장거리 자폭무인기 개발동향

안녕하세요. 에비에이션 위크 한국 특파원 김민석입니다.

우크라이나 전쟁이 고착상태에 빠져들던 2022년 9월, 전투에 쓸 순항미사일과 탄도미사일이 떨어진 러시아는 어쩔 수 없이 이란으로부터 무기 하나를 급하게 수입하게 됩니다. 이 무기는 이스라엘이 1980년대에 개발한 무기를 모방해서 생산한 싸구려 무기로, 오토바이 엔진에 날개와 폭탄, 프로펠러를 단 보잘것 없는 외형이지만 우크라이나 영토를 폭격하는데 대단히 큰 효과를 내게 되고, 전세계의 주목을 받았습니다. 이것이 바로 HESA에서 제작한 샤헤드(Shahed)-136 자폭드론이었습니다.

샤헤드 드론은 1,000km 이상 비행 가능한 원거리 공격 무기 중 지구상에서 가장 저렴한 무기로, 가격이 저렴할 뿐만 아니라 생산이 쉬워 러시아의 공격능력이 무섭게 늘어났습니다. 그 뒤, 러시아는 샤헤드 드론과 함께 ‘배회 탄약’으로 분류되는 ZALA 란쳇(Lancet)-3을 사용하기 시작했고, 우크라이나 군은 ‘포화 공격’, 즉 아군 탐지 자산 및 요격 미사일을 소모시키는 저가 자폭드론의 대량 공격에 큰 곤란을 겪다가 나름대로 대응 전술을 완성해 나가는 동시에, 우크라이나 역시 저렴한 가격의 장거리 자폭드론으로 러시아 본토를 지속적으로 공격하고 있습니다.

배회탄약이라는 용어로 많이 불리는 ‘장거리 자폭드론’의 간단한 역사, 현재 시장 동향, 한국에 잘 소개되지 않은 ‘유명하지 않은’ 제품들에 대해서 살펴봅니다.

요약

자폭형 무인항공기와 배회탄약의 관계

먼저, 이 글도 그렇고 배회탄약(Loitering munition)과 자폭무인기(Suicide drone) 개념은 매우 자주 혼용되어 있고, 자폭무인기가 배회탄약으로 되었다가, 배회성 공격 기능이 있는 무인기가 자폭무인기로 바뀌는 등 아주 혼란스럽습니다. 하지만 둘은 엄밀히 말하면 같지 않습니다.

권위있는 국방-군사 분석 서비스인 제인스(Jane’s)의 라울 우도시(Rahul Udoshi) 선임분석가는 배회탄약에 대해서 다음과 같이 정의합니다. 그의 말이 법은 아니지만, 매우 설득력이 있습니다.

따라서, 현대전에서 공격무인기가 배회탄약인지, 아니면 자폭무인기인지 아는 가장 확실한 기준은 MITL(Man In The Loop) 기능의 유무입니다. 제3세계 국가나 테러단체가 사용하는 자폭무인기는 대제로 정밀유도탄약이라 할 수 없으며, 스스로 표적을 탐지해서 파괴하는 기능도 대부분 존재하지 않습니다. 하지만 MITL기능을 갖춘 배회포탄의 경우 정밀 타격이 가능할 뿐만 아니라, 스스로 목표를 찾아서 탐색하거나 사람의 개입에 의해서 민간인이나 아군 피해가 우려될 경우 공격 과정을 중단할 수도 있습니다.

다만, 자폭무인기와 배회탄약은 서로 대체되는 개념이라 보기 어렵습니다. 우크라이나 전쟁 등에서 두 무기는 둘 다 무척 광범위하게 사용되고 있습니다. 따라서, 이번 이야기에서는 ‘자폭무인기’ 혹은 ‘배회탄약’이라는 용어를 무기체계의 특징에 따라 둘 다 사용한다는 것을 미리 알려 드리면서, 자폭무인기의 세대별 특징과 변천사, 그리고 현재 시장 트랜드에서 주목할만한 자폭무인기(혹은 배회포탄)이 무엇인지 살펴보겠습니다.

1세대: 자율공격 무인기의 등장

무인기에 폭탄을 달아서 ‘자폭 공격’을 시킨다는 개념 자체는 무인기가 등장한 시점부터 있었으나, 이를 수행하는 유도 시스템이 무인기보다는 미사일과 같은 유도무기에 집중되어 있었습니다. 느리고 격추당하기 쉬운 무인항공기를 공격의 수단으로 생각한 가장 초창기 국가는 남아프리카 공화국이었습니다. 남아프리카 공화국의 켄트론(현재 Denel Dynamics)가 개발한 ARD-10은 세계 최초의 대방사무인기(Anti radiation drone)로, 모든 기술을 개발하고 시제기를 제작했으나 예산 부족으로 양산이 취소되고, 이 설계가 이스라엘 IAI로 넘어가 하피(Harpy) 무인기가 됩니다.

하피 무인기는 ARD-10처럼 무인기에 적 지대공미사일(SAM) 탐지를 위한 전파 탐지 센서가 있고, 상공을 일정 시간동안 선회 비행을 하며 적이 대공미사일 작동을 위해 탐색 및 추적레이더를 작동하길 기다립니다. 적 방공망제압작전(SEAD)에 대응하기 위해서 지대공 미사일의 레이더를 꺼서 추적을 피하는 전술을 해결하기 위해, 느리고 오래 체공 가능한 왕복엔진 무인기로 장기 체공을 한다는 개념이 현대의 배회탄약의 시초라고 할 수 있습니다.

한편, 인터넷에는 미국 위키피디아 등지에서 남아공의 ARD-10 드론 기술이 2004년 이란 IAIO(Iran Aviation Industries Organization)에 판매되어 지금의 샤헤드(Shahed)-136 자폭드론이 제작된 것으로 알려졌으나, 제작사가 이를 인정한 바는 없습니다.

2세대: ‘Man in the loop’ 개념의 도입

하피의 실용화 이후 등장한 다른 자폭형 공격무인기의 경우, 기존 1세대와 달리 MITL, 즉 ‘Man In The Loop’ 기능이 강조된 것이 특징입니다. 쉽게 말해서 항공기 교전절차의 처음부터 끝까지 인간의 개입과 판단이 가능한 것인데, 단순히 이야기하자면 TOW나 AT-3와 같이 ‘사람이 미사일을 보고 미사일을 조종하는’ 것도 이 개념에 포함되어 있지만 보통은 유도무기의 탐색기에서 표적을 포착하고, 이 정보가 멀리 떨어진 사람에게도 전달되어 무기의 이동과 교전 여부를 결정하는 것을 의미합니다.

하피의 개량형(실제로는 대체하는 것이 아니라, 임무에 따라 바꿔 사용합니다.)으로 불리는 하롭(Harop) 무인기에 적용된 기능이 바로 이것인데, RF 센서 대신 EO/IR 탐색기와 데이터링크를 조합하여, 무인기 조종사는 표적을 고르거나, 교전을 중간에 중단하거나, 다른 하롭 무인기가 공격한 표적이 파괴되었는지 폭격피해평가(BDA)가 가능해집니다.

하피와 함께 살펴볼 2세대 공격무인기인 독일 라인메탈(Rheinmetall)의 타이펀(Taifun) 역시 같은 기능을 갖춘 무인항공기였습니다. 타이펀은 PzH2000 자주포나 M270 MLRS 다연장 로켓을 가진 포병부대가 표적획득용으로 운용하는 KZO 무인기를 활용하여 제작되었고, Ka-Band 밀리미터파 탐색기가 장착되어 DBS(Doppler Beam Sharpening) 방식으로 이동표적을 탐지할 수 있었습니다. 또, 개량형인 TARES (Tactical Advanced Recce Strike)는 여기에 EO/IR 센서가 포함된 복합 탐색기가 장착되어 표적을 더 정밀하게 탐지하면서, 타격과 정찰 임무를 동시에 수행할 수 있도록 개발되었습니다.

하피와 하롭, 타이펀까지는 사실 배회탄약이라는 용어가 잘 쓰이지 않았는데, 영국의 MBDA가 개발한 파이어 쉐도우(Fire Shadow)가 이 용어를 가장 처음 사용한 무기입니다. 하롭, 그리고 타이펀과 비슷한 파이어 쉐도우는 100km 떨어진 적진을 6시간동안 배회하다가, 적이 나타나면 즉각 공격이 가능한 무기였으나 포병화력과 항공화력의 단점을 보완하는 작전개념을 제시했다는 점에서 선구적이었습니다. 

또한, 발달된 민수 기술을 이용한 COTS(Commercial Off-The-Shelf)로 가격을 낮추고자 했던 거의 최초의 자폭무인기로, 현재 시장에 나온 배회탄약과 자폭무인기가 미사일보다 저렴한 경제성을 강조하는 개념을 처음 적용한 무기입니다. 사실 앞서 말한 하피의 경우 1999년 한국 공군 도입가가 1대당 4억원으로, 미사일에 비해서 그다지 저렴하지 않았기 때문입니다. 다만, 대개의 영국 무기 개발 프로그램이 그렇듯 개발 과정에서 기술성숙도 문제로 배치가 취소되었고, 2012년에 영국 육군에 납품이 되었지만, 양산을 하지 못하고 2018년에 최종적으로 취소되었습니다.

3세대: 기술과 비용 문제로 등장하지 못한 무기들

타이펀, TARES, 파이어 쉐도우와 등장 시기는 비슷하지만, 훨씬 발전적 개념을 가진 배회탄약 개념도 있었습니다. 바로 보잉(Boeing)의 도미네이터(Dominator)가 그것입니다. PMTD(Persistent Munition Technology Demonstrator)라고도 불리는 도미네이터 무인기는 작은 사이즈에 동시 다표적 공격 개념, AI를 사용한 군집 운용, 지상 및 공중, 수중 발사가 가능한 확장성 개념을 도입한 무인기로, 자폭무인기이긴 하나 3개의 EFP(Explosively Formed Penetrator) 유도자탄을 탑재했습니다. 즉 1기의 도미네이터가 4기의 표적을 타격할 수 있고, 도미네이터 무인기는 일종의 AI라고 할 수 있는 자율표적인식(ATR)및 자동교전 기능을 부여하는 것이 목표였습니다. 

미국은 이 도미네이터 무인기를 GBU-39 SDB(Small Diameter Bomb) 유도폭탄 대신 탑재하여 1기의 F-22 전투기로 8기의 도미네이터를 활용, 이론상 32기의 이동식 미사일 발사대(TEL)을 공격하는 등 강력한 TCT(Time Critical Target) 공격수단으로 사용하고자 했으나 기술성숙도 부족으로 포기되고, 그 후 도미네이터 무인기 개발에 사용한 기술로 스캔이글(ScanEagle)을 항공기 발사형 ALE(Air Launched Effects) 드론 등으로 개조하는 기술을 연구했으나 실용화되지는 못했습니다.

참고로 미국의 도미네이터 작전개념에 영향을 받은 나라가 바로 한국인데요. 한국의 국방과학연구소는 대략 200kg의 중량으로 6개의 지능형 유도자탄을 탑재하여 자탄 혹은 직충돌 방식으로 표적을 타격하는 대화력전용 무인공격기인 “체공형 스텔스 전술 타격체계”에 대한 개념을 연구한 바 있습니다.

현재 세대: ‘숫자가 혁신’인 시대의 도래

1세대가 등장한 지 30년 간 많은 시도가 있었지만, 또한 앞서 말한 많은 프로젝트들이 취소되었습니다. 비용 대 효과 문제가 가장 컸는데, SEAD(적 방공망 제압)등 특정 임무에만 자폭드론이 사용되었던 것은 정밀유도무기로서 느린 속도를 가진 공격무인기의 효과성에 의문을 가졌기 때문입니다. 실제로, 라인메탈 타이푼의 경우 200km라는 느린 속도로 격추당할 우려가 있어 1990년대부터 전파흡수소재(RAM)를 장착하는 등 많은 노력을 기울였습니다. 또한, 원거리 영상 데이터링크와 적외선 영상탐색기 등 MITL 기능을 구현하기 위한 가격이 비싸 고속 정밀타격 미사일보다 비용 대 효과가 결코 높다고 할 수 없었습니다.

하지만 민간 드론 기술과 정보통신 기술이 발달하자 현재의 자폭 드론은 두 가지 방향으로 크게 발전했습니다. 첫번째 방향은 ‘배회탄약 기술의 대중화’ 입니다. 과거에 무척 비싸고 어려운 데이터링크 기술이 4G 및 5G 통신 기술로 성능은 높아졌지만 비용이 크게 줄어들었고, 비냉각식 적외선 영상탐색기 등의 저가 유도무기에 사용할 기술들이 많이 발명되었습니다.

두 번째 방향은 ‘극한의 경제성 추구’입니다. 복잡하고 어려운 기술을 포기하고, 단순한 민수용 기술을 사용해서 오토바이 엔진, 플라스틱 소재, R/C 무선조종 항공기의 비행제어 시스템, 드론의 통신 시스템, 민간용 GPS 수신기 등 민수용 소재나 아주 값싼 부품을 사용한 자폭드론이 이제 1,000km 이상 비행하여 적 종심을 타격할 수 있다는 사실이 드러났기 때문입니다. 후티 반군과 이란, 그리고 러시아 등이 이 ‘초저가 장거리 자살드론’으로 엄청난 효과를 내었습니다.

세계 각국의 주목할만한 자폭무인기(배회탄약)

특히, 기술수준이 낮고 경제성이 매우 중요해진 자폭무인기 시장에서 주목할 것은 선진국이 아닌 잘 모르는 국가들의 생소한 자폭드론입니다. 자폭드론의 시조라고 할 수 있는 ARD-10이 유럽이나 북미가 아닌 아프리카 대륙에서 처음 연구되었고, 이 설계를 기반으로 한 이스라엘의 하피가 ‘대박’을 터트린 것처럼, 방위사업 선진국보다 신흥국의 자폭무인기 동향이 우리에게 시사하는 바가 더 많으리라 보입니다.

가령, UAE의 경우 할콘(Halcon)사 주도로 여러 자폭무인기가 개발중인데, 그중에서 주목할만한 것은 RW-24입니다. RW-24 배회탄약은 무게 45Kg에 8kg의 탄두를 탑재하고 180분 이상 체공 비행하거나 100km 떨어진 표적을 타격할 수 있습니다. EO/IR 탐색기를 가지고 있어 GPS 재밍 상황에서도 유도가 가능함은 물론, 이동표적 공격이 가능합니다.

특이한 점은 이것이 UAE의 순수 기술로 홍보되지만 실상은 여러 나라의 설계와 장비를 받아왔다는 것으로, 탄약은 세르비아의 슬로보다(Sloboda), 전자광학 탐색기 역시 세르비아의 텔레피틱(Teleoptik-Žiroskopi)이, 비행체는 남아공의 파라마운트 그룹(Paramount Group)의 메테오라이트(METEORITE) 무인기에서 가져왔습니다. 자폭드론이 기술적 장벽이 점점 낮아지고, 단가와 전력화가 중요한 만큼 이런 IT 기기같은 ‘국제적 벨류체인’을 활용한 신형 자폭드론들이 많아질 것 같습니다.

또한, 남아공은 자폭무인기 설계만 수출하는 것이 아니라 스스로 제작 및 개발도 진행 중입니다. 파라마운트 그룹의 N-레이븐(N-Ravan) 자폭무인기의 경우 올해부터 생산이 시작될 예정인데, 15kg의 탄두를 장착하고 2시간 동안 배회하거나 최대 250km 떨어진 표적을 타격할 수 있습니다.

N-레이븐의 주목할만한 특징은 두 가지입니다. 하나는 처음부터 군집(Swarm) 작전을 염두해 두고 제작된 최초의 배회포탄이라는 것입니다. 배회포탄끼리의 데이터링크를 통해서 한 명이 여러 대의 레이븐 배회포탄을 동시에 같은 목표에 공격하는 등의 전술을 사용할 수 있도록 하며, 이 과정에서 AI 기술이 적용되는 것으로 알려졌습니다.

N-레이븐의 또 한가지 특징은 빠르게 제조가 가능하도록 디지털 제조기법을 도입해서 개발과 생산 시간을 크게 줄였다는 것입니다. 제조사는 남아공 정부가 예산을 투입하면 1년 이내에 생산이 가능하며, 다른 나라에 기술을 이전하거나 설비를 생산할 때에도 매우 빠른 속도로 양산 체제를 갖출 수 있다는 것을 강조합니다.

AI 기술을 사용한 배회탄약을 연구중인 국가는 또 있습니다. 바이락타르(Bayraktar) TB2 무장 드론을 10여 개국에 수출해서 단숨에 무장형 무인기 시장의 강자가 된 바이락타르사는, 카젬(KAGEM, Kemenkes)이라는 신형 배회탄약에 AI 기술을 사용해서 자율 탐색 및 공격이 가능하다고 홍보합니다. 또한, 카젬 배회포탄은 공중발사(Air Launched) 배회포탄으로, 바이락타르 TB2/TB3에 장착해서 사용합니다.

기존 바이락타르 TB2 무장 드론의 경우 저가형 미사일로 적 가까이에 접근해서 무장을 사용하다보니 러시아군의 지대공 미사일이나 자주대공포에 격추되는 경우가 많았는데, 카젬 배회포탄을 장착하면 50km 바깥에서 적을 공격할 수 있어 TB2 무인기의 생존성이 매우 높아집니다. 또한, 카젬 배회포탄의 경우 초소형 제트엔진을 주 엔진으로 사용하여 최대 속도 시속 720km, 최고 고도 18,000피트로 다른 배회포탄보다 훨씬 빠르고 훨씬 높은 고도에서 비행 가능한 것도 특징적입니다.