주요국 정찰위성 현황과 우리의 과제
이 글은 우리 군이 독자적인 군 정찰위성을 운용하기에 앞서 준비해야 할 것들을 선진국의 사례를 통해 살펴본 것이다. ‘국가위성 통합운영센터’에 참여하여 위성정보를 공유하기 위한 운영개념과 방식을 정립해야 한다는 것과 국가시설과 지원능력 활용, 위성영상 상호제공을 위한 연동체계 구축, 이동형 지상체 운영을 과제로 제시했다. 막대한 예산이 소요되는 정찰위성을 필요한 만큼 확보할 수는 없으므로 민군이 협력할 수 있는 효율적인 방안을 세밀하게 마련해 놓아야 한다는 점을 강조했다.
정찰위성이란 ‘지구상공의 궤도에서 지구 표면, 대기, 해양 등을 관측하는 위성’을 말한다. 이른바 지구관측위성(Earth Observation Satellite)이다. 군사적으로는 ‘군사 핵심표적에 대한 도발 징후 감시 및 식별 위한 위성영상 정보 획득’, ‘적 지역 핵심표적에 대한 영상정보 수집 및 표적정보 지원’, ‘감시권내 주변지역 및 국경지역 군사 활동 감시’, ‘필요시 해외 파병지역에 대한 영상정보 수집 및 제공’, ‘국가적 재난재해 예방과 대응지원 위한 정보 수집’ 등을 임무로 본다. 지난해 4월 26일에 개최된 국가우주위원회에서는 ‘국가위성 통합운영센터’를 설립하기로 결정했다. 국방부도 여기에 참여한다. 국가 재난재해 대응, 1)국토관리, 환경감시 등 국가적 차원에서 위성영상이 요구되는 경우 2)범부처 간 협력을 하기 위해서다. 주요 임무는 여러 부처가 관여하고 있는 저궤도 국가위성(다목적실용위성, 차세대중형위성, 차세대소형위성 등)을 효율적으로 통합 운영하는 것이다. 구체적인 업무는 촬영계획 공동 수립, 다중 위성촬영 스케줄링 등이다.
우리 군은 지금 독자적인 정찰위성 개발사업을 진행하고 있다. 그동안은 다목적 실용위성 등 저궤도 국가 위성을 활용해 왔다. 군 정찰위성을 확보해도 우리나라가 보유한 위성자산을 계속 활용해야 하고, 군이 수집한 비군사 정보를 공유하는 것도 필요하다. 과학기술정보통신부, 항공우주연구원, 국방과학연구소, 정보기관 등 많은 기관과 협력해야 한다. 아직 위성 운용 경험이 부족한 우리에게 선진국의 사례를 보는 것은 큰 도움이 된다.
주요국의 운용 현황
미국은 국방부 훈령(DoDD 5105.23)에 임무, 조직 등이 명시된 국가정찰국(National Reconnaissance Office: NRO)이 정찰위성의 개발 및 운영(관제, 수신, 판독, 전파)을 전담하고 있다. NRO는 국방부와 중앙정보부(CIA: Central Intelligence Agency) 공동의 비밀조직으로 1961년에 공동 창설되었는데, 정찰위성의 개발과 운영을 담당하기 위한 것이 목적이었다.
국방부 산하에는 정찰위성 영상 분석 처리와 공간영상정보 생산을 전담하는 국가지리공간정보청(NGA: National Geospatial-intelligence Agency)도 있는데, 군의 정밀타격을 지원하고 타격효과 평가(BDA: Bomb Damage Assessment)를 수행하고 있다. 미군을 해외에 파병할 때는 이동형 지상체(위성영상 수신체계: 정찰위성 및 민간 지구관측위성 영상 수신)를 함께 배치하여 전장에서 영상을 직접 수신하고 있다. 전장상황 변화를 파악하고, 표적 감시나 위치 추적을 위해서다.
독일은 정찰위성의 촬영계획 수립, 분석 및 전파를 군 전략정찰사령부에서 담당하고 있다. 위성 관제 및 수신은 대부분 자동화했고, 관련 시설 관리 및 유지 지원, 군 운영요원 훈련은 개발업체에서 수행한다. 영상레이더(SAR: Synthetic Aperture Radar)를 탑재한 정찰위성을 직접 운영하고, 전자광학 (EO: Electro-Optic) 레이더는 우방국과의 협력을 통해 활용하고 있다. 이를 위해 NATO 회원국인 프랑스와 정찰 위성 영상정보 활용을 위한 상호 연동체계를 구축해 놓았다.
민군 겸용 지구관측위성은 연방경제기술부에 속해 있는 독일항공우주센터(청)(German Aerospace Center: DLR)가 운영을 전담하고 있다. 주목할 것은 바일하임에 있는 센터 부지 안에 독일군 정찰위성 안테나가 설치되어 부지상국 역할을 수행한다는 점이다. DLR은 군 지원예산을 별도로 편성하여 독일군을 지원하고 있는 것으로 알려져 있다. 긴급 상황이 발생하면 군의 요청에 따라 해당지역의 영상촬영을 지원한다. 중요한 것은 독일군이 요구하는 작전반응시간(위성영상 요청으로부터 영상을 획득하기까지 시간) 내에 임무를 처리하는 것이다. 평시 기본 촬영계획은 일 일 단위로 수립하는데, 긴급 촬영계획은 촬영 4시간 전까지 요청하도록 하고 있다. 독일군은 현재 운영 중인 정찰위성(SAR-Lupe)을 대체하기 위해 새로운 위성(SAR-Rah)을 개발하고 있다. 올해 발사할 예정이고, 지상국도 별도로 구축하고 있다.
이탈리아는 대학연구교육부 산하 우주 청(ASI: Agenzia Spaziale Italiana)이 민 군 겸용 지구관측위성인 Cosmo-SkyMed 위성(SAR)을 개발했고, 하부 조직인 위성 운용센터에서 관리하고 있다. ASI는 1988년에 창설되어 1960년대부터 추진하던 국가 우주분야 투자 및 개발에 대한 제반사 항을 총괄하고 있다. 이탈리아군은 민 군 겸용위성인 Cosmo-SkyMed 위성에서 영상을 받아 활용하고 있다. 군 전용 전자 광학(EO) 위성으로는 Optsat-1000 및 3000을 운영하고 있다. 로마에 소재한 군 합동정찰위성센터가 영상신호 수신과 표준영상 생성을 담당하고 있으며 관련기관에 전파하고 있다. 후속으로 개발 중인 Cosmo-SkyMed 2nd Generation는 올해 발사 예정이며, 지상국도 별도로 구축하고 있다.
이스라엘은 정찰위성의 촬영계획 수립, 관제, 수신, 분석 및 전파 모두 국방부 국방정보국(IDI: Israel Defense Intelligence) 산하 위성운영센터(텔아비브 소재)에서 담당하고 있다. 독일의 경우처럼 시설 관리 및 유지 지원, 군 운영요원 훈련을 위성개발업체가 수행한다. 이스라엘군은 유사시를 대비하여 2개소의 지상국을 구축했다. 주 지상국은 IDI에, 부 지상국은 위성 개발업체인 IAI 에 두고 있다. 촬영계획은 연간, 월간, 2∼3일 전, 일일 전으로 구분하여 세부계획을 수립하고 있는데, 긴급한 경우 촬영 1시간 전까지 요청할 수 있다. 이스라엘군은 EO위성과 SAR위성을 모두 운영하고 있다. 이와 함께 이스라엘 우주청(ISA)이 운영하는 민간 지구관측위성에서 송신하는 영상도 받아서 활용하고 있다.
인도는 우주부(DOS: Department of Space) 산하 국가우주연구원(ISRO: Indian Space Research Organization)에서 민군 겸용 지구관측위성을 개발하고, 운영을 전담하고 있다. 인도군은 이를 정찰위성으로 활용해 왔는데, 2017년에 국방부가 우주청(DSA: Defense Space Agency)과 국방우주 연구원(DSRO: Defense Space Research Organization)을 설립하여 군사위성의 획득 및 운영을 추진하고 있다.
요약하자면, 많은 선진국이 군 독자 정찰위성을 보유하고 있지만, 이것만으로는 부족하기 때문에 민군 협력으로 보완하려는 노력을 해왔다. 우리 군도 조만간 독자 정찰위성을 운영하게 될 것이다. 미리 준비해야 할 몇 가지 과제를 짚어본다.
우리군의 과제
당연한 것이지만, 무엇보다 ‘국가위성 통합운영센터’와 연계하여 정찰위성의 역할과 운영개념을 명확하게 정립하는 것이 우선이다. 군이 ‘국가위성 통합운영센터’에 참여하면 정찰위성의 운영은 군이 전담하고, 관계 부처에서 요구할 때 비군사분야 위성영상을 선별적으로 제공하는 운영 방식을 구체적으로 만들어 놓아야 한다. 군과 관계부처 간 협의를 위해 위원회 형태의 협의체를 구성하는 것도 생각해 볼 수 있다. 정찰위성 획득사업에 이미 관련 부처가 참여한 협의체를 운영해왔기 때문에 이를 연장하면 될 것으로 본다.
둘째, 주요국 운영 사례에서 볼 수 있듯이 민군 협력은 필수적이다. 국가가 보유한 자원과 능력을 적극적으로 활용해야 하기 때문이다. 독일의 경우에는 국가우주기관에 군 지원 예산이 별도로 편성되어 있으며, 정찰위성 부지상국까지 설치하는 등 군을 적극 지원하고 있다는 점을 참고할 필요가 있다. 군은 필요할 경우 향후 신설될 ‘국가위성 통합운영센터’의 시설 및 자산을 활용할 수 있는 구체적인 계획을 수립해서, 평시 비군사분야 위성영상 제공과 더불어 국가위성의 영상정보를 적극적으로 획득해야 한다. 전시 피폭을 대비하고 안정적인 운영(다중성 확보)을 위해 부지상국을 구축하는 것도 필요하다. 독일은 부지상국을 국가우주기관 부지에 두었고, 이스라엘의 경우 국영 방산업체 부지에 설치한 것을 이미 언급한 바 있다. 국가 기반시설의 효율적인 사용을 위해 국가우주기관 시설에 부지상국을 구축하는 것이 무난할 것이다.
셋째, 정찰위성이 촬영한 비군사 분야 영상을 관련 부처 등과 공유하기 위한 연동체계 구축방안을 마련해야 한다. 아직까지는 ‘국가위성 통합운영센터’와 군전용 지상국 간 상호 위성정보 제공을 위한 연동방안이 정립되어 있지 않다. 앞서 말한 바와 같이 독일과 프랑스의 경우를 보면 국가 간에도 이런 연동체계가 구축되어 있다. 즉, 사전에 합의된 사용 권한에 따라 독일은 프랑스 광학 영상을 받고, 프랑스는 독일의 레이더 영상을 받고 있는 것이다. 국가우주기관 지상국과 정찰위성 지상국 간 상호 위성정보 제공을 위한 연동은 더욱 수월할 것이다.
마지막으로 해외파병의 경우 위성영상의 적시적인 획득과 작전지원을 위해 이동형 지상체(위성 영상 수신체)를 적극 활용하는 방안을 검토할 필요가 있다. 정찰위성으로 해외 파병지역에 대한 위성영상을 군에 제공하기 위해서는 해외 지상국이 별도로 있어야 한다. 다목적 실용위성 해외지 상국을 이용할 수도 있으나 지상국 위치가 정찰위성 궤도상에 있지 않으므로(다목적 실용위성은 태양동기궤도이고, 정찰위성은 경사궤도) 관제수신을 수행하기가 어렵다. 궤도를 고려할 때 위성이 파병지역을 촬영하기 위해서는 지상국이 중동이나 아프리카에 설치되어야 하는데, 국가 간 협력 및 지상국 보안 문제 등을 고려할 때 현실적으로 곤란한 것이 사실이다. 미군의 이글비전(Eagle Vision) 운영 사례와 같이 정찰위성이 파병 지역 상공에 도달할 때 소형·경량화된 이동형 지상체를 이용하여 파병군이 위성신호를 수신할 수 있게 하는 방안을 검토할 필요가 있다.
북한군이 연료 주입에 시간이 걸리는 액체 대신 고체 연료를 사용하는 탄도탄을 발사하게 되면 위성 재방문 주기를 단축해서 위협 징후를 빨리 포착해야 한다. 이를 위해서는 위성이 많아져야 하는데 국방예산의 제약을 고려하면 현실적으로 매우 어렵다. 다목적위성이나 차세대 중형위성 등 국가위성을 적극적으로 활용한다면 부족함을 어느 정도는 메울 수 있을 것이다. 국가위성을 위기 때 군에서 사용하기 위한 법적인 근거를 마련하는 것도 빼놓지 말아야 한다.
독자적인 정찰위성을 확보하는 것만으로 안심하고 손을 놓고 있어서는 안된다는 점은 분명하다. 우리나라가 보유한 위성자산을 활용하고, 군도 정보를 공유해야 한다는 점을 다시 한 번 강조한다. 국가적인 노력이 필요한 일에는 민과 군이 분리될 수 없다. 한발 앞서 세밀하게 준비해야 한다. 이번 코로나 사태에 우리가 성공적으로 대응했던 것처럼 말이다.
출처 :
http://kookbang.dema.mil.kr/newsWeb/20200421/1/BBSMSTR_000000100003/view.do