fiogf49gjkf0d조기경보위성 SBIRS
김성걸 정치학박사
우주기반 적외선 시스템 정지궤도 위성.출처:미 공군
미국은 최근 미사일 방어의 조기경보위성으로 우주기반 적외선 시스템(SBIRS)의 배치를 본격적으로 서두르고 있다. 우주는 날아오는 미사일이 요격되는 장소이기도 하지만, 미사일 방어의 탐지·추적·요격·전장관리 가운데 첫 단계인 탐지와 추적 등 중요한 기능이 이뤄지는 곳으로 자리 잡고 있다.
미 공군과 미 방산업체 록히드 마틴은 캘리포니아 서니베일 공장에서 정지궤도에 올려놓을 SBIRS 위성 2호(GEO-2)의 음향시험을 성공리에 마쳤다고 지난 8월 16일 밝혔다.
이번 실시된 음향시험은 인공위성이 발사체에서 분리되는 과정에서 화약폭발에 따른 충격의 영향을 점검하는 파이로(pyro) 충격시험과 함께 위성의 발사에서 궤도 진입에 이르는 과정에서 위성의 디자인과 생존성을 좌우하는 중요한 항목으로 알려져 있다. 데이브 세리던 록히드 마틴 SBIRS 부책임자는 “이번 시험의 성공으로 2012년 봄에 이뤄질 GEO-2의 순조로운 발사에 한 걸음 더 다가섰다”고 말했다.
이에 앞서 SBIRS 정지궤도위성 1호(GEO-1)는 지난 5월 7일(현지시간) 미 플로리다 주 케이프 캐너버럴 공군기지에서 발사돼 고도 3만6000㎞의 정지궤도에 안착하는 데 성공했다. 조기경보위성 GEO-1은 이어 지난 6월 21일 첫 적외선 영상을 지상기지에 전송해 정상 작동을 입증했다. 이로써 걸프전을 계기로 1994년부터 논의되던 SBIRS 계획은 그동안 비용 과다 등으로 숱한 좌절을 겪어 왔지만 17년이 지난 이제 실용화의 본궤도에 들어섰다고 할 수 있다.
SBIRS는 그 이름에서 나타나듯이 열에서 방출되는 적외선을 탐지하는 능력을 활용해 미사일 발사와 핵 폭발을 탐지하는 위성이다. 이런 군사적 목적을 달성하고자 SBIRS는 상층 위성으로 정지궤도 위성 5기, 타원형궤도 위성 3기와 저층 위성으로 12~24기의 위성을 배치할 계획이다. 미국은 정지궤도 위성 3호·4호를 2014년, 2016년에 각각 발사할 예정이다.
또한 비밀에 붙여진 타원형궤도 위성은 이미 2기를 2006년과 2008년에 발사한 것으로 알려져 있다. 저층 위성은 미 미사일 방어국(MDA)이 그 활용성을 주목해 우주 추적감시 체계(STSS)로 재명명해 별도의 사업으로 추진되고 있다.
SBIRS는 1970년대 이후 40년간 배치된 조기경보위성 DSP(Defense Support Program)를 교체하고 있다.
DSP 위성은 냉전 시기에 대륙간탄도탄의 발사를 탐지하는 데 주목적이 있었다. 그러나 미국은 냉전이 종식된 뒤 발발한 걸프전에서 스커드 미사일 등 단거리 미사일과 중거리 미사일의 위협에 대처해야 하는 안보적 환경을 절감하고서 신형 조기경보위성 개발에 들어갔다.
SBIRS의 센서는 DSP 센서보다 탁월한 성능을 갖고 있다. 적외선 스캐닝 센서는 할당 지역을 신속하게 감시하며, 적외선 추적 센서는 탐지 목표를 고해상도로 세밀하게 분석할 수 있다. 이는 우주 공간에서 적 미사일의 진짜 탄두와 가짜 탄두를 구분하고, 공중전에서 미사일과 적 전투기의 인식 속도를 높이게 한다. SBIRS는 이런 뛰어난 능력을 바탕으로 ▲전 세계 모든 미사일 발사의 탐지 ▲탄도미사일 방어에 기여 ▲정보수집 능력의 확대 ▲전투기의 상황인식 향상 등에 활용된다.
조기경보위성은 탄도미사일 공격을 감시하는 지상 또는 공중에 설치된 레이더 등에 비해 다수의 장점을 지니고 있다.
먼저, 조기경보위성은 상시로 광범위한 지역을 감시할 수 있다. 지구 정지궤도에 띄워진 위성은 지구의 거의 절반에 가까운 지역을 지속적으로 관측할 수 있다. 따라서 정지궤도 위성 3~4개면 지구 전역에 대한 완전히 감시가 가능하다. 미국이 SBIRS 5기를 1차적으로 올리려는 계획도 이런 계산에 따른 것이며, 여분의 SBIRS 1~2기는 작동 중인 위성의 고장에 대비한 예비 위성이다. 지상에서 지구 전역을 커버하려면 수많은 레이더가 필요하며 공중에서 감시할 경우 정찰기를 연속해 출격시켜야 한다.
둘째, 조기경보위성은 탄도탄 발사 시기의 화염을 감지하므로 탄도탄 발사와 동시에 경보가 가능하다. 이런 특성으로 조기경보위성은 탄도탄이 발사된 뒤 일정 높이 이상을 상승해야만 탐지가 가능한 지상 레이더보다 조기에 경보를 보낼 수 있다. 정찰기는 탄도탄 발사 즉시 감지가 가능하지만, 정찰기가 발사지점 인근에 위치해야 하고 적외선 센서가 발사 지점을 향해야 한다는 전제조건이 충족돼야 한다.
셋째, 조기경보위성은 적 공격으로부터 훨씬 안전하다는 점이다. 개전과 동시에 지상 레이더 기지는 제1의 공격 목표다. 정찰기도 적 상공으로 날아가야 하기 때문에 위험이 동반된다. 그러나 조기경보위성은 높은 기술 수준이 요구되는 대위성공격무기(ASAT) 등으로만 공격이 가능해 보다 안전하다고 할 수 있다. 현재 대위성공격무기 능력을 갖춘 나라는 미국·러시아·중국 정도인 것으로 알려져 있다.
미국은 군사기술이 발달한 현대에 들어서 위협적인 무기로 등장한 미사일을 방어하는 데 효과적인 수단인 조기경보위성의 배치와 개량에 심혈을 쏟고 있다. 그러나 조기경보위성은 수명주기가 10년 정도여서 계속 위성들을 교체하면서 많은 비용을 부담해야만 한다. 미국은 1970년에 DSP 위성을 시작하면서 23호 위성까지 발사했다. 이러한 노력과 비용 부담이 자국의 안보에 필요하다고 인식한 것이다.
■ SBIRS 위협하는 우주쓰레기-미세 미립자 포함 수천만 개 추정
조기경보위성 등 정지궤도(적도 상공)에 떠 있는 인공위성에 우주 쓰레기는 급박한 위협이다.
정지궤도위성의 특성상 특정 궤도에 몰려 있을 수밖에 없는 상황에서 우주 쓰레기는 수천만 개를 헤아리기 때문이다.
미 항공우주국(NASA)이 관련 홈페이지에 공개한 바에 따르면, 10㎝ 이상 크기의 우주 쓰레기는 1만9000여 개, 1~10㎝ 크기는 50만여 개 , 1㎝ 이하의 미립자는 수천만 개로 추정되고 있다.
이들 우주 쓰레기는 우주선을 쏘아올리면서 우주 공간에 분리돼 남겨진 추진체, 분리 과정에서 방출된 파편, 파편들이 충돌한 잔해, 고체연료 분사물, 온도 차이로 떨어진 우주선 페인트의 박피 등이다.
우주개발 54년 동안 인류는 빛나는 과학적 업적을 이루었지만 그에 못지않게 어두운 그늘을 던져놓고 있다.
이런 수많은 우주 쓰레기로 SBIRS가 자리 잡는 정지궤도에 비상이 걸렸다. 정지궤도 360도에 상호 간섭을 배제하려면 인공위성 180개가 들어서는 것이 맞지만, 현재 340개 이상의 인공위성이 선회하고 있어 이미 포화상태다.
이런 상황에서 지구 궤도에 떠도는 우주 쓰레기가 내습한다면 재앙에 가까운 상황으로 치닫게 된다.
지름 10㎝ 이상의 우주 쓰레기와 충돌할 경우 운동에너지는 속도의 제곱에 비례하기 때문에 위성은 치명적인 피해를 보게 된다.
미세한 미립자도 렌즈 등에 달라붙어 정상적인 활동을 방해한다.
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