄두를 발사할 때 어떤 방향으로 향하는지 그 움직임을 파악할 경우, 탄두가 날아갈 궤적을 예측하는 것이 가능할 것으로 이들은 예상했다. 포스톨 교수는 “탄두들이 실제로 관찰될 수는 없다고 하더라도, 이 탄두들의 궤적은 잠재적으로 합리적 정확성을 갖고 예측될 수 있다”고 말했다.

이렇게 탄두의 궤적을 예측할 수 있다면, 미국은 알래스카 기지에서 이 탄두를 타격할 요격 미사일을 조기에 발사할 수 있게 되는 것이다. 중국의 우려는 바로 여기에서 기인한다는 게 두 학자의 분석 요지다.

워싱턴/박현 특파원 [e-mail]