THAAD

Terminal High Altitude Area Defense(THAAD)
/ 종말 고고도 지역 방어 체계[12][13]

미국 육군이 개발 중인 탄도탄 고고도 요격체계이다. 주 임무인 항공기 요격에 탄도탄 요격 능력이 추가되는 지금까지의 일반적인 방공 유도탄과는 다르게, 아예 탄도탄 요격만을 위해 만들어진 미사일이다.[14][15] 제작사는 록히드 마틴.

사드는 SM-3처럼 직접타격파괴(Hit-to-Kill) 방식으로 요격한다. AN/TPY-2 X-Band 레이더를 이용해 목표물을 탐색하며 이 레이더의 탐지범위는 1800㎞에 달한다.[16] 'Terminal 종말'이라는 이름에서 볼 수 있듯이 미국의 Missile Defense의 최종(=종말) 단계를 담당하는 무기체계다. 즉 발사 후 상승 ~ 외기권 비행 단계에 요격을 하는 것이 아니라, 탄두가 재진입하여 낙하하고 있는 최후 상황에서의 고고도 요격을 맡는다.[17]

사드는 스커드 등의 단거리/중거리 탄도미사일을 위주에 두고 개발되었으나 ICBM에 대한 제한적인 대응능력을 갖추고 있다.

해외 도입국으로는 사우디 아라비아와 UAE 밖에 없다. 미군이 해외에 배치해 놓은 완전한 THAAD 포대는 우리나라 이외에는 없고, 미사일 발사대를 제외한 AN/TPY-2 레이더만 배치해 놓은 나라로는 일본, 이스라엘, 터키가 있다.

로널드 레이건 미국 대통령은 소련을 군비 경쟁으로 말려 죽이려는 생각을 갖게 된다. 이를 실행에 옮기는데, 이른바 우주에 인공위성 요격 레이저를 쏘아 핵폭탄을 요격하는 개념이었다. 이를 '전략방위구상(SDI)'라고 부르며, 혹은 '스타워즈 계획'이라고도 부른다. 레이건 행정부 시절 미국과 소련은 상호확증파괴(MAD-한 국가가 타국을 핵공격할 경우 공격 받은 국가가 공격한 국가를 초토화 시킬 수 있는 상태), 즉 서로 죽는 상태에 있었고, 이 레이건의 원대한 계획은 여기에서 벗어나 미국의 우위를 굳히려는 취지에서 나왔다.

예상대로 스타워즈 계획은 엄청난 국방비를 필요로 했고, 낭비도 많았으나 미국의 국방비를 따라가지 못한 소련은 결국 무너진다. 그리고 미국도 우주에서 요격하는 일을 하진 못했으나 당시보다 발전된 형태의 요격 시스템을 개발하게 된다.

사드의 개발컨셉은 1987년에 처음으로 미육군에서 제기되어, 1990년에 본격적으로 개발이 시작되었다. 1992년에 록히드 마틴이 주계약자로 설정된 이후, 컴퓨터 시뮬레이션과 CAD등을 통한 개발과정을 거쳐 1995년에 기술실증프로그램(DEM-VAL)이 시작되었으나 여러 번의 실패를 거친 후 의회의 프로젝트 폐기 명령이 발령되기 직전, 1999년 6월에 와서 성공적으로 미사일 요격을 시연하였다.

2005년부터 이루어진 양산단계 테스트에서부터 대부분 성공적인 결과를 보이고 있다.

보통 테스트 시 너무 고도를 높지 않게 하기 위해서 일부러 미사일 궤도를 요동치게 만든다.
몇 년 전 미국의 아름다운 로켓 사진으로 인터넷 상에 떠돌던 것이 바로 이 사드 테스트 사진

사드 1개 포대는 AN/TPY-2 레이더 1기와 6개 발사대로 구성되며, 각 발사대에는 미사일 8기가 탑재된다. 모든 구성요소들은 HEMTT (미군 15톤 트럭)에 얹혀 있거나 트레일러에 실리는 등 차량화가 이뤄져 있다. 가격은 포대 1세트에 1조 5천억 원, 미사일 1발당 110억 원 정도로 알려져 있다.

이중 THAAD-ER은 업체 제안안으로 실제로 제작된 적은 없다.

사드는 GBI나 SM-3와 마찬가지로 별도의 폭약식 탄두가 없고 직접 표적에 부딪혀서 그 운동에너지만으로 표적을 박살내는데 이때 즈음 이미 다 써 버린 로켓 엔진은 버리고 미사일 앞 부분만 남게 된다. 이렇게 실제로 표적에 부딪히는 부분을 따로 직격비행체(Kill Vehicle)이라 부른다. 대부분의 유도장치, 전자장치 등은 이곳에 몰려있다. THAAD는 고체연료 로켓이지만, Kill Vehicle의 DACS에는 액체연료를 사용하고 있다.

사드는 적외선 영상 탐색기(IR Seeker)를 사용한다. 사드가 표적을 들이받는 높은 고도에서는 대기가 희박하여 표적에서 나온 적외선이 중간에 산란되거나 하는 손실 없이 탐색기까지 잘 전달되는 데다가, 공기가 희박하다고는 해도 또 아주 없는 건 아니다보니 표적이 되는 탄도탄은 슬슬 재진입시 단열압축에 의해 온도가 달아오르기 시작하여 적외선 탐색기로도 20~30km 이상 먼 거리에서부터 표적을 탐지할 수 있다.[30] 같은 수준의 탐지거리를 갖는 레이더 탐색기는 그 자체의 무게만으로도 훨씬 더 무거운 데다, 전력소모도 더 커서 추가 전원공급장치가 필요하며, 각도 정확도도 상대적으로 떨어지므로 오히려 사드에 적용하기엔 더 불리하다.

다만 사드는 이 적외선 탐색기를 사용하는 것이 장점이자 단점으로 작용하는데, 이 바람에 사드의 최소 운용고도가 제한되어 버렸다. 고도 40km 이하에서는 공기마찰로 인하여 사드 탐색기 유리창[31] 부근이 수백 도 이상으로 달아올라 버리기 때문에, 유리창 자체가 달아올라서 바로 센서 눈앞에서 나오는 적외선 신호와 탄두의 적외선 신호를 구분하기가 어려워져 버린다. 사드의 적외선 영상 탐색기가 미사일 맨 앞부분 정면에 달려 있지 않고 약간 빗겨서 머리 측면에 달려 있는 것도 이 공기마찰에 의한 열기를 조금이라도 줄여보려던 노력의 결과물이다.[32] 물론 탐색기의 앞 유리창을 냉각시키려는 시도도 몇 가지 있었으나 오히려 그 냉각용 가스나 냉각액이 일종의 아지랑이를 만들어 뿌옇게 되는 등의 문제점이 있어, 결국 이를 포기하는 대신 최소 운용 고도를 40km로 정하였다. [33]

탐색기 센서 자체는 중간대역(MWIR, 3~5 마이크로 미터 대역) 적외선 영상 탐색기이며, 그 센서 자체를 냉각시키는 장치는 별도로 달려있다.[34] THAAD 광학창 자체가 측면에 달려있다보니 창 모양 자체가 앞뒤로 길쭉한 모양이며, 이 탓에 탐색기도 시야각이 앞뒤 방향은 넓지만 좌우 방향은 좁다.

탐색기는 미사일 발사 직후에는 앞 부분이 보호덮개(Shroud)로 보호된다. 이는 비행 중 받는 고온의 열기가 탐색기를 미리 달궈 놓거나 하는 것을 막기 위해서다. THAAD는 자체 표적 포착 직전에 이 보호덮개를 좌우로 분리해내는데, 이때 덮개가 더 확실히 열리도록 일종의 금속 재질의 에어백 비슷한 구조물이 들어가 있어서 이것이 팽창하여 보호 덮개를 좌우로 강하게 밀어낸다.

비행제어 및 유도 등을 담당하는 유도장치는 탐색기 바로 뒤에 달려 있다. 사드는 발사 직후 지상 레이더가 보내오는 표적 정보를 토대로 관성항법을 이용하여 표적을 향해 날아가므로 미사일 자체의 위치 및 자세를 측정하기 위한 관성항법장치, 즉 자이로스코프가 들어있다. 물론 지상 레이다가 보내오는 표적 정보를 수신하기 위한 지령 수신장치 역시 들어있다. 표적으로부터 약 20~30km 이상 떨어진 지점[36]에는 적외선 영상 탐색기가 작동하기 시작, 표적을 더 정확히 추적하게 된다. 즉 유도 방식으로 보자면 중간단계는 관성항법 + 지령유도이고 종말단계에서는 적외선 수동호밍 방식인 셈이다.

사드는 운용고도가 수십km 이상의 고도이므로 공기의 힘을 이용하는 카나드나 꼬리날개등을 쓸 수 없다. 그래서 마치 우주선처럼 옆으로 분사되는 로켓을 이용하여 궤도 및 자세를 바꾼다. 이를 궤도수정 및 자세제어장치, 즉 DACS(Divert and Attitude Control System)이라 부른다. DACS는 무게중심 부근에 궤도자체를 바꾸기 위한 4개의 큰 노즐이 옆으로 붙어 있으며, 직격비행체의 꼬리 부분[37]에 자세수정을 위한 6개의 작은 노즐이 옆으로 붙어 있다. 이 노즐들은 필요에 따라 점화, 차단하여 직격비행체의 궤도 및 자세를 수정해야 한다. 이를 위해 사드는 좀 오래된 방식인 액체연료로켓을 이용한 DACS(LDACS, Liquid DACS)를 사용한다. 액체로켓은 액체인 연료나 산화제를 밸브를 통해 조절하여 추력을 크게하거나, 줄이거나, 혹은 아예 중단시켰다가 재점화 하는 것 등이 가능하기 때문[39] . 그러나 액체로켓은 산화제 및 연료의 변질에 대비한 관리가 필요하며 그 자체의 덩치가 매우 커지는 단점이 있다.[40] 대신 점화, 재점화가 가능하다는 특성 덕에 발사 직후에도 DACS의 자세제어장치용 노즐만 사용, 사드 탄의 롤(Roll, 탄이 팽이처럼 빙글빙글 돌아가는 방향의 움직임)을 제어한다.

대부분의 미사일이 그렇듯 사드 전체 길이의 절반 이상은 대형 고체 로켓을 사용하는 엔진이 공간을 차지한다. 이 로켓은 다 쓰고 나면 앞 부분의 직격비행체와 분리되는데, 분리 시 더 확실하고 안전한 분리를 위해 로켓엔진 앞쪽에 별도의 작은 소형 분리용 로켓이 들어있다.[41]. 로켓 노즐은 전기식 작동장치에 의해 상하좌우로 일정각도로 움직이는 TVC 방식이며, 로켓이 작동하는 동안은 이 것으로 미사일의 상하좌우 방향 및 자세(Pitch, Yaw)를 제어한다. 다만 탄 자체의 회전 방향은 앞서 설명한 바와 같이 궤도 및 자세제어장치의 자세제어장치용 노즐을 사용한다.

로켓 뒤 쪽은 꼬리날개는 없으나 마치 치마자락처럼 펼쳐진 플레어(Flare, 혹은 플레어 스커트라고 부르기도 한다)가 있다. 이것은 발사 직전에는 발사관 내부의 공간절약을 위해 사드의 몸체와 일직선이 되도록 접혀있지만, 발사 직후에는 금속제 가스백을 이용하여 펼쳐진다. 이것이 하는 역할은 꼬리날개처럼 탄이 안정되게 해주는 것으로, 꼬리날개보다 공기저항은 커지지만 전체적으로 높은 온도에 잘 견디는 구조물을 만들기 좋다.

록히드 마틴이 자체적으로 개발 중인 THAAD-ER은 기존 사드와 달리 대기권 밖에서 탄두를 격추시킬 목적으로 제작되고 있다.

사거리와 요격범위를 연장하기 위해 1단 로켓 부위가 기존의 사드에 비해 커졌고 직경이 늘어난 관계로 발사대 탑재량이 8발에서 6발로 줄어들었으며, 발사차량도 기존의 8륜형인 HEMTT에서 10륜형인 PLS로 교체되었다.

미군 측에서는 어차피 초고고도야 SM-3로 대응하면 되지 않느냐는 반응을 보이며 딱히 관심을 내비치지 않는 중이다.

문서 참고.

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