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미래의 전차는 어떻게 변할 것인가?
미래의 전차는 어떻게 변할 것인가?
  • 이동훈 기자
  • 승인 2018.02.26 08:46
  • 댓글 0
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[전문가에게 듣는다] 형성우 예비역 육군 소장
인류 최초의 전차인 영국의 마크 I

 

전차(戰車, tank)는 명실공히 지상전 병기체계의 꽃이자, 가장 남자다운 싸움을 하는 병기다. 두터운 장갑과 강력한 포, 빠른 속도로 늘 진격의 선두에 서는 전차. 그러나 한편으로 대전차 병기의 급속한 발달로 인해 전차의 존재가치는 꾸준히 의문시되어 오기도 했다. 이런 가운데 이르면 2030년대부터 기존 전차와는 패러다임을 달리하는 새로운 전차가 나올 것이라고 한다. 과연 그 모습은 지금과는 어떻게 다를 것인가?

전차는 앞으로 쓸모가 없다?


현대적인 전차, 즉 강력한 포를 탑재하고 장갑으로 보호되며 도로가 없는 야지에서도 기동할 수 있는 강력한 추진기관과 주행장치를 가진 전투차량이 등장한 것은 100여 년 전인 제1차 세계대전 당시였다. 기관총과 야포, 철조망과 지뢰밭, 참호 등으로 철저히 보호받던 독일군의 방어선은 그야말로 난공불락이었다. 이를 무력화하고 돌파하기 위해 영국은 야지를 극복할 수 있는 트랙터에 무장과 장갑을 부여하자는 안을 내놓았다. 이에 따라 시제품 격 전차인 리틀 윌리(Little Willie)가 1915년 만들어졌다. 그리고 그 이듬해인 1916년 9월, 양산형 전차인 마크(Mark) I 전차는 처음으로 실전에 투입되어 독일군 방어선 돌파에 성공했다.


전쟁사를 보면 전차는 실로 무서운 무기였다. 제2차 세계대전 당시 독일은 지상군 부대의 진격 속도를 전차를 비롯한 기계화 장비의 높은 주행 속도에 맞추고, 이들을 무선망을 통해 보병, 포병, 항공기 등과 긴밀하게 연결해 적을 고속으로 타격, 포위해 괴멸시키는 새로운 전술인 전격전(Blitzkrieg)을 창안했다. 우리나라의 경우도 한국 전쟁 개전 당시 200대 이상의 소련제 T-34 전차를 보유하고 있던 북한이 개전 이후 불과 3일 만에 서울을 함락시킨 적이 있다.
이와 같은 전차의 강점은 다른 지상 무기체계보다 훨씬 강력하면서도 잘 조화된 기동력과 화력, 방호력에서 나온다. 특히 전차에 근접전으로 맞서는 보병은 엄청난 공포 심리를 느낀다고 한다. 잘 훈련된 병사도 순식간에 총 든 민간인으로 전락할 수 있다.


그러나 대전차 병기, 특히 보병 1~2명이 휴대하면서 원거리 전투가 가능한 대전차 로켓탄이나 미사일이 나오면서 슬슬 전차 무용론이 대두되기 시작했다. 특히 1973년 제4차 중동전쟁 초기 아랍 연합군은 이들 대전차 병기를 집중 운용해 이스라엘 전차 부대에 대타격을 입혔다. 또한 이들 대전차 병기가 성능적으로도 발전되고, 보병 뿐 아니라 차량, 헬리콥터 등 기동성이 탁월한 플랫폼에 탑재되자, 전차는 생존을 위해 더욱 높은 방호력을 가져야 했다. 이는 전차의 가격 및 중량의 폭증으로, 더 나아가서 전차의 경제성 및 전략적, 전술적 기동성의 악화로 이어졌다.


전차는 일반인들의 생각 이상으로 하이테크 병기체계다. 우리나라는 몇 안 되는 전차 개발 및 생산국 중 하나이며, 우리나라의 K-2 전차는 미국의 M1A2 SEP 등의 최신예 전차와 비교해도 호각의 성능을 가지고 있다. 그러나 앞서 설명한 기술 추세의 변화 등 여러 가지 요인으로 인해 현재 패러다임의 전차가 설 자리는 점점 줄어들고 있다. 그렇다면 미래에도 전차는 계속 살아남을 것인가? 전차란 병기 체계 자체가 도태되어 버리지는 않을까?


이를 알기 위해 기자는 평생 전차와 함께 해 온 사람을 찾았다. 이번에 만난 형성우 예비역 육군 소장이 바로 그러한 인물 중 한 명이다. 육군사관학교 38기(1982년 졸업)인 그는 소대장에서부터 사단장에 이르기까지 기갑부대에서만 지휘관 보직을 역임하면서 다양한 전차와 장갑차를 운용했으며, 2016년 전역 후 현재 국방과학연구소 전문위원으로 활동하고 있다. 저서로는 세계 각국의 전차의 운용·특성·설계에 관한 책 <아테나의 전차탑승기>가 있다.


그는 전차 무용론 내지는 전차 폐지론을 일축했다. 지상전에서 공격작전이 있는 한 지상기동은 필수적이고, 지상기동의 수단으로서는 전차가 최상의 무기라는 점 때문이다. 모든 전쟁은 지상군이 대지를 점령해야 종결되므로, 전차는 그러한 지상전투력의 핵심으로 존속할 것이 확실시된다는 것이다.


단, 급속한 과학기술 발전에 따른 정밀 첨단무기와 장거리 정찰장비의 발달, 그리고 더 나아가 드론, 빅데이터, 인공지능, 3D프린터의 제4차 산업혁명의 도래는 생산 양상 뿐 아니라 파괴의 양상, 즉 전쟁 수행의 양상마저도 크게 바꿀 것이다. 그리고 현존하는 전차들은 이러한 미래의 변화를 감안하고 설계되지 않았다. 따라서 차세대 전차의 패러다임과 컨셉트, 그리고 그 구체적인 모습은 미래의 전장 상황에 맞게 변화될 것이다.

미래 전차의 컨셉트


지난 2017년 8월, 당시 미 육군 참모총장 마크 A. 밀리 대장이 워싱턴 D.C. 내셔널 프레스 클럽에서 한 발언에서 그 구체적인 변화상을 엿볼 수 있다. 그는 향후 25년 내에 M1 에이브람스 전차를 대체할 미래 전차의 특징으로 레일건, 레이저, 무인 운용, 초경량 장갑, 중량 대폭 감소 등을 제시했다. 이는 1980년부터 현재까지 운용한 M-1 에이브람스 계열 전차를 더 이상 점진적으로 개량하지 않고, 획기적 혁신기술로 교체하려는 것이다. M-1 전차를 점진적으로 개량하면 구경 140mm 주포, 효율적 엔진, 추가 장갑 등으로 개량 가능하나 그만큼 무거워져 기동성이 저하되는 문제가 있다. M-1 에이브람스 전차가 처음 배치되던 당시에는 구경 105mm 주포를 장착하고 중량이 58톤이었으나, 현재는 장갑 강화, 120mm 주포 장착, 고출력 엔진 탑재 등으로 인해 그 중량이 70톤으로 증가되었다. 이로서 수송기나 배 등의 운송수단에 많은 수를 적재할 수 없으며(전략적 기동성의 악화), 자력 주행할 때도 극복할 수 없는 지형이 늘어난다(전술적 기동성의 악화). 당장 우리나라에서도 M-1 전차가 통행할 수 없는 교량이 얼마든지 있다.


획기적 혁신기술을 사용한 대체 전차는 중량을 낮추는 대신 엔진 출력이 증대되어 민첩성과 수송능력을 개선하면서도, 능동방호장치 및 초강력 경량 신소재 장갑 채택, 스텔스성 부여 등으로 방호력 증대 역시 달성할 것이다. 또한 기존의 화약식 포를 대체할 새로운 무장도 탑재될 것이다. 즉 레이저포나, 레일건 등이 탑재되어, 무장의 크기와 중량을 줄이면서도 파괴력을 높일 것이다. 또한 전차의 무인화도 계획되고 있다. 전차가 무인화되면 인간이 갈 수 없는 고위험 지역에서도 임무를 수행할 수 있기 때문이다. 


미국 뿐 아니라 K-2 전차를 이을 우리나라의 차세대 전차도 큰 틀에서는 이러한 방향으로 나아갈 것이다. 다만 우리나라와 미국의 전략적 및 전술적 환경, 전차 개발 여건(기술 수준 및 예산 등)이 다르기 때문에, 미국과 완전히 동일한 방향으로 갈 수는 없다. 과거의 사례를 살펴봐도 미국과 구 서독이 지난 1960년대 공동으로 진행하던 MBT70(1970년대형 주력전차) 사업이 참가 당사국 간의 입장 차이로 인해 결국 중단된 사례가 있다.

미래 전차의 구체적인 모습


그렇다면 미래형 전차는 구체적으로 어떤 기술이 적용되어 어떤 모습이 될 것인가?
보통 기동력, 화력, 방호력을 전통적인 전차 성능의 3요소로 꼽는다. 이 중 기동력부터 알아보도록 하자. 과거의 전차에서 기동력을 만들어내던 디젤 엔진(내연기관)은 전기모터로 대체될 것이다. 필요한 전기에너지는 정지궤도 위성인 ‘우주 태양광 발전소’로부터 전송받게 된다. 미국은 1960년부터, 일본과 캐나다는 1980년부터 이 기술에 대한 연구를 진행하고 있으며 2030년에는 실제 사용할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 우주 태양광 발전소는 태양 에너지를 극초단파로 바꿔 이를 지구에 있는 전차에 전송하고, 전차는 이를 수신해 전자기포와 주행용 전기모터 작동에 필요한 에너지를 얻게 된다는 것이다.


또한 하이브리드식 고효율 전기추진 시스템(High Efficient Electric Propulsion System: HEEPS)을 채택할 수도 있다. 이 경우에도 주에너지는 전력이다. 따라서 내연기관은 발전기를 가동하는 데에만 사용하고 구동 계통은 구동/변속/조향 기능을 일체화한 일체형 전기식 구동장치로 구성할 것이다. 그리고 고전압 대전류의 전력을 짧은 시간에 발생, 제어하는 펄스전력 장치를 이용하여 전자기 미사일, 요격 레이저 등 탑재 무장을 가동하고 전자기 장갑, 스마트 제독장치 등에도 활용하게 된다. 추진 동력 뿐 아니라 탑재 장비들에도 전력 소요가 많으므로 전원과 전력제어 계통, 배터리, 펄스전력 부분이 성능의 관건이 될 것이다.


현수장치도 궤도식과 차륜식을 겸용할 수 있는 지능형 현수장치를 적용할 수 있다. 전기 구동/노면 감응 제어 방식의 능동 현수장치, 경량 고내구성 복합재 휠과 고내구탄성 고무제 궤도를 조합한 스마트 휠-궤도 변환장치를 이용하여, 포장 도로에서는 차륜으로, 야지나 산지, 도심지에서는 궤도로 변환하여 기동하는 방식을 채택할 수 있다. 이러한 시스템을 바탕으로 미래형 전차는 시속 100km 이상의 속도도 낼 수 있을 것이다.
다음은 화력이다. 현재 가장 강력한 전차용 주포는 독일이 2007년에 개발한 140㎜ 전차포다. 그러나 포와 포탄 모두 부피가 너무 크고 무거워 필요한 탄약을 많이 적재할 수 없으므로 미래형 전차는 레일건(전자기포)을 주포로 쓰게 될 것이다.


레일건은 포신 노릇을 하는 서로 평행한 한 쌍의 금속제 레일을 하나의 전원에 연결한 구조다. 이 두 레일 사이에 도체로 만들어진 포탄을 물리면 이것으로 포 전체에 전기가 통하는 회로가 완성되는 것이다. 이렇게 되면 전원에서 나온 전류가 양극 레일을 거쳐 포탄을 통해 반대편의 음극 레일로 들어가 다시 전원으로 돌아가게 된다. 이 전류는 자장 속에서 플레밍의 왼손 법칙에 따라 운동에너지를 생산하게 된다. 바로 이 에너지로 포탄이 레일을 따라 움직이며 가속되는 것이다.


레일건의 장점은 무엇보다도 그 엄청난 포구 초속이다. 앞서 말한 140mm 주포의 포구 초속이 초속 1,800m인데 반해 레일건은 초속 3,000m도 낼 수 있다. 속도를 이토록 크게 높일 수 있는 것은 탄환에 작용하는 힘의 크기가 전류량의 제곱에 비례하기 때문이다. 빠른 포구 초속은 사거리 및 이동표적에 대한 명중률 증대, 그리고 무엇보다도 탄의 파괴력을 높인다. 운동에너지는 속도의 제곱에 비례하기 때문이다.


또한, 발사에 화약이 전혀 필요 없다는 점도 매력적이다. 화약을 가지고 다닐 필요가 없으므로 적에게 피격당해 화약이 유폭될 걱정을 전혀 할 필요가 없고, 기존에 화약을 싣던 공간에 그만큼 많은 탄두를 휴대할 수 있어 화력이 높다. 특히 기존의 총포가 사격한 후 탄피를 총포 밖으로 버려야 다음 탄을 장전할 수 있는데 반해, 레일건은 탄피를 버릴 필요가 없으므로 더욱 빠른 발사 속도를 확보할 수 있다. 미군은 2020~2025년 경이면 레일건을 군용으로 실용화할 수 있을 거라고 보고 있다. 국방과학 연구소도 현재 전열화학포 형태의 레일건을 연구 개발 중이다.


또한 전차에 큰 위협 요소인 전차포탄, 대전차 로켓, 대전차 미사일, 박격포탄, 무인기 등도 요격할 수 있는 고출력 레이저포를 부무장으로 탑재하는 방안도 고려중이다. 또한, 네트워크 체계와 연동하여 다수의 표적을 동시에 타격할 수 있는 다표적 동시 타격 미사일도 탑재할 수 있을 것이다.


또 하나의 요소인 방호력은 탑승인원의 생명을 보장하므로 전차에서 가장 중요한 요소다. 전차의 전통적인 방호력 증대 방식은 장갑을 두텁게 하는 것이었다. 그러나 이는 중량을 늘리므로 기동력과 상충된다. 이러한 딜레마를 해결하고, 30톤급, 더 나아가서 20톤급 전차까지도 만들기 위해 기존에 사용되지 않던 새로운 개념들이 개발 중이다. 무엇보다도 “피격당했을 때 방호하는 것”에서 “아예 처음부터 피격당할 일이 없도록” 하는 쪽으로 방호의 개념이 바뀌고 있다.


이를 위해 가장 먼저 필요한 것은 위장이다. 위장 역시 기존과는 그 패러다임을 달리한다. 적의 육안 관측에서부터 보이지 않게 하려는 것이다. 인간의 눈은 물체에서 반사되는 가시광선을 통해 물체를 본다. 미 국방부 주도하에 개발 중인 메타 소재는 가시광선을 반사하지 않고 투과시켜 반대편으로 내보내기 때문에 육안 관측으로 보이지 않는다. 해리포터에 나왔던 투명망토와 마찬가지다. 메타 소재는 2030년대에는 실제 무기에 적용 가능할 것으로 예측된다. 또한 육안 뿐 아니라 레이더와 적외선 피탐지율을 낮추는 스텔스 설계도 적용될 것이다.


방호력의 핵심인 장갑재는 경량화된 모듈형 복합장갑을 채택할 것이 유력하다. 날개안정철갑탄(APFSDS)와 같은 초고속 운동 에너지탄의 경로를 교란하고 대전차 미사일을 대응미사일 또는 레이저로 요격하는 능동방어시스템, 전자기 에너지를 이용하여 대전차미사일이나 운동에너지탄을 방호하는 전자기 장갑, 대전차 로켓탄의 관통력을 떨어뜨려 방호하는 그물망 전기장갑, 가변형 반응장갑, 화생방 방호를 위하여 차량 표면에 전도성 및 절연성 물질을 코팅하고 순간 발열 및 플라즈마를 이용하여 화학·생물 작용제를 기화 또는 분해하는 스마트 자가제독장치도 구상 중이다.


앞서도 비쳤듯이 제4차 산업혁명의 주요 요소, 즉 네트워크, 인공지능, 로봇 기술, 빅 데이터와의 통합도 활발하게 진행될 것이다. 이를 위해 전술지휘통제자동화체계(Command, Control, Communication and intelligence: C4i)를 기반으로 무인 항공기, 무인 전투차량, 미래 장갑보병, 항공기 등과 네트워크를 형성하여 협동 작전을 수행할 수 있는 체제를 구상중이다. 또한 승무원석과 승무원 헬멧에 장착된 최첨단 영상장비로 고해상도의 3D 외부영상을 볼 수 있으며, 이를 통해 고정밀/고효율 운용통제 시스템을 구축할 것으로 예상된다. 이러한 시스템에서 승무원은 차체 밖으로 신체를 노출할 필요 없이 방호력이 보장된 차내에서만 작전을 수행하므로 안전성 및 생존성을 보장할 수 있다. 또한 필요에 따라서는 자율주행 자동차처럼 전차를 무인으로 운용하여, 인간이 생존할 수 없는 곳에서도 작전하게끔 할 것이다.

미래형 무기가 바꾸어 갈 전쟁터의 모습


그렇다면 이러한 미래형 전차는 어떤 새로운 방식으로 싸우게 될 것인가? 형 소장은 이에 대해 단정적인 답변을 피하고 영국 BAE사의 근미래형 전투 개념을 예로 들어 대강의 방향성을 제시했다. 이 개념에서는 자율주행이 가능한 전차와 장갑차량, 전투차량으로 구성된 집단과 무인기를 이용하고 있다. 인간 병사들은 여전히 전투에서 운용되지만, 위험한 임무들은 이러한 자율 주행 시스템이 탑재된 차량 및 무인 항공기들이 처리하는 것이다. 이 개념에서는 무인 전차는 물론이고 소형 전투차량들이 자체 방공까지 담당하여 적의 무인기와 차량을 제압한다. 즉, 자율주행 시스템이 탑재된 무인 전차와 전투 차량, 무인 항공기가 미래 전장의 주역이 될 것이며 인간, 즉 장병들은 이러한 전투요소를 실시간 네트워크를 통해 효율적으로 통제 및 결심을 하고, 결정적 순간에 전투력을 투입하는 역할을 맡게 될 것이다. 유인 플랫폼은 증가하는 전장정보를 빠르게 처리하고 대응하기 위해 더욱 많은 자율체계를 통합, 의사결정자의 인지 부담을 경감시킬 것이다. 현 가용기술 수준으로 미루어 보아 상황인식을 공유하고 필요시 일부 의사결정을 독립적으로 수행하는 자율차량 획득이 멀지 않았다.


이와 같은 이야기가 너무 꿈같이 여겨질지도 모른다. 그러나 현재의 전차를 최초의 전차 마크 I과 비교해 보면 단순 계산으로도 화력은 80배 이상, 기동력은 12배 이상 발전했다. 그 밖에 파괴력·탐지능력·방호력 등의 발전은 비교가 불가능한 수준이다. 현재의 과학 기술 발전추세를 감안하면 2030년대에는 이러한 미래형 전차가 충분히 등장 가능하다는 것이 형 소장의 견해다.


아울러 그는 미래형 전차 외에도 전쟁의 양상을 크게 바꿀 신개념 무기체계를 여러 가지 소개했다. 지난 2017년 12월, 우리나라 방위사업청과 기술품질원은 제4차 산업혁명에 대응하고 첨단 국방을 주도하기 위해 신개념무기체계 40개를 제시했다. 이 중 중요도가 높은 5가지로 본문에서 설명한 미래형 전차 외에도 군집형 초소형 무인기, 초공동 해수 흡입잠수정, 인공지능기반 적 도발징후 감지체계, 고고도 무인 충전기를 들 수 있다.


군집형 초소형 무인기는 레이더, 전자광학 카메라 등을 지닌 초소형 무인기 여러 대를 집단 운용해 일반 레이더로 탐지할 수 없는 사각지대를 주야로 감시하는 무기체계다. 이들이 수집한 정보는 실시간으로 작전 중인 병사나 지휘소로 전송돼 장병들의 작전에 도움을 준다.


초공동 해수 흡입잠수정은 평시에는 전기로 프로펠러를 돌려 추진력을 얻다가 초고속 기동이 필요하면 로켓 엔진 추진방식으로 전환한다. 해수는 산화제 역할을 해 로켓엔진 효율을 높인다. 특히 잠수정 앞부분에 만들어진 초공동 형상을 활용해 잠수정의 마찰저항을 최소화하고 초고속으로 움직이면서 상대방의 어뢰 공격을 피할 수 있다.
인공지능기반 적 도발징후 감지체계는 인공위성이나 고고도 무인기 등을 통해 획득한 영상에서 인공지능을 통해 상대방의 도발 징후를 자동적으로 식별·판단·전파하는 체계다.


고고도 무인 충전기는 태양광으로 발전하면서 고고도에서 장기체공하는 무인 충전기로 감시정찰, 중계 등 임무를 수행하는 무인기에 전기를 충전해 준다. 항공기의 공중급유 개념처럼 무인충전기에 달린 전기 충전관을 충전 대상 무인기에 꽂아서 충전하는 개념이다. 그러나 더 먼 미래에는 전기 충전관 없이 고고도 무인 충전기 근처에서 충전할 수 있는 무선 충전 방식도 나올 것이다. 이를 통해 무인기의 체공시간과 작전 범위는 크게 늘어날 것이다. 형 소장은 이러한 미래 군사 과학기술에 대해 국민들의 관심을 당부하며 인터뷰를 맺었다.

 

이동훈 기자 leedonghoon@hmgp.co.kr

 


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