레이더에 작은 물체나 허상으로 나타나… 스텔스 탐지 기술도 계속 진화 중

▎한국 공군이 올해 들여오는 스텔스 전투기인 F-35A 1호기의 시험비행 장면. / 사진:연합뉴스

한국 공군의 스텔스 시대가 열린다. 공군에 따르면 미국 텍사스주 포트워스의 록히드마틴 최종 조립공장에서 인수한 스텔스기 F-35A가 3월부터 순차적으로 한국에 도착한다. 방사청은 2014년 3월 40대의 F-35A를 7조4000억원에 도입하기로 결정했다. 3월 한국 영공에 첫 선을 보일 F-35A는 지난해 12월 28일 미국 현지 공장에서 나온 1호기를 비롯한 2대다. 현재 공군 조종사들이 미국에서 시험비행을 하며 기체를 점검하고 있다. 올해 10여 대의 F-35A가 한국에 도착할 예정이다. 2021년까지 40대 모두를 전력화한다는 게 공군의 방침이다. F-35A 20대를 추가로 사는 사업을 진행할 계획도 있다.

공군, 2021년까지 스텔스기 F-35A 40대 도입

당장 발등에 불이 떨어진 건 북한이다. 북한은 1월 20일 관영매체인 노동신문에서 “F-35A 스텔스 전투기의 도입은 남조선 군부가 여전히 어리석은 야망을 추구하고 있다는 것을 말해주고 있다”며 “이는 선제공격 시도의 뚜렷한 발로로서 미국의 대조선 적대시 정책과 침략전쟁 책동에 편승하는 반민족적 범죄행위”라고 주장했다.

북한의 신경질적 반응은 미국의 스텔스기를 못 잡았던 경험 때문으로 보인다. 미국은 2017년 3월 20~23일 F-35B를 한반도에 전개해 폭격 훈련을 진행했다. F-35B는 F-35의 수직이착륙형으로 미 해병대가 운용한다. F-35A는 공군용, F-35C는 해군용이다. 그런데 주한미군은 F-35B가 한국을 다녀온 사실을 이틀이 지난 3월 25일에야 공개했다. 당시 군 관계자는 “F-35B가 휴전선에서 가까운 태백에서 훈련하는 동안 북한에서 특별한 대응 행동이 관측되지 않았다”며 “북한이 F-35B 탐지에 실패한 것으로 보인다”고 말했다.

그렇다면 스텔스는 과연 무적일까? 꼭 그렇지만은 않다는 얘기가 최근 여기저기서 들리고 있다. 지난해 9월 24일 러시아의 한 네티즌이 인스타그램에 하늘을 날고 있는 전투기의 흑백 사진 한 장을 올렸다. 사진 설명엔 ‘러시아의 Su-35 전투기가 찍은 F-22 랩터 사진’이라고 돼 있다. F-22 랩터는 미국의 대표적인 스텔스 전투기다. 러시아 전투기가 버젓이 F-22의 사진을 찍었다는 사실은 F-22가 탐지됐다는 걸 의미한다. 현역 러시아 공군 전투기 조종사로 보이는 이 네티즌은 해당 사진을 시리아에서 촬영했다고 했다.

미국의 안보 전문 매체인 내셔널인터레스트는 Su-35 전투기의 전자광학(EO)·적외선(IR) 탐지추적 장비에 F-22가 걸린 것이라고 보도했다. Su-35의 제작사인 수호이에 다르면 Su-35는 OLS-35라는 적외선 센서를 탑재하고 있으며, 이 장비는 50㎞ 떨어진 4개의 목표를 동시에 추적할 수 있다. 또 90㎞ 떨어진 목표를 탐지할 수 있다. F-22는 레이더뿐만 아니라 적외선 탐지·추적 장비에 대한 스텔스 기능을 갖췄지만, 시리아의 경우처럼 가까운 거리에선 별 효과가 없다. 물론 미 공군은 F-22가 Su-35에 탐지됐다는 러시아의 주장에 대해 침묵했다.

스텔스(Stealth)-. 위키피디아에 따르면 ‘레이더상에서 적을 속여 생존성을 높일 수 있도록 하는 기술’이다. 쉽게 풀면 ‘레이더에 덜 걸리는 기술’이다. 기체에 전파흡수물질(RAM)을 발라 레이더 전파를 흡수하는 방법이 있다. 기체에 레이더 전파가 닿더라도 레이더로 되돌아가지 않도록 기체 모양을 설계하는 방법도 있다. 하지만 많은 사람은 아예 ‘레이더에 안 걸리게 만드는 기술’로 잘못 알고 있다. 심지어 도널드 트럼프 미국 대통령은 ‘스텔스=투명’이라고 생각하는 눈치다. 그는 지난해 7월 한 행사에서 F-35를 가리키며 “눈에 보이지 않는다”고 소개했다. 2017년 11월에도 F-35를 “거의 투명 전투기와 같다. 보이지 않는다”며 “보이지 않는 전투기와 싸워 이기긴 힘들다”고 자랑했다. 군사 전문 자유 기고가인 최현호씨는 “레이더 이외 음향·열을 이용하는 탐지수단에 쉽게 탐지되지 않도록 항공기를 감추는 기술을 통틀어 스텔스라고 부른다”고 설명했다.

스텔스기도 당연히 레이더에 걸린다. 다만 레이더 피탐면적(RCS)이 작기 때문에 레이더에 아주 작은 물체 또는 허상으로 나타난다. 스텔스기가 레이더 가까이 다가가야만 정체가 드러난다. 미국의 스텔스기인 F-35 라이트 닝II의 경우 레이더에 골프공 크기의 물체로 보인다고 한다. 그런데 최근 들어 중국과 러시아는 미국의 스텔스기를 잡을 수 있다고 떠들고 있다. 인스타그램 사진을 증거로 내세웠다. 중국·러시아의 창(스텔스 탐지 기술)과 미국의 방패(스텔스 기술)의 치열한 모순(矛盾) 경쟁이 벌어지고 있다. 인도의 군사 정보 사이트 인도 국방연구소는 지난해 5월 “(2018년) 3월 중국령 티베트에서 비행 훈련 중이던 중국 인민해방군 공군의 스텔스기인 J-20이 인도 공군의 전투기 Su-30MKI 레이더에 의해 탐지됐다”고 보도했다. 인도 공군참모총장인 비렌더 싱 다노아는 “J-20은 서구와 인도에서 알려지고 중국이 주장하는 것처럼 ‘스텔스’하지 않다. 스텔스 탐지 레이더가 아닌 일반 레이더로도 걸린다”고 말했다고 이 매체는 밝혔다.

인도 “중국 스텔스기 일반 레이더로 잡아”

▎시리아 상공에서 러시아 공군의 Su-35가 촬영했다는 미국의 F-22. / 사진:Fighter-Bomber 인스타그램

이에 대해 중국 관영 매체들은 “J-20이 티베트에서 비행 훈련을 하지 않았다”라며 ‘가짜뉴스’라고 주장했다. 2017년 10월 세르게이 쇼이구 러시아 국방장관은 이스라엘의 F-35I가 시리아군의 지대공 미사일 S-200에 맞아 심각한 손상을 입었다고 주장했다. 공교롭게도 1대의 이스라엘 F-35I가 가동 중단됐다는 보도가 뒤이었다. 러시아 방공군(공군)의 이고르 말체프 중장은 2016년 러시아 언론과의 인터뷰에서 “스텔스 기술은 허구(paper fiction)”라고 주장했다. 중국의 CCTV도 같은 해 동중국해에서 비행 중인 F-22를 탐지했다고 주장했다.

결국 스텔스기는 무적은 아니었던 셈이다. 실제로 1999년 3월 27일 유고슬라비아 내전 당시 미 공군의 스텔스기인 F-117 나이트호크 1대가 격추됐다. 운과 기술, 방심이 엮어낸 결과였다. 미군의 F-117은 매번 똑같은 루트를 따라 비행했다. 세르비아군의 방공태세를 깔봤던 것이었다. 하지만 세르비아군은 미군과 나토군의 통신을 도청했다. 그래서 세르비아군은 다국적군의 전투기가 언제 출격하는지 알 수 있었다. 또 세르비아군은 레이더를 손봐 레이더가 쓰는 전파보다 파장이 긴 전파를 보내도록 만들었다. 이렇게 하면 23㎞ 거리에서 F-117을 탐지할 수 있었다. 다만 탐지 거리가 짧아 17초 안에 지대공 미사일을 발사해야만 했다. 세르비아군은 엄청난 훈련으로 발사 준비시간을 줄였다.

당시 F-117이 폭탄을 투하하려고 내부 무장창을 연 순간 세르비아군의 레이더에 나타났다고 한다. 이때가 스텔스기가 가장 취약한 순간이다. 내부 무장창을 열면 문이 튀어나오는데 여기에 레이더 전파가 닿아 반사되기 때문이다. 세르비아군은 지대공 미사일인 SA-3 2발을 발사해 F-117을 격추했다. 당시 러시아와 중국이 F-117 잔해를 가져가 스텔스 기술을 연구했다는 후문이다. 스텔스기를 탐지하는 레이더가 있다. 패시브 레이더다. 항공기의 레이더에서 나오는 전파를 잡는 레이더다. 레이더 전파를 쏴 적 항공기에 맞아 되돌아오면 이를 분석하는 액티브 레이더와는 작동 방식이 다르다. 이 때문에 패시브 레이더는 센서로 분류하기도 한다.

1983년 체코슬로바키아(지금은 체코와 슬로바키아로 분리)에서 만든 타마라 레이더가 대표적인 패시브 레이더다. 타마라 레이더는 옛 소련과 중국에도 수출됐고, 미국도 제3국을 통해 입수했다고 한다. 타마라 레이더를 개발한 체코슬로바키아의 테슬라(현재 체코의 옴니폴)는 더 업그레이드한 베라 레이더를 내놓았다. 옴니폴은 베라 레이더가 450㎞ 안의 스텔스기를 찾아낼 수 있다고 선전하고 있다.

UHF나 VHF와 같은 장파장 레이더도 스텔스 탐지에 유용하다. 북한도 장파장 레이더를 보유하는 것으로 군 정보당국은 추정하고 있다. 그러나 장파장 레이더는 크기가 크고 전력 소모가 많다. 장파장 레이더를 가동하면 상대에게 ‘현재 스텔스기를 찾고 있소’라고 크게 떠벌리는 격이다. 상대편은 레이더 시설을 전문적으로 공격하는 미사일로 장파장 레이더를 무력화할 수 있다. 시리아의 Su-35처럼 전자광학 또는 적외선 탐지·추적 장비로 스텔스기를 찾아낼 수도 있다. 2009년 프랑스 공군은 자국의 전투기 라팔이 미 공군과의 합동훈련 중 전자광학 센서로 F-22를 포착했다고 밝혔다. 2012년 다국적 합동 공군훈련인 레드플랙에서 독일 공군의 유로파이터 타이푼도 전자광학 장비로 F-22를 포착했다. 항공기가 하늘을 날면 대기에 열이 나올 수밖에 없다. 천하의 스텔스 F-22라도 열 때문에 전자광학 장비나 적외선 장비에 꼬리가 잡히는 법이다.

적외선 탐지·추적 장비로도 찾아낼 수 있어

▎1999년 3월 27일 세르비아에 추락한 F-117의 잔해. / 사진:Aviationist

하지만 전자공학 장비나 적외선 장비는 단점이 있다. 현재 기술 수준으로 스텔스기를 볼 수는 있지만, 조준할 수는 없다. 스텔스기와의 거리를 잴 수 없기 때문에 미사일 발사를 할 수 없는 것이다. 김형철 전 공군참모차장은 “지금까지 나온 스텔스 탐지 레이더는 스텔스기를 탐지할 수 있지만, 미사일을 적 스텔스기로 유도해 격추할 수는 없다”며 “기술의 한계 때문에 대강의 위치만 파악할 수 있기 때문”이라고 말했다. 스텔스기가 활동하는 지역의 라디오·텔레비전·휴대전화의 전파가 미세하게 영향을 받는 점을 포착하는 스텔스 탐지 기술도 연구 중이다.

요즘 중국과 러시아의 자신감이 하늘을 찌를 듯하다. ‘미국의 스텔스기가 하나도 안 무섭다’는 것이다. 미국보다 스텔스 기술이 뒤진 중국과 러시아는 그동안 미국의 스텔스 탐지 기술에 투자를 집중했다. 중국은 3차원 장거리 레이더인 JY-26이 ‘스텔스 탐지’가 특징이라고 자랑한다. UHF 전파를 쏘는 이 레이더는 산둥(山東) 지역에서 한국 상공에 비행하고 있는 F-22를 식별했다고 중국의 관영 매체가 보도했다. 중국의 DWL002는 500㎞ 밖의 화염과 그 화염의 속도로 스텔스기를 탐지한다는 레이더다. 2017년 중국이 파리 에어쇼에서 선보인 YLC-29는 중국판 베라 패시브 레이더다. 러시아는 자국의 지대공 미사일인 S-400 앞에선 미국의 스텔스기가 쩔쩔맨다고 강조한다. 이 미사일은 중국과 인도가 수입했고 터키도 수입하려고 한다. 러시아에 따르면 S-400의 92N6E 레이더는 150㎞ 거리의 스텔스기를 찾아낼 수 있다. 그런데 탐지뿐만 아니라 격추도 가능하다는 게 러시아의 주장이다. 또 탄도미사일 요격 기능이 있다고 한다.

김형철 전 차장의 평가다. “기술 발전이 너무 빨라 어떻게 변할지는 모르겠지만, 아직도 스텔스 기술이 스텔스 탐지 기술보다 우위에 있다. 적이 가까운 거리에서 아군 스텔스기를 탐지했다 하더라도 아군 스텔스기는 이미 미사일을 발사했을 것이다. 한동안 중국과 러시아의 공군은 미 공군(F-35B를 보유하고 있는 해병대와 F-35C를 운용할 해군도 포함)에 뒤처질 것이다.”

익명의 방산업계 관계자는 이런 얘기를 했다. “미국은 스텔스 기술이 앞서지만, 스텔스 탐지 기술도 뛰어나다는 게 장점이다. 미군은 스텔스기를 오래 전부터 보유했고, 현재 스텔스 기가 가장 많다. 미군은 자신들의 스텔스기를 상대로 각종 탐지 테스트를 하면서 상당한 스텔스 탐지 데이터와 노하우를 쌓았을 것이다. 중국과 러시아가 이를 따라가려면 많은 시간과 노력이 필요할 것이다.”

눈에도 안 보이는 스텔스 기술 나오나

▎스텔스 전투기를 탐지할 수 있는 패시브 레이더인 중국의 JY-26. / 사진:China Arms

스텔스 기술과 스텔스 탐지 기술의 ‘장군멍군’ 싸움은 지금도 진행형이다. 중국전자과기집단공사는 2016년 전파가 아닌 양자를 쏴 100㎞ 떨어진 스텔스기를 탐지하는 양자 레이더를 개발했다고 발표했다. 반면 러시아는 항공기 주변에 플라스마층을 만들어 전파와 전자파를 흡수하는 스텔스 기술을 연구 중이다. 전파는 물론이고 소리나 빛까지 속일 수 있는 메타물질을 이용한 스텔스 기술도 나올 수 있다. 메타물질이 만들어지면 레이더에 안 걸리는 것은 물론 눈에도 안 보일 수 있다. 이쯤 되면 SF에서나 볼 수 있는 기술 수준이다.

- 이철재 중앙일보 기자 seajay@joongang.co.kr