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개발의 역사

1945년 8월, 2차 세계대전 막바지에 도달한 미국은 전쟁 최후의 종장인 일본 본토 진공을 계획하면서 체스터 니미츠(Chester W. Nimitz, 1885~1966) 원수가 지휘하는 태평양사령부와 더글러스 맥아더(Douglas MacArthur, 1880~1964) 원수가 지휘하는 서남태평양사령부 전력을 일본에 집중시키기 시작했다. 연합군은 일명 “다운폴(Downfall) 작전”으로 명명된 일본 본토 진격 계획을 수립하면서 미국은 각각 간토(關東) 방향과 규슈(九州) 방향에서 공세를 계획했으며, 태평양사가 간토 방향에서 치고 올라가면 규슈를 먼저 점령한 남서태평양사가 이곳을 발판으로 지원을 실시하는 형태로 계획을 구상했다. 이 작전 실시여부에 대해서는 다소 논쟁이 있었으나 연합군 최고사령부는 1945년 11월을 결행일로 잡았으며, 이때까지 42척의 항모와 24척의 전함, 400척의 구축함 및 호위함, 14개 사단을 작전 지역 내에 집결시키기로 했다. 미군은 앞서 오키나와(沖繩)와 이오지마(硫黃島)에서 일본군이 보여준 처절한 저항으로 볼 때 ‘다운폴’ 작전은 민간인 포함 최대 500만 명에서 1,000만 명까지 사상자가 발생할 것으로 예상했으며, 이를 위해 사전에 퍼플하트(Purple Heart) 전상장(戰傷章)까지 50만 개를 사전 제작해 놓았을 정도였다.

하지만 작전 실행 전에 결정적인 변수가 발생했다. 1945년 8월, 갑자기 소련이 미국과 사전 조율 없이 일본에 선전포고를 날린 후 일본을 향해 남하 준비를 시작한 것이다. 만약 소련이 남하를 시작한다면 미군 전력 방비에도 벅찬 일본은 북부에서부터 소련에게 무너질 것이 뻔했으며, 일본의 절반이 소련에게 점령당할 상황이었기 때문에 미국은 소련이 개입하기 전 일본의 항복을 강요하기로 결정했다. 이에 따라 미국은 그 순간까지 철저한 비밀 속에서 진행한 맨해튼 프로젝트(Manhattan Project)의 산물인 두 발의 원자탄을 사용하기로 했다. 미국은 1945년 8월 6일, 히로시마(広島)에 우라늄 235 기반의 첫 원폭을 투하해 7만 명이 사망했으며, 사흘 뒤인 8월 9일에는 나가사키(長崎)에 플루토늄 239 기반의 두 번째 핵폭탄을 투하하여 2만 명이 사망했다. 결국 핵무기의 압도적인 파괴력을 경험한 일본은 8월 10일에 조건부 항복을 제시했으나 연합군에게 거부당했고, 이에 8월 14일 자로 무조건 항복을 선언했다.

이렇게 인류 최대의 비극으로 손꼽히는 2차 세계대전의 종지부가 새로운 비대칭 무기인 핵무기에 의해 끝이 나자 전 세계 각국은 본격적으로 핵무기 개발에 돌입했다. 이에 미국의 아이젠하워(Eisenhower) 행정부는 전 세계 각국의 핵 개발 의도를 파악하고, 혹시 있을 핵무기 실험을 사전 탐지할 필요성을 느낌에 따라 1947년 9월 16일에 일명 “콘스탄트 피닉스(Constant Phoenix)” 프로그램을 가동했다. 프로그램이 시작됨에 따라 미 육군항공대(The United States Army Air Force: 1948년 미 공군으로 독립)가 전 세계 핵폭발이나 핵실험 징후를 탐지하는 임무를 부여받았으며, 이를 위해 우선 기상관측 용도로 B-29 슈퍼포트리스(Super Fortress) 항공기를 개조한 WB-29를 운용했다. WB-29는 동체 중앙부에 기상 관측 장비를 채워 넣은 기체로, 최초에는 허리케인이나 태풍의 움직임 등을 예상하기 위한 용도로 사용됐으나 이 시기부터는 핵실험 징후 포착 용도로 활용되었다. 1949년 9월 3일, 일본 요코타(横田) 비행장에서 알래스카 에이엘슨(Eielson) 공군 기지로 귀환하던 WB-29 한 대가 이동 중 채집한 대기 샘플에서 처음으로 방사능 물질을 포착했다. 이는 소련이 1949년 8월 29일에 최초로 실시한 핵실험 때 발생한 핵 구름에서 나온 물질이었으며, 전 세계 핵 개발 징후를 조기 포착하기 위한 미국의 ‘콘스탄트 피닉스’ 프로그램이 성공적으로 운용되고 있다는 증거이기도 했다. 이에 미 공군은 1950년 8월부터 B-50 폭격기를 개조한 WB-50 기상관측 항공기를 2년에 걸쳐 대기 샘플 채집용 항공기로 개조한 후 전 세계 핵실험 징후 지역에 투입했다.

한편, 본격적으로 핵실험 징후만을 채집하도록 제작한 특수 목적 항공기의 개발은 1963년 제한적 핵실험 금지조약(LTBT: Limited Test Ban Treaty)이 미국-소련-영국 간에 체결되면서 본격화되었다. 1960년대까지 핵보유국이 된 미국-소련-영국 간의 핵 경쟁이 지나치게 심화되었고, 무엇보다 핵 개발을 실시하는 국가들의 지하 핵실험과 수중 핵실험이 빈번해짐에 따라 지구 환경에 미치는 영향 문제가 제기되면서 이를 자제해야 한다는 의견이 일치한 것이다. 우선 1963년 8월 5일, 미국-소련-영국 3국이 모스크바에서 부분적 핵실험 금지 조약을 체결했고, 같은 해 10월부터는 제3국의 서명도 받기 시작하면서 총 123개국이 가입하였다. LTBT가 주요 국가들 사이에 비준되면서 본격적으로 효력이 발생하자 미국은 서명국들이 조약을 제대로 이행하는 지 감시할 필요가 있었고, 이에 제대로 된 측정 장비를 탑재한 핵 징후 탐사용 항공기가 필요해진 것이다.

미 공군은 우선 항공기의 기본 기체로 C-135B를 선택했으며, 예상 핵실험 지역 주변의 대기를 샘플로 채취한 후 이를 실시간으로 분석할 수 있는 측정 장비를 채워 넣었다. 미 공군은 총 10대의 C-135B를 특수 목적 항공기로 개조했으며, 1965년 12월부터 실전 배치에 들어가 기존에 운용하던 WB-50 전량과 교대시켰다. 이들 기체는 미 항공군수사령부(MAC: Military Airlift Command)에 소속시키면서 모(母) 기지를 캘리포니아 주 맥크렐런(McClellan) 공군 기지의 제55기상정찰비행대대에 배치했다. 기체에는 핵 탐지 프로그램명인 ‘콘스탄트 피닉스’를 그대로 붙여 기체의 용도와 목적을 분명히 하였다.

냉전 기간 내내 주요 공산 국가의 핵실험 징후를 포착하기 위해 활용된 WC-135는 1990년 소련 붕괴와 함께 대부분 퇴역했으나, 최초 열 대 중 단 한 대 만이 항전 장비와 센서 장비를 업그레이드 한 후 WC-135W로 명명하여 계속 운용 중이다. 하지만 다시 90년대 말이 되면서 한 대 만으로는 전 세계 핵 개발 징후 포착이 어려워지자 지휘통제용 항공기였던 EC-135 한 대를 WC-135 사양으로 개조해 WC-135C로 명명해 추가로 실전 배치했다. 이들 기체는 지속적으로 전 세계를 돌며 주기적으로 대기 중 샘플을 채집하고 있으며, 필요에 따라서 의심 지역이 포착되면 즉각적으로 전개되어 핵실험 징후를 포착해오고 있다.

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특징

WC-135의 기본 동체는 보잉사의 민간 항공기인 보잉 367-80 / 보잉 707 동체를 기본으로 하여 군용 항공기로 개발한 C-135B를 사용하였으며, 내부에는 대기 중에서 미립자나 가스 유출물이나 잔해물을 탐지할 수 있는 장비가 탑재되어 있다. 특히 내부에 설치된 대기 수집 장치는 실시간으로 방사능 ‘구름’을 채집하여 분석할 수 있으며, 동체 외부에는 대기가 통과하면서 종이 필터에 걸러진 미립자를 분석할 수 있는 분석 장비인 U1B나 특정 지역의 대기 샘플을 모아놓을 수 있는 특수 목적의 압축 장비가 설치되어 있다. 필요한 대기 샘플이 수집되면 압축된 공기와 종이 필터는 미 공군 기술응용센터(AFTAC)로 네트워크를 통해 전송되어 실험실에서 분석을 진행한다.

WC-135는 임무에 따라 탑승 인원수가 달라지지만, 최대 33명까지 탑승하여 임무를 수행할 수 있다. 항공기 조종사는 네브래스카주의 오프툿 공군 기지 주둔 제45정찰비행대대 소속이며, 특수 분석 장비 운용 요원은 미 공군 기술 응용 센터 제1파견대 소속이다.

콘스탄트 피닉스의 초창기 형상인 WC-135B에는 대기연구장비(ARE: Atmospheric Research Equipment)가 장착되어 있었으나, 이미 40년도 넘은 구식 기술에 기반한 장비이기 때문에 2003년 10월부터 해당 장비의 업그레이드를 실시했다. 통칭 고급 대기연구장비(AARE: Advanced Atmospheric Research Equipment)가 그것으로, 미 공군은 2002년까지 선행 연구를 실시한 후 개발에 들어가 RC-135 훈련기에 장착시켜 실 기체 장착 시험을 끝냈다. 미 공군은 2003년 AARE의 초도운용능력(IOC: Initial Operational Capability)을 선언했으며, 이를 통해 WC-135는 향후 50년 이상 핵 징후 탐지/포착 및 샘플 채집 분석을 실시할 수 있는 능력을 갖추게 되었다. 또한 AARE 전용으로 사용하는 특수한 샘플 컨테이너의 확인 태그(tag) 체계를 메카니컬 솔루션사(MSI)로부터 2004년에 도입해 적용했다.

WC-135는 W 형상으로 개조한 한 대와 장비 테스트용인 NC-135 두 대를 제외하고는 대부분 퇴역했으나, 단 한 대가 OC-135로 개조되어 항공자유화 조약(Treaty on Open Skies) 참여 용도로 전개 중이다. 해당 조약은 미국 및 유럽을 포함한 총 34개국이 상호 합의하에 등록한 비무장 군용 정찰기들이 비준국 내에서 자유롭게 영내 비행 및 정찰 활동을 할 수 있게 보장한 조약이며, 미 공군은 OC-135B 세 대(WC-135 개조 기체 1대와 추가 제작 기체 2대)를 등록하여 운용하고 있다. 해당 기체에는 장거리 스캐너와 합성개구식 레이더(SAR) 등 장거리 정찰 장비 위주로 장착되어 있다.

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운용 현황

“핵 탐지견(Nuclear Sniffer)”이라는 별명을 가진 WC-135는 주기적으로 전 세계의 핵 실험이나 방사능 관련 이상 징후 포착을 위해 전 세계 대기를 정기적으로 채집하여 검사하며, 극동 아시아뿐 아니라 인도양, 벵갈만, 지중해, 남/북극 지역 및 남미와 아프리카에서도 샘플을 채집 및 분석한다.

1979년 9월 22일, 소련의 핵 실험 징후를 포착하기 위해 띄운 벨라(Vela) 5B 위성이 남 대서양 주변 프린스에드워드 제도(Prince Edward Islands)에서 두 차례의 섬광을 촬영하면서 이것이 핵실험인지의 여부가 문제가 되었다. 당시 미국의 카터 행정부는 이것이 이스라엘과 남아프리카 공화국이 공동으로 핵실험을 실시한 것으로 의심했으며, 이에 WC-135가 현장에서 25 소티 이상을 소화하며 증거를 수집했지만 당시 선거를 앞두고 있던 카터 행정부는 결론을 분명하게 내리지 않았다. 이후 비밀 해제가 된 뒤 밝혀진 바에 따르면 WC-135가 수집한 증거에 기초할 때 해당 섬광은 핵실험과 관련이 없으며, 자기권(磁氣圈)에서 발생한 특정 현상에 의해 벨라 위성 센서가 영향을 받았던 것으로 추정됐다.

1986년에는 소비에트 연방(소련)의 우크라이나 체르노빌(Chernobyl)에서 원자력 사고가 발생하자 WC-135가 유럽에 긴급 전개되어 사태 변화를 감지했다. 1998년에는 파키스탄과 인도가 연달아 핵실험을 실시하자 이에 대한 감시 및 증거 수집을 실시하기 위해 인도에 전개됐으며, 2011년 3월 11일에는 진도 9.0을 기록한 동일본 대지진 사태로 후쿠시마 제1 원자력발전소(福島第一原子力発電所) 사고가 발생하자 후쿠시마 주변에 급파되어 동일본 주변 대기에서 방사능 수치 측정 및 확산 범위 탐지 작업을 실시하기도 했다.

WC-135는 북핵 문제가 시작되면서 지속적으로 핵실험 징후가 있을 때마다 현장에 전개되어 대기 샘플을 채집했으며 이를 분석하여 북한의 핵실험 여부를 확증해왔다. WC-135는 2002년 10월, 북한이 처음 핵실험 징후를 보였을 때 방사능 탐지 장비를 장착하여 오키나와 가데나 기지로 급파되었다. 당시 WC-135는 한반도 주변을 비행하면서 핵폭발로 퍼졌을 방사능 물질을 채집한 뒤 2003년 2월 4일에 가데나 기지로 귀환했다. 2004년 한 해 동안에도 북한의 핵실험 징후가 빈번해지면서 신규로 투입된 WC-135C가 총 23소티 100시간을 소화했으며, WC-135W는 83소티 609시간을 비행하며 북한의 핵실험 징후를 파악했다. 2006년 10월 6일, 또다시 북한의 핵실험 징후가 포착되자 방사능 탐지 장비를 장착한 WC-135 한 대가 오키나와에서 이륙했음을 교도통신이 보도했으며, 해당 기체는 대기 중에서 북한의 1차 핵실험 증거를 대기 중에서 분석해냈다. WC-135는 이후에도 북핵 문제가 불거질 때마다 증거 채집을 위해 한반도 주변에 전개되었으며, 5차 핵실험이 실시된 2016년 9월과 6차 핵실험이 실시된 2017년 3월에도 역내에서 방사능 분석을 실시하여 북한의 핵실험 증거를 채집 및 분석했다.

2017년 2월, 온라인 여행 잡지인 아틀라스 옵스큐라(AtlasObscura)는 프랑스 방사능 방호 및 원자력 안전 연구소(IRSN: Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire)가 암호화된 보도자료를 돌리면서 유럽 전역에 핵분열 시에만 발생하는 요오드-131 수치가 급등했으며 발원지는 노르웨이-러시아 인근일 것으로 언급했다는 보도를 내놓았다. 이에 항공 전문 잡지인 에이비오니스트(Avionist)지는 미 공군이 방사능 잔류 물질을 탐지 및 분석할 수 있는 WC-135 콘스탄트 피닉스를 영국에 전개해 요오드-131 수치 증가 여부 분석을 지원하고 있다고 보도했다. 이 사실에 대해서 미군 당국에서는 사실 여부에 대해 아무런 논평도 내놓지 않았으나, 불과 몇 일 후 포괄적 핵실험 금지조약기구(CTBT: Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization)는 아틀라스 옵스큐라가 보도한 요오드-131 수치 증가는 사실이 아니며, 유사 이래 유럽에서 매년 측정되어온 평균 수치와 크게 다르지 않다는 성명을 내었다.

대부분의 WC-135는 1990년대 초에 퇴역했으나, 퇴역 기체 중 기체 번호 61-2666번기는 NC-135로 개조되어 RC-135 장비 업그레이드용 플랫폼으로 운용 중이다. 최초의 10대 중 현역으로 남아있는 기체는 61-2667번기 단 한 대이며, WC-135W로 업그레이드된 후 여전히 네브래스카주 소재 오푸트(Offutt) 공군 기지에 주둔 중인 45 정찰비행대대에서 운용 중이다. 61-2674번 기체는 항공자유화 협정에 따른 정찰관측용 항공기로 개조되어 OC-135B 오픈 스카이즈(Open Skies)로 개칭하여 1993년부터 실전에 투입됐다. WC-135를 개조한 최초의 오픈 스카이즈 기체는 1997년에 퇴역했으나 두 대가 추가로 도입되어 운용 중에 있다. 그 외에 1998년 경 기체 번호 62-3582번인 EC-135C 한 대가 WC-135C 사양으로 개조되었으며, 개조 후에는 해당 기체에도 “콘스탄트 피닉스”라는 명칭이 부여됐다. 따라서 현재 현역으로 운용 중인 콘스탄트 피닉스 기체는 앞서 남은 WC-135W와 EC-135C를 개조한 WC-135C 두 대뿐이다.

미 정부는 북한과 이란의 핵 개발 의혹 등 핵 징후 탐지 필요성이 증가하고 있고, 기존에 운용해 온 두 WC-135의 수명 주기가 도래했기 때문에 KC-135R 공중급유기 3대가량을 WC-135R로 개조하여 WC-135W/C와 교대시키는 방안을 검토 중이다. 우선 첫 기체의 개조는 미국 L3 테크놀로지스(Technologies)사가 계약을 수주했으며, 2019년 9월부터 텍사스주 그린빌(Greenville)의 자사 공장에서 개조 작업을 진행 중이다.

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파생형

WC-135B 콘스탄트 피닉스 : 최초 대기 중 핵 실험 징후를 포착하기 위해 제작한 특수 목적 항공기. 1965년 12월에 도입하여 총 10대가 제작됐으나 8대가 퇴역했으며, 한 대는 업그레이드를 실시해 WC-135W로, 다른 한 대는 NC-135로 개조했다.

WC-135W 콘스탄트 피닉스 : 최초 도입한 10대의 WC-135 중 업그레이드를 실시한 형상. 기체 번호는 62-3582이다.

WC-135C 콘스탄스 피닉스 : 1998년 EC-135C 공중 지휘통제 항공기를 WC-135 사양으로 개조한 형상. 기체 번호는 61-2667이다.

NC-135/NKC-135 : 최초 도입한 열 대의 WC-135 중 한 대를 항전장비 테스트용 테스트베드 항공기로 개조한 형상.

OC-135B 오픈 스카이즈 : WC-135B 기반의 관측기로, 1992년 핀란드 헬싱키에서 체결된 항공자유화 조약에 따른 관측 임무를 위한 특수 목적 항공기이다. OC-135B는 비무장 상태로 정찰을 실시하며, 총 3대가 제작되었다. 1993년 미 주 유럽 공군 산하 미 제24정찰비행대대에 최초 배치되었으며, 각종 항법장비 및 장거리 적외선 스캐너나, 합성개구식레이더(SAR), 비디오 스캐닝 센서 등 정찰 감시 용도의 각종 센서가 설치되어 있다. 총 3대가 운용 중이며, 초도기 1대만 WC-135를 개조했고 나머지 2대는 별도로 제작했다.

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제원

제조사: 보잉
용도: 원자력 사고 관련 대기 정보 채취 및 실험용 항공기
승무원: 임무에 따라 다름(최대 33명)
전장: 42.6m
전고: 12.8m
날개 길이: 39.9m
날개 면적: 226㎡
최대 이륙 중량: 136,300kg
출력체계: 16,050파운드(71.4kN) 급 프랫앤위트니 TF33-P-5 엔진 x 4(WC-135W) /
               16,060파운드(71.4kN) 급 프랫앤위트니 TF-33-P-9 터보팬 엔진 x4(WC-135C)
최고 속도: 648km/h
항속 거리: 6,437km
실용 상승 한도: 12,200m
날개 하중: 603kg/㎡
추력 대비 중량: 0.21
무장: 없음
대당 가격: 비공개

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저자 소개

윤상용 | 군사 칼럼니스트

예비역 대위로 현재 한국국방안보포럼(KODEF) 연구위원으로 활동하고 있다. 미국 머서스버그 아카데미(Mercersburg Academy) 및 서강대학교 정치외교학과를 졸업했으며, 동 대학 국제대학원에서 국제관계학 석사학위를 받았다. 육군 통역사관 2기로 임관하여 육군 제3야전군사령부에서 군사령관 전속 통역장교로 근무했으며, 미 육군성에서 수여하는 육군근무유공훈장(Army Achievement Medal)을 수훈했다. 주간 경제지인 《이코노믹 리뷰》에 칼럼 ‘밀리터리 노트’를 연재 중이며, 역서로는 『명장의 코드』, 『영화 속의 국제정치』(공역), 『아메리칸 스나이퍼』(공역), 『이런 전쟁』(공역)이 있다.