[서울=뉴스핌] 김종원 국방안보전문기자 = 한국군의 '425사업 3호 고성능 영상 레이더(SAR)' 정찰위성이 한국시간으로 21일 밤 8시 34분께 미국 스페이스-엑스(Space-X)사의 팰컨-나인(Falcon-9) 발사체에 실려 성공적으로 올라갔다.

2023년 12월 2일 '425사업 1호 전자광학(EO)/적외선 열상(IR)' 군사정찰위성 1호기를 쏘아 올린 지 1년여 만이다. 2024년 4월 8일 '425사업 2호 SAR' 군사정찰위성 2호기를 발사한 지 8개월여 만이다. 이번 3호기가 우주궤도에 정상적으로 안착함에 따라 한국군은 1년 사이에 군사정찰위성 3기를 확보하게 됐다.

미국 시간으로는 21일 새벽 3시 34분께 미 캘리포니아주 반덴버그 우주군 기지 에스엘시(SLC·Space Launch Complex)–4 발사장에서 힘차게 솟아올랐다.

◆고해상도 센서, 고속·대용량 데이터링크 탑재

한국군의 첫 정찰위성 1호기에 이어 2호기를 싣고 올라갔던 일론 머스크 테슬라 최고경영자가 설립한 스페이스-X사 팰컨-9 발사체가 3호기도 우주궤도에 올렸다.

한국시간으로 21일 밤 8시 34분께 발사된 3호기 위성은 2분 16초만인 8시 36분에 발사체 1단 엔진이 정지돼 분리됐다. 이어 발사 3분 15초만인 8시 37분께 위성 덮개인 페어링이 분리됐다.

발사 45분 20초인 오후 9시 19분에 발사체 2단 엔진 2차 분사가 시작됐다. 발사 51분 39초인 오후 9시 24분에 위성이 발사체와 분리돼 우주 목표궤도에 안착했다. 2시간 56분만에 지상국과 교신에도 성공했다. 위성 상태가 양호함을 확인했다고 국방부가 밝혔다.

군 정찰위성 3호기는 국방과학연구소(ADD) 주관으로 위성 능력을 확인하기 위한 초기운용 점검과 우주궤도 시험을 거친다. 군 주관으로 운용시험평가도 거쳐 본격적인 감시정찰 임무를 한다.

한국군의 '425사업 3호 SAR' 정찰위성은 국방과학연구소(ADD)가 연구개발을 주관했다. 국과연은 2018년 10월부터 2025년 12월까지 7년간 SAR 위성 4기를 개발한다.

이번 3호기를 비롯해 추가로 2025년까지 4·5호기를 개발한다. 해외 기술협력을 통해 핵심 부품은 국산화됐다. 소트프웨어 측면에서도 주요 구성품을 국산화하고 있다.

국과연은 해외 기술협력을 통해 독자 설계를 하고 있다. 5호기를 개발할 때는 구성품의 80% 이상의 국산화를 기대하고 있다.

한국군은 국과연 주관으로 2015년부터 2025년까지 1조3000억원을 들여 EO/IR(항우연 위탁개발) 정찰위성 1기와 SAR 4기를 확보하는 425사업을 진행하고 있다.

북한의 고도화·현실화되는 핵무기와 미사일 도발 징후를 사전에 탐지하고, 종심지역 전략 표적을 촘촘히 감시하기 위한 한국군의 '눈'을 확보하는 사업이다.

국과연은 이번 SAR 정찰위성 확보를 위해 ▲고해상도 SAR 센서와 고속·대용량 데이터링크 탑재체 ▲밀집지역 다중표적 신속지향 고기동 플랫폼 ▲지상 고속·첨단 영상 처리와 활용 ▲군집·다종 위성군 임무 분석과 운용 최적화 기술을 개발했다.

이를 통해 세계 최상위 수준의 SAR 위성을 보유해 초고해상 영상 촬영과 밤낮은 물론 날씨에도 영향을 받지 않는 전천후 임무 수행을 할 수 있게 된다.

◆1·2호기와 함께 한국 첫 군집운용, 표적 조기 식별  

군 정찰위성 3호기 발사에 성공하면서 한국군은 세계 최상위 수준의 독자적인 SAR 위성을 추가 확보하게 됐다. 기존 1·2호기와 함께 한국 첫 군집운용을 통해 지구를 하루 수십 차례 공전하면서 표적의 움직임을 수시로 체크한다.

군집위성은 여러 대 위성이 동일한 임무를 수행하기 위해 운용되는 위성군이다.

표적 특성에 맞는 EO·IR·SAR 센서를 활용할 수 있게 돼 북한의 도발 징후를 입체적으로 식별할 수 있게 됐다. 군집위성 운용은 1일 기준 영상 획득 증가와 다각도 관측으로 지상의 물체 식별 능력을 높인다. 정밀한 상황 인지를 할 수 있는 장점이 있다.

여러 개 위성이 서로 협력해 운영된다. 특정 지역 관측 요청에 대해 신속하게 대응할 수 있다. 특정 위성 고장 등 이상 상황 발생 때에도 나머지 위성들이 이를 보완할 수 있다. 그만큼 임무 가용도와 유연성이 대폭 커졌다.

한국군이 영상 레이더 기반의 군 정찰위성을 추가로 확보함으로써 한국형 3축체계 핵심전력 킬체인(Kill Chain) 역량을 한층 강화할 것으로 기대된다. 북한의 핵무력과 미사일 위협에 대응할 수 있는 독자적인 감시정찰 능력을 획기적으로 업그레이드 하게 된다.

발사관리단장인 석종건 방위사업청장은 "한국 첫 정찰위성 군집운용을 통해 영상획득 증가와 표적 특성에 맞는 EO·IR·SAR 센서 활용으로 북한 도발 징후를 입체적으로 식별할 수 있게 됐다"고 말했다. 석 단장은 "앞으로도 체계적인 우주전력 증강을 통한 국방 우주력 강화를 위해 지속 노력하겠다"고 말했다. 

◆ISR자산 핵심전력, 북한 종심·전략 표적 감시 

무엇보다 고기동성 능력을 활용한 영상 촬영을 할 수 있다. 조밀한 지역에서도 다수의 영상을 촬영할 수 있게 된다. 위성과 지상체에 민간 분야와 차별화된 보안시스템을 적용해 높은 수준의 군 보안체계를 유지할 수 있다.

SAR 위성은 레이더에서 지상으로 전파를 발사해 반사돼 되돌아오는 신호를 수신해 영상을 만든다. 기상에 상관없이 주·야간 전천후 위성 영상 획득을 할 수 있다. 다만 전문가의 분석이 필요하다.

2023년 12월 올라간 EO/IR 1호기의 전자광학렌즈(EO) 센서는 가시광선을 활용해 지상의 영상을 직접 촬영해 영상의 시인성과 가독성이 뛰어난다. 다만 야간과 구름 등 기상 조건에는 제약이 있다.

반면 적외선 열상 카메라(IR) 센서는 온도차에 따라 구분되는 적외선 검출 센서를 이용해 물체를 탐지한다. 획득된 영상정보를 가시화해 제공한다. 야간에도 영상을 얻을 수 있다.

이번에 올라간 한국군의 SAR 3호기 정찰위성도 올해 8월 전력화한 EO/IR 1호기와 올해 4월 쏘아 올린 SAR 2호기처럼 세계 최고 수준의 성능이다. 지상에서 운행하는 차종까지 식별할 수 있는 작전요구성능(ROC)을 갖췄다.

중대형급(800~1000kg) SAR 3호기 위성은 설정된 지구의 경사궤도를 돌면서 하루에 4∼6차례 정도 한반도 상공을 지나면서 레이더 영상을 보내온다. 수명은 대략 5~7년 정도 된다.

한국군의 EO/IR 1호기 ROC는 미국과 중국, 러시아, 일본, 프랑스 등과 견줘도 손색이 없는 세계 최고 수준이다. EO/IR 1호기는 400~600㎞ 저궤도에 투입돼 지상의 30㎝ 크기 물체를 식별할 수 있는 서브미터급 세계 최고 수준의 ROC 능력을 갖췄다. 우주궤도를 돌면서 하루 2차례에 걸쳐 사진과 영상을 보내온다.

정찰위성 1호기는 지난 8월부터 전력화해 북한의 주요 지역과 표적을 감시 정찰하는 임무에 들어갔다. 한국군이 2025년까지 정찰위성 5기를 순차적으로 궤도에 올려놓으면 2시간마다 북한 전역의 핵무기와 미사일 기지, 핵실험장 등 주요 시설 관련 정보를 수집할 수 있게 된다. 군 정찰위성은 정보감시정찰(ISR) 자산의 핵심 전력이다.

kjw8619@newspim.com