극초음속무기 개발의 군사안보적 함의와 한국의 과제

김강녕 한국국회학회 2022 한국과 세계 Vol.4 No.4

This paper is to analyze the military and security implications of hypersonic weapons development and the value and tasks of the ROK as a game changer. The development of hypersonic weapons is emerging as a new issue for game changers that change the security landscape. Russia, China, and the United States are competitively developing it, and North Korea has also succeeded in testing it. Hypersonic weapons are collectively referred to as all weapons exhibiting speeds of Mach 5 or higher, and are divided into ①hypersonic glide vehicle and ②hypersonic cruise missile. Hypersonic weapons have the characteristics of ①high-speed high mobility and ②time pressure and ambiguity. Future tasks for Korea's hypersonic weapon development can be summarized as ①all efforts to improve competitive technologies, ②joint research and long-term state support by civil, government, industry, academia, and research institutes, ③promotion as a complement (supplementary measures) to the nuclear missile-WMD response system. It is an important time when preemptive efforts are required to improve competitive technologies for the development of hypersonic weapons, so we should do our best to develop and prepare. 본 논문은 극초음속무기 개발의 군사안보적 함의와 한국의 게임체인저로서의 가치와 과제를 분석하기 위한 것이다. 극초음속무기 개발이 안보지형을 바꾸는 게임체인저의 새로운 이슈로 부상하고 있다. 러·중·미가 경쟁적으로 개발하고 있고 북한도 시험발사에 성공한 터이다. 극초음속무기란 마하 5 이상의 속도를 발휘하는 모든 무기를 통칭되며, ①극초음속 활공비행체와 ②극초음속순항미사일로 구분된다. 극초음속무기는 ①고속 고기동성, ②시간 압박성과 모호성의 특성을 지니고 있다. 한국의 극초음속무기개발을 위한 향후과제는 ①경쟁력 있는 기술향상을 위한 제반노력, ②민·관·군·산·학·연 공동연구와 장기적 국가지원, ③핵・WMD 대응체계 보완방안으로서의 추진 등으로 요약해 볼 수 있다. 게임체인저로서 가치를 지닌 극초음속무기 개발을 위한 경쟁력 있는 기술향상을 위한 선제적 노력이 요구되는 중요한 시점인바 최선을 다해 개발·대비해 나가야 할 것이다.

차세대 극초음속 공기흡입식 추진기관의 개발 동향

이양지(Yang-Ji Lee),강상훈(Sang-Hun Kang),양수석(Soo-Seok Yang) 한국항공우주연구원 2009 항공우주산업기술동향 Vol.7 No.1

20세기 전반 극초음속 공기흡입식 추진시스템에 대한 개념이 정립된 이래 항공우주기술선진국은 이러한 개념을 구현하기 위하여 꾸준히 연구를 진행하였으며 2004년 NASA의 X-43A Hyper-X가 마하 10의 극초음속 공기흡입식 비행을 성공적으로 수행하였다. 현재 각 국에서는 이러한 극초음속 공기흡입식 추진시스템을 SSTO(Single Stage to Orbit) 또는 TSTO(Two Stage to Orbit) 개념의 재사용 위성 발사체 및 극초음속 미사일에 적용하기 위한 프로젝트가 본격적으로 진행되고 있다. 본 논문에는 미국, 유럽, 호주 아시아에서 개발하고 있는 극초음속 공기흡입식 추진시스템의 역사 및 현황과 이러한 추진시스템을 적용한 비행체, 미사일 개발 연구를 정리하였다. Advanced countries in aerospace have been struggle to realize the hypersonic air-breathing system since originating the concept of the hypersonic air-breathing propulsion system during the first half of the twentieth century. At last, NASA’s X-43A Hyper-X did successful Mach 10 flight in November 2004. Each countries are running the program to applicate this hypersonic air-breathing propulsion system to SSTO(Single Stage to Orbit) or TSTO(Two Stage to Orbit) vehicle or hypersonic missile system at present. In this paper, we wrote the history and current issues of the hypersonic air-breathing propulsion system and hypersonic flight with the hypersonic air-breathing propulsion system.

극초음속 활공 비행체(HGV)의 연구개발 동향

황기영(Ki-Young Hwang),허환일(Hwanil Huh) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.9

극초음속 활공 비행체는 로켓 부스터에 의해 높은 고도로 올라가서 부스터에서 분리된 후 대기권 내에서 진행 방향을 바꾸면서 약 30~70㎞ 고도에서 마하 5 이상의 극초음속으로 활공한다. 이는 포물선 궤적이 아닌 예측 불가능한 비행경로로 이동하므로 현재 미사일 방어 체계로 요격이 어렵다. 미국은 2010년대 초에 HTV-2와 AHW 비행시험을 수행하여 극초음속 활공 비행 가능성을 확인했고, 최근에 LRHW, ARRW 등 극초음속 활공 비행체 시스템을 개발하고 있다. 중국은 DF-ZF (WU-14) 활공 비행체를 2014년부터 비행시험을 수차례 수행했고 DF-17 미사일에 탑재하여 운용하고 있다. 러시아는 구소련 시절부터 극초음속 활공 비행체 연구를 수행했지만 실패를 거듭했고 근래에 Avangard (Yu-71) 활공 비행체를 SS-19 ICBM에 탑재하여 비행시험에 성공하였다. 본 논문에서는 미국, 중국, 러시아, 일본, 인도, 유럽에서 개발했거나 현재 개발 중인 극초음속 활공 비행체의 특성, 비행시험 사례 및 개발 동향을 고찰하였다. The hypersonic glide vehicle ascends to a high altitude by a rocket booster, separates it from the booster, and glides at a hypersonic speed of Mach 5 or higher at an altitude of about 30~70 ㎞, changing its direction in the atmosphere. Since it moves on an unpredictable flight path rather than a parabolic trajectory, it is difficult to intercept with current missile defense systems. The U.S. conducted HTV-2 and AHW flight tests in the early 2010s to confirm the possibility of hypersonic gliding flights, and recently it has been developing hypersonic glide vehicle systems such as LRHW and ARRW. China has conducted several flight tests of the DF-ZF (WU-14) glide vehicle since 2014 and has been operating it with DF-17 missiles. Russia has conducted hypersonic glide vehicle research since the former Soviet Union, but it has repeatedly failed, and recently it has been successfully tested with the Avangard (Yu-71) glide vehicle mounted on the SS-19 ICBM. In this paper, the characteristics, flight test cases, and development trends of hypersonic glide vehicles developed or currently being developed in the United States, China, Russia, Japan, India, and Europe are reviewed and summarized.

극초음속활강체의 특성과 군사적 함의: 한반도 내에서 활용될 경우를 중심으로

조홍일 한국국방연구원 2022 국방정책연구 Vol.38 No.2

In this study, a computational model of trajectory of hypersonic glide vehicle(HGV) is presented. Using the model, performance of short range HGV applicable to korean theater of operation is analyzed. There is a possibility that short range HGV could break or evade anti-ballistic missile defense system due to its maneuverability and low gliding altitude. However, HGV is not utterly immune to intercept because its speed is comparable with ballistic missiles. Characteristics of short-range HGV and North Korea’s traditional strategies on ballistic missiles imply that North Korea could exploit HGV to threat or attack Republic of Korea in the future. To build response capabilities against HGV threat, Republic of Korea needs to enhance its WMD Response System capabilities such as space-based missile detection. 본 논문은 한반도 내에서 활용될 수 있는 단거리 극초음속활강체의 다양한 특성을 분석하였다. 그리고 이를 기반으로 북한 극초음속활강체의 개발의도 및 활용전략을 고찰하고 우리군의 대응개념과 발전방향을 도출하였다. 단거리 극초음속활강체는 낮은 활강고도 및 기동성으로 미사일대응체계를 돌파·회피할 가능성이 있다. 그러나 속력적 측면에서 대응이 원천적으로 제한되는 수준은 아닐 것으로 판단된다. 우리군은 4D전략을 근간으로 우주기반 미사일감시능력을 확보하는 등 핵·WMD대응체계의 능력을 확충하여 극초음속활강체 위협에 대응해야 할 것이다.

과학로켓 및 소형 발사체를 이용한 준궤도 극초음속 비행시험 프로그램

김혜성(Hye-Sung Kim),양원석(Won-Seok Yang),최정열(Jeong-Yeol Choi) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.3

극초음속 비행체 개발 연구의 일환으로 소형 발사체나 과학로켓을 이용한 여러 비행 시험 프로그램이 진행되었다. 국제 협력으로 진행된 호주의 HyShot 프로그램은 과학로켓을 이용한 대표적인 스크램제트 엔진 비행시험 프로그램이며, 이후 다양한 탑재체에 대한 유사한 극초음속 비행 시험 프로그램들이 진행되었다. 미국에서는 DARPA와 AFRL 및 ONR이 각각 Falcon HTV-2, X-51A 및 HyFly의 프로그램을 수행하였으며, 호주와 국제협력으로 HyCAUSE, HIFiRE 비행시험 프로그램을 수행하였다. 그 밖에도 프랑스는 X-51A과 유사한 LEA 프로그램을 진행하고 있으며, 러시아 및 중국, 인도는 극초음속 방위 체계 개발을 목표로 비행시험을 진행하고 있는 것으로 보인다. 본 논문에서는 향후 국내에서 유사 프로그램을 수행할 시 참고할 수 있도록, 이들 프로그램의 목표 및 기술 요소와 경과 및 프로그램 사이의 관계 등을 정리하였다. As a part of the R&D efforts for the hypersonic vehicles, various flight test programs has been carried out using small launch vehicles or sounding rockets. Australian HyShot program is a representative case of the flight test program for scramjet engines carried by international collaborations. A number of hypersonic flight test programs has followed in a similar way. In USA, Falcon HTV-2 was carried by DARPA, X-51A by AFRL and HyFly by ONR. HyCAUSE and HIFiRE were carried in collaboration with Australia. In France, LEA program is on the way similarly to X-51A. Russia, China and India seems like carrying out flight test programs for the development of hypersonic defense system. The goals, technical elements, the status and the relation between the programs were summarized in this paper as a reference for the similar program of the country in the future.

마하 7 극초음속 충격파 터널에서 항력 감소를 위한 플라즈마 제트 발생 장치 연구

이재청(Jae Cheong Lee),이유석(Yu Seok Lee),이형진(Hyoung Jin Lee),허환일(Hwanil Huh) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.11

초음속/극초음속 비행체의 선두부에서 발생하는 충격파에 의한 항력을 줄이기 위해 역분사 유동에 대한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 제트를 분사하기 위해 DC 플라즈마 발생 장치를 제작하고 기초 실험을 수행했다. 고속 유동은 마하 7 극초음속 충격파 터널에서 모사되며, 해당 유동 조건에서 플라즈마가 방전될 수 있는 요구 조건을 분석했다. 질소, 아르곤, 헬륨 가스를 이용한 방전성능 시험을 거쳐 마하 7 극초음속 충격파 터널에서 질소 플라즈마 제트를 분사하여 실험하였다. 실험결과, 마하수 7 극초음속 유동에서 분사 전압력에 따라 플라즈마 역분사 제트가 분사됨을 확인했다. Counterflow jets have been used in an attempt to reduce the drag caused by the shock wave in front of a supersonic/hypersonic vehicle. In this study, a direct-current plasma generator was designed and fabricated to inject plasma jets and fundamental experiments were performed. To simulate high-speed flow, a Mach 7 hypersonic shock tunnel was used and the requirements for plasma discharge under high-speed flow conditions were analyzed. After discharge performance tests using N₂, Ar, and He gas, the N₂ plasma jets were injected and tested in the Mach 7 hypersonic shock tunnel. The results show that counterflow plasma jets were injected according to injection pressures in Mach 7 hypersonic flow.

극초음속 무기체계의 개발 경쟁과 국가 안보의 함의

손현승,이호일,고덕곤 항공우주시스템공학회 2022 항공우주시스템공학회지 Vol.16 No.1

주요 선진국들은 극초음속 무기체계 개발에 경쟁을 가속화하고 있다. 북한은 잠수함 발사 탄도 미사일을 탑재한 신형 잠수함 건조를 눈앞에 두고 있고, 한국은 핵추진 잠수함, 경 항공모함, 신형 미사일 개발 등 다양한 전력 증강 계획을 추진하고 있다. 동북 아시아 지역은 한국을 비롯하여, 북한, 미국, 중국, 러시아, 일본이 군사적 경쟁 속에서 긴장감을 늦출 수 없는 상황을 지속하고 있다. 이에 따라, 이들 국가들의 무기체계 개발 경쟁도 전 세계의 최고 수준을 보여주고 있으며, 그 중심에 한국이 놓여있다. 본 논문에서는 주요 국가들이 개발 경쟁을 하고 있는 극초음속 무기체계가 왜 필요한지 기술적 분석을 통해 그 의미를 알아보고, 한국군이 추구하고자 하는 군사력 발전 방향을 분석해 본다. 그리고 극초음속 무기체계 개발을 위해 극복해야 하는 기술적 한계와 추진 전략에 대해 제안하고자 한다.

소형 발사체를 이용한 극초음속 공기역학 및 추진기관 비행시험 사례연구

김혜성(Hye-Sung Kim),양원석(Won-Seok Yang),최정열(Jeong-Yeol Choi) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5

세계 각국에서는 군사 또는 과학의 목적으로 다양한 극초음속 비행체 연구 개발 프로그램이 진행되고 있으며, 관련 기술 확보를 위해 소형 발사체나 미사일을 부스터로 사용하는 비행시험 프로그램이 대두되고 있다. 미국은 DARPA와 AFRL, ONR를 중심으로 한 Falcon HTV, X-51A, HyFly 및 호주와의 연계를 통하여 HyCAUSE, HIFiRE 비행시험을 수행하고 있다. 호주는 HyShot 프로그램을 수행하였으며 프랑스는 이미 개발된 극초음속 엔진의 비행시험을 위해 LEA 프로그램을 진행하고 있다. 러시아 및 중국, 인도는 극초음속 무기 개발을 목표로 비행시험을 진행하고 있는 것으로 보인다. 본 문건은 이들 프로그램의 목표 및 기술 요소와 경과 및 프로그램 사이의 관계 등을 정리한 것이다. Various R & D programs of hypersonic flight vehicle are progressed with the purpose of military or science worldwide and hypersonic flight test programs using missile or small launch vehicle are on the rise to acquire technologies. USA is conducting Falcon HTV-2, X-51A and HyFly with DARPA, AFRL and ONR and HyCAUSE and HIFiRE with Australia. Australia performed HyShot program and France is carrying out LEA program to test hypersonic engines developed. Russia, China and India seem like they conduct flight test for development of hypersonic weapon system. This paper organizes goal, technical element, status of the programs and relation between the programs.

북한의 핵 억지를 위한 한국의 국방능력과 극초음속 무기체계연구

김종욱,신진 대한정치학회 2019 大韓政治學會報 Vol.27 No.2

North Korea 's Sixth Nuclear Test and Hwasong 14 Missile Launch show the progress of North Korea' s nuclear weapons. Since the international community maintains a nuclear non-proliferation regime, it is not a condition for Korea to develop nuclear weapons. Nonetheless, in order to secure national defense against North Korea's nuclear threat, it is most effective to explode at the origin of the North Korean nuclear missile launch. The hypersonic missile interceptor system is the most effective means of counteracting North Korea's nuclear weapons threat. This study introduces hypersonic aircraft, and analyzes the effectiveness and feasibility of an intercept system that can destroy North Korea 's nuclear weapons in the ascending phase. In addition, it verified the effectiveness of Korean Hypersonic Cruise Missile (HCM), which can be developed in Korea. It also suggested the possibility of installing an interceptor hypersonic missile in a pressurized apparatus that is located at an altitude of 30km above the ground. These supersonic weapons systems are expected to become a key force to overthrow North Korea's nuclear missiles. 북한의 6차 핵실험과 화성 14호 미사일 발사는 북한의 핵무기의 진행정도를 보여준다. 국제사회는 핵확산금지체제를 유지하기 때문에 한국이 핵무기를 개발할 수 있는 여건이 아니다. 그럼에도 불구하고 북한의 핵위협에 대하여 국방을 확보하기 위해서는 북한 핵미사일 발사의 상승단계에서 요격하여 원점에서 폭발시키는 전략이 가장 효과적이라고 할 수 있다. 극초음속 미사일 요격체계는 북한의 핵무기 위협을 가장 효과적으로 제압할 수 있는 수단이다. 본 연구는 극초음속 비행체를 소개하고, 북한의 핵무기를 상승단계에서 파괴할 수 있는 요격시스템의 효용성과 실현가능성을 분석하였다. 또한 현실적으로 한국이 개발 가능한 한국형 HCM(Hypersonic Cruise Missile:극초음속 순항미사일)의 효용성을 검증하였다. 또한 지상 30km의 고도에 체공한 압력기구에 요격용 극초음속 미사일을 장착하는 방안의 가능성을 제시하였다. 이러한 극초음속 무기체계는 북한의 핵미사일을 제압할 수 있는 핵심전력이 될 것으로 기대한다.

북한의 게임체인저 전략무기 개발과 한국의 대응

김강녕(Kim, Kang-Nyeong) 한국국회학회 2021 한국과 세계 Vol.3 No.1

본 논문은 북한의 게임체인저 전략무기 개발과 한국의 대응을 분석하기 위한 것이다. 이를 위해 게임체인저의 개념 및 주요국 개발동향, 북한의 게임체인저 개발경쟁 합류, 한국의 대응을 살펴본 후 결론을 도출해 본 것이다. 북한이 제8차 당대회(2021.1.5.∼12)를 통해 핵잠수함과 극초음속무기, 다탄두ICBM·SLBM 등의 개발을 공식 천명함으로써 동북아 ‘게임체인저’ 개발경쟁은 더 가속화될 전망이다. 주변국의 극초음속무기 등 게임체인저 개발 그리고 북한의 핵잠수함·극초음속무기·다탄두ICBM·SLBM 개발 등 현재적·잠재적 위협과 관련해서 우리 군은 방위충 분성전력 차원에서 핵잠수함 도입 및 극초음속무기 개발이 불가피하다. 핵잠수함 도입/건설은 문재인 대통령익 공약사항이고, 극초음속무기 개발은 국방장관(정경두)이 공식 천명한 사안인바, 모두 차질없이 추진되어야 할 것이다. This paper is to analyze North Korea s development of game changer strategic weapons and the ROK s countermeasures. To this end the paper is composed of 5 chapters titled instruction: the concept of game changer and development trends of major countries: North Korea s participation in the game changer development competition: the ROK s response. As North Korea officially announced the development of nuclear submarines, hypersonic weapons, multi-warhead ICBM and SLBM through the 8th Party Congress (2021.1.5.~12), the competition for developing game changers in Northeast Asia is going to accelerate further. Regarding current and potential threats such as hypersonic weapons development in Northeast Asia and North Korea s development of nuclear submarines, hypersonic weapons, multi-warhead ICBM, and SLBM, the ROK s military is inevitable to introduce or build nuclear submarines and hypersonic weapons in terms of defense sufficient power. The introduction/building of a nuclear submarine is a pledge of President Moon Jae-in, and the development of hypersonic weapons is an issue officially declared by the Minister of Defense(Chung Kyung-doo), and this should be actively promoted without any setbacks.