미사일(Missile)...

요즘 들어 북한은 며칠에 한번 꼴로 미사일을 발사하여 세계의 이목을 집중시키고 있다. 미사일 발사명분은 한국과 미국의 북한에 대한 침략을 저지하기 위한 수단이라고 강변을 한다. 그러나 그것은 우리가 알고 있는 상식과는 반대여서 이해가 되지 않는 주장이다. 그렇다면 미사일이 무엇이길래 한국과 미국에서도 위협을 느끼고 철저하게 막으려고 하는지 미사일에 관하여 알아보자.

미사일(Missile)의 뜻

미사일은 목표물을 타격하기 위해 유도 기능을 탑재한 로켓 무기를 가리킨다. 미사일은 스스로 날아가며 표적을 쫓아가는 무기로, 로켓이나 제트 엔진으로 구동되며 유도 장치에 의해 목표물에 이르러 폭발하는 군사무기이다. 어원적으로 미사일은 로켓 무기가 등장하기 이전에 '투사체' 그 자체를 뜻하는 어휘였으며, 라틴어 'mittere'에서 비롯되었는데 이는 '던지다'를 의미하며, 직접적인 어원은 이것이 변형된 'missilis'이다. 미사일의 주요 특징은 여러 가지가 있다. 미사일은 목표물로 유도 가능한 공격 무기로, 목표물을 추적하는 기능이 있다. 대륙간 탄도 미사일(ICBM)은 사정거리가 5500km 이상이며 지상에서 발사된 후 로켓 추진을 통해 대기권을 벗어나 우주로 진입한 후 관성에 의해 목표지점까지 날아간다. 미사일은 로켓과 혼동되는 경우가 있는데, 로켓은 로켓 추진으로만 동작하는 무기를 가리키는데 반해, 미사일은 로켓 추진 후 목표물을 향해 유도 기능으로 날아가는 무기이다.

미사일의 역사 

미사일의 역사는 인류가 활과 화살과 같은 간단한 발사체 무기를 처음 사용했던 고대로 거슬러 올라간다. 수세기에 걸쳐 유도 무기 사용의 개념이 발전했고, 19세기 말과 20세기 초에 미사일 개발의 현대 시대가 시작되었다.

초기 로켓: 초기 형태의 로켓은 13세기경 중국에서 군사 및 오락 목적으로 사용되었다. 이 초기 로켓은 본질적으로 화약으로 채워진 단순한 튜브였으며 점화 시 앞으로 나아가지만 유도 시스템이 없었고 정밀 무기가 아니었다.

제2차 세계 대전: 유도 미사일의 개발은 제2차 세계 대전 중에 상당한 진전을 보였는데, 추축국과 연합국 모두 전투에 사용하기 위해 다양한 유형의 유도 미사일을 개발했다. 가장 주목할만한 사례 중 하나는 세계 최초의 장거리 유도 탄도 미사일인 독일 V-2 로켓이다.

냉전 시대: 냉전 시대는 특히 대륙간 탄도 미사일(ICBM) 영역에서 미사일 기술의 급속한 발전을 이루었다. 미국과 소련은 대륙을 가로질러 핵탄두를 운반할 수 있는 ICBM을 개발하기 위한 경쟁을 벌였고 이로 인해 강력한 미사일 방어 시스템과 우주 탐사가 확립되었다.

현대 시대: 냉전 이후 미사일 기술은 정확도, 범위 및 탑재량에 중점을 두고 계속 발전했다. 낮은 고도에서 비행할 수 있고 레이더 탐지를 피할 수 있는 순항 미사일이 두각을 나타냈다. 또한 소형화 및 유도 시스템의 발전으로 특정 목표물을 높은 정확도로 타격할 수 있는 정밀 유도 탄약(PGM)의 개발이 가능해졌다.

확산: 탈냉전 시대에 여러 국가가 미사일 기술을 습득했고 미사일 확산이 국제 안보의 관심사가 되었다. 여러 국가에서 고유한 미사일 프로그램을 개발했으며 미사일의 범위와 능력은 계속해서 확장되었다.

현재 동향: 2023년 현재 미사일 기술은 전 세계적으로 군사 능력의 중요한 측면으로 남아 있다. 많은 국가들이 전략적 억지력과 방어 능력을 강화하기 위해 정확도, 스텔스, 대응책 개선에 중점을 두고 미사일 개발에 지속적으로 투자하고 있다.

미사일 개발의 역사는 광범위하고 단거리 전술 미사일에서 장거리 전략 미사일에 이르기까지 다양한 유형의 미사일을 포괄한다는 것이 중요합니다. 미사일의 개발과 배치는 지정학적 역학과 기술 발전의 영향을 계속 받고 있다.

미사일의 원리

미사일은 현대 전쟁에서 가장 강력하고 중요하게 여겨지는 무기 중 하나로, 원하는 곳에 정확하게 폭탄을 운반하는 수단이다. 

미사일 비행에서 사용되는 과학적 법칙은 뉴턴의 운동 제3 법칙인 '작용-반작용' 법칙이다. 이 법칙에 따르면, 어떤 물체에 힘을 주면 그 힘이 작용한 물체의 반대 방향에 같은 크기의 힘이 작용한다. 미사일은 연료를 연소하면서 발생하는 고온, 고압의 가스를 분사하게 되는데, 이는 작용이고 분사된 고온, 고압의 가스가 로켓을 밀어내는 힘은 반작용으로 작용한다. 이 작용과 반작용으로 인해 미사일은 원하는 방향으로 추진력을 얻게 된다.

미사일은 표적의 위치를 정확하게 파악하여 명중시킬 수 있다. 이를 위해 미사일에는 항법 시스템과 유도장치가 장착되어 있는데, 항법 시스템은 미사일의 위치와 목표까지의 거리를 계산하여 이동 경로를 결정하며, 유도장치는 미사일을 정확한 목표물로 이끌어가는 역할을 함으로써 미사일은 정확하게 표적을 타격할 수 있다.

요약하면, 미사일의 원리는 화학 연소를 통해 발생하는 추진력과 뉴턴의 운동 제3 법칙인 '작용-반작용' 법칙을 기반으로 하며, 항법 시스템과 유도장치를 통해 정확한 목표물로 이동하여 표적을 타격한다.

미사일에 들어가는 여러 가지 과학기술

추진 시스템: 미사일의 추진력을 발생시키기 위해 사용되는 시스템으로, 일반적으로 고체 추진체나 액체 추진체를 사용한다. 고체 추진체는 미리 혼합된 고체 연료와 산화제로 구성되어 있으며, 점화되면 연소가 진행되어 발생하는 가스가 노즐을 통해 역방향으로 추진력을 발생시킨다. 액체 추진체는 미사일 내부에 연료와 산화제를 분리된 탱크에 넣어두고, 적절한 비율로 혼합하여 연소시켜 추진력을 얻는다. 액체 추진체는 연소 속도를 제어할 수 있어, 로켓의 조종과 교정에 더 적합하다.

안정 시스템: 미사일의 비행 중에 안정성을 유지하는 시스템으로, 안정 비행을 위해 안정핀(핀 모양의 안정장치)을 사용하거나, 발사체 자체에 추가적인 작용력을 가해주는 쓰러스트 벡터링(Thrust vectoring) 기술을 사용한다. 안정핀은 비행 중 미사일의 균형을 유지하여 비행경로를 안정시키는 역할을 하고, 쓰러스트 벡터링은 로켓 엔진의 가스 스트림을 노즐의 방향을 바꾸어, 미사일의 움직임을 교정하는 기술로, 비행 중에도 미사일의 방향을 조정할 수 있게 한다.

유도 시스템: 미사일의 비행경로를 정확하게 조정하여 목표물을 정확하게 타격하는 시스템이다. 미사일은 히트시킹(열 추적) 또는 레이더 기반의 유도 시스템을 사용하여 목표물을 탐지하고 추적한다. 히트시킹 미사일은 적의 엔진과 같은 고열 소스를 탐지하여 목표물을 정확히 향해 간다. 레이더 기반의 유도 시스템은 적의 레이더 신호를 탐지하여 목표물을 공격한다. 이후, 유도 시스템은 미사일의 비행경로를 조정하여 목표물을 정확하게 향하도록 한다.

항법 시스템: 미사일이 목표물을 찾아가는 경로를 계획하고 조정하는 시스템으로, 전술 미사일과 장거리 미사일의 항법 시스템은 다소 차이가 있다. 전술 미사일은 비교적 가까운 전투 지역에서 사용되므로 항법 시스템은 대개 레이더와 GPS를 기반으로 하며, 장거리 미사일은 아주 먼 거리를 이동해야 하므로 탐색 및 방향 조정에 GPS 및 아두이노 항법 시스템과 같은 더 복잡한 기술이 사용될 수 있다.

탄두 기술: 미사일의 머리 부분에 해당하는 탄두를 구성하는 기술로, 폭발 시 효과적인 타격을 위해 설계된다. 탄두는 다양한 유형으로 제작되며, 일반적인 폭발뿐만 아니라 핵무기로 구성되기도 한다. 탄두 기술은 미사일의 임무와 사용 목적에 따라 다르게 적용된다.

요약하면, 미사일에 들어가는 여러 가지 과학기술은 추진 시스템, 안정 시스템, 유도 시스템, 항법 시스템, 그리고 머리 기술 등으로 구성됩니다. 이러한 기술들은 미사일의 정확한 목표물 타격과 군사적 효과를 달성하는데 매우 중요하다.

미사일의 분류

미사일은 다양한 유형으로 분류될 수 있다.

공대공 미사일(Air-to-Air Missile, AAM) : 공중에서 다른 항공기를 타격하는 미사일로, 공중 대공 전투에 사용된다.
공대지 미사일( Air-to-Ground Missile, AGM): 공중에서 지상 목표물을 타격하는 미사일로, 지상 대공 전투에 사용된다.
탄도탄요격 미사일(Anti-Ballistic Missile, ABM): 대공 방어 시스템으로 사용되며, 다른 미사일이나 로켓을 타격하는 역할을 한다.
위성요격 무기: 인공위성을 타격하는 무기로, 우주 공간에서 작동한다.
대함 미사일(Anti-Ship Missile, AShM): 해상에서 함선을 타격하는 미사일로, 해상 전투에 사용된다.
대전차 유도 미사일: 지상에서 적의 전차를 타격하는 미사일로, 대전차 전투에 사용된다.
지대공 미사일(Surface-to-Air Missile, SAM): 지상에서 공중 목표물을 타격하는 미사일로, 지상 대공 전투에 사용된다.
유선유도 미사일: 유선으로 타격 목표를 유도하는 미사일로, 특정 작전에서 사용된다.
순항미사일(cruise missile): 고정된 저공비행경로를 따라 목표물을 타격하는 미사일로, 정확한 목표물에 도달하기 위해 사용된다.
탄도 미사일(ballistic missile): 대기권 밖으로 발사된 후 탄도 궤도를 따라 목표물을 타격하는 미사일로, 중거리와 대륙간 미사일로 구분된다.
전술 탄도미사일: 상대적으로 짧은 거리를 타격하는 미사일로, 전투 구역 내에서 사용됩니다.
대륙간 탄도미사일(Intercontinental Ballistic Missile, ICBM): 국가 간의 대륙간 공격에 사용되는 장거리 미사일로, 상당한 거리를 넘어서 목표를 타격한다.
잠수함발사 탄도미사일(Submarine-Launched Ballistic Missile, SLBM): 잠수함에서 발사되는 탄도미사일로, 대륙간 탄도미사일이나 중거리 탄도미사일이 사용된다.
Theatre ballistic missile: 특정 지역 또는 극지방에서 사용되는 미사일로, 전략적인 목표를 타격합니다.

이러한 다양한 미사일 유형은 전투 상황과 목표물의 종류에 따라 다양하게 활용되며, 현대 군사 작전에서 중요한 역할을 합니다.

로켓과 미사일의 차이점

로켓과 미사일의 차이점은 유도 시스템과 추진 방식에 있다.

로켓: 로켓은 로켓 추진을 사용하여 주변 공기에 의존하지 않고 가속하는 발사체이다. 일반적으로 비유도 무기이며 초기 추진력과 궤적에 따라 작동한다. 로켓은 배기가스의 배출을 통해 추력을 생성하는 로켓 엔진에 의해 추진된다. 그들은 전적으로 차량 내부에 있는 추진제에서 작동하며 우주의 진공 상태에서도 날 수 있다. 로켓은 종종 우주여행에 사용되며 매우 빠른 속도에 도달할 수 있다. 비교적 간단하고 효율적인 기계로 운송 및 전쟁을 포함한 다양한 응용 분야에 적합하다. 그러나 로켓은 일반적으로 1회용으로 설계되었으며 연료를 공급하고 작동하는 데 비용이 많이 들 수 있다. 또한 사용 시 소음과 공해를 유발할 수 있으며 오작동 시 잠재적인 위험을 수반할 수 있다.

미사일: 반면에 미사일은 자체 추진 비행이 가능한 유도 공중 원거리 무기이다. 로켓과 달리 미사일에는 비행 중에 제어할 수 있는 유도 시스템이 있다. 발사 후 미사일의 궤적과 충돌 지점은 유도 시스템으로 인해 비행 중 변경될 수 있다. 미사일은 공대지 및 공대공 미사일에 사용되는 열 감지 유도 시스템과 같이 특정 목표물에 고정되는 유도 시스템을 장착하거나 유도할 수 있다. Javelin 대전차 무기는 조준된 차량의 열 신호에 고정되는 유도 시스템이 있는 미사일의 한 예이다. 미사일은 로켓 엔진이나 다른 유형의 추진 시스템으로 동력을 공급받을 수 있다. 그들은 매우 정확하고 정밀한 타기팅을 제공할 수 있어 공격 및 방어 목적에 효과적이다. 현대식 미사일은 인원, 건물, 차량, 항공기 등 다양한 목표물을 파괴할 수 있다. 

요약하면, 로켓과 미사일의 주요 차이점은 로켓은 유도되지 않고 주로 로켓 엔진에 의해 구동되는 반면, 미사일은 유도되며 다양한 추진 시스템을 사용할 수 있다는 것입니다. 로켓은 더 간단하고 중세 중국으로 거슬러 올라가는 반면, 현대 미사일은 정밀한 표적을 위한 유도 및 유도 기능을 갖춘 기술적으로 발전했다.

미사일의 추진 방식의 종류

로켓 추진: 로켓 엔진은 추진제 연소로 생성된 배기가스를 배출하여 추력을 생성한다. 뜨거운 가스는 노즐을 통해 배출되어 뉴턴의 제3 운동 법칙에 따라 미사일이 반대 방향으로 움직이게 한다. 로켓은 지대지, 공대지, 지대공, 대함미사일 등 다양한 종류의 미사일에 흔히 사용된다. 그들은 고체 추진제 또는 액체 추진제를 사용할 수 있다.

램제트 추진: 일부 고속 미사일, 특히 초음속 및 극초음속 순항 미사일은 램제트 엔진을 사용한다. 램제트 엔진은 들어오는 공기가 고속으로 엔진에 들어갈 때 압축되고 가열되는 원리로 작동한다. 연료의 연소는 고속 기류에서 발생하고 뜨거운 가스는 추력을 생성하기 위해 배출된다. 램제트 엔진은 고속에서 효율적이지만 램제트가 작동하려면 미사일이 특정 속도로 가속되어야 한다.

스크램제트 추진: 램제트 엔진과 마찬가지로 스크램제트 엔진은 훨씬 더 빠른 속도를 내기 위해 극초음속 미사일에 사용된다. Scramjet은 "초음속 연소 램제트"를 의미한다. 스크램제트는 엔진을 통과하는 공기 흐름이 초음속으로 유지되어 초음속 속도로 지속적인 연소가 가능하다는 점에서 기존의 램제트와 다르다.

SPDR(Solid Propellant Ducted Rocket): SPDR은 전술 미사일에 사용되는 로켓 엔진의 일종이다. 고체 추진제 로켓과 램제트의 특징을 결합한 것으로, 초기 가속을 위해 고체 추진제를 사용하며 미사일이 일정 속도에 도달하면 연소실에 공기를 유입시켜 추진력을 유지한다.

액체 추진 로켓 엔진: 액체 추진 로켓 엔진은 별도의 탱크에 저장된 액체 연료와 산화제를 사용하며 혼합되고 연소되어 추진력을 생성한다. 이 엔진은 추력을 보다 정밀하게 제어할 수 있으며 더 큰 미사일이나 우주 발사체에 자주 사용된다.

하이브리드 추진: 하이브리드 로켓 엔진은 액체와 고체 추진제의 조합을 사용한다. 그들은 액체 엔진에 비해 더 단순한 디자인과 고체 엔진에 비해 더 많은 추력 제어와 같은 액체 및 고체 추진 시스템의 몇 가지 이점을 제공한다.

미사일에 사용되는 특정 유형의 엔진은 미사일의 의도된 목적, 범위, 속도 및 기타 설계 고려 사항에 따라 달라질 수 있다.

미사일의 미래는 유망하면서도 우려스러운 것으로 보인다. 북한은 사거리가 3,000~4,000km에 이르는 다양한 미사일을 개발·배치해 왔으며, 장거리 미사일 능력은 지난 20년간 눈에 띄게 향상됐다. 북한은 국제사회의 제재에도 불구하고 추진, 집속, 단분리, 유도체계 등 관련 미사일 기술 대부분을 성숙시켰다. 이러한 진전은 핵탄두 소형화 및 재돌입체와 관련된 일부 기술적 과제를 극복하면 사거리 1만 km가 넘는 대륙간탄도미사일(ICBM) 개발 가능성을 시사한다.

글로벌 맥락에서 여러 국가의 지속적인 미사일 기술 개발은 지역 및 글로벌 안보에 대한 우려를 불러일으킨다. 미사일이 더욱 정교해지고 극초음속(마하 5 이상)과 장거리에 걸쳐 더 많은 탑재량을 운반할 수 있게 됨에 따라 국제 평화와 안정에 중대한 위협이 되고 있다. 미사일 확산과 분쟁에서의 사용 가능성은 단계적 확대 및 의도하지 않은 결과의 위험을 높인다. 국제사회는 경계를 늦추지 않고 미사일 기술의 남용과 확산을 막기 위해 함께 노력해야 한다.