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IISS 분석자료 - 북한 ICBM 성공의 비밀

폴라리스 | 기타 | 조회 수 1239 | 2017.08.16. 15:10
출처 https://www.iiss.org/en/iiss%20voices/bl...ccess-3abb
By Michael Elleman, Senior Fellow for Missile Defence
 
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북한의 미사일 프로그램은 지난 2년간 놀라운 진전을 이뤘다. 단거리와 중거리 미사일 무기들을 기반으로 여러 차례 중장거리 무수단 미사일의 비행 시험에 실패했지만, 갑자기 중장거리 화성-12와 대륙간 탄도탄 화성-14의 두 가지 신형 미사일로 보완되었다. 짧은 시간 동안 중거리에서 ICBM으로 전환한 국가는 없다. 이런 급속한 진보를 설명할 수 있는 것은 무엇인가? 그 답은 간단하다. 북한은 외국으로부터 고성능 액체추진 엔진(LPE, liquid-propellant engine)을 입수한 것이다.


유효한 증거는 LPE가 소비에트제 RD-250 계열 엔진을 기반으로 한다는 것을 보여주는 것이며, 그리고 화성-12와 화성-14용 추진체로 운용되도록 수정되었다. 수량 미상의 이 엔진들은 러시아 또는 우크라이나에서 운영되는 불법 채널을 통해 확보되었을 가능성이 있다. 북한의 실패한 무수단의 대안을 위한 필요와 최근 다른 증거들과 함께 RD-250이 등장한 것은 지난 2년 안에 이전된 것임을 시사한다.
 
최근 기술적 이득을 보여주는 시험들

북한은 2016년 9월 80톤 추력을 발생시킬 수 있다고 주장하는 대형 LPE의 지상 시험을 실시했다. 동일한 LPE는 2017년 3월 다시 지상 시험을 실시했다. 그 시험은 네 개의 작은, 조향 엔진이 포함되었다. 2017년 5월 14일, 북한은 화성-12라는 신형 중장거리 탄도미사일을 발사했고, 그 시험을 김정은이 참관했다. 이 1단 미사일은 매우 가파른 궤적을 타고 최고 고도 2,000km 이상에 도달했다. 만약 화성-12가 정상적인 비행경로를 사용했다면, 4,000~4,500km를 비행했을 것이며 3,400km 떨어진 괌을 범위 놓게 된다.

5월 화성-12의 비행 성공은 북한 엔지니어들에게 미국 대륙에 닿을 수 있는 2단 미사일의 초기 비행 시험이라는 더 야심찬 목표를 추구하는데 필요한 확신을 주었다. 화성-12 시험 후  두달도 안되어, 2단 화성-14가 7월 4일 발사되었다. 화성-14 발사는 매우 가파른 경로로 올라갔고 첫 발사는 고도 2,700km에 달했다. 두 번째 시험은 약 3,800km에 도달했다.

북한의 발표한 결과는 한국, 일본 그리고 미국에 의해 확인되었다. 두 시험에서 모의 탄두는 발사지점에서 900~1,000km 떨어진 동해 쪽으로 수직으로 떨어졌다.  만약 최고 고도가 아닌 사거리를 최대화하기 위한 궤적을 타면 두 미사일은 ICBM으로 분류할 수 있는 5,500km를 훨씬 초과하는 약 7,000km와 9,0000km를 각각 도달하게 된다.

화성-12의 치수와 눈에 보이는 특징은 전체 중량이 24,000~25,000kg 임을 나타낸다. KCNA에서 방송한 비디오로 결정된 화성-12의 상승 가속도는 8.5~9.0m/s^2다. (*가속도는 시간을 나눈 속도변화량이므로 m/s^2입니다.) 북한이 발사 영상을 조작하지 않았다면, 화성-12의 완전한 엔진 조립체가 만들어낸 추력은 45~47톤 사이로; 주엔진은 39~41톤 추력을 내고, 보조엔진은 6톤 추력을 낸다. 화성-14의 중량은 33,000~34,000kg이며, 초기 가속도는 약 4~4.5m/s^2이며, 총 추력은 46~48톤이다.
 
신형 LPE와 그 기원에 대한 확인

신형 엔진의 기원 (그림 1과 2 참조은 확실하게 결정하기 어렵다. 그러나, 제거 과정은 가능성을 대폭 줄인다.

북한이 LPE를 자체적으로 설계와 개발에 성공했다는 증거는 없다. 스커드와 노동 엔진을 수입 이후 논란의 여지가 있지만 북한은 클론의 생산을 숙달했다고 하더라도 , 이것이 처음부터 대형 LPE 특히 고출력 추진체를 사용하며 40톤 추력을 내는 엔진을 설계, 개발 및 생산했다는 것을 의미하지 않는다.

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그림 1 : 2016년 9월과 2017년 3월 시험된 액체추진 엔진은 동일하지만, 2차 지상시험과 화성-12 비행 시험에서는 4개의 보조 또는 버니어 엔진으로 미사일을 조종했다.


만약 북한 전문가들이 최근 소형에, 덜 강력한 엔진을 개발하고 시험했다면 LPE를 북한이 개발했다는 주장은 믿을만 하지만, 북한이 그런 활동에 대한 보고는 없다. 사실, 화성-12와 화성-14 비행 이전에, 북한이 발사한 - 스커드와 노동, 심지어 (무수단이 파생된) R-27 미사일 - 모든 액체추진 미사일은 나중에 V.P. Makeyev로 바뀐 러시아 콘체른인 A.M. Isayev 이 개발하고 생산한 엔진을 장착했다. 그러므로, 화성-12와 -14는 수입된 LPE에 의해 작동될 가능성이 훨씬 높다.

만약 이 엔진이 수입되었다면, LPE의 외부 형상, 추진체 조합 그리고 성능 프로파일이 고유하기 때문에 대부분의 잠재적인 구입처를 제거할 수 있다. 북한이 시험한 엔진은 미국, 프랑스, 중국, 일본, 인도 또는 이란의 모든 LPE와 물리적으로 유사하지 않다.
또한 이글 국가중 어느 곳도 저장 가능한 추진체를 사용하고 화성-12와 -14 LPE의 추진력을 내는 엔진을 생산하지 않는다. 구소련이 가장 유력한 도입처로 남는다.

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그림 2. 북한이 시험한 세번의 미사일은 하나의 주엔진과 네개의 조향엔진으로 구성된 동일한 엔진 복합체를 가졌다.

 
Isayev와 Makeyev사로부터 기인한 기술에 대한 북한의 의존을 감안할때, 하나 또는 둘 모두를 가능한 공급업체로 의심할 수 있다. 그러나 어느 회사도 화성-12와 -14에 사용된 LPE의 성능과 일치하는 엔진과 연관되어 있지 않다.

구소련의 다른 업체가 생산한 엔진들을 철저히 검색하면 두가지 가능성이 있으며, 현재는 Energomash로 알려진 V.P. Glushko라는 러시아 기업과 관련이 있다. RD-217, RD-225 그리고 RD-250 엔진 계열은 북한이 시험한 엔진과 유사한 고에너지, 저장가능한 액체 추진체를 사용한다. RD-217과 RD-225 둘다 북한의 신형 엔진과 일치하는 외부 특징을 가지고 있지 않다. RD-250만 일치한다.

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그림 3. RD-250 엔진은 단일 터보펌프에 의해 공급되는 한쌍의 연소 챔버로 구성된다. 각 챔버는 UDMH를 연료로 사용하고 N2O2를 산화제로 사용할 경우 약 394kN의 추진력 또는 40톤의 힘을 생산한다. RD-250의 노즐에는 북한에서 시험한 엔진과 유사한 냉각튜브와 컴플라이언스 링이 장착되었다. 노즐이 위쪽으로 향하고 전경에 표시된 소형 엔진은 RD-250 엔진과 관련이 없다. 


RD-250 엔진은 보통 그림 3과 같이 단일 터보펌프에서 추진체를 받은 두개의 연소실로 구성된다. 2개의 연소실이 작동할때, 두개의 연소실은 약 78~80톤 추력을 발생시킨다. 이 추력은 2016년 9월 실시하고 공개한 첫 지상 시험에서 북한이 주장한 것과 유사하다.

그러나, 화성-12와 -14가 단일 연소실을 사용한 것이 분명해졌다. 예를들어, 평양은 9월 지상 시험에서 새로운 펌프 설게를 사용했다고 주장했다. RD-250을 단일 연소실 LPE로 작동시키려면 새로운 펌프나 수정된 터보 펌프가 필요하기 때문에 이것은 의미가 있다. 대형 LPE 터보펌프를 수정하거나 개발한 경험이 없기 때문에 북한 엔지니어들은 직접 개조에 대한 압력을 받았을 것이다. 오리혀
기존 RD-250 터보펌프를 수정하는데 필요한 기술적인 스킬 또는 하나의 연소실에 추진체를 공급할 수 있는 새로운 장치를 개발하는 것은 RD-250으로 작업한 풍부한 역사가 있는 전문가들과 함께 할 수 있다. 이런 전문성은 러시아의 Energomash 콘체른과 우크라이나의 KB Yuzhoye에서 얻을 수 있다. 수정된 엔진이 이들 공장에서 만들어졌다는 결론에 도달한다.

북한에 이런 엔진을 위한 알려진 생산 시설이 없다는 점을 감안할때 러시아/우크라이나 기술자들이 북한에 취업했다는 대안 가설은 가능성이 낮다. 또한, 작년에 우크라이나 KB Yuzhnoye를 방문한 서구 전문가들은 저자에게 인근 대학에 단일 연소실 버전이 전시되었고 현재 엔지니어들이 제작을 자랑했다고 알려줬다.

더 강력한 이중 연소실을 가진 오리지널 버전이 아닌 단일 연소실 엔진이 왜 전달되었는지는 분명하지 않다. 한가지 가설은 수출업자가 어떤 이유로든 북한으로 이전되는 것을 제약했다는 것이다. 그러나, 2 단계와 결합된 강력한 단일 연소실 RD-250 엔진은 최소한 미국 서부 해안에 ICBM을 보낼만큼 강력하다.

RD-250은 원래 러시아 Glushko사가 설계했고, R-36 (SS-9) ICBM과 우크라이나의 KB Yuzhnoye사의 Tsiklon-2 위성 발사체용의 1단으로 생산 및 통합되었다. Tsiklin-2 발사체는 1969년 첫 위성을 궤도로 올려놓았고, 2006년까지 106번의 발사가 이루어졌다. Yuzhnoye 가 Tsiklin-2 로켓의 생산 책임이 있었지만, 러시아 기관이 위성을 발사했다. 이런 관계는 장기간의 제도적 연계와 기업과 국가의 상업적 이익 때문에 1991년 소련 해체에서도 살아남았다. 그러나 Tsiklon-2의 타의 추종을 불허하는 신뢰성 기록에도 불구하고, 러시아가 2006년 자체 시스템을 선호하면서 Yuzhnoye 로켓의 구매를 중단했다. Yuzhnoye는 보잉과 브라질을 포함한 다른 잠재적인 고객에게 로켓 및 관련 기술을 시장에서 판매하려 반복적으로 시도했지만, 거의 이루어지지 않았다. 한때 자랑스러웠던 KB Yuzhnoye는 2015년 이후에는 재정적인 파산에 가까워졌다.

러시아와 우크라이나에서 제작된 RD-250 엔진의 총 숫자는 알려지지 않았다. 그러나, Tsiklon-2를 사용한 러시아의 KB Yuzhnoye의 시설 및 공장에 보관된 예비 부품은 수백개에 지나지 않을 것이다. 여분의 부품들은 러시아의 Energomash의 많은 시설들중 하나 또는 여러곳에 있을 수 있다.
RD-250이 작전용 미사일 또는 발사체에서 더이상 채택되지 않고 있기 때문에, 오래된 LPE를 보관하고 있는 시설들은 아마도 느슨하게 경비되고 있을 것이다. 저장장소중 한 곳의 불만을 가진 직원들 또는 낮은 임금의 경비원들의 소규모 팀이 LPE에 접근하고, 많은 불법 무기 판매상, 범죄 네트워크, 또는 구소련에서 활동한 초국가적 밀수꾼들중 하나가 수십개의 엔진을 훔치려는 유혹을 받을 수 도 있다. (높이 2m 폭 1미터 이하인) 이 엔진은 러시아에서 북한으로 열차를 통해 북한으로 날아가거나 열차로 갔을 수도 있다.

북한은 1980년대와 1990년대 스커드, 노동, R-27(무수단) 하드웨어를 북한에 쏟아부은 불법 네트워크를 포함하여 러시아와 많은 연관이 있다. 북한 정부에 대한 유엔의 제재 조치가 가해지면서 김씨 정권과 이들 범죄 조직의 연계가 강화될 가능성도 있다. 미사일 기술츨 찾고 있는 북한 요원들은 우크라이나에서도 활동하고 있는 것으로 알려졌다. 예를 들어, 2012년 두명의 북한 국적자들이 Yuzhnoye에서 미사일 하드웨어 조달을 시도하다가 체포되었고 유죄 판결을 받았다. 현재, Yuzhnoye의 시설은 러시아가 통제하는 분리주의 영역의 최전방에 놓여있다. 분명히, 북한이 ICBM 프로그램에 필요한 수십개의 RD-250 엔진을 획득했을 잠재적 경로는 없다.

북한은 어떻게 RD-250 엔진을 구입했을까?

언제 어디서 RD-250 엔진이 북한으로 선적되었는지를 결정하기는 어렵다. 북한이 스커드와 노동 관련 하드웨어와 R-27 기술과 Isayev 4D10 엔진을 적극적으로 조달하고 있던 1990년대에 이전 되었을 가능성이 있다. 하지만 이것은 세가지 이유로 있을 것 같지 않다.

첫째로, 북한의 네트워크는 러시아의 Makeyev사와 Isayev사로부터 나온 제품에 중점을 두었다. Energomash사와 Yuzhnoye사는 Makeyev 또는 Isayev와의 연결이 제한되었괴 사실, 이들은 소련이 무너졌을때 계약을 놓고 경쟁하는 경쟁기업들이었다. 그러므로, 1990년대 평양이 사용하고 있는 불법적인 경로가 Yuzhnoye 또는 Energomash가 20년전 제작했거나 사용한 제품에 대해서 접근하고 있다고 가정을 연장할 수 있다.

두번째로, 최근까지 북한은 장거리 미사일에 대한 야망을 위해 R-27 하드웨어를 개발하는데 집중하는 것처럼 보였다. 2010년 퍼레이드에서 처음 선보인 북한 정권의 첫 중장거리 미사일인 무수단은 1990년대 입수한 R-27 기술에서 파생된 것이다. 또한, 2017년 3월 화성-12호 발사전까지, 북한 정권의 잠재적인 ICBM에 대한 설계 개념은 Isayev의 4D10 LPE 엔진 두개를 클러스터로 묶은 1단의 형태였다. 2016년 3월 김정은의 미사일 공장을 방문한 당시 촬영된 사진들 가운데 ICBM 프로토타입의 하부가 찍힌 것은 하나의 RD-250 LPE가 아닌 두개의 4D10 엔진을 수용한 것으로 보였다.
한달 뒤, 김정은이 두개의 4D10 엔진 두개로 구성된 클러스터의 지상 시험을 참관했고, 북한의 앞으로의 ICBM이 이런 구성에 의존할 것임을 분명하게 보여줬다. 이 기간동안 북한이 RD-250 엔진에 기반한 미사일을 개발하고 있다는 주장에 대한 증거는 없다.

세번째로, 단계적 연소에 의존하는 Isayev 4D10 엔진은 미사일의 연료 탱크에 통합된 복잡한 폐쇄 사이클 시스템이다. 만약 오픈 사이클, 외부 장착형 RD-250 엔진이 2015년에 사용할 수 있었다면, 기술자들은 지난 수십년간 함께해온 엔진과 많은 것을 공유하기 때문에 새로운 장거리 미사일용 엔진으로 사용하는 것을 선호했을 것이다.

그러나, 북한 전문가들이 2016년 무수단의 비행 시험을 시작했을때, 이 미사일은 반복해서 점화 직후 실패했다. 단 한번의 비행 시험만 성공한 것으로 보인다. 실패의 원인은 미디어 보도에서 확인할 수 없었다. 비행 초기에 많은 실패는 엔진 그 자체 또는 엔진의 독특한 '잠기는 형태'의 '매립형' 구성에서 문제가 발생했다는 것을 시사한다. 이런 경우, 북한의 기술자들은 어려움을 쉽게 극복할 수 없다는 것을 인식했을 것이다. 이것은 무수단이 2016년 이후 시험되지 않은 이유를 설명할 수 있다.

2016년 9월 개조된 RD-250의 첫 등장은 북한이 무수단 시험을 중단했다는 결정과 일치하는 것이다. 김정은의 기술자들은 무수단이 엄청난 또는 극복할 수 없는 기술적 과제를 안고 있었기 때문에 대안을 찾아야 한다는 것을 알았다는 것이 타당한 추측일 것이다. 만약 북한이 2016년에 새로운 LPE를 발굴하고 조달하기 시작했다면, 수색의 시작은 같은해 Yuzhnoye사가 재정난으로 인한 큰 충격을 경험하고 있었을 해와 같은 해에 이루어진 것으로 여겨진다. 이것은 우크라아니 정부가 개입했음을 암시하지 않으며, Yuzhnoye 임원일 필요도 없다. Dnipropetrovsk와 Pavlograd에 있는 Yuzhnoye의 시설 근로자들은 경제적 불행의 결과를 겪을 가능성이 큰 사람들로서, 비양심적인 상인, 러시아, 우크라이나 그리고 다른 지역에서 활동하는 무기 판매상과 초국가적인 범죄자들에 의한 착취에 취약하게 되었다.
 
북한의 ICBM은 여전히 진행중

수정된 RD-250 엔진을 입수함으로서 북한은 실패한 무수단 개발 노력을 우회하고 이전에 기대했던 것보다 빨리 ICBM을 만들어내는 작업을 시작했다. 그러나, 화성-14호는 아직 운영 가능성이 있는 시스템은 아니다. 운영 환경에서의 미사일의 항법과 유도 능력, 전반적인 성능과 그 신뢰성에 대한 평가에 추가적인 비행 시험이 필요하다. 탄두 재진입 기술의 유효성을 평가하기 위한 시험에서서 얻은 경험적인 자료도 필요하다. 북한 정권은 화성-14를 최소한의 추가적인 시험 발사를 거쳐 2018년에 배치할 수도 있지만, 신뢰성에 한계가 있는 미사일을 배치한다는 위험이 있다. 이런 위험은 미사일이 전투 부대에 배치된 뒤 비행 시험을 계속하면 줄어들 수 있다.

또한, 화성-14호는 김정은이 태평양 연안에 위치한 미국 도시들만을 위협할 수 있도록 출력을 낮춘 2단을 채용할 수도 있다. 아마도 북한 정부는 미국 본토 전체를 대상으로 할 수 있는 보다 강력한 ICBM을 원할 것이다. 수정된 RD-250 엔진은 향상된 ICBM을 위해 기반을 제공하기 위해 클러스터링 될 수 있지만, 새로운 미사일 개발에는 시간이 필요하다.

중국과 아마도 러시아와 함께 미국과 그 동맹들이 앞으로의 미사일 시험을 금지하는 합의에 대한 협상을하고, 북한이 핵무기로 미국을 공포에 빠뜨릴 수 있는 능력을 완전히 발휘하는 것을 효과적으로 막는 것은 너무 늦기 않았다. 하지만 기회의 창은 곧 닫힐 것이므로 외교적 조치가 즉각 취해져야한다.
 
 
 
 
* IISS의 북한 화성-12와 14의 RD-250 엔진 추정에 대한 긴 글입니다. 번역 오류 지적 및 수정 부탁드립니다.
 




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hirobine 2017.08.16. 17:10

10년대가 지나가기 전에 북한이 핵보유국이 되던 동결/핵포기를 하던 둘 중 하나가 될 것 같긴 합니다.

Profile image rafale-c 2017.08.16. 17:44

백두엔진이 80톤급 엔진으로 알고 있는데 추력늘 의미하는게 아닌가요? ㅇㅅㅇ

볼츠만 2017.08.16. 18:51
만약 구소련/우크라이나에서 로켓엔진을 입수했고 이걸 ICBM에 그대로 사용했다면 그 엔진재고가 소진되면 그 잘난 핵전략능력은 끝장일텐데.....
일단 무수단엔진개발에 실패한 상황에서 어떻게 ICBM엔진은 성공했는지 의아했는데 가능성 높은 이론입니다.

액체엔진과는 별개로 북극성2호의 고체로켓의 기술 소스는 어디일까요? 사실 북한의 액체엔진계보는 어느정도 노출이 되는데 북극성에서 갑자기 등장한 대형로켓모터는 뜽금없더군요.
ranger88 2017.08.16. 23:13
얕은 지식으로도 설득력 있어보이는 글입니다. 계속 실패하다가 뜬금없이 개발 성공이라고 해서 의아했었는데 엔진을 아예 밀수입해 이식 또는 복제했다면 충분히 가능했겠죠.
Profile image Alias 2017.08.17. 00:48

본문 중간에 "잠기는 형태" 라는 표현은, 로켓 노즐이 로켓의 몸체 바깥으로 노출되지 않고 안으로 들어가 있는 형태를 뜻합니다.

잠수함 발사에는 유리한 점이 있겠지만, 지상발사용으로 쓰려고 들면 정비성이 나쁜데다가 노즐진동이 직접 동체로 전달되는 등 안 좋은 점이 많습니다.

Profile image 폴라리스 2017.08.17. 00:50

그럼 매립형 으로 표현하면 될까요? 

Profile image Alias 2017.08.17. 00:53

예. 그게 원문의 의미를 좀 더 잘 살리는 표현 같습니다. 더 확실하게 표현하려면 "로켓 동체 매립형노즐 장착 엔진" 뭐 이런 식이겠지만 이러면 너무 번거로울 거 같고..

Profile image 폴라리스 2017.08.17. 01:00

감사합니다. ^^

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