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중국의 미 항공모함을 탐지, 추격, 공격에 대한 고찰
작성자 : 군사고문관(220.82.xxx.xxx)
입력 2022-06-19 23:09:29
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중국은 대만 침공 시 우려하는 사안 중 한 가지가 성공적인 기습 작전에도 불구하고 미 해군의 군사 저지 작전으로 인한 시간을 지연시키려는 의도적인 승기를 낮추게 하려는 점인데 이를 구체적으로 실현시키는 적국의 전략무기체계는 미 항공모함이라는 점을 알고 있기 때문에 이에 대한 대비책을 중국 본토에서 계속적인 연구와 실험, 군사 작전 훈련을 통해 현실화시키려고 하고 있다는 점을 알리기 위해 발제글을 작성하였습니다. 





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미 항공모함, 미 함정에 대한 군사적 타격을 위한 연습을 위해 사막에 만든 모형들과 위치(2021.08.11. Reuters)





2021년 11월 9일, 미해군 연구소(The U.S. Naval Institute)에서는 상업용 위성회사인 MAXAR의 위성 사진 이미지를 이용하여 미 항공모함과 유사한 무양의 두 번째 미사일 표적이 500㎞ 떨어진 新疆(신장)에서 발견되었다고 밝혔습니다. 


표적으로 발견된 Dryland Boat 는 항공모함이었는데 길이가 약 173m 였으며 이는 미 해군 Nimitz급 항공모함의 절반 크기였습니다. 

또한 표적의 표면에는 작은 레이더 반사기와 계측이 가능한 것으로 보이는 수직 기둥들의 윤곽이 보였습니다. 

이전에도 미해군 연구소는 Dryland Boat의 표적이 훨씬 더 작은 것이었던 약 75m 정도에 불과한 것도 있었다고 밝혔습니다. 


흥미로운 것은 이러한 표적들이 6m 폭의 철로 선상에서 약 100㎞의 트랙에서 기동할 수 있었다는 것이며 "S" 字형인 곡선으로 구성된 트랙도 있었습니다. 



중국은 이외에도 사막 훈련장 근처에 미 해군 구축함과 비슷한 크기의 고정 타격물을 갖추고 있고, 다양한 레이더 반사판과 계측기들을 표적들에 설치하여 항공모함의 전자기 및 적외선 신호를 시뮬레이션화 하여 타격 효과를 기록하고 있다는 점입니다. 



중국 서부 사막 훈련장에 만들어진 미 항공모함 모형 표적
News Satellite image ©2021 Maxar Technologies Used with Permission
https://news.usni.org/2021/11/09/second-u-s-aircraft-carrier-missile-target-spotted-in-chinese-desert






75m의 미 항공모함 표적은 레일 위에서 이동 조정할 수 있음.







항공모함 표적 레일 근처에 「Arleigh Burke」(알레이 버크) 급 구축함과 유사한 고정된 목표

https://news.usni.org/2021/11/07/china-builds-missile-targets-shaped-like-u-s-aircraft-carrier-destroyers-in-remote-desert











2021년 11월 8일~13일 까지 중국 珠海(주하이) 에어쇼에서 공개된 航天科工集团(항공우주산하그룹)에서 개발한
“陆上体系化综合电子蓝军系统"(육상체계 통합전자 청군시스템)



珠海(주하이) 에어쇼에서 중국은 사막에서 미 항공모함 표적으로 궤도차량으로 사용되고 있었던 유사한 모형의 축소 기동 모형을 선보였습니다. 

이 모델의 명칭은 "육상체계 통합전자 청군시스템" 이라고 하였으며 이 모델의 사용목적은 기동 중인 미 항공모함 편대를 시뮬레이션 하기 위한 것이었습니다. 



군사 전문가들은 미 항공모함 편대의 사막에서의 목표물 설정에 관련하여 테스트 정보와 타격 파편이 적국의 손에 넘어가지 않게 하는 장점은 있지만 이것은 아주 작은 부수적인 장점일 뿐이라고 평하였습니다. 


물론 가장 큰 장점은 미 항공모함 편대에 대한 군사 공격에 대한 시험 비용이 천문학적 비용이 소요되는 점에서 절감 효과가 있으며 해상에서 기동하는 1만톤급 선박을 표적선으로 사용할 필요가 없다는 점입니다. 



왜냐하면 미 항공모함은 크기가 상당히 커서 일반적인 소형 보트로 타격 시뮬레이션을 하기에는 적합하지 않으며, 통상적으로 미 항공모함은 약 30 knot(55.56km/h)의 고속으로 항해를 하는데, 현재까지 중국 해군에서는 이렇게 고속으로 도달할 수 있는 퇴역함선은 보유하고 있지 않기 때문입니다. 



물론 저속의 보트로 목표물을 셋팅 시뮬레이션을 하고 고정시키는 것은 여타 다른 함선들과 타겟팅 하는 것은 동일하지만 그럼에도 10,000 톤급 선박으로 표적 시뮬레이션을 시도하는 것은 쉬운 사항은 아니며, 현재 지구상에서 10,000톤급의 무인선으로 이동하는 선체에 미사일과 같은 전략병기로 타격하는 것은 어느 국가도 없습니다. 

또한 움직이는 표적으로 한다한들 사람이 탑승할 수 없기 때문에 이는 동력 없이 바다에 뜨는 고정된 표적으로 밖에는 활용할 수 없는 셋팅값일 뿐입니다. 



10,000톤의 레일로 항모 모형을 테스트 하는 것이 실제로 비슷한 모델로 바다에서 테스트를 하는 것보다는 비용면에서 훨씬 저렴하는 점은 우리가 주목해야 합니다. 

왜냐하면 폐기 처리된 10,000톤 급 선박을 개조하여 해상에서 테스트를 한다고 하여도 시험 목적에서라면 충분한 감항성을 유지하려면 많은 인력과 물적 자원이 필요하다고 합니다. 

그리고 테스트가 끝나고 표적 선체는 가라앉거나, 침몰하지 않더라도 항해나 예인에 적합하지 않은 매우 불안전한 선박이어야 하는 조건들이 필요한데 해양에서 테스트 하다가 일어나는 변수들까지 고려해야 한다는 점입니다. (전복되거나, 수로를 막는 것은 더욱 골치거리)


게다가 10,000톤 급 타겟 선박은 목표선으로 사용되지 않고, 고철로 폐기하여야 하는데 이러한 과정에서 비용이 많이 소요됩니다. 




대만 침공을 염두에 두고 있는 중국의 군사적 데이터치를 축적하기 위해서는 반드시 움직이는 미 항공모함 표적이 필요한데, 이러한 사막에서의 시험 트랙에서 움직이는 육상체계 시스템은 미 항공모함의 표적 문제를 해결할 수 있다고 보는 겁니다. 




2005년, USS America(CV-66)가 목표 함선으로 사용된 후 바다로 가라앉는 마지막 순간 모습, 현재까지 미 해군에서 침몰된 함선 중 가장 큰 규모였음.



중국측은 대만 침공시 반드시 미해군 항공모함과 전투를 벌여야 함을 잘 알고 있습니다. 

그래서 항공모함과의 전투에 대해 다음과 같은 두 가지 문제 사항을 집중적으로 연구, 분석하고 있습니다. 


①. 어떻게 탐지할 것인가?


②. 어떻게 타격할 것인가?




중국은 미 항공모함을 탐지하는데 두 가지 문제를 가지고 있다고 보고 있습니다. 

하나는 미 항공모함이라는 대상을 감지하는 것이고, 다른 하나는 감지한 미 항공모함을 지속적으로 모니터링 하는 것입니다. 


미 항공모함을 감지했다고 해도, 대상물을 타겟팅 할 수 없으면 미 항공모함을 공격하는 작전 모두 실패가 되기 때문입니다. 

미 항공모함을 표적으로 잡은 후 발사 준비 후 명중 할 때까지 지속적인 모니터링을 할 수 없으면, 표적이 레이더 상에서 튕겨져 나갈 가능성이 있기 때문에 소용이 없어지기 때문입니다. 




2020년 6월, 대서양에서 항해 중이었던 USS Gerald R. Ford CVN-78



미 항공모함은 위성으로 감지하기에는 매우 크며, 따라서 광학, 적외선 및 레이더 상의 표적으로 삼기에는 뚜렷하지만 문제는 포착하기 쉽지 않다고 합니다. 


우주 궤도에 떠있는 위성에서는 미 항공모함을 포착하였을 경우 선명하게 볼 수 있지만, 위성 궤도의 궤적 영역에 있지 않은 목표물은 보이지 않게 되며, 위성의 궤도 변경은 매우 번거롭고 비용이 드는 문제입니다. 




2022년 3월 5일, the Aegean Sea(에게 해)에서 항해 중인  USS Truman (CVN-75) 미 항공모함이 위성에 포착된 이미지
(https://www.itamilradar.com/2022/03/05/uss-truman-underway-in-the-aegean-sea/)




정찰 위성이나 정찰 감시 항공기의 감시 영역에 있으면 미 항공모함을 탐지하는데는 큰 문제가 없지만, 문제는 "시선 안에" 서 발생한다는 점입니다. 


위성의 궤도 매개변수는 언제든지 필요에 따라 변경할 수 없습니다. 공개된 위성의 Overhead(오버헤드) 시간에 따라 적시에 미 항공모함 전단은 회피기동을 하는 전술을 펼치고 있는데 이것은 항공모함을 편성하여 운영하는 전략 사령부의 기본 운영 원칙이기 때문입니다. 


(Overhead 시간 : 어떤 처리를 하기 위해 들어가는 간접적인 처리 시간)


게다가 한 번 정찰 감시 위성에 미 항공모함이 포착되어도 다음 위성이 통과 전에 피하기 위한 기동이 가능하다는 것을 미 해군을 잘 알고 있습니다. 



99분마다 지구 한 바퀴를 도는 위성(각 극에서 10˚ 이내를 통과)



일반적인 위성의 궤도 궤적, 매 턴마다 약간 offset(제어편차) 되어 N 턴 후에 원래 위치로 돌아가게 되어 있음.



 고해상도의 광학 정찰 위성은 고해상도로 미 항공모함을 표적으로 포착할 수 있을 뿐만 아니라 이 포착된 표적이 항공모함인지 아니면 유조선인지 식별할 수 있지만 수평선이 좁기 때문에 지표면의 스캐닝 대역이 매우 좁아져서, 폭이 몇 ㎞ 이고, 어느 시점에서든 재방문 간격을 일별 단위로 계산을 할 수 있습니다. 


이 재방문 간격의 시간동안 미 항공모함 편대는 속도를 높여 위성의 감시 궤적에서 사라집니다. 

또한 광학 정찰 위성은 지구의 기후에 영향을 많이 받으며 구름과 안개 등에 의해서 미 항공모함 포착에 영향을 받게 됩니다. 
게다가 야간에 적외선 이미지의 해상도는 주간 광학 이미지의 해상도보다 상대적으로 훨씬 떨어집니다. 



반면 레이더 정찰 위성의 스캐닝은 수백 ㎞에 달할 수 있고, 지구 기후의 영향을 덜 받는 장점이 있습니다. 
그렇지만 레이더 위성의 해상도만으로는 탐지된 목표물이 미 항공모함인지 유조선인지 식별을 즉시 할 수 없고, 보완적으로 광학정찰 위성을 일시적으로 궤도상에 동원하여 확인하는데 시간이 걸린다는 점입니다. 


물론 레이더 정찰 위성을 궤도상으로 몇 개의 위성을 더 발사하여 올려놓으면 광학정찰위성의 재방문 간격을 단축할 수 있지만, 그럼에도 그 수는 여전히 제한되어 있고, 표적처리를 하기에는 충분하지 않는 문제가 있습니다. 




다른 방법으로는 정찰기가 미 항모 전투기의 방어선을 뚷고 가시거리에 진입하는 방법이지만 이 방법 역시 쉽지는 않습니다. 
게다가 광활한 바다에서 미 항공모함을 찾는 것은 매우 비효율적입니다. 




Tu-142(Tu-95의 개조파생형)





과거 구 소련 해군은 Tu-142를 배치, 운영하여 미 해군 항공모함 전단의 평시 추적으로 사용하였고, 부가적인 임무로 미 잠수함에 대한 추적 임무도 행하였습니다. 그러나 전쟁이 발발했을 씨 최종 목표 위치에 대한 정보를 모스크바에 보낸 다음 미 해군에 의해 격추되는 찰나에 조종사, 항법사는 낙하산으로 탈출하는 비상 메뉴얼을 갖추고 있었습니다. 

그러나 현재 중국에서는 이러한 메뉴얼은 존재하지 않습니다. 


CH-4 Drone UAV 


장거리 무인 항공기는 훈련되고, 숙련된 승무원의 생명 안전 문제는 없지만 전장의 상황에서 격추될 가능성이 매우 높고, 유인 항공기 보다 생존 가능성이 낮습니다. 





H-6 폭격기 동체 하부에 탑재된 Wuzhen-8 극초음속 정찰드론



극초음속 무인항공기는 미 항공모함 전투기와 미사일의 요격을 돌파할 수 있지만 미 항공모함 전단 위로 머무르기 어렵습니다. 




 대안으로 중요시 여기고 있는 미 항공모함 탐지 방법으로

해안 기반의 Over the horizon radar(OTH : 수평선) 레이더는 미 항공모함 탐지에 대한 또다른 방법입니다. 

OTH 레이더는 전리층 반사를 사용하여 탐지 거리를 크게 늘리지만 송신 및 수신 안테나가 모두 매우 커야 하며 이러한 레이더 탐지 작업 중에 전리층 교란의 영향을 크게 받는 부분이 있습니다. 
따라서 이에 따른 거리 상의 오차는 10~40㎞ 에 달할 수 있고, 각도 상의 오류는 1˚ 정도 됩니다. 

OTH 레이더의 분해능(Resolving power 分解能 ; 구별할 수 있는 가장 미세한 신호차이)은 매우 낮고 몇 ㎞ 떨어진 함선을 식별 할 수 없기 때문에 미리 출격한 정찰기의 항로 유도로서 커버가 되지만 직접 조준을 하는데에는 충분하지 않는 단점이 있습니다. 




OTH 레이더의 전리층 영향과 탐지 원리





중국의 Backscatter(전자기 에너지반사) 레이다 OTH B



중국은 2007년 襄樊(Xiangfan, 샹양) 에 OTH 레이더를 구축하여 필리핀에서 일본 九州(규슈)에 이르는 광대한 지역을 커버할 수 있다고 합니다. 

이 레이더의 최소 탐지 거리는 苏州(쑤저우), 金華(진화), 龍岩(룽옌), 梅州(메이저우) 라인에 해당되며 최대 탐지 거리가 탐지 범위를 커버할 정도라고 합니다. 







중국에는 2개의 슈퍼 OTH 레이더가 숨겨져 있으며 이 레이더의 탐지 범위는 약 3,000㎞ 이며, 일본과 한국 전체 영토를 스캔할 수 있습니다.







중국 OTH 레이더 탐지 범위

일본에서 남쪽으로 약 1,000㎞ 떨어진 필리핀 Mindanao 섬까지 탐지 범위가 넓습니다.





이러한 레이더의 부족한 부분을 보완해 주는 기능을 가진 기술적 혁신이 바로 작은 위성입니다. 

무게가 무거운 광학 위성은 크기가 BUS 크기와 비슷하고 약 10~13톤 정도 합니다. (45인승 12m 버스의 공차무게가 약 15톤)
그러나 작은 위성 체계는 무게가 약 100㎏에 불과하고 그 부피는 냉장고 정도이며 심지어 집안의 신발장 크기 정도로 작은 부피를 차지합니다.



소형 감시, 정찰 위성은 가시광선, multi-spectrum(다중 스펙트럼), 레이더의 역활을 할 수 있으며 Synthetic Aperture Radar(SAR) 합성 조리개 (측면 관측 레이더)를 사용하는 위성이 특히 매력적인 감시 체계인 것입니다. 



미국의 정찰감시 위성 Hexagon KH-9





Synthetic Aperture Radar (합성 조리개 레이더)가 작동하는 방식



우주 공간에서 포착된 중국의 SAR 감시 위성인 L-SAR 01A 위성
위성의 무게 - 3.2 톤, 안테나는 33㎡에 걸쳐 설치




인정하기 싫지만 중국은 소형 인공 위성 분야에서 선두를 달리고 있습니다. 

2021년 10월 26일, 중국의 제38 전자기술 연구소 그룹이 天仪研究院과 협력하여 「天仙」이라는 위성 네트워크를 구축하기로 하였다고 보도하였습니다. 


天仙 이라는 위성 네트워크는 X BAND 합성개구(合性開口, synthetic aperture)레이더를 사용하는 96개의 소형위성으로 구성된 저궤도 위성군인데, 이들의 위성 궤도상의 위치는

19˚, 28˚, 40˚, 52˚, 97.4˚의 5개의 경사각으로 지구 전체를 덮고 있으며, 먼저 1단계는 56개의 위성, 2단계는 40개의 위성을 궤도에 올려놓는 것으로 계획하고 있습니다. 





(data source : Albert Um)






중국의 지구 다차원 환경 모니터링을 위한 조밀한 위성궤도로 배치하여 사용한 SAR 위성 쵤영 예시
https://radars.ac.cn/en/article/doi/10.12000/JR21176



天仙 소형 위성에서 사용하는 SAR(Synthetic Aperture)레이더는 반복적인 레이더 스캐닝으로 매우 높은 정확도를 얻을 수 있습니다. 

공개된 정보에서는 天仙의 C-Band SAR 위성은 0.5m의 해상도로 상업 이미지를 제공하였다고 합니다. 
X-Band는 아직 0.5m 수준이지만 더 높은 분해능을 가졌을 가능성이 높습니다. 


天仙의 위성궤도 배치로 글로벌 실시간 모니터링 기능을 달성할 수 있는지 여부에 대해 공개되지는 않았지만, 위성 궤도의 기울기에 대한 합리적인 설계를 통해 추론을 해보면 중국이 감시하는 주요 해역에 대한 real time 달성에 대한 부분은 부정할 수는 없는 상황인 것입니다. 




중국의 소형 위성 갯수는 매우 많이 때문에 소형 위성들의 지역별 추가 촬영은 상당히 빠른 데이터를 제공할 것으로 분석되었는데

특히 중거리 미사일로 개발하였던 중국의 「快舟」라는 이동식 중거리 미사일 발사차량으로 구성된 위성 발사 시스템이 성공적으로 실용화 되었습니다. 

이 발사 시스템의 특징은 이동식 발사를 할 수 있고, 발사되는 장소에 대한 요구 조건은 까다롭지 않으며 오히려 위성 궤도 진입에 도움이 되는 위치에서 발사할 수 있도록 위성 궤도 안착에 유연하게 배치할 수 있다는 점입니다. 


快舟 위성 발사 시스템(위성 발사를 일상적으로 발사할 수 있고, 위성 궤도 진입 실패시 빠르게 재발사를 할 수 있다고 합니다.)




중국이 의도하고 있는 SAR 위성체들은 미국의 항공모함의 위치를 탐지하는데 유용하다고 보고 있으며, 그외 다른 대형 선박, 특히 미국이 중국 본토에 상륙하기 위한 상륙 작전함, 미 함대의 보급을 담당하고 있는 유류 보급선 및 대형 통합 보급함을 탐지하는데 매우 유용하다고 판단하고 있다는 것입니다. 


게다가 지상 목표물(공항, 도로, 항구 ,철도 etc.)의 감시를 유지하는데 사용할 수 있습니다. 

미 전투기가 일본의 주일 미군기지나 필리핀 Guam 공군기지에 주둔 배치한 후 중국은 거의 실시간으로 미 전투기와 항공기들을의 상황을 파악하고 대수까지 확인하고 있는 것으로 알려져 있습니다. 


이론상으로는 미 전투기가 활주로에서 Taxiing 할 경우 중국의 대응 미사일 발사체들이 일사불란하게 이동할 수 있게 할 수 있다는 것입니다. 



그러나 SAR의 고해상도는 조건부라는 점인데, 이는 목표 대상을 고정시켜야 합니다. 

고정을 할 수 있는지 여부는 상대적인 부분으로서 만약 미 항공모함이 30 knot의 속력으로 항해할 시 이는 빠른 속도이지만 중국의 저궤도 소형 위성이 지나가는 속도와 맞먹는 수준으로 대략적으로 고정할 수 있다고 합니다. 


이를 위해서 실제 오차 효과와 보정 매개변수를 정확하게 확인하기 위해서 많은 실제 측정이 필요한 것입니다. 

사실상 미 항공모함으로 시험하는 것은 실현 가능성이 없습니다. 왜냐하면 실제 측정을 하려면 먼저 미 항공모함의 위치를 정확히 파악하고 있어야 하는데 이는 본질적으로 어려운 문제이기 때문입니다. 



지구 전체를 덮을 정도로 중국 위성 발사체들의 5가지 경사각으로 실시간 미 항공모함과 같은 중요한 군사 목표물들을 탐색하는데
활용될 수 있는 중국 TY-SAR 위성들
 



그러한 점에서 본다면 중국이 사막 목표물을 SAR 기술로서 테스트하는데 사용할 수 있다는 점은 충분히 가능성이 높습니다. 

위성 궤도 높이에서 바다는 평평하고, 미미한 파도는 매끄럽습니다. 레이더 상에서 보면 이러한 표면은 "단단" 하다고 볼 수 있습니다. 

사막은 바다에서 가장 가까운 지형인데, 고정 및 이동 표적으로 다양한 속도와 각도에서 SAR 성능을 측정할 수 있으며, 길이 75m 의 움직이는 표적을 사막에서 안정적으로 탐지할 수 있다면 길이 300m의 실제 미 항공모함도 큰 문제가 되지 않습니다. 




미국에서도 SAR 소형 위성 개발에 박차를 가하고 있는데 Capella, BlackStar 등 상업용 SAR 소형위성은 주로 미 육군에서 사용하고 있습니다. 


탐지 문제는 이 정도로 해결이 되었다고 본다면....



두 번째는 어떻게 미 항공모함을 타격할 것인가 입니다. 


중국은 미 항공모함을 대상으로 치명적인 무기 체계로서 대함 탄도 미사일로 사용하려고 하고 있습니다. 

중국은 3가지 핵심 이유로 보고 있는데...



1. 대함 탄도 미사일은 전쟁의 상황을 바꿀 수 있음.



2. 미 항공모함은 더 이상 상대를 할 수 없는 무적의 체계가 아님.



3. 미 항공모함 전단이 대함 탄도 미사일에 대한 피해를 줄이려면 함대 방공 체계를 변경해야 하는데 그럴 가능성은 현재로서는 없음.





미 항공모함은 항공모함의 항해 도달 범위가 항공모함 자체와 분리되어 있고, 미 항공모함에 탑재되어 운영되고 있는 함대 전투기의 범위가 어떤 포병의 범위보다도 훨씬 넓기 때문에 현재까지 전쟁 지역에서 핵심 전략 체계로서 사용되고 있습니다. 





USS John C. Stennis (CVN-74)에서 이륙하여 비행 중인 F/A-18E Super Hornet 




미 항공모함에 탑재되어 출격하는 전투기들은 미사일을 장착하였기 때문에 항공모함의 공격 가능한 사거리는 항공기의 사거리에 공대공, 공대지 미사일 사거리를 더한 범위였습니다. 

하지만 항공모함의 장점은 목표물에 접근할 수 있다는 점이 가장 큰 매력적 부분입니다. 

이는 명중시킬 수 있는 타겟의 수가 크게 증가할 수 있고, 이러한 타격을 가할 수 있는 유지 능력이 크게 향상될 수 있다는 부분이었습니다. 

또한 가장 큰 매력이 된 주된 이유는 이러한 타격의 위력이 순항 미사일을 발사할 수 있는 cruiser(순양함), destroyer(구축함)보다 훨씬 높기 때문입니다. 

정리해본다면 미 항공모함의 위력은 사거리가 넓은 무기체계보유 뿐 아니라 지속적인 공격을 가할 수 있는 능력을 가지고 있기 때문입니다. 





중국이 미 항공모함과 함대 전단을 타격하려고 하는 무기 체계는 대함 탄도 미사일이라고 알려졌는데 이러한 데는 믿는 이유가 있습니다. 


대함 탄도 미사일은 미 항공모함의 장점인 「사거리 이점」을 활용할 수 없게 할 수 있다는 것입니다. 



미 항공모함이 이지스 함선의 적 목표물들을 발견하여 이에 대한 미 항공모함 측에 알려주어 즉시 츨격하였다고 해도 몇 가지 감안해야 할 사항들이 있습니다. 





2016. 06. 19. 사이판 북쪽 45 해리 떨어진 해역을 항해중인 USS Spruance (DDG 111) 상공 위를 지나고 있는 미 공군 B-52 Stratofortress






 필리핀 Guam 앤더슨 공군기지에서 B-52, B-1 전략 폭격기들이 출격하여 공중에서 공중 급유기에게 급유를 받은 후 순항 미사일을 발사하는 프로그램 메뉴얼인 "Search & Attack" 시나리오에 대항하여 중국은 대함 탄도 미사일을 발사 후 20~30분 안에 해상에 위치한 미 항공모함 전단 목표물에 도달할 수 있다고 결론을 내렸다는 것입니다. 


왜냐하면 미 항공모함에 탑재된 전투기들과 앤더슨 공군기지에서 스크램블이 해제된 전략 폭격기, F-22 Raptor 전폭기등 이러한 우수한 무기체계에 장착된 순항 미사일의 중국에 대한 반격은 적어도 2~3시간 정도 소요가 되고, 이것은 응전 작전에서는 분명한 단점이라고 분석하였기 때문입니다. 


 

미 항공모함 전단이 미 공군의 전략 폭격기들의 도움을 받아 발사 된 곳의 원점에 순항 미사일을 발사 하여도 이미 그곳은 이동식 발사대 차량들이 철수되어 옮겨진지 시간이 지난 상황이라는 것입니다. 

중국은 이와 같은 작전 시나리오를 『在持续监视、待机攻击的』(상시 모니터링 및 공격 대기) 라는 군사 작전 시나리오에서 대함 탄도 미사일의 미 항공모함 전단 공격 대기 시간은 거의 무제한 이지만 미 항공모함 전단의 출격 대기 중인 조종사들의 생리적 지구력은 제한적이며 중국을 향한 출격 후의 공격 거리가 크게 증가하게 될 경우 탑재할 수 있는 공대지 미사일, 투하 폭탄의 량도 크게 감소합니다. 



물론 출격할 수 있는 미 공격 함재기들의 교대를 늘리는 것은 가능하지만 일차적으로 미 항공모함의 공군력은 함대 방어를 위해서 사용될 수 있으며, 실질적으로는 대외적으로 그 존재를 과시하는 것 외에는 실질적인 의미가 없다고 중국 당국은 분석하고 있습니다.  




미 항공모함 전단을 공격할 수 있는 중국군의 무기 체계

東風26B(DF-26B) 대함탄도미사일, 사거리 5,000㎞


東風21D(DF-21D), 사거리 1500㎞






H-6N 폭격기 동체 하부중앙에 탑재된 대함 탄도미사일 ch-as-x-13 , 사거리 2,000㎞








중국이 미 항공모함 전단에 대해 분석한 내용은 ....

미 해군의 수상함대는 기본적으로 항공모함을 중심으로 구축되며, 순양함과 구축함은 항공모함 편성에서의 역할에 따라 배치설계되며, 독립된 작전은 2차적인 임무일 뿐이라는 것입니다. 

이러한 분석은 미 항공모함이 전투가 치열한 해역에서 밀려나면 공세력을 취하려고 하는 미 해군의 전력은 절반으로 평가절하된다는 것입니다. 




미 해군 항공모함의 전단의 정점인 항공모함 선체에는 침몰 방지에 관련된 여러 장치들이 있습니다. 

그러나 Mach 8 이상의 속력으로 중국의 대함 탄도 미사일의 탄두에 의해 부숴진 1톤의 철은 1톤에 가까운 TNT에 해당하는 운동에너지를 가지고 있기 때문에 

미 항공모함 갑판을 관통한 후 선박의 심부에서 폭발로 인한 피해가 발생하게 되는 것입니다. 

이는 지구상의 어떠한 항공모함도 이에 대한 피해 상황에서 자유로울 수 없다고 합니다. 



중국의 대함 탄도 미사일 운용의 핵심은 미 해군 항공모함 선체를 정밀하게 타격할 수 있다고 주장하고 있습니다. 


 
U.S aircraft carrier deck




미 항공모함 갑판에는 여러 목적으로 구분된 DRIFT 지역이 있습니다. 중국 대함 탄도 미사일이 탄도 비행을 하여 미 항공모함 선체 부분을 명중하면 갑판에 큰 구멍이 뚫어지게 되며 탄두는 바다물 속으로 파고 들어 미 항공모함 선체에 큰 물보라를 날리게 할 수 있다는 겁니다. 


이는 홀수선 안의 공격만으로도 충분한 데미지를 입힐 수 있다는 것인데, 왜냐하면 중국의 대함 탄도 미사일의 재진입 속도는 Mach 8 이상의 매우 빠르며, 정밀한 공기역학적 제어가 어려우며, 재진입 시 공기역학적 가열로 인해 발생한 Plasma Sheath(플라즈마 쉬스)도 탄두 유도 문제를 복잡하게 만듭니다. 



중국의 『联合作战指挥信息系统』(합동작전지휘정보시스템)




중국의 『联合作战指挥信息系统』 합동작전지휘정보시스템 (왼쪽 중국전도를 보시면 한반도 지도가 중국에 속해 있다는 것을 알 수 있음. 경계가 안그어져 있음)










중국은 대함 탄도 미사일의 메커니즘을 일반에 공개한 적이 없기 때문에 미국, 유럽에서는 중국의 대함 탄도 미사일에 대한 그 나라들 나름의 메커니즘에 대한 추측만 무성할 뿐입니다. 

그러나 중국의 대함 탄도 미사일이 대기권 재진입 前 중국측 합동작전지휘본부의 데이터링크를 통해 중계 유도를 하는 것은 현재로서는 큰 문제가 되질 않는다고 합니다. 

중국은 대함 탄모 미사일의 전술적 우위는 미 항공모함 전단을 상대로 훨씬 우세하다고 판단하고 있습니다. 이는 대함 탄도 미사일 발사를 한 후부터 미사일이 궤도를 잡는 중기까지 미 항공모함 표적은 도피하기 어렵고, 속도를 붙힌 대함 탄도 미사일은 미 항공모함 전단의 방어 경계망을 피하거나 뚫는 것이 상대적으로 어렵지 않다는 점입니다. 
그러나 탄도 미사일의 가장 큰 난제인 종말 요격은 어려운 부분입니다.



                                          <탄도 미사일의 단계별 궤적>




 

극초음속으로 추진력을 얻어 비행하는 구간이나 양력을 이용해서 날아가는 구간에서는 이미 Plasma Sheath 문제가 있기 때문에 중계 유도가 쉽지 않으며, 관성 항법에만 의존할 수 있습니다. 

관성항법에는 본질적인 드리프트 특성이 있습니다. 이는 시간과 비행경로가 길수록 누적된 드리프트가 커집니다. 

드리프트 특성은 특정 관성항법 장치와 발사 시점의 상태에 의해 결정되는데 일반적으로 수정하기 위한 설정 셋팅값은 입력할 수 없는 문제가 있습니다. 


그러나 미국 우주 왕복선이 이러한 Plasma Sheath 통신 문제를 해결하였습니다. 당시 IBM이 제공한 해결책은 MQ 메시지 대기열 기술을 사용하는 것이었고, 우주 왕복선 꼬리 부분에 있는 공압식 공기 덮개를 사용하여 데이터 중계 위성이었던 TDRSS와 통신 링크를 설정하는 방식으로 상당히 좋은 해결책을 얻었다는 것을 중국측이 입수하였습니다.



DF-41 대륙간 탄도미사일 內 다탄두 재돌입체



『系统工程和电子』(Systems Engineering and Electronics) 이라는 학술잡지에서 중국이 인공 지능의 적응형 방법을 사용하여 대함 탄도 미사일의 상승하는 부분의 글라이딩 조건에 따라 드리프트 특성을 실제로 측정한 다음 Plasma Sheath 기간으로 전환하는 동안 실제 드리프트 특성으로 되돌아간다고 수록하였습니다. 

이같은 내용이 사실이라면 대함 탄도 미사일의 관성 항법의 정확도는 10배 정도 향상시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 


대함 탄도 미사일은 대략적인 유도능력만 가지고 있으면 탄두가 일정 높이에서 수천 개의 작은 다트를 발사하여 일정 분산으로 명중 정확도를 만회하고 미 해군 항모 전단의 방호되지 않은 갑판 표면의 승무원, 전투항공기 및 항공기 관련 장비 등을 관통하여 작동 불능을 일으킨다는 가정을 내놓고 있는 것입니다. 


다시 말해서 미 항공모함의 함교의 레이더, 갑판의 전투 함재기 및 각종 장비가 비활성화되면 미 항공모함의 전투 능력(mission kill)을 잃게 할 수 있다는 것입니다. 



남중국해에서의 DF-21 탄도 미사일 시험 발사 예시





 그러나 미 항공모함 자체의 부력과 힘은 기본적으로 손상되지 않습니다. 따라서 중국의 대만 침공시 미 항공모함 전단들 중에서 항공모함을 침몰시키지 않고 주변부를 파괴시키는 정도에서 무력화시키는 것이 가능하다면 미국과 중국이 정치적으로 협상의 여지를 남겨줄 수 있다는 부분까지 계산하고 있다는데서 놀라움을 금치 못할 상황인 것입니다. 




중국의 대함 탄도 미사일의 다단두 재돌입체들이 미 항공모함 전단에 다트 형식으로 내려 꽂히는 모습을 표현한 예시장면(2020년)



 

미 항공모함 구조를 샅샅이 분석한 중국

일반적으로 미 항공모함은 크게 세 부분으로 나뉜다고 합니다.

첫 번째 부분은 비행갑판

두 번째 부분은 격납고 갑판

세 번째 부분은 수밀 구조로 승무원과 선원 갑판입니다. 

위 아래로 약 12데크, 또 두 번째 부분의 첫 번째 부분은 포화 타격을 견딜 수 있는 능력을 감안해서 설계했다고 합니다. 



1967년 8월 11일, USS Forrestal 항공모함 고폭탄 폭발 화재 모습(data source : AP)



1967년 USS Forrestal 항공모함은 동시에 갑판에서 약 10톤의 고폭탄(1,000 pound bomb)이 폭발하여 타격을 받았는데, 당시 이 정도의 타격 폭발은 10발의 대함 탄도미사일로 동시에 피격되는 것과 동일하였지만 갑판의 첫 번째 부분과 두 번째 부분 그리고 격납고 피해를 입는 정도로 그쳤고 항공모함은 유지 보수를 위해 집요한 항해 후 모항으로 돌아왔습니다. 






USS Gerald R. Ford (CVN-78) in the Atlantic Ocean, 2022년 4월 13일



USS Gerald R. Ford 미 항공모함은 미 해군 역사상 건조예산이 가장 많이 투입된 항공모함입니다. 데크와 격벽은 고강도 장력강과 고강도 저합금강으로 만들어졌으며, 1㎠는 거의 8톤의 충격력을 견딜 수 있습니다. 
중국은 USS Gerald R. Ford 항공모함이 Forrestal 항공모함의 전투능력보다 더 강할 것이라고 분석하였습니다. 




USS Gerald R. Ford (CVN-78) 각 층별 구조


중국의 DF-26 대함 탄도미사일은 미 항공모함을 명중시킬 수 있다면 기본적으로 미 항공모함의 상갑판에서 항공모함 바닥까지 직접 관통할 수 있다고 하지만 그렇다고 하여도 항공모함 갑판 아래의 수밀 구획 설계로 인해 항공모함은 격추되었다고 하여도 즉시 큰 침수면적을 갖지 않는다고 합니다. 

다시 말해서 짦은 시간에 미 항공모함이 침몰하지는 않는다는 겁니다. 


미군 자체 실험에 따르면 1965년 취역하여 1996년 퇴역하였던 키티호크급 3번함이었던 CV-66 America 항공모함은 미국의 미사일 요격체계 등 일련의 장비를 사전에 해체한다는 전제 하에 다량의 화약류를 설치한 뒤 폭파하였는데 20일이 넘자 서서히 가라앉기 시작하였습니다. 


이는 이론적으로는 수 백발의 대함 미사일을 한 번에 모든 각도에서 항모에 전면공격하지 않는 한 미 항공모함을 격침시키는 것은 불가능하다는 것을 보여주는 사례입니다. 만약 중국의 DF-26 대함 탄도미사일로 미 항공모함을 격침시킨다는 전제하에 조준 발사한다면 격침 목표를 달성하기 위해서는 한 번에 약 20여발의 DF-26 대함 탄도 미사일의 발사가 필요하다는 계산이 나왔다고 합니다. 


그러나 실제 중국과 미국의 해전이 벌어질 때에 미 항공모함의 격침은 우선순위에서 배제될 수 밖에 없으며 미 항공모함의 기능 마비로서도 충분히 전쟁수행의지를 꺾을 수 있다고 판단하고 있다는 것입니다. 

DF-26 대함 탄도미사일의 위력으로 미 항공모함을 격침보다는 1~2개의 미사일로 (탄두 갯수는 그보다 더 많음.) 미 항공모함 선체 근처 수면에서 명중시키는 것만으로도 목적을 이룰 것이라고 보고 있다고 합니다. 
이는 전략적으로 기능이 마비된 미 항공모함은 결국 항공모함에 탑재된 전투기들이 이륙하지 못하고, 그외 다른 전술적 기능을 사용하지 못하면 침몰되는 것은 나중의 문제라는 것입니다. 




DF-21D 대함 탄도미사일의 항공모함 타격 과정 






일종의 총기 화약류에서 산탄총의 효과를 미 항공모함에 대함 탄도미사일의 피해로서 구현할 수 있다는 것입니다. 
이러한 미 항공모함에 대한 공격 피해는 단순한 운동 에너지를 이용한 살상이 아닌 많은 수의 탄두들을 이용해서 갑판에 있는 미 해군 승무원들을 살상시키고, 미 전투 항공기들과 예비 장비들을 파괴하는 하위 탄약 모드로서의 기능이 있다고 합니다. 
경장갑으로 이루어진 함선도 어느 정도는 관통할 수 있고, 교량 구조가 더 많은 피해를 줄 수 있지만 미 항공모함 자체의 부력과 힘에는 영향을 거의 미치지 못한다는 것을 중국은 알고 있습니다. 



아래 사진들은 2007년 3월 17일, 구글 위성 이미지들을 이용하여 중국의 대함 미사일 타격 훈련에 대한 미 항공모함 이미지를 대입시켜 언론에 보도가 되었던 데이터 이미지 파일들입니다.

↓ 오른쪽 아래 두 원형의 사격 시험장에서 한 원은 흩어져 있는 탄두 폭발 형태를 보여주고 있고, 윗쪽 원의 사격장 안에는 직사각형의 콘크리트에 2개의 타격 흔적을 보여주고 있음.


























 그러나 외부의 부수적 피해에 미 항공모함의 기능을 마비시키는 것으로 그치지 않고 직격을 통한 치명적인 관통을 노리고 있다는 미 항공모함 표적의 폭발 위성 사진은 미 항공모함의 한 가운데 갑판이 아니라 갑판 아래의 선체 또는 선체의 동력부분인 핵심 부분을 노리고 있다는 점을 알 수 있습니다. 


위에 설명을 했다시피 미 항공모함은 아무곳이나 탄두가 명중하여도 쉽게 가라앉지 않기 때문에 위의 탄두 명중 훈련을 통해서 본다면 가장 치명적인 부분을 노리고 있다는 가설이 충분히 설득력이 있습니다. 다시 말해서 미 항공모함의 가장 치명적인 부분은 중앙과 중앙 아래에 위치해 있다는 점을 중국은 알고 있다는 것입니다. 


“Nimitz” 급 항공모함의 갑판 길이는 332.8 m, 너비는 76.8 m, 흘수선(water line) 길이는 317 m, 흘수선 너비는 40.8 m 이지만, 격납고는 약 34m × 209 m 에 불과합니다. 

단면은 거의 75 m 정도로 짧은데, 중국측에서 분석한 자료에 의하면 미 항공모함을 향해 발사된 중국의 대함 탄도 미사일 탄두가 갑판을 관통한 후 격납고에 부딪혀 폭발을 하거나 탄약고나 동력실에 치명적인 피해를 입힐 수 있을 것으로 보고 있다는 것입니다. 

이러한 미 항공모함에 대한 치명적인 타격을 위해 사막에서의 미 항공모함 축소 모델을 통한 기동 표적은 반복적인 시험과 대함 탄도 미사일의 검증을 위해 사용되고 있으며 표적으로 지정된 미 항공모함의 다양한 속력과 기동을 통합 여러 변수의 조합을 필수라고 보는 것입니다. 


사막에서 미 항공모함 축소 모형을 가지고 테스트 하는 것은 여러 장점이 있는데 미사일로 타격 후 수리를 할 수 있고, 미 항모와 같은 외관상의 천문학적인 테스트 비용이 소요되지는 않는다고 합니다. 

또한 부러진 레일은 수리를 할 수 있습니다. 중국측에 의하면 이러한 수리는 짧으면 몇 일에서 길면 일주일 정도면 복구할 수 있으며, 시간이 충분하게 주어진다고 해도 한 달 정도의 시간을 가지고 수리를 하여 다음의 테스트에 사용할 수 있는 장점이 매력적이라고 합니다. 



게다가 사막의 레일에서 운용되는 미 항공모함 타겟의 운용에는 많은 비용이 들지 않고, 표적을 움직이게 하는 전기 기관차는 약간의 전기를 소모하며, 항공모함의 적외선 및 전자기 특성을 흉내내는 장비들은 정교한 것이 필요하지 않다고 합니다. 

즉, 일회성 기술 검증뿐 아니라 반복적이고, 정기적인 실제 전투 훈련으로도 활용될 수 있다는 점입니다. 




댓글 2
0 / 500
  • best솔개79 (124.53.xxx.xxx)
    2022-06-21 23:50:32
    내가 정말 누누이 강조하지만, (물론 지명도가 없어서 내 글을 읽지 않는다는 건 안다) 현대전을 전혀 이해 못하면 이런 식으로 분석한다. 그리고 그 수많은 전쟁 및 무기 전문가들이 현대전에 대해서 놓치는 게 있다. 타격목표 살정에 관한 문제다. 왜 굳이 망망대해에 떠 있는 항모를 공격한다고 생각하지?

    2 차대전을 생각해 보시라. 독일과의 전쟁을 빨리 끝내려면 어떻게 했어야 하는지. "늑대 소굴"에 미사일을 날리면 되는 거다. 지금은 그런게 있지만, 그때는 그런 게 없어서 못했던 거다. 전문가들이 지금도 전쟁을 생각하면 2 대전 식이다. 앞에 맞닦뜨린 적 (병력, 장비, 무기)을 어떻게 상대해야 하나 이거다.
    함정들의 3 분의 2 는 항구에 정박 중이고, 겨우 3 분의 1 만 항행 중이다. 군항들의 좌표는 이미 다 알고 있고, 따라서 정찰 위성도 손금 들여다 보듯이 볼 수 있다. 서 있는 항모에 둥펑 21 을 퍼붓는 거다. 미 해군의 3 분의 2를 날린다.
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  • 솔개79 (124.53.xxx.xxx)
    2022-06-21 23:50:32
    내가 정말 누누이 강조하지만, (물론 지명도가 없어서 내 글을 읽지 않는다는 건 안다) 현대전을 전혀 이해 못하면 이런 식으로 분석한다. 그리고 그 수많은 전쟁 및 무기 전문가들이 현대전에 대해서 놓치는 게 있다. 타격목표 살정에 관한 문제다. 왜 굳이 망망대해에 떠 있는 항모를 공격한다고 생각하지?

    2 차대전을 생각해 보시라. 독일과의 전쟁을 빨리 끝내려면 어떻게 했어야 하는지. "늑대 소굴"에 미사일을 날리면 되는 거다. 지금은 그런게 있지만, 그때는 그런 게 없어서 못했던 거다. 전문가들이 지금도 전쟁을 생각하면 2 대전 식이다. 앞에 맞닦뜨린 적 (병력, 장비, 무기)을 어떻게 상대해야 하나 이거다.
    함정들의 3 분의 2 는 항구에 정박 중이고, 겨우 3 분의 1 만 항행 중이다. 군항들의 좌표는 이미 다 알고 있고, 따라서 정찰 위성도 손금 들여다 보듯이 볼 수 있다. 서 있는 항모에 둥펑 21 을 퍼붓는 거다. 미 해군의 3 분의 2를 날린다.
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  • DJKIM (24.154.xxx.xxx)
    2022-06-21 21:19:28
    미국은 중국의 항모를 아주 쉽게 찾을수 있지만,
    중국은 미국의 항모를 찾기 어렵다는 묘한 비대칭적 상황입니다. 어러 방법이 있습니다만.
    그리고 또한 중국항모함대의 정찰범위와 미국항모함대의 정찰범위의 차이를 군사고문관님은 아십니다.
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