무기백과 R-27 SLBM

[390 정석원]

R-27 SLBM(잠수함발사탄도미사일) <출처: 마케예프 설계국>

개발의 역사

SLBM(Submarine Launched Ballistic Missile: 잠수함발사탄도미사일)을 가장 먼저 실용화한 것은 소련이었다. 소련은 제2차 세계대전 당시 나치 독일이 개발하던 견인식 V-2 로켓용 잠수 컨테이너를 획득하면서 이를 역설계하여 스커드 미사일(Scud Missile)을 발사할 수 있는 ‘골렘(Golem)-II’ 견인발사대를 완성했다. 골렘은 위스키(Whiskey)급 잠수함에 의해 견인될 수 있었다.

그러나 본격적으로 잠수함 자체에서 스커드 미사일 발사에 성공한 것은 바로 소련의 줄루(Zulu)급 잠수함이었다. 1955년 9월 16일 B-67 잠수함이 R-11FM[NATO명: 스커드 A)을 발사함으로써 R-11은 세계 최초의 SLBM이 되었다. 1959년 소련은 R-13 SLBM[NATO명: SS-N-4 사크(Sark)]을 줄루5급과 골프(Golf)급 잠수함에 싣고 실전배치하게 되었다.

소련은 R-11(왼쪽)에 이어 R-13(중앙)을 개발하여 SLBM을 먼저 실전배치했지만, R-21(오른쪽)에 이르러서야 겨우 수중발사가 가능했다. <출처: Public Domain>

그러나 소련이 배치한 줄루와 골프급은 원자력 추진이 아니라 디젤-전기 추진 방식, 즉 재래식 미사일 잠수함(SSB)이었다. 작은 디젤 잠수함에 미사일을 억지로 넣다 보니 미사일 발사관이 잠망탑에 내장되는 형식이어서 잠망탑이 큰 것이 특징이었다. 무엇보다도 큰 단점은 탄도미사일을 쏘려면 잠수함을 수면 위로 부상시켜야만 한다는 것이었다. 게다가 R-13 미사일의 사정거리는 600km에 불과했다. 미사일 발사관도 2개(줄루급)나 3개(골프급)가 전부였다. 요컨대 전략적인 가치는 지극히 제한되었다.

소련이 초기형 SLBM을 개발하고 있는 사이 미국은 수중발사가 가능한 진짜 SLBM인 폴라리스(Polaris)를 개발했다. 거기에 더하여 미사일 발사관을 무려 16개나 탑재한 ‘조지 워싱턴(SSBN-598 George Washington)’ 함까지 진수했다. 미국이 갑작스러운 진보를 보이자, 소련도 빠른 대응이 필요했다. 이에 따라 SLBM을 개발해온 마케예프 설계국(Makeyev Design Bureau)이 개발한 것이 소련 최초의 수중발사 SLBM인 R-21[NATO명: SS-N-5 서브(Serb)]이었다.

개발은 미사일 목업의 잠수플랫폼 사출, 잠수함 사출, 그리고 미사일의 비행시험의 순으로 3단계로 이뤄져, 최초 발사가 1962년 2월 24일에 이뤄졌다. 총 15회 발사 중에 12회가 성공으로 평가되어, R-21은 1963년 5월 15일 정식으로 배치가 승인되었다. 그러나 R-21은 미국의 폴라리스 미사일에 대항하기에는 현저하게 성능이 부족했다. 그래서 1962년 4월 24일 소련 내각회의에서는 제386-179호 명령을 통해 새로운 SLBM의 개발을 의결했다.

이에 따라 SKB-385(제385특수설계국. 통칭 마케예프 설계국)가 미사일의 설계를, NII-592(제592과학연구소. 설계책임자 N. A. 세미카토프(Semikhatov)에서 미사일 제어시스템을, 그리고 TsKB-18[제18특수설계국. 현 루빈 설계국(Rubin Central Marine Design Burean)]이 잠수함과의 통합을 담당했다. 그 결과 개발된 것이 바로 R-27 미사일과 D-5 수중발사 시스템이다.

R-27 미사일의 내부 투시도 <출처: Public Domain>

R-27의 개발 과정에서 마케예프 설계국은 이후 자신들의 설계 철학을 형성할 만한 혁신적인 대안들을 제시했다. 우선 잠수함의 선체에 미사일을 탑재하기 위해서는 미사일 전체 길이를 혁신적으로 줄여야만 했는데, 연료·산화제·엔진으로 구성되는 액체연료 미사일에서는 이것이 보통 어려운 일이 아니었다.

마케예프 설계국은 기존의 미사일에서 사용하던 구획의 구분을 없애고 연료량을 최대로 늘리는 것을 목표로 하여 내부에 각종 계측장비와 산화제탱크를 빽빽이 밀어넣었다. 또한 러시아 탄도미사일로는 최초로 핀을 사용하지 않고 조향 엔진만을 사용했으며, 관성항법장치를 탑재한 것도 처음이었다. 이외에도 몇 가지 특징적 변화를 반영한 R-27은 R-21에 비하면 길이는 3분의 1이나 줄었음에도 사거리는 2배 증가하고 정확도는 5배나 향상되었다.

D-5 수중사출 시스템의 개발은 3단계로 진행되었다. 우선 개발팀은 1965년 9월 R-27의 목업을 PSD-5 잠수발사대에서 사출하여 총 2차례 시험했다. 1967년 1월에는 위스키(Whiskey)급 시험발사용 잠수함이 흑해에서 실제 미사일의 사출시험을 실시했다. 1월 18일 최초 발사는 수심 45m, 함속 3노트에서 이뤄졌으며, R-27의 4D10 엔진 점화도 시험되었다. 사출은 총 6회 실시되었다. 시간이 촉박한 개발이었기에 2단계인 비행시험은 1단계 도중에 실시되었다.

1966년 6월부터 이듬해 4월까지 카푸친 야르(Kaputsin Yar) 시험발사장에서 비행시험이 이뤄졌다. 모두 17회의 발사 가운데 12회가 성공으로 평가되었다. 그리고 마지막 단계인 종합시험발사는 1967년 8월 양키(Yangkee)급 잠수함(667A 건조사업. 러시아명 ‘나바가’급)인 K-137 레니네츠(Leninets)에서 6차례 실시되었다. 그리고 1968년 3월 13일 소련 내각회의는 의결 제162-164호로 R-27과 D-5 시스템을 채용하기로 결정했다.

R-27 미사일은 1968년부터 실전배치가 시작되었다. <출처: Public Domain>

한편 미국은 1964년 폴라리스 A3 SLBM을 개발하여 사거리 4,600km에 탄두 3개의 다탄두 능력까지 보유했고, 1971년에는 포세이돈(Poseidon) C3를 개발하여 무려 10개 탄두의 다탄두 SLBM을 배치하기 시작했다. 영국은 1968년 미국으로부터 폴라리스 A3T SLBM을 도입하여 잠수함에서 운용하기 시작했고, 프랑스도 자국산 M1 SLBM을 1971년에 만들었다.

NATO의 SLBM 능력이 향상되자 소련은 엄청난 압박을 받았다. 이에 따라 1971년 6월 10일 소련은 내각회의를 통해 D-5 시스템을 업그레이드하기로 결정했다. 이에 따라 R-27U 미사일과 D-5U 시스템이 등장했는데, 다탄두 능력에 사거리는 3,000km까지 증가되었다. R-27U는 1972년 9월부터 1973년 8월까지 근 1년간 16차례의 시험발사를 거쳐, 1974년 1월 4일 제식채용이 결정되었다. 이후에도 D-5 시스템은 몇 차례의 업그레이드를 거치는데 1981년에는 디지털 컴퓨터 기술을 접목한 D-5M으로 업그레이드가 이뤄지기도 했다.

R-27은 나바가급(양키급) 원자력 추진 전략잠수함에서 운용되었다. <출처: Public Domain>

한편 R-27 미사일은 그 샘플이 북한으로 넘어가 ‘무수단’ 중장거리 탄도미사일(북한명 ‘화성-10’형)의 개발 원형이 된 것으로 추정되고 있다. 또한 R-27은 북한의 SLBM인 ‘북극성’과 신형 지대지 중거리 탄도미사일 ‘북극성-2’의 개발 원형이 된 것으로 평가되기도 한다. 그러나 R-27과 무수단은 액체연료이지만, 북극성은 2단 분리의 고체연료 미사일이어서 비행 특성의 습득 이외에 직접적인 관계는 약한 것으로 볼 수 있다.


특징

R-27은 1단의 액체연료 방식 미사일로, OKB-2 이사예프(Isayev) 엔진연구소가 개발한 4D10 로켓엔진을 장착하고 있다. 4D10은 약 23톤의 추력을 내는 추진부와 약 3톤의 추력을 내는 조종부로 구성된다. 연료로는 비대칭 디메틸히드라진(UDMH) 이, 산화제로는 사산화질소(NTO)가 사용되며, 연료계통은 터보펌프 장치로 구동된다.

추진 엔진은 애프터버너(after burner)를 사용하는 반면 조향을 위한 보조엔진은 일반 추진 방식 그대로다. 러시아 탄도미사일로는 처음으로 핀을 사용하지 않고 보조엔진으로 조향하며 비행하도록 했는데, 이는 잠수함 내부의 탑재를 위해 크기를 최소화하기 위한 목적도 있었다.

특히 R-27이 독특한 것은 세계 최초로 연료탱크 안에 엔진이 들어가 있는 요입형 설계를 채용했다는 점이다. 다른 탄도미사일처럼 연료부와 추진부를 별도로 격실화하지 않다 보니 용접과 납땜이 집중적으로 사용되었다. 이 과정에서 연료탱크의 위에 산화제탱크가 설치되었고, 탱크가 앰풀화되어 미사일이 생산되면서부터 연료가 채워진 채로 공급된다. 이에 따라 미사일의 수명은 약 5년으로 평가되었으며, 추후에 15년까지 늘어난 것으로 알려진다.

R-27 미사일의 구성도 1.단일탄두 2. 비행제어장치 3.충격흡수패드 4.산화제공급관 5.탱크압력조절노즐 6.산화제 7.산화제흡입장비 8.연료탱크 9.메인엔진부 10.조향부 <출처: (cc) sas1975kr at Wikimedia.org>

소련 SLBM으로서는 최초로 관성제어장치가 채용되었고, 상단 산화제탱크 위에 비행제어장치가 장착된다. 일반적인 미사일과는 달리 계기장치를 위한 별도의 구획을 두지 않아도 된다는 장점이 있다. 탄두는 단일 탄두의 경우 최대 650kg을 탑재할 수 있다. 탄일 탄두의 경우 최대 1메가톤급의 수소탄 탄두를 장착할 수 있다. 최대사거리에서 미사일의 명중도는 CEP(원형공산오차) 1.9km인 것으로 알려졌다.

용접과 접합을 이용해 표면을 만들고, 알루미늄-마그네슘 합금으로 된 특수 도료를 발랐다. 미사일 표면에는 사출 전의 충격을 줄이기 위해 고무와 금속으로 만든 충격흡수 패드가 장착된다. 수중사출 시 미사일 후면의 노즐 부위가 송탄판에 감싸인 채 물에 닿지 않고 올라다가, 수면 위에서 송탄판이 분리되면서 엔진이 점화된다. 미사일은 해상상태 5 이하일 때 잠수함이 수중 40~50m에서 4노트 이하로 이동하면서 발사한다. 발사까지 소요되는 시간은 통상 10분으로, 일제사격의 경우 8초 간격으로 발사할 수 있다고 알려져 있다.

R-27은 잠수함 탑재를 위해 크기를 최소화하여 9m 이하로 줄였다. <출처: Public Domain>

운용 현황

R-27 미사일과 D-5 수중발사 시스템은 1968~1988년에 운용되었으며, R-27은 무려 1,800여 발이나 생산되었다. R-27은 미사일포병총국 분류번호(GRAU index)로는 ‘4K10’, NATO 분류명은 ‘SS-N-6 서브(Serb)’다. R-27의 발전형인 R-27U는 SALT(Strategic Arms Limitation Talks: 전략무기제한협정) 분류명 ‘RSM-25’로 구분된다.

발사는 무려 492회나 있었는데, 그 가운데 429회가 성공으로 평가되었다. 매년 23회 정도 발사되었는데, 발사가 가장 많았던 해는 1971년으로 한 해에 무려 58회나 발사되었다. 일제사격 능력을 과시하기 위해 8발이 동시에 발사된 적도 있다. D-5U 시스템이 운용된 1974~1988년에 161발 발사되어 150발이 성공함으로써 무려 91%가 넘는 발사성공률을 보였다.

작전 운용 기간 동안 무려 1만 번 넘게 탑재와 양하를 거듭했고, 무려 590여 회의 핵초계임무에 투입되어, 명실공히 소련의 주력 SLBM으로 활약해왔다. 많이 운용되다 보니 사고도 많았는데, 여태까지 5명이 사망했고 SSBN 한 척이 소실되었다. 탑재 도중에 미사일이 떨어지면서 산화제탱크가 깨지는 바람에 독성물질에 노출된 작업자 2명이 사망한 일이 있었다.

1986년 10월 3일에는 K-219 잠수함의 제6번 미사일 발사관에서 화재가 발생해 도저히 진압할 수 없는 상태로 번져 4명이 사망하는 사고가 발생했는데, 당시 승조원들은 잠수함을 살리기 위해 3일을 더 싸우다가 결국 10월 6일 전원이 이함하면서 잠수함은 버뮤다 북동 방면 1,000km 해역에 버려졌다.

>R-27U 미사일이 1989년에 퇴역함으로써 R-27은 이미 소련 붕괴 이전에 일선에서 물러났다. START(Strategic Arms Reduction Talks: 전략무기감축협정)에 의해 R-27에 장착되었던 핵탄두는 모두 회수했지만, 미사일 자체는 우크라이나, 벨라루스, 카자흐스탄 등에서 보유했고 이들 가운데 일부가 북한으로 흘러 들어갔을 것으로 추정된다.

1986년 10월 사고 당시 K-219 잠수함 <출처: 미 해군>

변형 및 파생 기종

● R-27: 1968년에 최초로 실전배치된 액체연료 1단 미사일로 GRAU 분류명은 4K10이다. 탑재중량은 650kg으로 1.0메가톤급의 단일 핵탄두를 탑재한다.

R-27 <출처: 마케예프 설계국>

● R-27U: 자탄 공격이 가능한 R-27의 파생형으로 1971년부터 개발되어 1974년에 실전배치되었다. D-5 수중발사 시스템을 현대화한 D-5U 하에서 운용되며, 이 시스템을 탑재한 667AU 잠수함에서 운용되었다. R-27U는 파괴력이 200킬로톤에 달하는 탄두 3개를 탑재하며 사거리는 3,000km로 증가했다. 정밀도도 15% 향상되어 CEP는 1.3km에 이른다.

R-27U <출처: 마케예프 설계국>

● R-27K: 대함용으로 개발된 R-27의 변형으로 GRAU 분류명은 4K18, NATO명은 SS-NX-13이다. 대지공격이 아니라 대함용으로 개발되어 사거리는 650~740km 수준으로 평가되며, 진로수정재돌입체(MARV, Maneuverable Reentry Vehicle)를 사용하여 CEP는 무려 370m 수준에 이르는 것으로 평가되었다. 탄두는 0.5~1메카톤급이 장착되었다. R-27은 1단 미사일이지만 R-27K는 2단 미사일로, 2단계에서 추진뿐만 아니라 종말유도까지 수행했다.

잠수함에서 시험발사는 1972년부터 시작되어 1975년이 되어서야 전투사용가능 판정을 받았다.R-27K의 운용을 위해서는 잠수함에 레코드-2(Rekord-2) 사격관제장치와 카스트카(Kasatka) B-605 표적획득장치를 장착해야만 했는데, 양키급에는 이러한 장비가 장착된 적이 없다. R-27K는 실전에 배치되지 않았는데, SALT에서 대함용이든 대지공격용이든 잠수함 발사관의 수를 제한했기 때문에 굳이 R-27K를 사용할 이유가 없었기 때문이다.

R-27K <출처: 마케예프 설계국>

● 무수단: R-27의 기술을 바탕으로 하여 북한이 만든 중거리 탄도미사일이다. 북한의 제식명칭은 ‘화성-10’형이며, ‘무수단’이라는 이름은 무수단리에서 발견되어 붙은 별명이다. R-27은 길이가 8.8m 정도인 데 비해, 무수단은 길이가 이보다 더 긴 12m에 달한다. 무수단은 길이가 더 길어진 만큼 연료와 산화제를 더 많이 탑재할 수 있고 사거리가 길어진 것으로 평가된다.

무수단의 최대사거리는 3,500km로, 미국의 태평양 전진 전략기지인 괌을 공격할 수 있는 것으로 알려져 있다.2006년에 실전배치한 것으로 알려져 있으나, 실제로 10년 뒤인 2016년 4월 15일부터 시험발사를 실시하여 6월 22일 6차 발사에 겨우 성공했다. 당시 무수단은 고각으로 발사되어 고도 1,413.6km까지 도달한 뒤 400여 km를 비행했다.

북한 열병식에 공개된 무수단과 KN-14 탄도미사일<출처 : 조선중앙TV>

제원(R-27)

- GRAU 분류명: 4K10
- NATO 분류명: SS-N-6 서브(Serb)
- 자체중량: 14.2톤
- 직경: 1.50m
- 전장: 8.89m
- 엔진: 이사예프 4D10 액체연료 로켓엔진(추력 23톤)
- 탑재중량: 650kg
- 탄두: 1메카톤급 단일 핵탄두
- CEP(원형공산오차): 1.9km
- 최대사거리: 2,400km
- 발사 플랫폼: 나바가급(NATO명 양키급) 잠수함

R-27 <출처: 마케예프 설계국>

R-27은 북한이 2016년 시험발사에 성공한 ‘북극성’ SLBM의 개발 원형이 된 것으로 평가되기도 한다.<출처 : 조선중앙TV>

글 / 양욱 / 군사전문가
서울대학교 법대를 거쳐 국방대학교 국방관리대학원에서 군사전략을 공부했고, 줄곧 국방 분야에 종사해왔다. 중동지역에서 군 특수부대를 훈련시키기도 했고, 아덴만 지역에서 대(對)해적 업무를 수행하는 등 민간군사요원으로 활동했다. 현재는 군사컨설팅과 교육, 훈련을 제공하는 민간군사서비스(Private Military Service) 기업인 AWIC(주)의 대표이사다. 또한 한국국방안보포럼(KODEF) 수석연구위원이자 국방부·합참·방위사업청 자문위원, 해·공·육군 정책자문위원으로 우리 국방의 나아갈 길에 대한 왕성한 정책제안활동을 하고 있다.