정치 통일·외교·안보

'스타워즈 신냉전'…한국도 레이저로 킬러위성 잡고, 우주비행체 날린다

[민병권의 군사이야기]변곡점에 선 우주안보

중·러 우주공격 무기 속속 전력화 나서

전자전 등 소프트킬 공격시 대응 어려워

미·유럽·인도 위성 등이 교란 위험 노출

인접한 한국 우주자산도 유사시 위험

공군, 한반도 우주전 대응위해 첫발

독자적 우주감시자산 전력화 개시

다가올 달·화성 개척시대에 대응해

'외우주' 포괄하는 우주전략도 세워야

이른바 '킬러위성'으로 다른 위성을 공격하는 다양한 방법을 소개한 이미지. 왼쪽부터 살펴보면 (1)킬러위성을 직접 목표 위성에 직격시켜 파괴(Kinetic kill)하는 방식 (2)킬러위성이 교란 전파를 쏴서 목표 위성을 재밍(Radio frequency jammer)하는 방식 (3)킬러위성에 탑재된 레이저(Laser)빔으로 목표 위성을 공격하는 방식 (4)킬러위성이 목표위성을 향해 화학제를 분무(Chemical spray)하는 방식 (5)킬러위성이 고출력의 극초단파를 쏘아 목표위성을 태워버리는 방식 (6)킬러위성에 탑재된 로봇팔로 목표위성을 공격하는 방식. /자료제공=NASIC이른바 '킬러위성'으로 다른 위성을 공격하는 다양한 방법을 소개한 이미지. 왼쪽부터 살펴보면 (1)킬러위성을 직접 목표 위성에 직격시켜 파괴(Kinetic kill)하는 방식 (2)킬러위성이 교란 전파를 쏴서 목표 위성을 재밍(Radio frequency jammer)하는 방식 (3)킬러위성에 탑재된 레이저(Laser)빔으로 목표 위성을 공격하는 방식 (4)킬러위성이 목표위성을 향해 화학제를 분무(Chemical spray)하는 방식 (5)킬러위성이 고출력의 극초단파를 쏘아 목표위성을 태워버리는 방식 (6)킬러위성에 탑재된 로봇팔로 목표위성을 공격하는 방식. /자료제공=NASIC




#2016년 6월 중국은 우주쓰레기 청소위성이라며 ‘스지엔(實戰)-17’호를 쏘아올렸다. 수명을 마친 자국 위성을 안전하게 바다로 추락시키는 용도로 쓰겠다는 것이다. 해당 위성에 로달린 로봇팔은 우주 잔해 청소뿐 아니라 유사시 다른 위성을 포획·공격할 수 있는 용도로 전용될 가능성이 있다. 중국은 지난해 10월 24일 스지엔-21호까지 쏘아올리는 등 우주공간 청소를 명분으로 사실상의 위성무기 배치에 나선 것으로 평가되고 있다.



#지난해 러시아의 대공레이저무기인 ‘페레스벳(Пересвет)’이 항공기에 탑재될 것이라는 러시아의 계획이 공개됐다. 페레스벳이 항공기에 탑재되면 인공위성을 공격할 수 있는 공중발사형 레이저무기로 운용될 것으로 추정된다. 러시아는 지난 2009년 8월 28일에도 A-60계열의 인공위성 공격용 레이저무기를 고도 1,500km의 우주선에 탑재하는 실험을 추진했다.

항공기에 탑재된 공중발사레이저무기로 인공위성을 공격하는 이미지. 러시아는 'A-60'계열 레이저무기를 항공기에 탑재하는 실험을 한데 이어 근래에는 차량탑재형 레이저무기인 페르세벳을 항공기에 탑재하는 방안을 추진 중이다. /자료제공=NASIC항공기에 탑재된 공중발사레이저무기로 인공위성을 공격하는 이미지. 러시아는 'A-60'계열 레이저무기를 항공기에 탑재하는 실험을 한데 이어 근래에는 차량탑재형 레이저무기인 페르세벳을 항공기에 탑재하는 방안을 추진 중이다. /자료제공=NASIC


중국, 러시아의 잇따른 위성 공격무기 체계 개발은 ‘스타워즈 신냉전’을 예고하고 있다. 이들 무기체계는 현재 주로 적성국의 인공위성 등 우주물체를 교란·마비·파괴하는 임무를 맡을 것으로 평가받는다. 유사시 중·러가 적대적 국가의 정찰·통신위성 등을 무력화해 상대 군의 눈을 멀게한 뒤 군사행동에 나설 가능성이 높다. 신냉전 하에서 중·러의 견제대상은 궁극적으로 미국이지만 직접 부딪히기보다는 미국의 동맹·우방중 ‘약한 고리’를 표적으로 삼을 가능성이 높다. 특히 지리적으로 가까운 한반도 및 중앙·동남아, 동유럽 등이 잠재적 위협에 놓일 것으로 우려된다.

러시아의 레이저 무기인 '페레스벳'이 차량에 탑재된 모습. 러시아는 이를 항공기에 탑재해 할 예정인데 유사시 적성국의 인공위성 등을 마비시키는 공격 등을 수행할 것으로 보인다. /사진출처=러시아 국방부러시아의 레이저 무기인 '페레스벳'이 차량에 탑재된 모습. 러시아는 이를 항공기에 탑재해 할 예정인데 유사시 적성국의 인공위성 등을 마비시키는 공격 등을 수행할 것으로 보인다. /사진출처=러시아 국방부




◆분쟁지역은 이미 우주전쟁터…주변국 위협하는 중·러

아직 대한민국만 체감하지 못할 뿐 이미 중·러 접경지역 등에선 인공위성이 전자전 등을 당해 장애를 일으킨 사례들이 나오고 있다. 가장 최근의 사례는 러시아와 나토(NATO, 북대서양조약기구)간 일촉즉발의 전운이 감도는 우크라이나 인근 지역에서 발생했다. 지난해 7월 유럽우주국(EAS)의 인공위성 ‘센티넬-1’이 우크라이나와 인접한 러시아의 로스토프 지역을 지나던 중 전자전 공격으로 추정되는 전파 교란을 당한 것이다. 센티널-1 위성은 일명 합성개구레이더(SAR)로 지상관측을 관측해 영상을촬영해 왔는데 러시아 지역에서 발사된 것으로 추정되는 고주파 전자파 공격을 받아서 로스토프 지역 촬영 영상 일부가 훼손돼 알아보기 힘들게 됐다.

유럽 인공위성 ‘센티넬-1호’가 지난해 7월 러시아 지역에서 발사된 것으로 추정되는 전자파 공격을 받은 당시 합성개구레이더로 촬영한 러시아 로스토프 지역의 영상. 전자파 공격의 영향으로 촬영 영상에 황색 및 녹색 줄무늬가 생겨 해당 지역의 상황을 알아보기 힘들게 됐다. /이미지=putinisavirus트윗터 이미지를 게재한 Defense-blog닷컴유럽 인공위성 ‘센티넬-1호’가 지난해 7월 러시아 지역에서 발사된 것으로 추정되는 전자파 공격을 받은 당시 합성개구레이더로 촬영한 러시아 로스토프 지역의 영상. 전자파 공격의 영향으로 촬영 영상에 황색 및 녹색 줄무늬가 생겨 해당 지역의 상황을 알아보기 힘들게 됐다. /이미지=putinisavirus트윗터 이미지를 게재한 Defense-blog닷컴


중국도 최근 인도와의 분쟁 지역에 위성 재밍 시스템을 배치한 것으로 알려진다. 이는 인도 등의 위성이 해당 지역을 정찰하지 못하도록 하려는 것으로 추정된다. 앞서 지난 2006년에는 미국 및 유럽 위성이 잇따라 중국의 레이저 공격으로 추정되는 전자전 공격을 받아 지상 관측 장애를 겪기도 했다. 이런 가운데 2021년 9월 9일(워싱턴 현지시간) 존 레이먼드 미 우주군 참모총장은 일본 니케이신문과의 전화인터뷰에서 중국이 위성 기반의 GPS 및 통신위성을 교란할 수 있는 재밍 능력과 위성파괴용 미사일 역량을 갖췄음을 지적하며 중국이 분쟁에서 해당 역량들을 쓸 수도 있다고 진단했다.

중국과 인접해 분쟁 위험이 지속돼 온 인도 라다크 지역(빗금 무늬)의 위치도. 중국이 해당 지역 경계선으로부터 약 60km 지점에 인도 등의 정찰용 인공위성을 교란시키기 위한 재머를 설치했다는 풍문이 돌았다. /자료제공=국제전락문제연구소(CSIS)중국과 인접해 분쟁 위험이 지속돼 온 인도 라다크 지역(빗금 무늬)의 위치도. 중국이 해당 지역 경계선으로부터 약 60km 지점에 인도 등의 정찰용 인공위성을 교란시키기 위한 재머를 설치했다는 풍문이 돌았다. /자료제공=국제전락문제연구소(CSIS)


이처럼 고도화되는 우주 군사위협이 기존의 재래식 군사위협보다 한층 더 심각한 것은 공격을 당해도 가해국에게 책임을 따져 묻기 힘들다는 점이다. 한 정부 관계자는 “우리 군이나 주요 선진국들은 레이더, 항공·위성정찰, 전자신호수집 등의 첨단 지상감시 체계를 갖추고 있어서 재래식 무기로 도발 당할 경우 거의 실시간으로 도발원점과 무기 종류 등을 탐지할 수 있지만 우주공간에 대해선 물리적 한계로 인해 지상과 같이 촘촘하고 정밀한 감시체계를 갖추기 힘들어 아군 위성이나 우주자산이 공격을 당해도 도발주체와 공격방식을 곧바로 인지하고 식별하기 쉽지 않다”고 전했다. 이어서 “현재 우주공간에서 일어나는 사건을 전천후로 감시할 수 있는 나라는 미국 뿐이며 러시아, 유럽연합(EU)와 중국이 그에 버금가는 우주감시능력을 갖추고 있지만 이들 조차도 모든 상황을 실시간으로 파악할 수 있는 것은 아니다”며 “우리나라는 이제 막 우주감시역량을 갖춰 가는 걸음마 단계여서 신냉전이 우주공간으로 확산될 경우 우주기술 선진국보다 한층 더 우주위협 대비에 취약점을 드러낼 수 있다”고 진단했다.

◆공격 당해도 알아채지도 따지지도 못한다…'소프트 킬'의 위협

아군 인공위성이 공격당해도 공격을 당했는지 조차 모를 가능성도 있다. 대공미사일과 같은 무기로 위성이나 우주비행선을 맞춰 파괴·격추하는 하드킬(hard kill) 방식이 아니라 은밀한 에너지무기 등으로 위성의 정상적인 운항을 방해하거나 일부 기능을 일시적·영구적으로 교란·마비시키는 소프트 킬(soft kill) 방식으로 공격이 이뤄질 수도 있기 때문이다. 군의 한 관계자는 “육안으로 보이지 않는 전자파, 레이저 등을 이용해 아군 위성이 공격당한다면 곧바로 알아차리기 쉽지 않다”고 설명했다.

인공위성 공격용 소프트킬 무기체계 개발현황/자료제공=국방기술진흥연구소인공위성 공격용 소프트킬 무기체계 개발현황/자료제공=국방기술진흥연구소


예를 들어 레이저 무기의 경우 공격목표인 인공위성을 직접 태워버릴 수도 있지만 그보다 은밀한 방식으로 스텔스 무기처럼 활용되기도 한다. 바로 레이저 빔으로 인공위성을 밀어내 정상적인 지구공전 궤도에서 이탈시키는 방식이다. ‘공전 및 미사일전에 관한 하버드 국제법 메뉴얼’에 따르면 인공위성이 지구 중력을 이기면서 저궤도(LEO)를 이탈하지 않고 지구 주변을 비행하려면 최소한 초당 8km의 속도(음속의 약 23.5배)로 비행해야 한다. 그런데 해당 위성이 비행하는 방향과 반대 방향으로 레이저를 비추면 레이저빔의 미세한 압력에 밀려 위성의 속도가 점차 줄어들게 된다. 결국 해당 위성은 적정 궤도 유도 속도를 유지하지 못한 채 지구 중력에 이끌려 추락하게 된다는 게 군 관계자의 설명이다. 이는 아주 미세한 압력의 힘으로도 으로도 물체의 이동방향과 속도가 바뀌게 되는 우주 진공 공간의 특성을 활용한 공격방식이다. 이런 방식의 공격은 물리적인 물증이 남지 않고, 탐지하기도 힘들어 피해국으로선 자국 위성이 공격을 당한 것인지 아니면 위성이 고장을 일으키거나 다른 우주공간의 자연현상으로 인해 추락한 것인지 확인하기 어렵게 된다.

트럭에 탑재된 위성공격용 재머 운용 이미지/자료제고=CSIS트럭에 탑재된 위성공격용 재머 운용 이미지/자료제고=CSIS


고출력 전자파를 활용한 재밍도 위성을 마비시키는 소프트킬의 한 방법이다. 정현종 국방기술진흥소 연구원의 ‘대위성 우주무기체계 개발현황 및 발전방향’보고서에 따르면 전자파를 이용한 소프트 킬 방식으로 위성을 공격하면 피해당사국은 해당 위성이 공격 당한 것인지 태양에서 발생하는 자기폭풍에 영향을 받은 것인지 구분하기 어렵게 된다. 공격 대상이 된 위성의 기능은 재밍 공격이 멈출 경우 정상 상태로 돌아오기 때문에 피해당사국으로선 발각될 가능성이 적다.

정 연구원은 “러시아는 우주전력에 지나치게 의존하고 있는 미국에 대응하기 위해 위성들을 파괴하거나 무력화할 수 있는 무기체계들을 적극적으로 개발하고 있다”며 “통신위성을 교란하기 위한 티라다(Tirada)-2와 저궤도 위성을 교란하기 위한 크라수카(Krasukha)-4 등이 있다”고 소개했다.

소프트킬 방식의 위성공격 기술 발전방향/자료제공=국방기술진흥연구소소프트킬 방식의 위성공격 기술 발전방향/자료제공=국방기술진흥연구소


과거 소프트킬 방식은 주로 위성에서 지상 수신기로 보내는 GPS신호에 교란신호를 섞는 등의 방식으로 이뤄졌다. 이를 ‘하향링크 재밍’방식이라고 한다. 현재는 이보다 발전한 ‘상향링크 재밍’방식도 활용되고 있다. 이는 지상의 단말기에서 광대역의 고출력으로 증폭한 여러 주파수 대역의 교란신호를 위성으로 보내는 방식이다. 최근에는 여기에서 한층 더 진화해 ‘사이버전기반의 상향링크 재밍’방식으로 발전하는 추세다. 이는 단순한 교란전파 수준을 넘어 상대방의 무선 네트워크에도 침입해 허위 매시지를 보냄으로써 상대방이 공격당하는 지조차 인식하기 어렵게 하는 방식이다.

중국·러시아 뿐 아니라 북한도 소프트킬 방식의 위성공격 능력을 발전시키려 노력 중인 것으로 알려졌다. 국제전략문제연구소(CSIS)의 ‘우주위협평가 2021’보고서에 따르면 북한은 재밍 및 사이버공격을 수행할 수 있는 능력을 시연했고, 이들 역량을 활용해 우주전에 대응할 잠재력을 갖고 있다.

지구를 둘러싼 우주쓰레기의 이미지. 주요국들이 파편 등 우주쓰레기들을 수거할 수 있는 청소용 위성 기술을 개발하고 있지만 해당 기술은 군사용 공격위성으로 전용될 위험성도 내포하고 있다. /자료출처=유럽우주국(ESA)지구를 둘러싼 우주쓰레기의 이미지. 주요국들이 파편 등 우주쓰레기들을 수거할 수 있는 청소용 위성 기술을 개발하고 있지만 해당 기술은 군사용 공격위성으로 전용될 위험성도 내포하고 있다. /자료출처=유럽우주국(ESA)


◆평화를 가장한 ‘두 얼굴의 야누스’ 무기…우주쓰레기 청소위성

인공위성이나 우주비행체 등 우주자산을 공격하는 무기는 지상의 기지나 차량, 선박, 항공기 등에 탑재될 수도 있지만 그보다 더 진화해 우주공간에 직접 배치될 수도 있다. 우주에 관한 국제법과 조약들은 우주공간에 무기를 비치하는 것을 금지하고 있지만 평화적 목적의 ‘우주쓰레기 청소위성’인 것처럼 위장하는 방식으로 사실상 무기로 전용될 수 있는 장비를 탑재한 위성을 쏘아올리면 국제법 위반 논란을 교묘히 피해갈 수 있다.

우주쓰레기 청소위성은 일반적으로 지구 궤도를 떠돌다가 위성에 충돌해 피해를 일으킬 수 있는 파편 등 우주위험 유발물체를 처리하려는 목적으로 개발돼 왔다. 충남대 연구진이 지난해 11월 발표한 ‘우주 그물을 이용한 우주 물체 제거의 포획 시뮬레이션’논문에 따르면 우주쓰레기 청소 방법으로는 위성에 로봇팔을 달거나 우주그물, 우주작살 등을 탑재해 우주쓰레기를 포집하는 방식 등이 있다. 그러나 이 같은 기술은 다른 위성을 공격하는 이른바 ‘킬러 위성’에도 적용될 우려가 있다는 게 해당 연구진의 진단이다.

유럽우주국(ESA)이 2025년까지 쏘아올리려는 우주쓰레기 청소용 인공위성의 상상도. 해당 청소위성은 4개의 손가락처럼 생긴 로봇팔로 수명이 다 돼 폐기된 인공위성을 비롯해 각종 우주쓰레기를 수거하게 될 전망이다. /자료제공=ESA유럽우주국(ESA)이 2025년까지 쏘아올리려는 우주쓰레기 청소용 인공위성의 상상도. 해당 청소위성은 4개의 손가락처럼 생긴 로봇팔로 수명이 다 돼 폐기된 인공위성을 비롯해 각종 우주쓰레기를 수거하게 될 전망이다. /자료제공=ESA


최은정 한국천문연구원 우주위험연구실장도 “아직은 현존하는 기술로 (음속의 최대 수십배로 비행하는) 미세한 우주파편들을 정확히 추적해 포집하기 힘들고 오히려 이를 포집하려고 접근하다가 충돌해 우주쓰레기가 더 늘어날 위험이 크다”며 “그럼에도 불구하고 주요국들이 우주쓰레기 청소위성 기술에 속도를 내는 것은 해당 위성에 달린 로봇팔 등으로 유사시 적대적 세력의 위성을 공격하는 용도로 전용할 수 있기 때문”이라고 설명했다.

우주 전문가들은 특히 우주강국 등이 우주쓰레기 청소위성의 무기화를 주도하고 있고, 그 중에서도 중국, 러시아는 한반도 유사시 한미의 정찰·통신위성 등을 무력화하는데 우주쓰레기 청소기술을 악용할 수 있다고 내다보고 있다.

공군의 전자광학위성감시체계가 공중으로 레이저를 쏘면서 우주 물체를 감시하고 있다/사진제공=공군공군의 전자광학위성감시체계가 공중으로 레이저를 쏘면서 우주 물체를 감시하고 있다/사진제공=공군


레이저 기반 우주물체 감시,추적 기술 개념도/자료제공=ADD레이저 기반 우주물체 감시,추적 기술 개념도/자료제공=ADD


◆대한민국도 '우주 안보 주권' 첫걸음

이 같은 우주전 기술 발전은 우주의 군사적 이용을 금지하기로 한 국제법을 무색케 하고 있다. 당초 유엔 우주법 선언 및 우주조약은 우주를 군사적 목적이 아닌 평화적 목적으로 탐사·이용하도록 하는 취지의 규정을 담았다. 그러나 지구 외기권을 비롯한 우주공간은 사실상 강대국들 간 ‘스타워즈’의 장으로 변질되고 있다. 이에 대응해 우리 군도 한국판 스타워즈 시대를 열고 있다. 우선 우주감시역량부터 확충한 뒤 2030년대까지 전천후 우주작전을 펼 수 있도록 하겠다는 게 우리 공군의 청사진이다.

공군 전자광학위성감시체계의 식별망원경 돔 내부 모습. 레이저를 쏘며 우주물체를 식별하고 있다/사진제공=공군공군 전자광학위성감시체계의 식별망원경 돔 내부 모습. 레이저를 쏘며 우주물체를 식별하고 있다/사진제공=공군


그런 차원에서 지난해 12월 31일은 우주를 향한 대한민국 국방 역사에서 기념비적인 날이었다. 총 500여억 원의 예산을 투입해 LIG넥스원이 제작한 ‘전자광학위성감시체계(EOSS)’가 공군에 인도된 것이다. 공군이 2010년 소요를 제기해 공식 도입을 추진한 지 약 11년 만에 우주를 바라보는 독자적인 눈을 확보하게 됐다. 공군은 EOSS를 인도 받은 후 닷새 뒤에 전력화했다. 이를 통해 우리의 안보를 위협할 수 있는 킬러 위성이나 스파이 위성 등의 현황을 탐색·식별해 유사시 교란 등의 작전을 펼 수 있는 초석을 확보하게 된 것이다.

공군, 전자광학위성감시체계 전력화 개시

망원경으로 탐색하고, 레이저로 위협 식별

AI 기술 접목, 2024년 합동우주망도 완성


EOSS는 두 개의 눈을 갖고 있다. 한쪽 눈은 광학망원경이고, 다른 쪽 눈은 레이저 추적 시스템이다. 이를 통해 한반도 상공의 우주공간을 지나며 우리 안보를 위협하는 인공위성 등 적대적 우주물체를 찾아낸다. 우선 광학망원경으로 반경 2000㎞(서울 기준) 내에서 고도 700㎞ 이하의 상공을 지나는 우주물체를 탐지한다. 우주물체 중에서도 특히 저궤도 위성을 찾는 데 탁월한 성능을 발휘한다. 광학위성이 촬영한 화면에는 우주물체가 작은 점 크기 정도로 보인다. 따라서 해당 물체가 구체적으로 어떤 종류인지 식별하기 어렵다. 이를 보완한 것이 보다 정밀하게 우주물체를 보여주는 레이저추적시스템(정식명칭은 ‘적응광학시스템’)이다. 광학망원경이 찾아낸 우주물체를 향해 레이저를 쏘아 정확히 촬영하면 어떤 정류의 물체이며, 어떤 상태인지 등을 식별할 수 있게 되는 것이다.

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전자광학위성감시체계의 전경. 이 체계는 한반도 상공을 통과하는 인공위성의 첩보활동 감시와 우주물체 탐지·추적 임무를 수행하여 우리 군의 주요 우주자산을 보호하게 된다/사진제공=공군전자광학위성감시체계의 전경. 이 체계는 한반도 상공을 통과하는 인공위성의 첩보활동 감시와 우주물체 탐지·추적 임무를 수행하여 우리 군의 주요 우주자산을 보호하게 된다/사진제공=공군


우리나라는 EOSS 개발 이전에도 우주물체를 탐지할 수 있는 광학망원경들을 이미 확보한 상태였다. 과학기술정보통신부 예산으로 개발해 한국천문연구원이 국내외 5군데에 설치한 ‘아울넷(OWL-NET)’이다. 다만 아울넷은 운석·우주파편 등 자연재해 수준의 ‘우주 위험’을 주로 감시하는 데 쓰여서 적성국의 군사적 우주 활동인 ‘우주 위협’을 탐지하는 데는 한계가 있었다. 또한 레이저추적시스템을 갖추지 못해 정밀한 우주물체는 식별할 수 없었다. 이에 따라 공군이 독자적으로 EOSS를 구축하게 된 것이다.

공군 전자광학위성감시체계가 레이저를 쏘아 우주물체를 식별하는 장면/사진제공=공군공군 전자광학위성감시체계가 레이저를 쏘아 우주물체를 식별하는 장면/사진제공=공군


◆24년간 준비한 우주작전 시대의 꿈

공군은 1998년 우주 전담 정책 부서를 설립한 이래 독자적 우주작전을 향한 꿈을 키워왔다. 우주작전 체계는 우주영역인식작전(우주감시)·우주정보지원작전·우주전력투사작전·우주통제작전(대우주작전)의 4가지 유형으로 분류된다. 이 중 우주영역인식작전은 이번 EOSS 구축을 통해 본격화됐다. 최성환 공군 우주센터장은 “우주영역인식작전은 모든 우주작전의 기초가 되는 중요한 개념”이라며 “이를 위해선 우주감시레이더·레이저추적시스템·광학감시의 3가지 체계가 통합 운용돼야 하는데 2030년경이면 통합 운용 능력을 완성할 수 있게 된다”고 전했다. 이어서 “EOSS 구축으로 레이저추적시스템과 광학감시체계는 마련된 상태며 우주감시레이더를 향후 조속히 도입하면 기상 상태 등에 영향을 받지 않고 전천후로 우주물체를 탐색해 그 운항 궤도 정보 등을 파악할 수 있게 된다”고 설명했다.

자료제공=국방TV자료제공=국방TV


다만 현재의 레이저추적시스템이 감시할 수 있는 고도는 약 700㎞ 이하기 때문에 그보다 높은 중고도나 고고도의 적성 정찰, 군사위성 감시 등은 어렵다. 이에 따라 공군은 중·고고도 우주물체를 추적할 수 있는 ‘고출력 레이저위성 추적체계’ 및 ‘레이더 우주감시체계’의 조속한 획득을 위해 노력 중이다.

우주정보지원작전은 각종 위성 등 우주자산으로 얻은 정보를 지상작전·해양작전 등에 활용할 수 있도록 지원한다. 이를 위해선 공군 등이 확보한 지상 및 우주 기반 감시 정보들을 육군·해군 등과도 공유하는 체계가 필요하다. 이미 공군은 지휘·통제·통신·컴퓨터·정보 자원을 전산 네트워크로 통합한 합동지휘통제체계(C4I) 비밀망을 통해 우주 감시 정보 등을 합동참모본부 및 지상작전사령부 등과 제한적으로 공유하고 있다. 공군은 2024년까지 해당 비밀망을 공군의 우주망과 완전 연동시켜 우주 감시 정보 등을 보다 광범위하고 체계적으로 공유할 방침이다. 공군은 여기에 더해 현재 진행 중인 ‘다출처영상융합체계’ 사업을 통해 우주에서 감시한 영상 정보 등 다양한 데이터를 통합 운용하고 인공지능(AI)을 통한 감시 데이터 분석 기능도 적용하기로 했다. 유사시 군 지휘자가 우주 및 지상 영역의 다양한 상황을 한자리에서 파악해 대응하게 되는 것이다.

적성 인공위성 등을 감시하기 위한 지상기반의 우주감시체계(우주상황인식체계) 운용방식을 설명한 이미지. 이중에서 광학(Optic)망원경과 레이저(Laer)추적시스템은 우리 공군도 최근 전력화했다. 이미지 속 장비들을 왼쪽부터 보면 (1)지상에 배치된 레이다(Radar)로 다가오는 위성의 대략적인 위치 등을 파악한다. (2)이어서 광학(Optic) 망원경을 해당 방향으로 돌려 구체적인 위치정보를 비롯해 궤도정보를 탐색한다. (3)탐색된 위성을 향해 레이저(Laser)빔을 쏴 정밀감시해 해당 위성이 적대적 위성인지 등을 식별하고, 고장 났는지 정상 상태인지 등의 상황도 파악한다. (4)이런 가운데 지상의 전자신호수집 체계로 해당 위성의 전파신호 등을 탐지해 종합분석한다. /자료제공=미국 국립항공우주센터(NASIC)적성 인공위성 등을 감시하기 위한 지상기반의 우주감시체계(우주상황인식체계) 운용방식을 설명한 이미지. 이중에서 광학(Optic)망원경과 레이저(Laer)추적시스템은 우리 공군도 최근 전력화했다. 이미지 속 장비들을 왼쪽부터 보면 (1)지상에 배치된 레이다(Radar)로 다가오는 위성의 대략적인 위치 등을 파악한다. (2)이어서 광학(Optic) 망원경을 해당 방향으로 돌려 구체적인 위치정보를 비롯해 궤도정보를 탐색한다. (3)탐색된 위성을 향해 레이저(Laser)빔을 쏴 정밀감시해 해당 위성이 적대적 위성인지 등을 식별하고, 고장 났는지 정상 상태인지 등의 상황도 파악한다. (4)이런 가운데 지상의 전자신호수집 체계로 해당 위성의 전파신호 등을 탐지해 종합분석한다. /자료제공=미국 국립항공우주센터(NASIC)


◆우주 ‘감시’ 너머 ‘진출’ 노린다

우리 군은 중·장기적으로 우주 감시 수준을 넘어 우주 진출을 실현하겠다는 방침이다. 바로 우주전력투사와 우주통제작전의 구현이다. 최 센터장은 “공군은 1단계로 독자적 우주영역 인식 능력을 구비한 뒤 국제 협력을 넓히고, 2단계로는 제한적 대우주작전역량(우주전력투사)을 확보한 뒤 3단계에선 우주비행체 등을 갖추고, 전천후 대우주작전역량을 구현할 예정”이라고 설명했다.

저궤도 넘어서 고고도 위성 감시도 지향

우주감시 레이더도 중장기로 도입키로

우주 전력투사용 우주비행선 확보 추진

항공기 탑재한 공중발사체 방식 유력시



최 센터장이 언급한 우주비행체는 아직 구체적인 윤곽이 드러나지 않았다. 다만 수시로 다양한 임무와 규모의 인력·장비·물자를 우주로 보내야 하는 우주전력투사의 목적으로 미뤄볼 때 지상에서 발사하는 기존 우주로켓 탑재 방식보다는 항공기에 우주비행체 등을 싣고 중고도나 고고도 이상으로 올라간 뒤 외기권으로 해당 우주비행체를 쏘아 올리는 공중발사 방식이 될 것으로 예상된다. 지상발사 방식은 중국·일본 등 인접국과의 외교적 문제로 인해 우주로켓을 쏘아 올릴 수 있는 공역이 협소해 작전 운용상 제약이 있는 데다 발사에 들어가는 연료 비용과 지상 발사대 등의 운용 비용이 만만치 않아 수시로 발사하기 어렵기 때문이다.

항공우주기업 '스트라토런치'가 개발한 대형 항공기 모선(母船)이 탑재했던 우주로켓, 우주비행체 등을 공중에서 발사하는 모습. /사진제공=스트라토런치항공우주기업 '스트라토런치'가 개발한 대형 항공기 모선(母船)이 탑재했던 우주로켓, 우주비행체 등을 공중에서 발사하는 모습. /사진제공=스트라토런치


스트라토런치의 항공기 모선이 약 3만5,00피트 이상 상승하면서 자함 형태의 극초음속 비행체들을 발사한 뒤 귀환하는 이미지/ 사진제공=스트라토런치스트라토런치의 항공기 모선이 약 3만5,00피트 이상 상승하면서 자함 형태의 극초음속 비행체들을 발사한 뒤 귀환하는 이미지/ 사진제공=스트라토런치


◆우주전 사업 책임주체 명확히 해야

정부와 군이 우주국방력 확충에 가속도를 내며 예산과 인력을 지원하고 있지만 아직 가야 할 길은 멀다. 군은 합동성에 기반을 둔 우주군사력 건설 방침을 천명하고 이르면 2026년까지 우주사령부를 출범시키겠다는 계획이다. 그러나 실질적인 인프라와 인력 등이 미비하고 각 군 간 정보와 역량 불균형이 심한 현실을 간과한 채 ‘합동성’만을 과도하게 강조하는 것이 아니냐는 지적을 사고 있다. 아울러 누가 어떻게 우주안보 인프라의 구축과 운용을 책임지고, 이를 통해 얻은 데이터와 우주 관련 자산을 어떻게 효율적으로 활용·공유할지에 대한 주체도 불분명한 상태다. 특히 각 군 간 ‘밥그릇(예산) 나눠 먹기’식으로 중복 사업이나 부실 사업이 진행될 경우 합동성이 도리어 저해될 수 있다. 그런 상황에서 우주사령부를 창설해봐야 인력도, 인프라도 미비한 껍데기 조직으로 전락할 수 있다고 군사 전문가들은 내다보고 있다.

따라서 우주영역인식작전과 같은 기초적인 우주국방 인프라가 갖춰지기까지는 그 분야를 가장 오래 준비해왔고, 미군과 실전 훈련을 쌓아온 주체를 중심으로 사업 추진의 주도권을 맡기는 방식이 적합해 보인다. 대신 운용 개념과 지침, 작전 교리 및 교범 등은 3군이 함께 연구해 실전 대비 역량을 키우고 어느 정도 인프라와 인력이 갖춰지는 2030년 전후로 우주사령부를 창설해 실질적인 작전 능력을 펼치는 것도 고려해볼 필요가 있다.

지난 2021년 9월 30일 충남 계룡대 공군본부에서 진행된 '공군본부 우주센터' 현판식 모습/사진제공=공군지난 2021년 9월 30일 충남 계룡대 공군본부에서 진행된 '공군본부 우주센터' 현판식 모습/사진제공=공군


◆자주적 우주안보의 길 …한반도 방위 넘어 ‘글로벌 안보’, ‘외우주개척’으로

물론 우리나라가 아무리 우주감시역량 등 우주작전능력을 완벽히 구비하더라도 한반도 내에만 갇혀 있어선 우주안보를 지키는데 한계가 있다. 미국, 중국, 러시아, 유럽 등 다른 선진국들도 자국 내의 인프라만으로는 전천후 우주작전을 펼 수 없다. 이는 둥근 지구의 형상 때문이다. 아무리 성능 좋은 지상감시 망원경이라도 지구의 곡률로 인해 홀로 모든 우주영역을 관측할 수 없다. 마치 선박이 해안선에서 점점 멀어저 수평선 너머로 사라지면 해안가에선 더 이상 해당 배를 볼 수 없는 것과 같은 이치다.

미국의 경우 이를 극복하기 위해 해외에도 우주감시 인프라를 적극 배치하고 있다. 특히 영국, 호주, 독일 등 주요 동맹국들의 영토 일부를 빌려 우주감시체계를 설치하고 대신 부지를 제공해준 동맹국과 해당 감시장비를 공동으로 이용하거나 감시를 통해 얻은 우주데이터를 공유한다. 그럼에도 불구하고 여젼히 미국의 감시자산만으로는 지구 전역을 완전히 파악할 수 없어 자주적으로 우주감시체계를 갖춘 주요 동맹 및 우방들과 우주상황인식 정보 등을 상호 공유하고 있다.

한국천문연구원 아울넷(OWL-NET)의 몽골관측소 전경/사진제공=천문연한국천문연구원 아울넷(OWL-NET)의 몽골관측소 전경/사진제공=천문연


천문연 아울넷(OWL-NET) 관측소의 설치국 현황. 공군이 올해 국내에서 실전배치한 EOSS도 앞으로 아울넷처럼 해외 주요 지역에 추가 배치돼야 대한민국이 독자적인 전지구적 우주상황인식 역량을 확보하게 될 것으로 보인다. /자료제공=천문연천문연 아울넷(OWL-NET) 관측소의 설치국 현황. 공군이 올해 국내에서 실전배치한 EOSS도 앞으로 아울넷처럼 해외 주요 지역에 추가 배치돼야 대한민국이 독자적인 전지구적 우주상황인식 역량을 확보하게 될 것으로 보인다. /자료제공=천문연


우리나라의 경우 천문연이 국내 설치 우주감시용 망원경과 더불어 몽골 등 해외 주요국에 우주감시용 망원경을 설치해 총 5곳의 글로벌 우주감시망을 구축했다. 이 사업은 일명 아울넷(OWL-NET)프로젝트다. 그러나 해당 감시체계는 정밀감시를 위한 레이저추적시스템을 갖추지 못했고, 군사용이 아니라 우주자연 재해 대비를 위한 민간용도로만 활용 가능하기 때문에 대한민국 국방을 위한 용도로 이용하는데에는 한계가 있다.

미국처럼 글로벌 우주감시망 확충 필요

호주, 칠레 등 우방국들이 ‘EOSS 최적지’

2030년대 전후 달 탐사 시대 대비도 필요

달·외우주로 국방력 투사의 지평 넓혀야

따라서 우리 군은 아울넷과 별도로 국방용도로 활용할 전지구적 감시망을 구축해야 할 것으로 보인다. 최근 공군이 실전배치한 EOSS와 같은 장비를 해외에도 여러 대 설치해 전지구적 감시망을 만들어야 한다는 뜻이다. 이를 통해 한반도 상공을 위협하는 우주 물체의 궤도를 사전에 정확히 파악하고 그 정체를 식별해야만 요격 등의 방어태세를 적기에 취할 수 있다. 특히 지정학적으로 한미동맹과 연동될 수 있는 호주나 칠레 등은 우주를 관측하기 좋은 지리적, 기상적 조건을 갖춰 우리 군의 글로벌 EOSS체계를 추진시 최적지가 될 것으로 보인다.

문제는 현행 법체계다. 일종의 시행규칙에 해당하는 국방훈령상에 우리 군은 동일한 무기체계를 두 개 이상 두기 어려운 상황이다. 따라서 관계 당국이 이 같은 훈련을 개정하거나 유권해석을 유연하게 해 반드시 필요한 핵심 글로벌 우주전력에 대해선 동일 장비이라도 복수로 획득할 수 있도록 하고, 이를 위한 중장기사업 계획을 선제적으로 수립하고 예산을 확보하는 적극적 노력이 뒤따라야 할 것으로 전망된다.

공군의 '에어포스퀀텀 5.0'구상 개념도. 우주분야로 국방 역량을 강화하기 위한 장기비전이 반영돼 있다. 그러나 2050년대까지도 달 및 외우주 탐사용 우주자산을 보호하고, 우리의 전력을 투자하기위한 비전은 담겨 있지 않다. /자료제공=공군공군의 '에어포스퀀텀 5.0'구상 개념도. 우주분야로 국방 역량을 강화하기 위한 장기비전이 반영돼 있다. 그러나 2050년대까지도 달 및 외우주 탐사용 우주자산을 보호하고, 우리의 전력을 투자하기위한 비전은 담겨 있지 않다. /자료제공=공군


이 같은 노력은 한반도를 넘어 글로벌 안보에 기여할 수 있다는 점에서 한미동맹을 강화하고, 한국의 국제적 우주안보 리더십을 높일 수 있는 방안이 될 전망이다. 국제사회에서 우주김시 정보 등은 철저하게 상호주의에 입각해 공유되기 때문에 우리나라가 동맹 및 우방국으로부터 양질의 우주감시 정보 등을 받으려면 해당 선진국들과 같은 수준의 감시장비와 기술을 갖춰야 한다. 우주분야의 한 연구자는 “현재도 미국 등으로부터 다양한 우주관측 정보들을 받고 있지만 우주물체의 정확한 궤도 정보가 아니라 대략적인 평균 값 수준의 위치정보만을 받는 수준”라고 설명했다. 그런 만큼 우리가 미국, 유럽 수준의 정밀한 우주상황인식 장비와 기술을 서둘러 확충해야 미국 등으로부터 보다 정밀한 고품질 자료를 받을 수 있을 것으로 보인다. 이는 우리 군이 역으로 미국과 동맹 및 우방국들에게 고품질의 우주감시데이터를 제공할 수 있다는 것을 의미하기 때문에 우주분야로 상호 안보동맹을 강화할 수 있는 계기가 될 수 있다.

공군 우주정보상황실 관계자들이 중국 ‘창정 5B' 로켓 잔해 추락에 대비해 美 우주사령부 연합우주작전센터와 공조 화상회의를 실시하는 모습/사진제공=공군공군 우주정보상황실 관계자들이 중국 ‘창정 5B' 로켓 잔해 추락에 대비해 美 우주사령부 연합우주작전센터와 공조 화상회의를 실시하는 모습/사진제공=공군


아울러 중장기적으로는 지구 외기권 궤도 감시 및 탐색 수준을 넘어 달, 화성 등 외우주를 향한 비전 확보가 절실하다. 공군은 2050년대 전후까지 총 3단계로 국방 우주역량(우주력)을 발전시키는 ‘에어포스퀀텀5.0'구상을 수립했다. 그러나 해당 비전은 주로 지구 궤도 근처의 우주력 확보에 머물고 있다. 반면 우주강국들은 2030~2040년대 전후로 달 기지 개척, 화성유인탐사 등을 구현하려하고 있다. 특히 달 개척 프로젝트는 각각 미국, 중국을 중심으로 빠르게 추진되고 있고, 일본, 인도 등도 속속 뛰어들고 있다. 달은 외우주진출을 위한 중간기착지로서 중요한 역할을 하는 관문이다. 달은 물과 수소 연료 확보 뿐 아니라 고효율 에너지원인 헬륨-3자원을 담고 있기 때문에 에너지자원안보 차원에서도 우리의 국방력이 미쳐야할 공간으로 평가된다. 반면 한국항공우주연구원의 계획은 현재 장기과제로 무인 달탐사 정도가 고작이다. 군은 이와 별도로 보다 선진적이고 도전적인 우주안보 프로젝트를 추진해 국내 연구기관과 방위산업의 연구개발을 촉진할 필요가 있다.


민병권 기자
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