북한이 15일 고체연료 로켓엔진 지상분출시험에 성공했다고 밝히면서 고체연료를 사용하는 대륙간탄도미사일(ICBM) 개발에 박차를 가하고 있음이 확인됐다.

고체연료 ICBM은 기존의 액체연료 ICBM과 비교할 때 연료 주입이 필요 없어 발사에 걸리는 시간이 짧아 생존확률이 뛰어나고, 은밀성과 기동력을 갖춰 한미에 큰 위협이 될 것으로 평가된다.

특히 북한이 이번에 시험한 로켓엔진의 추력이 사실이라면 미국의 대표적 ICBM인 '미니트맨-3'보다 큰 것이어서 주목된다.

16일 조선중앙통신 보도에 따르면 북한은 전날 평안북도 철산군 동창리 서해위성발사장에서 140tf(톤포스·140t 중량을 밀어 올리는 추력) 규모의 대출력 고체연료발동기(로켓엔진)의 첫 지상분출시험을 성공적으로 진행했다.

140tf는 ICBM에 대형화한 고체연료 엔진을 적용하겠다는 의미로 풀이된다.

북한이 지금까지 내놓은 ICBM 중 최신형인 '화성-17형'의 1단 엔진은 80tf의 구소련 RD-250 쌍둥이(트윈) 액체연료 엔진 2개를 클러스터링(결합)해 160tf가량의 추력을 내는 것으로 평가됐다.

이번에 새로 시험한 엔진은 클러스터링 없이 1개만으로도 그에 필적하는 140tf를 낸다.

미국 공군이 운용하는 ICBM '미니트맨-3'는 총 3단으로 구성됐으며 고체연료 1단 엔진의 추력이 80tf 수준으로 알려져 북한 주장이 사실이라면 이보다 약 1.7배 강력한 엔진을 시험한 셈이다.

고체연료 연소 등과 같은 기술 완성도 차이로 인해 추력이 곧 사거리로 직결되는 것은 아니지만, 추력만 놓고 보면 북한 고체연료 엔진 기술의 수준이 상당하다는 뜻이 된다.

북한은 북한판 이스칸데르(KN-23), 북한판 에이태큼스(KN-24), 초대형 방사포(KN-25) 등 고체연료 계열의 단거리탄도미사일(SRBM)을 올해 꾸준히 발사하면서 고체연료 엔진의 신뢰성을 검증해왔다.

SRBM의 고체연료 엔진은 통상 함경남도 함흥에서 연구개발과 생산을 하는 것으로 알려졌다. 그러나 대출력 고체연료 엔진의 지상분출시험을 장거리 발사체 관련 시설인 동창리에서 했다는 것은 ICBM에 고체연료 엔진을 적용하겠다는 분명한 의도라고 전문가들은 분석했다.

강한 내식성과 독성을 지녀 연료탱크에 상시 넣어두기 어려운 액체연료와 달리 고체연료는 즉시 탑재 후 발사가 가능하다는 장점이 있고, 연료 공급 차단이 가능한 액체에 비해 추력 조절이 어려워 고난도 기술로 평가받는다.

연료와 산화제를 혼합해 고형화시키는 과정에서 이물질이 혼합되거나 할 경우 연소 시 의도치 않은 폭발로 이어질 수도 있어서 연소 안정화까지 상당한 수준의 숙련이 필요하다.

양무진 북한대학원대학교 총장은 "고체엔진으로의 교체는 신속성과 은밀성을 강화해 한미의 정찰·탐지를 배제하고 한국의 킬체인을 무력화하겠다는 것"이라며 "향후 고체형 중거리탄도미사일(IRBM)을 필두로 지속적인 출력시험을 통해 고체형 ICBM으로 나아갈 것"이라고 봤다.

신종우 한국국방안보포럼 사무국장은 "대출력 고체엔진 개발 완료시 콜드론치 방식으로 이동식 발사대 발사관에 장기간 탑재 상태로 작전대기가 가능할 것"이라며 "탄도미사일의 기습 공격 능력이 향상될 것"이라고 평가했다.

북한은 또 이번 시험에 '추진력 벡토르(벡터)조종기술'을 도입했다고 밝혀 엔진에 '스러스트 벡터 컨트롤'(TVC)이라 부르는 추력방향제어 기술을 적용했음을 공개했다.

TVC는 북한 미사일 엔진에서 새로운 부분은 아니다.

중거리탄도미사일(IRBM) 화성-12형은 올해 1월까지 보조엔진이 식별되다가 지난 10월 발사 때 주엔진 화염만 포착됐다. 추력 조절과 자세 제어에 사용하는 보조엔진을 없앴다는 것은 주엔진에 TVC 기능을 통합했다는 의미다.

화염 분사구(노즐) 방향을 바꿔 자세를 제어한다는 뜻으로, 구조가 단순해지고 무게가 줄어든다는 장점이 있다.

북한은 이번 시험을 통해 고체연료 엔진에도 TVC 기능을 적용하고 검증함으로써 향후 기술적·구조적으로 개선된 고체연료 ICBM이 등장할 수 있음을 시사했다.

특히 북한이 공개한 사진상 새 엔진의 직경이 2m가량이고 길이는 비교적 짧은 것으로 나타났는데, 이를 활용하면 길이 24ｍ에 달해 이동성과 생존 가능성이 낮은 화성-17형보다 실질적 운용성이 높은 ICBM을 제작할 수 있다는 평가도 나온다.

장영근 항공대 교수는 "이 엔진을 1단으로 하고 2단에 기존 KN-23 등 SRBM의 엔진을 붙이면 사거리 1만㎞ 정도는 나올 수 있을 것"이라며 "(생존 가능성이 낮은) 화성-17형보다 실질적 의미가 커진다"고 분석했다.

김동엽 북한대학원대학교 교수는 "북한 발표대로 추진력이 140tf이면 거의 ICBM급 엔진"이라며 "북한이 추진력벡토르조종기술(TVC)을 도입한 대출력 고체연료발동기 시험이라고 한 점에서도 대기권 밖을 비행하는 장거리 탄도미사일에 적용할 엔진 개발이라고 보아야 할 것"이라고 말했다.

김 교수는 "북한이 발표한 고체엔진의 경우 탄두 무게를 포함해 구조중량비에 따라 달라지겠지만 탄두 중량을 600~800kg이라고 가정했을 경우 미 본토에 도달 가능한 1만km 이상의 사거리가 가능한 추진력"이라고 설명했다.