노트북 주변에는 오바마 대통령과 국가 안보 자문들이 모여 있었고, 해군 특전단(네이비실) 대원들이 저택 내부로 잠입해 집주인을 사살하는 장면을 생생하게 지켜봤다. 사살된 집주인은 바로 오사마 빈 라덴이었다.
코드명 ‘제로니모’로 잘 알려진 이날 작전의 성공에는 숨겨진 주역이 있다. 작전 상황을 중계해줬던 록히드 마틴의 무인 정찰기 ‘RQ-170 센티넬’이다. 수개월 전부터 작전 지역을 감시하고 있었던 센티넬이 없었다면 제로니모 작전은 진행되지 못했을 것이다.
사실 센티넬이 파키스탄 상공에 출현했다는 것은 그 자체만으로 주목할 만한 사건이다. 아보타바드는 파키스탄 육군 사관학교가 위치해 있는데다 핵무기 제조시설을 포함한 파키스탄의 국가 기간시설들이 인접해 있는 장소이기 때문이다. 그래서 파키스탄 정부는 적대국인 인도와 제멋대로 구는 동맹국 미국의 스파이 행위를 막고자 이곳에서의 무인기 활동을 더욱 면밀히 감시하고 있던 터였다.
빈 라덴 역시 이런 사실에 주목하고 이곳에 거처를 마련했을 것이 자명하다. 프레데터와 글로벌 호크 같은 무인 정찰기가 쉴 새 없이 날아다니는 아프가니스탄에 비해 아보타바드는 안전지대로 느껴졌을 테니 말이다.
그러나 센티넬의 존재를 모르고 있었다는 게 그의 실수였다. 미국이 빈 라덴 수색의 강도를 높여가면서 극비리에 개발된 센티넬을 이곳에 배치했던 것. 이 녀석에 적용된 스텔스 기술은 중급 정도였지만 파키스탄의 영공을 마음대로 들락날락하며 빈 라덴의 은신처를 촬영하는 데는 부족함이 없었다.
이는 10년을 끌어왔던 빈 라덴의 수색에 큰 전환점을 마련했다는 것 이상의 의미가 있다. 미래의 전쟁이 어떻게 바뀔지를 짧지만 확실히 보여준 사례이기 때문이다.
새로운 무인기, 새로운 전쟁
9·11 테러 이후 미국은 이라크와 아프가니스탄에서 알카에다와 새로운 형태의 전쟁에 휘말렸다. 소말리아와 예맨에서도 비밀 작전을 치러야 했다. 이 전쟁에는 다른 전쟁에서 볼 수 없는 공통점이 하나 있었다. 군사력의 확고한 비대칭성이다. 미군은 적들에 비해 압도적 군사자원을 가졌고, 적들은 무인기 격추 수단조차 없었다. 이는 무인기의 운용에 이상적 조건이었다.
하지만 군사 전략가들은 이 같은 비대칭 전쟁 또는 일방적 제공권 장악 시대가 종말을 고할 것이라 예견한다. 미국 국방분석기업 틸 그룹의 애널리스트 필 피네건 박사도 이에 동의한다.
“아프가니스탄과 이라크, 시리아의 게릴라들은 무인기 탐지 및 대응 능력이 전혀 없었습니다. 하지만 차세대 무인기들은 중국 같은 잠재적 적국을 상대해야 합니다. 때문에 한 차원 업그레이드 된 속도와 자율성, 그리고 더 강력한 스텔스 능력이 필요합니다.”
센티넬은 바로 그런 무인기의 존재를 세상에 알린 일대 사건이었다. 하지만 이것은 신호탄에 불과했다. 이미 세상에는 센티넬을 능가하는 무인기가 2종이나 개발돼 있다. 미 공군의 기밀 군사시설 ‘51구역’에서 시험 중인 노스롭 그루먼의 ‘RQ-180’, 감시를 넘어 전투 임무에 최적화된 모습을 가진 영국 BAE시스템스의 ‘타라니스(Taranis)’가 그 주인공이다.
둘 모두 무인기로는 전례 없는 수준의 스텔스 능력과 자율비행 능력을 갖추고 있다. 세부적인 제원은 특급 기밀 사항이지만 말이다.
전쟁의 무대가 중동에서 동유럽이나 환태평양으로 옮겨가고 있고, 군사력의 확고한 우위도 점하기 어려워지는 상황에서 이 같은 무인기 설계는 한 가지 명확한 사실을 알려준다. 군사전략가들이 미래 전쟁에서 무인기의 역할을 얼마나 중요하게 여기고 있는지가 그것이다. 이들의 도전목표는 자신의 존재를 누구에게도 들키지 않은 채 홀로 작전을 수행하는 무인기의 개발이다.
기브 앤드 테이크 게임
록히드 마틴이 세계 최초의 상용 스텔스기 ‘F-117 나이트호크’를 개발한 것은 냉전이 절정에 달했던 시기였다. 당시 조종사들에게 레이더파의 난반사를 위해 채택한 F-117의 얇고 다면체적인 동체 설계는 항공역학을 무시한 것처럼 보였다. 아예 비행 자체가 불가능할 것이라는 의견도 있었다.
그 지적은 일정부분 옳다. F-117은 전자식 시스템을 채용, 컴퓨터가 비행 상태를 지속 점검·보정해준다. 그렇지 않으면 안전한 비행을 담보할 수 없다. 그러나 이러한 동체 형상에 힘입어 F-117은 레이더에서 자취를 감춘다. 기껏해야 하늘을 나는 오리 정도로 탐지된다. 이후 컴퓨팅 시스템의 발전에 따라 스텔스 성능의 향상이 가능해지면서 F-117 같은 괴상한 동체 형상은 역사 속으로 사라졌다. 실제로 ‘F-35 라이트닝 II’, ‘F-22 랩터’ 등의 신세대 스텔스기는 기존 전투기와 외관이 매우 유사하면서도 더욱 강력한 스텔스 능력을 지닌다.
RQ-180과 타라니스의 경우 역대 가장 강력한 스텔스 기술이 적용된 무인기다. 동체 형상은 두 모델 모두 B-2 스텔스 폭격기나 X-47B 무인기와 동일한 전익기로 설계, 레이더파 반사 면적을 최소화했다. 다만 F-117에서 드러났듯 전익기는 태생적으로 공기역학성이 불안정하다. 그래서 컴퓨터가 끊임없이 주 날개의 조종익면을 보정해줘야 한다.
아무튼 스텔스기로서의 능력만 보면 RQ-180이 비교우위에 있다. 전폭이 RQ-170의 두 배인 40m나 되는데다 고도의 항공역학 기술을 융합, 최대 18㎞의 고도에서 비행할 수 있으며 비행시간도 RQ-170를 1시간 이상 능가할 전망이다. 또 조종익면을 주 날개에서 멀리 떨어뜨려 배치할 수 있어 기존보다 적은 조작으로 동일한 비행 제어 효과를 발휘할 수 있다. 이는 곧 조종익면을 작게 만들어 피탐지율을 낮출 수 있다는 얘기다.
타라니스는 전폭이 10m여서 항속거리나 작전고도에 제한을 받는다. 안정판도 더 큰 것이 필요하다. 물론 장점도 있다. 덩치가 작아 RQ-180보다 민첩한 기동이 가능하다. 따라서 전문가들은 타라니스가 저공 고속기동 임무에 최적화된 장비를 탑재할 것으로 본다.
이와 관련 BAE시스템스의 엔지니어 크리스 리는 얼마 전 ‘에어로노티컬 저널’에 실린 논문에서 타라니스의 스텔스 성능 개선을 위해 완전히 새로운 데이터 수집·분석 시스템을 개발했다고 밝혔다. 그중에서도 개발팀이 유독 신경 쓴 부분은 엔진의 공기 흡입구와 배기구였다. 여기가 레이더 탐지 가능성이 가장 크기 때문이다.
문제는 공기 흡입구와 배기구를 감출수록 원활한 공기흐름이 방해를 받는다는 것. 결국 개발팀은 엔진의 설계 자체를 대폭 변경해야 했다. 사실 스텔스 성능은 전형적인 기브 앤드 테이크 게임이다. 엔지니어들은 스텔스 성능과 비행 성능 가운데 하나만 택해야 하는 상황에 자주 직면한다. 이 점에서 타라니스는 최고 시속 1,126㎞ 이상의 빠른 속도와 우수한 기동성, 즉 공격에 방점이 찍혀 있다. RQ-180의 경우 1998년 퇴역한 스텔스 정찰기 ‘SR-71 블랙버드’의 빈자리를 물려받을 개연성이 크다. 미국의 유명 컨설팅 기업 렉싱턴 연구소의 수석 군사분석가 로렌 톰슨 박사는 이렇게 말한다.
“RQ-180은 하이엔드급 무인기에 장기 체공능력과 생존성을 통합하는 중요한 시도입니다. 정찰 임무에 더해 적의 센서나 네트워크에 대한 전자전 공격도 가할 수 있을 것으로 봅니다. 제 판단으로는 10기 이상의 지대공 미사일(SAM)과 통합형 방공망이 구축돼 있어 일반항공기의 안전한 통과가 불가한 곳에서 주로 활용될 것이 확실합니다.”
무인 공중전 시대
2013년 7월 미 해군의 X-47B 무인기가 상하좌우로 요동치는 니미츠급 항공모함 ‘USS 조지 H.W. 부시(CVN-77)’호의 갑판에 착륙을 시도했다. 원격 조종되는 기존 무인기와 달리 X-47B는 당시 인간의 통제를 받지 않았다. 최첨단 자율비행 소프트웨어에 의해 스스로 항모의 갑판에 안전하게 착륙했다.
이날의 시도는 항공기의 자율성이 하루가 달리 증대되고 있음을 보여주는 사례일까. 그것이 전부는 아니다. 사실 글로벌 호크도 스텔스기는 아니지만 상당 수준의 자율성을 갖추고 있으며, 지난 수년간 항공기들로 붐비는 영공과 공항들을 알아서 통과해 임무지역으로 날아갔다.
현 시점에서 RQ-180과 타라니스의 자율성 수준은 정확히 알지 못한다. 그러나 일반인들의 생각과 달리 항공기의 자율성은 로봇공학에서 말하는 자율 제어의 기초단계에 속한다. 하늘에는 장애물이 거의 없어 오류를 바로잡을 충분한 공간적·시간적 여유가 있기 때문이다. 자율주행 자동차보다 자율비행 항공기의 개발 속도가 수년 이상 뒤쳐진 이유가 여기에 있다.
그럼에도 이미 무인기는 레이더와 GPS, 관성항법시스템, 자동 조종시스템 등을 위시한 센서들 덕택에 사전에 지정된 비행경로를 거쳐 목표지점에 도달해 데이터를 수집하거나 통신을 할 수 있다. 필요하다면 폭탄 투하와 미사일 발사도 문제없다.
또한 미 공군의 정보·감시·정찰(ISR) 부문 부참모장을 역임한 데이비드 뎁튤라 예비역 중장은 미래의 공중전을 자율비행 무인기가 지배할 것이라는 예상 역시 옳지 않다고 말한다. 무인기는 군 전력을 증대시킬 뿐 유인기의 대체재가 아니라는 것이다.
“임무에 투입한 자율비행 무인기가 복귀하면 어디서 무엇을 했는지 물어보는 시대는 오지 않을 겁니다. 자율비행 무인기는 정밀하게 짜인 시스템의 일부이지, 독자적인 뭔가가 아닙니다. 인간 조종사들이 전장에서 활용할 수 있는 무기와 데이터의 양을 보강해주는 역할을 맡게 될 확률이 높습니다.”
그에 의하면 자율주행 무인기는 통상적 상황에서의 임무에 뛰어나다고 알려져 있다. 그래서 이러한 임무를 무인기에 맡기는 대신 인간 조종사들은 더 전략적인 임무를 수행하게 될 것이라는 게 그의 판단이다.
“무인기는 통신장애나 고의적 통신 교란에 의해 소실될 위험이 큽니다. 때문에 유인기와 무인기를 모두 운용해야 해요. 특히 아군의 시스템을 교란할 기술력과 지상 및 공중 방어체계를 완비한 적을 상대할 때 유인기와 자율비행 무인기를 모두 갖고 있다면 훨씬 다양한 전술을 구사할 수 있습니다.”
미래의 전투
이처럼 무인기가 가진 많은 장점에도 불구하고 적어도 예측 가능한 미래의 전장에서는 인간과 기계의 관계가 여전히 복잡한 문제로 남아 있을 것이다. 미국 듀크대학의 인간과 자동화 연구소(HAL) 소장이자 전직 미 해군 파일럿인 메리 커밍스 교수는 군 당국에서조차 이 관계를 풀어나갈 방식을 놓고 다양한 견해들이 상충하고 있다고 밝혔다.
“펜타곤에는 미래에 대해 올바르고 실용적 관점을 가진 사람들이 있어요. 반면 무인기에 본능적 거부감을 피력하면서 관련 프로그램을 폐기하려는 사람들도 있죠. 심지어 미 공군에도 회의론자들이 있습니다.”
미국의 군사정책 관련 비정부 연구기관인 신미국안보센터(CNAS)의 폴 샤르 분석가에 따르면 미군 육·해·공군 가운데 무인기 운용에 거부감이 가장 적은 곳은 육군이다.
“육군이 공군이나 해군보다도 무인기를 적극 수용하고 있어요. 유인 헬리콥터와 무인기로 한 팀을 꾸리는 전술적 개념도 이미 채택했습니다. 육군의 궁극적 목표는 협력적 다(多)항공기 제어예요. 한 사람이 여러 대의 항공기를 동시에 조종하며 감시, 통신, 보급, 근접 지상 지원 등의 임무를 수행하는 거죠.”
군사전략가들이 미래 전쟁의 전략을 수립할 때 적보다 우세를 점하고, 승리를 쟁취하려면 이런 수준 높은 전술들의 필요성이 더 커질 것이다. 이와 관련 뎁튤라 중장은 앞으로 스텔스나 자율비행만큼이나 통신의 중요성이 부각될 수 밖에 없다고 강조한다.
“현재 센서기술은 비약적으로 발전하고 있습니다. 스텔스, 자율비행, 항공역학 기술도 마찬가지예요. 제가 ‘전투 클라우드(combat cloud)’라고 부르는 미래 유·무인 통합 전술의 구현을 위한 최우선 차기 과제는 확고한 통신시스템입니다. 신뢰성과 안정성, 안전성을 겸비한 통신시스템 개발 없이는 모든 것이 무용지물이 될 수 있기 때문입니다.”
극비 무인 스텔스기 프로젝트 파헤치기
The Challenge
타라니스와 RQ-180의 개발은 극비리에 진행됐다. 특히 RQ-180은 미 공군의 비밀 항공기 실험장 ‘51구역’ 상공에서 한두 번 목격된 게 전부였다. 하지만 관련정보들이 조금씩 새어나오면서 두 스텔스기의 성능에 대한 합리적 추정이 가능해진 상태다. 이에 파퓰러사이언스는 그 성능을 가급적 정확히 파악하기 위해 항공 공학자이자 유명 비행 시뮬레이터 ‘X-플레인’의 개발자인 오스틴 메이어에게 타라니스와 RQ-180의 비행 시뮬레이션 모델 개발을 의뢰했다.
The Tests
파퓰러사이언스는 전장, 전폭, 엔진 추력 등 두 스텔스기에 대한 정보를 빠짐없이 긁어모았다. 지금껏 유출된 극소수의 사진들도 모두 조사했다. 메이어는 이 정보들을 활용해 두 스텔스기의 시뮬레이션 모델을 완성했고, X-플레인으로 비행 실험을 실시했다. 이 과정에서 그는 착륙장치의 위치와 날개 두께, 여러 부위의 각도 및 기울기를 조정했다. 그리고 제원에 기반해 각각의 비행특성과 성능을 추산해냈다. “전문 지식과 경험이 있으면 항공기의 외형만 봐도 그 성능을 비교적 정확히 짐작할 수 있습니다.”
시뮬레이션 결과: 타라니스
1차 시뮬레이션 비행에서 타라니스는 이륙 직후 균형을 잃고 뒤집힌 채 추락해 폭발했다. 가상 항공기의 무게중심을 앞쪽으로 옮겨봤지만 미미한 개선이 이뤄졌을 뿐 큰 도움은 되지 않았다. 메이어에 따르면 폭이 좁은 전익기를 너무 빠르게 비행시킬 경우 통제 불능에 빠진다. 안정적 비행을 위해서는 컴퓨터의 상시 제어가 요구된다. 또한 타라니스는 수직안정판이 없는 만큼 스피드 브레이크를 이용해 좌우 방향전환을 하는 것으로 보인다.
“보통 전익기들은 좌우측 엔진의 추력을 조절해 조향하지만 타라니스는 엔진이 하나뿐이에요. 때문에 스피드 브레이크를 전개해 한쪽 날개를 뒤처지도록 해서 방향전환을 하게 됩니다.”
전폭 10m
전장 12.5m
비행시간 최대 6시간
최고시속 1,126㎞ 이상
스텔스 성능 ●●●●○
기동성 ●●●●○
시뮬레이션 결과: RQ-180
RQ-180은 처녀비행부터 더 이상의 조정이 필요 없을 만큼 안정적이었다.
“비행이 쉽고도 부드러웠어요. RQ-180의 항공역학적 특성이 얼마나 우수한지 알려주는 증거죠. 조금 과장하면 엔지니어들의 꿈과 같은 항공기라 할 수 있어요.”
중량도 글라이더처럼 가벼울 것으로 나타났다. RQ-180의 전폭이라면 중량이 상당해야하는데도 말이다. 덕분에 가상 RQ-180 모델은 기존의 추정치를 웃도는 고도 18㎞에서도 비행이 가능했다. 특히 고공비행 시 연비가 향상돼 1회 연료 주입으로 7시간 이상 비행할 수 있었다. 이 정도면 대륙 횡단도 거뜬하다.
전폭 40m
전장 15m
비행시간 7시간 이상
최고시속 965㎞ 이상
스텔스 성능 ●●●●○
기동성 ●●●●○
popsci.com/xplanesim에서 타라니스와 RQ-180을 포함해 다양한 항공기들의 시뮬레이터를 다운로드 받을 수 있다.
스피드 브레이크 (speed brake) 비행 중이나 착륙 시 속도 감속을 위한 보조 날개.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
