지난 9일 강원도 인제군 야산에서 북한이 보낸 것으로 추정되는 무인기가 추락했다.
2014년 3월 파주시와 백령도에 추락하여 발견된 북한 소형 무인기와, 같은 해 4월 삼척에서 추가로 발견된 북한 소형 무인기 이후 3년간 4번째다. 이번 비행기는 주한미군 사드(THAAD-고고도 미사일방어체계)가 배치된 경북 성주골프장까지 촬영한 것으로 확인되어 북한의 소형 무인기 정찰 반경이 남한 전역으로 확대되고 있음을 알 수 있다.
2014년 이후 북한 소형 무인기에 대한 논란은 끊이질 않았다. 일각에서는 '북풍'의 일환으로 박근혜 정부가 조작한 비행기라는 주장을 하기도 했다. 무인 비행기 자체가 조잡해서 믿을 수 없다는 반응이었다. 반면 보수진영에서는 무기화된 북한 무인기의 공포를 확산시켜왔다. 생화학 무기나 폭발물을 탑재한, 스텔스 기능이 있는 무인기가 북한에 수백대가 있다는 주장이었다. 남한 대도시에 무차별적인 공격이 가능할 것이라며 불안감을 가중시키기도 했다.
팩트체크 미디어 <뉴스톱>은 그동안 제기되어왔던 각종 논란을 불식시키기 위해 북한 무인기의 성능을 확인하고, 현재까지 개발된 무인기 무기기술이 어느 정도인지 두 차례에 걸쳐 팩트체크하고자 한다. 이를 통해 언론이 과도하게 안보불안감을 조성하는건지, 아니면 대중이 안보불감증에 빠져있는지 확인할 수 있기를 바란다. 1회에서는 무인기의 장거리 비행에 대해 팩트체크했다.
북한산 무인기 500km 장거리 비행 가능?
2014년 파주, 백령도, 삼척에서 발견된 북한 소형 무인기의 성능은 생각만큼 뛰어나지 않았던 것으로 밝혀지고 있다. 당시 국방부 최종 조사보고서를 보면 군 당국은 북한 무인기를 "명백한 군사적 위협"으로 규정한 바 있다. 하지만 지난해 <미디어오늘>의 '북한 무인기 호들갑 떨던 언론, 다들 어디 갔나' 기사는 북한 무인기의 성능을 뻥튀기한 언론의 호들갑을 지적한 바 있다. 특히 과거 국방부와 ADD(국방과학연구소)에서 공식 발표한 북한 소형 무인기는 스포츠 오락용 RC 모형 비행기 수준의 엔진을 탑재한 것으로 밝혀졌다. 이들 비행기가 70km 이상의 작전반경이 가능하냐는 의심이 제기되면서 조작설 등 논란이 가시질 않는 상황이다.
이런 상황에서 올해 6월 인제에 추락한 북한 소형 무인기가 과연 군사분계선(MDL)에서 성주 사드 기지까지의 직선거리 270여Km를 왕복하며 정찰할 수 있는 비행체 기술을 가지고 있냐는 의문이 제기되고 있다.
결론부터 밝히면,
- 기존 발견된 북한 소형 무인기들의 비행체와 엔진 성능은 장거리-장시간 비행이 가능하다.
- 그러나 뉴스톱의 연비 분석 결과, 기존 북한 소형 무인기들은 작전거리를 충족할 연료량이 탑재된 것은 아닌 것으로 파악됐다.
- 따라서 국방부의 연비 발표에 오류가 있어 보인다.
비행거리를 결정하는 요소는?
RC 비행기나 UAV(무인비행기, Unmanned Aerial Vehicle)의 비행거리를 결정 하는 요소는 다양하다. 자동차의 공차 중량이 가벼우면 연비가 좋아지는 것처럼 무인 비행기의 중량이 가벼우면 연비가 좋아져서 오래 날 수 있다. 연료 탑재량 증가로 인하여 비행중량이 무거워 지면 연비가 떨어지는 트레이드오프(상쇄효과)가 있기는 하지만 일단 연료를 많이 채울수록 당연히 비행 거리는 늘어난다.
비행 당시의 기상상황도 역시 비행거리에 영향을 미친다. 비행체의 공기역학 디자인을 어떻게 하느냐, 사용된 엔진의 효율과 출력이 어느 정도냐에 따라서도 달라진다. 추가적으로 소형 엔진을 주로 사용하기 때문에 오랜 비행에 따른 소형 엔진과 연료 계통의 내구성 및 사용된 합성 연료의 배합 구성 역시 중요하다.
3000km 나는 모형 비행기도 존재해
다양한 변수들이 존재하지만 RC 모형 비행기 혹은 소형 UAV의 비행거리가 상상 이상으로 멀리 날기도 한다. 다음의 사례를 보자. 2003년 RC 모형 비행기 최장거리 기록이 이미 세워졌다.
케나다 뉴펀들랜드에서 아일랜드까지 무련 3,020km를 단 2.2kg(약 2.2리터)의 연료만으로 횡단한 기록인데 당시 RC 모형 비행기의 스펙은 다음과 같다.
TAM5 (Trans-Atlantic Model)라는 기체명을 가지고 있었는데 크기는 대략 파주와 삼척에서 발견된 북한 소형 무인기와 길이만 조금 긴 것 빼고는 유사한 크기이다. 엔진은 2행정 1기통 엔진을 사용했고 연료는 BP(British Petroleum)에서 특별히 개발한 Indopol L-50 폴리부틴과 윤활제 등을 혼합한 합성유를 사용하였다. 추가적으로 GPS기반 항법장치를 갖추고 있었다.
RC 모형 비행기의 장거리-장시간 비행에 관한 국내외 여러 기록들이 있지만 가장 긴 비행기록을 가진 사례만으로도 RC 모형 비행기 수준으로도 충분히 한반도 전체를 커버할 수도 있다는 것에는 이의가 없을 것이다.
물론 탑재되는 카메라나 비상착륙을 위한 낙하산과 같이 비행체의 하중을 증가시키는 요인들과 바람과 같은 환경적 요인들을 같이 고려하여야 한다. 그러나 안전한 항속 기준으로 약 14년전 RC 모형 비행기용 소형 엔진의 내구성과 당시 사용되어진 합성연료만으로도 장거리-장시간 비행이 가능한 것은 주지의 사실이다.
북한 무인 비행기 스펙은?
그럼 이제 공식적으로 발표된 북한 소형 무인기의 비행체와 엔진을 확인해보자. 국방부의 공식발표와 그동안 네티즌들이 확인한 사실들을 토대로 간단히 정리한 것이다.
위에 도표에서와 같이 파주-삼척에서 발견된 북한 소형 무인기는 비슷한 유형이며 아직 조사가 끝나지 않았지만 인제에서 최근 발견된 무인기(2017년 6월 21일 합동참모본부가 일차 공식 조사 보고서를 발표 하였다. 다음 기사에서 추가로 다루어 보기로 한다)와 백령도에서 발견된 북한 소형 무인기를 다른 유형으로 분류할 수 있다. .
편의상 파주, 삼척에서 발견된 것을 A타입, 백령도와 인제에서 발견된 것을 B타입이라고 부르겠다. 국방부 발표 자료에 따르면 다음과 같은 이동 경로와 작전거리(항로점 연결거리)를 가진 것으로 추정하고 있다.
북한 소형 비행기 내부에 데이터로 남아 있던 북한 소형 무인기의 계획된 항로점과 추락 지점 등을 국방부 관련 자료와 함께 정리하면 다음과 같다.
위 도표의 항로점 기준 연결거리를 보면 파주, 삼척에서 발견된 북한 소형 무인기(A 타입)가 비교적 단거리(130~150Km) 였고 백령도와 최근에 인제에서 발견된 북한 추정 소형 무인기(B타입)의 이동거리는 (400~500Km) 이상으로 추정되고 있다.
북한 무인기 중국산 제품과 사양 거의 일치
A타입과 B타입의 북한산 소형 무인기는 다음의 중국산 제품을 각각 개조하여 사용한 것으로 추정되고 있다. 개조라고 하였지만 사실 사용된 기체와 엔진 그리고 항공촬영용 카메라에 이르기까지 중국산 제품의 판매 사양과 거의 유사한 것으로 확인되었다.
단순 사양기준으로 보면 A타입의 원형으로 추정되는 중국산 SKY-09P제품의 작전반경은 항속시간 3시간과 순항속도 100km/h 기준 150Km(항속거리 300km)이고 B타입의 원형으로 추정되는 중국산 UV10CAM제품의 작전반경은 항속시간 4시간과 순항속도 88km/h 기준 176km(항속거리 352Km)정도임을 알 수 있다.
참고로 제어반경은 리모트 컨트롤러로 직접제어할 수 있는 최대거리를 말하며 항속거리는 1회 연료 주입으로 비행통제장치에 비행 경로를 GPS 정보로 설정하며 자동 항법으로 비행할 경우의 최대이동거리를 말한다. 위 모델 모두 자동 비행통제 장치와 GPS수신장치가 탑재되어 있다.
기본 스펙으로도 A타입은 충분히 비행거리 충족 가능, 그럼 B타입은?
중국산 제품의 제조사 사양으로만 보면 A타입의 원형으로 추정되는 중국산 SKY-09P제품의 작전거리는 실제 파주와 삼척에서 발견된 북한 소형 무인기의 항로점 추정 연결거리를 충분히 커버할 것으로 추정된다. 결국 중국산 SKY-09P제품을 별도의 개조나 개량 없이 그대로 사용해도 충분히 비행 가능한 거리라는 것이다.
B타입의 원형으로 추정되는 중국산 UV10CAM제품의 작전거리는 실제 백령도에서 발견된 북한 소형 무인기의 항로점 추정 연결거리(423Km)에는 못미치는 352Km 인데 중국산 UV10CAM제품을 사용한 것이라면 연료량을 증가시키거나 무게를 감량하거나 혹은 엔진을 튜닝하는 개량/개조를 했을 것이라고 보는 것이 타당하다.
인제에서 최근에 발견된 북한 추정 소형 무인기에 대한 공식적인 발표는 아직 없지만 사진과 보고된 실측(1.8m*2.4m)으로는 B타입에 가깝다.
연합뉴스 기사에 따르면 “군 당국에 따르면 이번에 발견된 무인기는 길이 1.8ｍ, 폭 2.4ｍ로, 2014년 3월 말 백령도에서 발견된 무인기와 크기가 비슷하지만, 조금 큰 것으로 파악됐다. 엔진도 2대를 달아 쌍발이었다.” 라고 밝혔다. 일단 크기는 앞의 국방부가 발표한 백령도에서 발견된 북한 소형 무인기(1.83m*2.46m) 크기랑 별 차이가 없는 것으로 보인다. 다만 엔진은 사진상으로는 2대(쌍발)가 아닌 1대(단발) 2기통 엔진으로 추정된다. 육안으로도 엔진이 단발인지 확인이 되는데, 정부가 잘못 발표한 것은 아닌지 의심된다. 국방부의 공식 조사 발표를 기다리는 이유다.
| 2017년 6월 21일 인제 추락 북한 추정 소형 무인기에 대한 합동참모본부의 공식 발표가 있었다. 후속 기사로 다루어 보고자 한다. |
다시 파주와 삼척 그리고 백령도에서 발견된 북한 소형 무인기로 돌아가 보자. 최종적으로 국방부의 발표와 사진들로 확인된 엔진 제조사와 모델을 기준으로 보면 다음과 같다.
위 도표에서 보면 글로우 엔진보다는 확실히 가솔린 엔진의 연료 효율이 높다는 것을 알 수 있다. 연료 효율이 높다는 것은 비교적 장거리 비행에 적합하다는 것이고 백령도에서 발견된 북한 소형 무인기의 항로점 추정 연결거리를 비행하기 위해서는 글로우 엔진보다는 가솔린 엔진이 더 적합 했을 것으로 판단된다. 인제에서 최근에 발견된 북한 추정 소형 무인기의 엔진 역시 같은 제조사의 것으로 추정한다.
위 도표에서 중요한 것은 사실 비행거리와 가장 밀접한 엔진의 연료효율에 있다. 우선 파주, 삼척에서 발견된 북한 소형 무인기의 엔진 제조사 자료를 기준으로 보면 연료 소모가 시간당 약 5리터이다. 물론 무게의 단위인 oz(액체의 경우 fl oz 라고 표현해야 한다)를 부피의 단위인 리터나 또 다른 무게 단위인 kg의 전환시 그리고 액체의 종류마다 차이가 있지만 대략 산술계산의 편의상 [1oz=1fl oz=28.35g=28.35ml]로 가정했다.
그런데 다음 국방부의 공식 발표자료를 한 번 보자.
A타입 엔진 연료소모율, 제작사와 국방부 약 2배차이
A타입 무인기 엔진 제조사 자료에 따르면 시간당 약 5리터의 연료가 소모된다고 하는 데 국방부 발표자료(제작사 자료라고 명기) 상에는 시간당 2.7리터가 소모된다고 명기되어 있다.
이 차이는 매우 중요하다. 확인된 연료탱크 용량 4.97 리터를 편의상 반올림하여 5리터라고 가정할 경우 시간당 약 5리터의 연료소모 기준으로는 최대 비행시간(국방부 표기로는 체공시간)이 1시간 내외다. 반면 시간당 약 2.7리터의 연료소모 기준으로는 최대 비행시간(국방부 표기로는 체공시간)이 1시간 50분 내외가 된다. 상당한 차이다.
이를 이동거리(항속거리)로 바꾸어 보면, 편의상 반올림한 연료탱크용량 5리터를 기준으로 항속거리는 시간당 약 5리터의 연료 소모 기준이라면 100km/h 로 항속시 약 100km 내외며, 시간당 약 2.7리터의 연료소모 기준이라면 100km/h 로 항속시 200km 내외가 된다.
결론적으로 연료 소모율에 따라 파주, 삼척에 추락한 북한 소형 무인기의 항로점 연결거리인 133Km와 150Km를 비행할 수 있느냐 없느냐가 결정된다는 것이다.
물론 비행거리라는 것이 항속속도와 그날 환경 그리고 최종 비행체의 무게 등 다양한 변수에 따라 달라진다. “급격한 기동이 없는 정찰용 비행기는 연비가 좋으므로 항속거리도 길어질 것으로 보인다”는 국방부의 주장을 고려하더라도 편차가 너무 크다. 글로우 연료의 성분별 혼합비율에 따라서도 연비가 달라지기도 하고 글로우 엔진을 제조사 사양 그대로 사용하지 않고 개량을 했을 경우에도 연비가 달라지기도 한다. 하지만 2배에 가까운 차이가 나는 것은 쉽게 이해하기 어렵다.
따라서 엔진 제조사 자료 기준으로 2행정 글로우 연료 엔진이 아니라 가솔린 엔진 연료 소모율을 가지고 국방부가 산정시 실수를 한 것은 아닌지 의심된다. (참고로 마력당 가솔린 엔진의 연비가 글로우 엔진에 비하여 훨씬 좋다)
국방부가 말한 제조사의 연료 소모량에 관한 신뢰성 있는 증빙 자료와 출처가 공개 되어야 할 것이다.
지금까지의 논의와 추정하고 있는 중국산 제품의 사양 정보를 가지고 파주, 삼척에 추락한 A타입 북한 소형 무인기에 관하여 정리를 하면 다음과 같다.
참고로 RC 전문가들의 의견은 기존 글로우 엔진의 카브레타(Carburetor, 기화기)와 점화장치를 변경하여 가솔린 엔진으로 개조 해서 사용하는 경우도 있다고 한다.
B타입 무인기 최대 352km 비행가능... 비행거리 423km에 못미쳐
두번째로 B타입인 백령도 추락 북한 소형 무인기의 엔진에 대하여 알아보자. 국방부는 이 기종이 A타입과 다른 체코산 가솔린 엔진이며 연료량이 연료통 기준 3.4리터 라고 발표하였다.
엔진 제조사 자료기준으로 연료 소모율은 시간당 1.2 리터이며 이를 기준으로 항속 비행 최대 시간은 2시간 45분 내외로 추정된다.
백령도 추락 북한 소형 무인기의 원형으로 추정되는 중국산 UV10CAM(연료용량이 3리터라고 한다)의 제원상 순항속도 88Km/h 라고 하나 엔진 제조사의 연료 소모율이 6000RPM 풀쓰로틀 기반 자료라 순항속도를 A타입과 동일하게 100Km/h 로 가정시 최대 항속거리는 약 280Km 내외가 된다.
이는 국방부의 공식 발표자료의 항속거리 범위 안에 있으나 백령도 추락 북한 소형 무인기의 항로점 연결 거리인 423Km에는 훨씬 못미치는 거리이다. 그러나 백령도 추락 북한 소형 무인기의 원형으로 추정되는 중국산 UV10CAM의 사양기준으로는 4시간 비행이 가능하다고 나와 있어서 이를 기준으로 제원상 순항속도 88Km/h 를 적용하면 352Km까지 늘어난다.
앞의 논의와 추정하고 있는 중국산 제품의 사양 정보를 가지고 백령도에 추락한 B타입 북한 소형 무인기에 관하여 정리를 하면 다음과 같다.
결론적으로 파주, 삼척에 추락한 북한 소형 무인기 A타입과 백령도에 추락한 북한 소형 무인기 B타입 모두 비행체 내부에 남아 있던 항로점 기준 연결 거리(작전비행거리)를 사실상 만족할 수 없는 연료량과 엔진 연료 소모율이라고 추정할 수밖에 없다. 결국 해당 무인기들이 모두 원출발지로 돌아가지 못하고 중간에 추락할 수밖에 없었다는 것이다.
이는 항로점 기준의 비행 루트만을 보아도 반환지점을 돌아 자동 복귀 중 추락한 지점까지의 이동 거리를 대략적으로 비교해 보면 <뉴스톱>의 A타입, B타입 최대항속거리 추정이 유효함을 알 수 있다.
가정이지만 북한 소형 무인기의 원형으로 추정되는 중국산 제품의 사양만 보고 북한이 구매를 했고 작전에 투입하였으나 실제로 중국산 제품의 품질과 실제 운용 효율이 제작사의 사양에 미치지 못한 것은 아닌가 추측해 볼 수도 있다. 아이러니하게도 해당 중국산 제품들은 현재 모두 제작사의 홈페이지 상에서는 공식적으로 정보가 사라졌다.
국방부의 정확하고 신중한 발표 아쉬워
<뉴스톱>은 엔진 제조사의 기본사양을 기준으로 추정한 분석결과를 가지고 군 당국이 북한 무인기 사건을 조작했다는 결론을 내리려는 것이 아니다. 국방부 발표가 실제 비행체의 추정 항속거리와 상이 한 것은 사실이지만, 소형 무인기의 비행 거리와 연비는 워낙 외부 변수에 민감하기 때문에 달라질 가능성도 있다.
<뉴스톱>이 지적하고 싶은 것은 RC 모형비행기 수준으로도 충분히 대한민국 전역을 항공촬영 할 수 있다는 것이다. 실제로 북한 소형 무인기에 탑재되어 항공촬영을 했던 무거운 DSLR이 아니고 40만원 내외의 74그램짜리 4K영상지원(Full HD 이미지) 고프로 세션 카메라만 달아도 좋은 고화질의 항공촬영과 비행 연비까지도 쉽게 올릴 수 있다. 충분히 접근 가능한 기술은 차고 넘치는데 굳이 무거운 DSLR을 탑재한 것은 북한 소형 무인기의 원형으로 추정되는 중국산 제품의 기본 사양에 많은 개량이나 개조를 한 것은 아닌 것으로 생각해볼 수 있다.
적어도 국방부의 공식 브리핑이라면 급하게 서둘러서 발표 할 것이 아니라 충분히 조사 후 정확한 정보를 명확한 출처와 함께 공개 하는 것이 중요하다는 것이다.
현재까지 정황으로 볼 때 북한 소형 무인기 A타입에 대한 국방부 발표 연비는 과장된 면이 있고 제조사 자료조사에서 정확성이 떨어진 것으로 밖에 볼 수 없다.
국민은 우리 군을 사랑하고 존경한다. 몇몇 언론과 여론의 질타에 스스로의 진중함과 냉정함을 잃지 않았으면 한다.
