"31년 전에는 실패"...미국의 골든돔 계획 과거와 비교해보니

미국, 1990년대 우주 요격 체계 개발 포기
미사일 한 발당 요격기 900대…비효율성 커
수십년간 90% 낮아진 운송 비용은 긍정적

도널드 트럼프 미국 대통령이 2029년까지 1750억달러(약 240조원)를 들여 완성하겠다고 밝힌 우주 기반 미사일 방어시스템(MD) 골든돔. 과거에도 비슷한 프로젝트로 시도됐지만, 효율성 문제로 좌절된 경험이 있다. 미사일 한 발을 막기 위해 수백대의 우주 기반 요격체(Space-Based Interceptor·SBI)가 필요했기 때문이다. 30여년 동안 우주항공 기술이 발전하긴 했으나, 여전히 전문가들 사이에서는 골든돔 프로젝트에 의구심을 표하는 목소리가 나온다.

골든돔 우주 기반 요격체(SBI)가 핵미사일과 충돌하는 상상도. 미 방위산업체 노스럽 그루먼 홈페이지

골든돔의 핵심은 지구 저궤도를 돌며 핵미사일을 격추하는 SBI다. 일정 높이까지 올라온 목표물을 포착하면 가동, 직접 목표물과 충돌해 위협을 무력화한다. 1983년 로널드 레이건 미 행정부는 지구 저궤도에 SBI를 촘촘히 배열해 날아오는 미사일을 격추하는 '화려한 조약돌(Brilliant pebbles)' 프로젝트를 구상했다. 화려한 조약돌에 쓰인 기술 대다수는 1980년대에 이미 입증됐으나, 프로젝트 비용 대비 실제 방어 효과에 대한 의문이 끊임없이 제기되면서 좀처럼 진전을 보이지 못했고, 결국 1994년 최종 폐기됐다.

"핵미사일 1발 막기 위해 SBI 900대 필요"

미국이 SBI 개발을 꾸준히 해온 것은 미사일 요격에 유리하기 때문이다. 핵탄두를 실은 탄도 미사일은 크게 세 단계로 비행하는데, 우주로 올라가는 부스트 단계, 우주에서 비행하는 중간 비행 단계, 대기권 밑으로 낙하하며 내리꽂히는 종말 단계다. 지금의 MD는 모두 종말 단계 미사일만 격추할 수 있는데, 통상 핵미사일의 종말 단계 속도는 마하 20~25에 달해 성공률이 낮다.

반면 상대적으로 천천히 우주로 이륙하는 부스트 단계, 대기가 없는 우주 공간을 가로지르는 중간 비행 단계는 요격 성공률이 올라간다. 이때를 노려 핵미사일에 SBI를 충돌시키면 비교적 쉽게 격퇴할 수 있다.

그런데 SBI는 핵미사일 발사 지점 근처에서만 제 때 가동이 가능하다. 지구의 자전 때문에 땅에 배치된 핵미사일과 우주에 떠 있는 SBI는 서로 가까워졌다가 멀어지기를 반복해 제 때 가동이 쉽지 않다. 해법은 지구 전체를 에워싸듯 SBI를 대량으로 촘촘하게 배치해, 언제나 일정한 양의 SBI가 핵미사일 위에 떠 있도록 하는 것이다.

막대기 모양의 간단한 형태로 고안된 화려한 조약돌 SBI(위쪽). SBI의 배치 형태(아래쪽). 지구 자전 때문에 SBI가 항상 핵미사일 근처에 떠있을 수 없으므로 지표면 전체를 에워싸듯 그물망 형태로 배치해야 한다. 레딧, 전략국제문제연구소(CSIS) 캡처

화려한 조약돌을 이끈 학자들도 소련 핵미사일을 전부 막기 위해 정확히 몇 대의 SBI가 필요한지 확신하지 못했다. 2000대, 4600대, 심지어 1만대 이상 필요하다는 예측도 나왔다. 1990년 '화려한 조약돌은 해낼 수 없다'는 제목의 논문을 네이처지에 발표한 물리학자 리처드 L. 가윈은 "1발의 소련 핵미사일을 막는데 900대의 SBI가 필요할 것"이라는 계산 결과를 내놨고, 결국 4년 뒤 미 정부는 공식적으로 프로젝트를 폐기했다.

여전한 비효율성, 수명 문제까지

2018년 미 전략국제문제연구소(CSIS)는 미국 내 우주항공 기술자들과 함께 북한 미사일 방어에 얼마나 많은 SBI가 필요한지 시뮬레이션했다. 그동안 개선된 기술력을 적용하면 우주 요격 체계를 실현할 수 있을지 알아보기 위한 시도였다. 계산 결과, 7~8발의 핵미사일을 막는 데 1000대의 SBI가 필요한 것으로 나타났다. CSIS는 해당 연구를 토대로 "우주 기반 요격은 여전히 비효율적이고 도발적인 아이디어"라고 결론지었다.

2018년 미국 국방 싱크탱크 전략국제문제연구소(CSIS)가 우주항공 전문가들과 함께 진행한 시뮬레이션. 붉은 띠로 표현된 궤도에 1000대의 SBI를 배열하면 7~8발의 북한 핵미사일 요격 기회를 갖는다. CSIS 홈페이지

SBI의 짧은 수명도 걸림돌이다. SBI는 저궤도, 즉 지구 상공 500~1000km 내에 위치해야 하는데, 해당 고도에선 대기 마찰(지표면과 대기 사이 마찰로 바람 속도와 방향이 변하는 현상)로 인해 물체의 고도가 점점 낮아진다. 이 때문에 저궤도 인공위성은 항상 추진 연료를 소모해 끊임없이 원래 고도로 올라가야 한다. 그만큼 유효 수명이 단축된다는 뜻으로, SBI도 수년마다 주기적으로 교체해야 한다. 골든돔 프로젝트 비용이 앞으로 20년간 5400억달러(약 746조원)까지 불어날 것이란 예측이 나오는 이유다.

감소한 우주 운송 비용이 운명 바꿀까

기술이 발달하면서 긍정적으로 바뀐 변수도 있다. 지난 30여년간 로켓 기술이 발전하면서 우주 운송 비용은 크게 줄었다. 정부 프로젝트 비용을 추산하는 미 의회예산처는 최근 상원에 보낸 서한을 통해 "2000년대 초반 이후 1kg당 우주 수송 가격은 9할 감소했다"며 "SBI 발사 비용은 애초 프로그램 총비용의 40%를 차지할 것으로 예상됐지만, 이제는 10% 아래까지 내려갈 수 있다"고 분석했다.

다만 저렴해진 발사 가격이 골든돔 총비용도 억제할 수 있을지는 불명확하다. 예산처는 "발사체와는 반대로 SBI의 센서 가격은 2000년대 초반보다 더 비싸졌다"며 "우주 요격 프로그램의 진짜 비용은 여전히 불확실성이 가득하며, 더 많은 연구가 필요하다"고 강조했다.

임주형 기자 skepped@asiae.co.kr