SM-3 Block IIA의 최저 요격고도?

미 해군은 SM-3 Blk IIA 의 요격고도를 33~1,500km로 계획했다. 최소요격고도를 33km까지 낮춤으로써 33km를 기준으로 그 이상은 SM-3 Blk IIA가, 그 이하는 SM-6가 방어하는 개념이다. 또한 SM-3 BIk IIA의 요격고도를 낮춤으로써 상승단계 요격Early Intercept의 효과를 얻고자 한 것인데 부수적으로 적 HGV가 고도 33km 이상의 고도에서 비행할 경우 SM-3가 요격할 수 있게 된 것이다.
극초음속 미사일 대응을 위한 미 해군의 노력(국방과 기술, 제503호, 2021.01)

SM-3 Block-IIA 개발을 통해 최대속도를 마하 15로, 최대 사거리를 2,500km로 증가시키고 최소 요격고도를 33km까지 확대시켜 요격 가능성을 향상시켰으며, 그 이하의 고도는 SM-6가 방어하는 개념으로 요격능력 강화를 위해 사거리와 최대 속력을 향상시킨 SM-6 Block-I를 개발 예정이다.
극초음속미사일 위협 감소를 위한 대응 전략(한국산학기술학회논문지 제23권 제6호, 2022.06)

이상하게도 국내 일부 언론에서 SM-3 Block IIA의 최저 요격고도가 33km로 낮아졌다는 이야기가 나오는데, 2021년 국방과 기술에 기고된 '극초음속 미사일 대응을 위한 미 해군의 노력(국방과 기술, 제503호, 2021.01)'에서 먼저 언급되었고, 2022년 한국산학기술학회논문지의 '극초음속미사일 위협 감소를 위한 대응 전략(한국산학기술학회논문지 제23권 제6호, 2022)'에서 이와 관련된 언급이 있다. 아마도 최저 요격고도를 언급하는 기사들은 대부분 위 문단을 인용/재인용한 것이 아닌가 싶다.

The SM-3 Block IIA provides important improvements over SM-3 Block IB capability, including increased velocity and range provided by a 21-inch diameter rocket motor propulsion stack, more than doubled seeker sensitivity, and more than tripled divert capability incorporated in an advanced Kinetic Warhead(KW). New component technologies include, but are not limited to: lightweight nosecone, advanced kinetic warhead, 21-inch second stage rocket motor, and 21-inch third stage rocket motor.
Aegis SM-3 Block IIA Co-Development, RDT&E Budget Item Justification: FY 2018(Missile Defense Agency, Volume 2a, page 797, May 2017)

그런데 SM-3 Block IIA의 최저 요격고도가 33km라는 내용은 국외 출처를 찾아보면 전혀 언급되지 않는다. 미국 MDA의 FY18 자료에서 SM-3 Block IIA에 대한 설명을 보면, 로켓모터 직경이 21인치로 대형화되고, 탐색기 감도가 2배 향상되었으며, 운동에너지 탄두(Kinetic Warhead)의 DACS 작동시간이 3배로 증가했다고 한다. 요격범위 확장과 대응속도 증가에 중점을 두고 있다는 것을 알 수 있는데, 연소종료 후 속도를 3km/s 이상에서 4.5km/s 이상으로 높이기 위해 2단/3단 추진기관의 직경이 21인치로 대형화되었고, KW가 대형화되고 DACS의 작동시간이 늘어나면서 사거리가 700km에서 2,500km로, 최대 요격고도가 500km에서 1,500km로 증가했다.

이를 통해 SM-3 Block IIA는 이전보다 크게 확장된 방어범위(Coverage)를 제공할 수 있다. 기존 Block IA/IB의 경우에는 이란의 IRBM으로부터 유럽 전채를 방어할 때 6척의 이지스함이 필요했지만, Block IIA는 이론적으로 2척의 이지스함으로 방어가 가능하다. 또한, 높은 요격고도를 확보하면서 지구 저궤도(LEO)에서 운용되는 거의 모든 위성에 대해서도 요격이 가능한 ASAT(Anti-satellite) 유도탄으로도 활용 가능한 것으로 알려져 있다.

또한, 일부 기사에서는 SM-3의 노즈콘(Nosecone) 분리 고도를 낮춰서 최소 요격고도가 33km로 낮아졌다고 설명하고 있지만, 이는 사실이 아니다. 대탄도탄 유도탄(ABM)은 극초음속으로 비행하면서 극심한 공력 가열에 노출되는데, 이러한 고열유속 환경에서 탐색기를 보호하는 보호덮개(Shroud)/노즈콘을 낮은 고도에서 분리하기 위해서는 탐색기의 작동을 보장하기 위한 설계가 적용되어야 한다. 대표적으로, 최저 요격고도를 40km까지 낮춘 THAAD와 L-SAM은 공력 가열과 충격파가 첨두부에 집중되는 것을 고려하여 탐색기 광학창을 상대적으로 영향을 덜 받는 경사면에 배치하고 있다. 이를 비축 탐색기(Off-axis Seeker)라고 한다.

하지만 SM-3의 직격요격체(KV)는 탐색기가 정면을 바라보고 있고, 별도의 광학창에 의해 보호되지 않는다. SM-3는 고도 100km 이상의 우주 환경에서 탐색기가 작동하도록 개발되었기 때문이다. 이런 구조에서는 성층권~중간권에서 탐색기를 보호하는 노즈콘이 벗겨지더라도 운용이 불가능하다. SM-3의 노즈콘과 최저 요격고도의 관계성을 설명한 내용들은, SM-3 Block IIA 이전에는 노즈콘 분리를 위해 피치(Pitch) 기동을 통해 벗겨내야 했지만 좌우로 갈라지면서 안정적으로 분리되는 클램쉘(Clamshell) 구조로 변경되면서 더 가볍고 신속하게 분리할 수 있게 되었다는 내용이 와전된 것으로 추측된다.

한국형 미사일 방어체계 발전방안 연구 -미사일 방어체계 구축을 위한 선결조건을 중심으로(한성대학교 국방경영학과 국방경영 석사논문, 2014) / 미사일 방어 주요 쟁점분석 및 능력 극대화 방안(방공저널 114호, 2012)

최저 요격고도가 33km라는 이야기가 어디서 나왔는지 추정해 보면, 현재 미 해군에서 종말단계 탄도탄 요격을 담당하는 SM-6는 최대 요격고도가 33km이다. 따라서, 고도 33km 영역까지는 SM-6가 담당하고, 33km 이상의 고도에서는 SM-3가 요격을 담당한다는 내용이 와전되면서 SM-3 Block IIA의 최소 요격고도가 33km로 알려진 것으로 보인다. 또, 일부 기고문에서는 SM-3의 최소 요격고도를 33km까지 낮춤으로써 HGV의 활공 비행에 대응할 것이라고 언급했지만 HGV 중간단계 요격체계는 SM-3가 아니라 Glide Phase Intercept(GPI)가 담당하고, 종말 단계에서는 SM-6가 요격을 실시하는 방향으로 개발하고 있다.

요약

SM-3 Block IIA의 최저 요격고도는 33km가 아니다.
종말단계 요격체계인 THAAD와 달리, 중간단계 요격체계로 개발된 SM-3 유도탄의 탐색기는 100km 이상의 우주 환경에서 작동하는 것을 전제로 설계되었다.
SM-6의 최대 요격고도가 33km이고, 그 이상의 영역에서는 SM-3가 담당한다는 내용이 와전된 것으로 추측된다.

출처

SM-3 Block IIA Intercept Test animation
https://www.arnold.af.mil/News/Article-Display/Article/410269/hot-high-mach-test-builds-confidence-in-missile-seeker-window/
한국형 미사일 방어체계 발전방안 연구 -미사일 방어체계 구축을 위한 선결조건을 중심으로(한성대학교 국방경영학과 국방경영 석사논문, 2014)
SM-3 Block IIA 요격미사일의 성능 및 기술현황(한국군사과학기술학회 2015 추계학술대회)
Aegis SM-3 Block IIA Co-Development, RDT&E Budget Item Justification: FY 2018(Missile Defense Agency, Volume 2a, page 797, May 2017)
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