이른바 '킬러위성'으로 다른 위성을 공격하는 다양한 방법을 소개한 이미지. 왼쪽부터 살펴보면 (1)킬러위성을 직접 목표 위성에 직격시켜 파괴(Kinetic kill)하는 방식 (2)킬러위성이 교란 전파를 쏴서 목표 위성을 재밍(Radio frequency jammer)하는 방식 (3)킬러위성에 탑재된 레이저(Laser)빔으로 목표 위성을 공격하는 방식 (4)킬러위성이 목표위성을 향해 화학제를 분무(Chemical spray)하는 방식 (5)킬러위성이 고출력의 극초단파를 쏘아 목표위성을 태워버리는 방식 (6)킬러위성에 탑재된 로봇팔로 목표위성을 공격하는 방식. /자료제공=NASIC 

#2016년 6월 중국은 우주쓰레기 청소위성이라며 ‘스지엔(實戰)-17’호를 쏘아올렸다. 수명을 마친 자국 위성을 안전하게 바다로 추락시키는 용도로 쓰겠다는 것이다. 해당 위성에 로달린 로봇팔은 우주 잔해 청소뿐 아니라 유사시 다른 위성을 포획·공격할 수 있는 용도로 전용될 가능성이 있다. 중국은 지난해 10월 24일 스지엔-21호까지 쏘아올리는 등 우주공간 청소를 명분으로 사실상의 위성무기 배치에 나선 것으로 평가되고 있다.

#지난해 러시아의 대공레이저무기인 ‘페레스벳(Пересвет)’이 항공기에 탑재될 것이라는 러시아의 계획이 공개됐다. 페레스벳이 항공기에 탑재되면 인공위성을 공격할 수 있는 공중발사형 레이저무기로 운용될 것으로 추정된다. 러시아는 지난 2009년 8월 28일에도 A-60계열의 인공위성 공격용 레이저무기를 고도 1,500km의 우주선에 탑재하는 실험을 추진했다. 

항공기에 탑재된 공중발사레이저무기로 인공위성을 공격하는 이미지. 러시아는 'A-60'계열 레이저무기를 항공기에 탑재하는 실험을 한데 이어 근래에는 차량탑재형 레이저무기인 페르세벳을 항공기에 탑재하는 방안을 추진 중이다. /자료제공=NASIC 

중국, 러시아의 잇따른 위성 공격무기 체계 개발은 ‘스타워즈 신냉전’을 예고하고 있다. 이들 무기체계는 현재 주로 적성국의 인공위성 등 우주물체를 교란·마비·파괴하는 임무를 맡을 것으로 평가받는다. 유사시 중·러가 적대적 국가의 정찰·통신위성 등을 무력화해 상대 군의 눈을 멀게한 뒤 군사행동에 나설 가능성이 높다. 신냉전 하에서 중·러의 견제대상은 궁극적으로 미국이지만 직접 부딪히기보다는 미국의 동맹·우방중 ‘약한 고리’를 표적으로 삼을 가능성이 높다. 특히 지리적으로 가까운 한반도 및 중앙·동남아, 동유럽 등이 잠재적 위협에 놓일 것으로 우려된다. 

러시아의 레이저 무기인 '페레스벳'이 차량에 탑재된 모습. 러시아는 이를 항공기에 탑재해 할 예정인데 유사시 적성국의 인공위성 등을 마비시키는 공격 등을 수행할 것으로 보인다. /사진출처=러시아 국방부

◆분쟁지역은 이미 우주전쟁터…주변국 위협하는 중·러

아직 대한민국만 체감하지 못할 뿐 이미 중·러 접경지역 등에선 인공위성이 전자전 등을 당해 장애를 일으킨 사례들이 나오고 있다. 가장 최근의 사례는 러시아와 나토(NATO, 북대서양조약기구)간 일촉즉발의 전운이 감도는 우크라이나 인근 지역에서 발생했다. 지난해 7월 유럽우주국(EAS)의 인공위성 ‘센티넬-1’이 우크라이나와 인접한 러시아의 로스토프 지역을 지나던 중 전자전 공격으로 추정되는 전파 교란을 당한 것이다. 센티널-1 위성은 일명 합성개구레이더(SAR)로 지상관측을 관측해 영상을촬영해 왔는데 러시아 지역에서 발사된 것으로 추정되는 고주파 전자파 공격을 받아서 로스토프 지역 촬영 영상 일부가 훼손돼 알아보기 힘들게 됐다.

유럽 인공위성 ‘센티넬-1호’가 지난해 7월 러시아 지역에서 발사된 것으로 추정되는 전자파 공격을 받은 당시 합성개구레이더로 촬영한 러시아 로스토프 지역의 영상. 전자파 공격의 영향으로 촬영 영상에 황색 및 녹색 줄무늬가 생겨 해당 지역의 상황을 알아보기 힘들게 됐다. /이미지=putinisavirus트윗터 이미지를 게재한 Defense-blog닷컴

중국도 최근 인도와의 분쟁 지역에 위성 재밍 시스템을 배치한 것으로 알려진다. 이는 인도 등의 위성이 해당 지역을 정찰하지 못하도록 하려는 것으로 추정된다. 앞서 지난 2006년에는 미국 및 유럽 위성이 잇따라 중국의 레이저 공격으로 추정되는 전자전 공격을 받아 지상 관측 장애를 겪기도 했다. 이런 가운데 2021년 9월 9일(워싱턴 현지시간) 존 레이먼드 미 우주군 참모총장은 일본 니케이신문과의 전화인터뷰에서 중국이 위성 기반의 GPS 및 통신위성을 교란할 수 있는 재밍 능력과 위성파괴용 미사일 역량을 갖췄음을 지적하며 중국이 분쟁에서 해당 역량들을 쓸 수도 있다고 진단했다.

중국과 인접해 분쟁 위험이 지속돼 온 인도 라다크 지역(빗금 무늬)의 위치도. 중국이 해당 지역 경계선으로부터 약 60km 지점에 인도 등의 정찰용 인공위성을 교란시키기 위한 재머를 설치했다는 풍문이 돌았다. /자료제공=국제전락문제연구소(CSIS)

이처럼 고도화되는 우주 군사위협이 기존의 재래식 군사위협보다 한층 더 심각한 것은 공격을 당해도 가해국에게 책임을 따져 묻기 힘들다는 점이다. 한 정부 관계자는 “우리 군이나 주요 선진국들은 레이더, 항공·위성정찰, 전자신호수집 등의 첨단 지상감시 체계를 갖추고 있어서 재래식 무기로 도발 당할 경우 거의 실시간으로 도발원점과 무기 종류 등을 탐지할 수 있지만 우주공간에 대해선 물리적 한계로 인해 지상과 같이 촘촘하고 정밀한 감시체계를 갖추기 힘들어 아군 위성이나 우주자산이 공격을 당해도 도발주체와 공격방식을 곧바로 인지하고 식별하기 쉽지 않다”고 전했다. 이어서 “현재 우주공간에서 일어나는 사건을 전천후로 감시할 수 있는 나라는 미국 뿐이며 러시아, 유럽연합(EU)와 중국이 그에 버금가는 우주감시능력을 갖추고 있지만 이들 조차도 모든 상황을 실시간으로 파악할 수 있는 것은 아니다”며 “우리나라는 이제 막 우주감시역량을 갖춰 가는 걸음마 단계여서 신냉전이 우주공간으로 확산될 경우 우주기술 선진국보다 한층 더 우주위협 대비에 취약점을 드러낼 수 있다”고 진단했다.

◆공격 당해도 알아채지도 따지지도 못한다…'소프트 킬'의 위협

아군 인공위성이 공격당해도 공격을 당했는지 조차 모를 가능성도 있다. 대공미사일과 같은 무기로 위성이나 우주비행선을 맞춰 파괴·격추하는 하드킬(hard kill) 방식이 아니라 은밀한 에너지무기 등으로 위성의 정상적인 운항을 방해하거나 일부 기능을 일시적·영구적으로 교란·마비시키는 소프트 킬(soft kill) 방식으로 공격이 이뤄질 수도 있기 때문이다. 군의 한 관계자는 “육안으로 보이지 않는 전자파, 레이저 등을 이용해 아군 위성이 공격당한다면 곧바로 알아차리기 쉽지 않다”고 설명했다.

인공위성 공격용 소프트킬 무기체계 개발현황/자료제공=국방기술진흥연구소

예를 들어 레이저 무기의 경우 공격목표인 인공위성을 직접 태워버릴 수도 있지만 그보다 은밀한 방식으로 스텔스 무기처럼 활용되기도 한다. 바로 레이저 빔으로 인공위성을 밀어내 정상적인 지구공전 궤도에서 이탈시키는 방식이다. ‘공전 및 미사일전에 관한 하버드 국제법 메뉴얼’에 따르면 인공위성이 지구 중력을 이기면서 저궤도(LEO)를 이탈하지 않고 지구 주변을 비행하려면 최소한 초당 8km의 속도(음속의 약 23.5배)로 비행해야 한다. 그런데 해당 위성이 비행하는 방향과 반대 방향으로 레이저를 비추면 레이저빔의 미세한 압력에 밀려 위성의 속도가 점차 줄어들게 된다. 결국 해당 위성은 적정 궤도 유도 속도를 유지하지 못한 채 지구 중력에 이끌려 추락하게 된다는 게 군 관계자의 설명이다. 이는 아주 미세한 압력의 힘으로도 으로도 물체의 이동방향과 속도가 바뀌게 되는 우주 진공 공간의 특성을 활용한 공격방식이다. 이런 방식의 공격은 물리적인 물증이 남지 않고, 탐지하기도 힘들어 피해국으로선 자국 위성이 공격을 당한 것인지 아니면 위성이 고장을 일으키거나 다른 우주공간의 자연현상으로 인해 추락한 것인지 확인하기 어렵게 된다.

트럭에 탑재된 위성공격용 재머 운용 이미지/자료제고=CSIS

고출력 전자파를 활용한 재밍도 위성을 마비시키는 소프트킬의 한 방법이다. 정현종 국방기술진흥소 연구원의 ‘대위성 우주무기체계 개발현황 및 발전방향’보고서에 따르면 전자파를 이용한 소프트 킬 방식으로 위성을 공격하면 피해당사국은 해당 위성이 공격 당한 것인지 태양에서 발생하는 자기폭풍에 영향을 받은 것인지 구분하기 어렵게 된다. 공격 대상이 된 위성의 기능은 재밍 공격이 멈출 경우 정상 상태로 돌아오기 때문에 피해당사국으로선 발각될 가능성이 적다.

정 연구원은 “러시아는 우주전력에 지나치게 의존하고 있는 미국에 대응하기 위해 위성들을 파괴하거나 무력화할 수 있는 무기체계들을 적극적으로 개발하고 있다”며 “통신위성을 교란하기 위한 티라다(Tirada)-2와 저궤도 위성을 교란하기 위한 크라수카(Krasukha)-4 등이 있다”고 소개했다.

소프트킬 방식의 위성공격 기술 발전방향/자료제공=국방기술진흥연구소

과거 소프트킬 방식은 주로 위성에서 지상 수신기로 보내는 GPS신호에 교란신호를 섞는 등의 방식으로 이뤄졌다. 이를 ‘하향링크 재밍’방식이라고 한다. 현재는 이보다 발전한 ‘상향링크 재밍’방식도 활용되고 있다. 이는 지상의 단말기에서 광대역의 고출력으로 증폭한 여러 주파수 대역의 교란신호를 위성으로 보내는 방식이다. 최근에는 여기에서 한층 더 진화해 ‘사이버전기반의 상향링크 재밍’방식으로 발전하는 추세다. 이는 단순한 교란전파 수준을 넘어 상대방의 무선 네트워크에도 침입해 허위 매시지를 보냄으로써 상대방이 공격당하는 지조차 인식하기 어렵게 하는 방식이다.

중국·러시아 뿐 아니라 북한도 소프트킬 방식의 위성공격 능력을 발전시키려 노력 중인 것으로 알려졌다. 국제전략문제연구소(CSIS)의 ‘우주위협평가 2021’보고서에 따르면 북한은 재밍 및 사이버공격을 수행할 수 있는 능력을 시연했고, 이들 역량을 활용해 우주전에 대응할 잠재력을 갖고 있다.

지구를 둘러싼 우주쓰레기의 이미지. 주요국들이 파편 등 우주쓰레기들을 수거할 수 있는 청소용 위성 기술을 개발하고 있지만 해당 기술은 군사용 공격위성으로 전용될 위험성도 내포하고 있다. /자료출처=유럽우주국(ESA)

◆평화를 가장한 ‘두 얼굴의 야누스’ 무기…우주쓰레기 청소위성

인공위성이나 우주비행체 등 우주자산을 공격하는 무기는 지상의 기지나 차량, 선박, 항공기 등에 탑재될 수도 있지만 그보다 더 진화해 우주공간에 직접 배치될 수도 있다. 우주에 관한 국제법과 조약들은 우주공간에 무기를 비치하는 것을 금지하고 있지만 평화적 목적의 ‘우주쓰레기 청소위성’인 것처럼 위장하는 방식으로 사실상 무기로 전용될 수 있는 장비를 탑재한 위성을 쏘아올리면 국제법 위반 논란을 교묘히 피해갈 수 있다.

우주쓰레기 청소위성은 일반적으로 지구 궤도를 떠돌다가 위성에 충돌해 피해를 일으킬 수 있는 파편 등 우주위험 유발물체를 처리하려는 목적으로 개발돼 왔다. 충남대 연구진이 지난해 11월 발표한 ‘우주 그물을 이용한 우주 물체 제거의 포획 시뮬레이션’논문에 따르면 우주쓰레기 청소 방법으로는 위성에 로봇팔을 달거나 우주그물, 우주작살 등을 탑재해 우주쓰레기를 포집하는 방식 등이 있다. 그러나 이 같은 기술은 다른 위성을 공격하는 이른바 ‘킬러 위성’에도 적용될 우려가 있다는 게 해당 연구진의 진단이다.

유럽우주국(ESA)이 2025년까지 쏘아올리려는 우주쓰레기 청소용 인공위성의 상상도. 해당 청소위성은 4개의 손가락처럼 생긴 로봇팔로 수명이 다 돼 폐기된 인공위성을 비롯해 각종 우주쓰레기를 수거하게 될 전망이다. /자료제공=ESA
 

최은정 한국천문연구원 우주위험연구실장도 “아직은 현존하는 기술로 (음속의 최대 수십배로 비행하는) 미세한 우주파편들을 정확히 추적해 포집하기 힘들고 오히려 이를 포집하려고 접근하다가 충돌해 우주쓰레기가 더 늘어날 위험이 크다”며 “그럼에도 불구하고 주요국들이 우주쓰레기 청소위성 기술에 속도를 내는 것은 해당 위성에 달린 로봇팔 등으로 유사시 적대적 세력의 위성을 공격하는 용도로 전용할 수 있기 때문”이라고 설명했다.

우주 전문가들은 특히 우주강국 등이 우주쓰레기 청소위성의 무기화를 주도하고 있고, 그 중에서도 중국, 러시아는 한반도 유사시 한미의 정찰·통신위성 등을 무력화하는데 우주쓰레기 청소기술을 악용할 수 있다고 내다보고 있다.

공군의 전자광학위성감시체계가 공중으로 레이저를 쏘면서 우주 물체를 감시하고 있다/사진제공=공군

레이저 기반 우주물체 감시,추적 기술 개념도/자료제공=ADD
 

◆대한민국도 '우주 안보 주권' 첫걸음

이 같은 우주전 기술 발전은 우주의 군사적 이용을 금지하기로 한 국제법을 무색케 하고 있다. 당초 유엔 우주법 선언 및 우주조약은 우주를 군사적 목적이 아닌 평화적 목적으로 탐사·이용하도록 하는 취지의 규정을 담았다. 그러나 지구 외기권을 비롯한 우주공간은 사실상 강대국들 간 ‘스타워즈’의 장으로 변질되고 있다. 이에 대응해 우리 군도 한국판 스타워즈 시대를 열고 있다. 우선 우주감시역량부터 확충한 뒤 2030년대까지 전천후 우주작전을 펼 수 있도록 하겠다는 게 우리 공군의 청사진이다.

공군 전자광학위성감시체계의 식별망원경 돔 내부 모습. 레이저를 쏘며 우주물체를 식별하고 있다/사진제공=공군

그런 차원에서 지난해 12월 31일은 우주를 향한 대한민국 국방 역사에서 기념비적인 날이었다. 총 500여억 원의 예산을 투입해 LIG넥스원이 제작한 ‘전자광학위성감시체계(EOSS)’가 공군에 인도된 것이다. 공군이 2010년 소요를 제기해 공식 도입을 추진한 지 약 11년 만에 우주를 바라보는 독자적인 눈을 확보하게 됐다. 공군은 EOSS를 인도 받은 후 닷새 뒤에 전력화했다. 이를 통해 우리의 안보를 위협할 수 있는 킬러 위성이나 스파이 위성 등의 현황을 탐색·식별해 유사시 교란 등의 작전을 펼 수 있는 초석을 확보하게 된 것이다.

공군, 전자광학위성감시체계 전력화 개시

망원경으로 탐색하고, 레이저로 위협 식별

AI 기술 접목, 2024년 합동우주망도 완성

EOSS는 두 개의 눈을 갖고 있다. 한쪽 눈은 광학망원경이고, 다른 쪽 눈은 레이저 추적 시스템이다. 이를 통해 한반도 상공의 우주공간을 지나며 우리 안보를 위협하는 인공위성 등 적대적 우주물체를 찾아낸다. 우선 광학망원경으로 반경 2000㎞(서울 기준) 내에서 고도 700㎞ 이하의 상공을 지나는 우주물체를 탐지한다. 우주물체 중에서도 특히 저궤도 위성을 찾는 데 탁월한 성능을 발휘한다. 광학위성이 촬영한 화면에는 우주물체가 작은 점 크기 정도로 보인다. 따라서 해당 물체가 구체적으로 어떤 종류인지 식별하기 어렵다. 이를 보완한 것이 보다 정밀하게 우주물체를 보여주는 레이저추적시스템(정식명칭은 ‘적응광학시스템’)이다. 광학망원경이 찾아낸 우주물체를 향해 레이저를 쏘아 정확히 촬영하면 어떤 정류의 물체이며, 어떤 상태인지 등을 식별할 수 있게 되는 것이다.

전자광학위성감시체계의 전경. 이 체계는 한반도 상공을 통과하는 인공위성의 첩보활동 감시와 우주물체 탐지·추적 임무를 수행하여 우리 군의 주요 우주자산을 보호하게 된다/사진제공=공군

우리나라는 EOSS 개발 이전에도 우주물체를 탐지할 수 있는 광학망원경들을 이미 확보한 상태였다. 과학기술정보통신부 예산으로 개발해 한국천문연구원이 국내외 5군데에 설치한 ‘아울넷(OWL-NET)’이다. 다만 아울넷은 운석·우주파편 등 자연재해 수준의 ‘우주 위험’을 주로 감시하는 데 쓰여서 적성국의 군사적 우주 활동인 ‘우주 위협’을 탐지하는 데는 한계가 있었다. 또한 레이저추적시스템을 갖추지 못해 정밀한 우주물체는 식별할 수 없었다. 이에 따라 공군이 독자적으로 EOSS를 구축하게 된 것이다.

◆24년간 준비한 우주작전 시대의 꿈

공군은 1998년 우주 전담 정책 부서를 설립한 이래 독자적 우주작전을 향한 꿈을 키워왔다. 우주작전 체계는 우주영역인식작전(우주감시)·우주정보지원작전·우주전력투사작전·우주통제작전(대우주작전)의 4가지 유형으로 분류된다. 이 중 우주영역인식작전은 이번 EOSS 구축을 통해 본격화됐다. 최성환 공군 우주센터장은 “우주영역인식작전은 모든 우주작전의 기초가 되는 중요한 개념”이라며 “이를 위해선 우주감시레이더·레이저추적시스템·광학감시의 3가지 체계가 통합 운용돼야 하는데 2030년경이면 통합 운용 능력을 완성할 수 있게 된다”고 전했다. 이어서 “EOSS 구축으로 레이저추적시스템과 광학감시체계는 마련된 상태며 우주감시레이더를 향후 조속히 도입하면 기상 상태 등에 영향을 받지 않고 전천후로 우주물체를 탐색해 그 운항 궤도 정보 등을 파악할 수 있게 된다”고 설명했다.

자료제공=국방TV
 

(중략).

https://news.naver.com/main/read.naver?mode=LSD&mid=shm&sid1=105&oid=011&aid=0004014182