토마호크는 현대전에서 정밀타격의 기준을 확립한 순항미사일이다. 토마호크는 크게 추진체계, 유도부, 탄두부로 구성되며, 또한 이를 투발하는 발사기로 구성된다.
BGM-109C 토마호크 순항미사일 <출처: 미 해군>
추진체계와 비행특성
토마호크 미사일은 비행 중에는 날개를 펴고 공기흡입구를 개방하여 터보팬 엔진을 가동한다. <출처: 미 해군>
추진체계로는 터보팬 엔진이 활용되어, 윌리암스 인터내셔널의 F107-WR-103이 초기에 사용되다가 이후 버전에서는 F107-WR-400과 402로 교체되었다. 함정이나 잠수함에서 발사시에는 Mk 106 고체연료 부스터 로켓을 장착하는데 추력은 32.62 kN에 이른다. 부스터의 무게도 상당하여 157kg 정도에 이르지만, 크기는 길이 66cm에 직경 48.3cm로 작은 편이다. 한편 잠수함 발사형은 선박발사형 만큼의 사거리를 확보하기 위하여 추력이 증가된 Mk 111 부스터를 장착하고 있다. F107엔진은 연료로 JP-9을 사용한다.
기본적으로 순항미사일이란 날개로 비행하는 폭탄이므로 항공기와 유사한 비행특성을 갖는다. 토마호크는 발사 후 부스트 단계에서는 통상 50도의 각도로 상승하다가 연료가 소진되면, 부스터를 분리하면서 너비 2.6m짜리 날개가 펴지면서 비행상태로 전환한다. 또한 가변식의 공기흡입구가 밖으로 튀어나와 공기를 빨아들이면서 터보팬 엔진을 가동하게 된다.
토마호크의 Mk 106 부스터 분리 장면<출처: San Diego Air & Space Museum Archive>
비행시 사용되는 터보팬 엔진은 열방출이 작아 적외선 센서에 탐지될 확률이 낮고, RCS(Radar Cross Section, 레이더 피탐지면) 값도 낮은데다가 비행고도도 매우 낮아 레이더에 탐지될 가능성도 매우 낮다. 일단 육상으로 올라오면 토마호크는 관성항법과 지형대조(TERCOM) 유도로 사전에 미사일의 컴퓨터에 저장된 지도를 따라 비행한다. 마찬가지로 표적도 사전에 영상을 저장하여 이를 인식한다. 지형대조로 비행함에 따라 지형을 따라 100~300미터(30~90피트)의 고도로 비행하기 때문에 레이더 탐지를 피할 수 있다.
토마호크 미사일의 비행패턴 <출처: Public Domain>
유도장치
순항미사일의 가장 큰 장점을 바로 정밀한 타격능력이다. 이러한 정밀타격능력의 핵심은 항법장치에 있다. 토마호크는 TAINS 항법장비 패키지를 장착하고 있다. TAINS는 TERCOM Assisted Inertial Navigation System의 준말로 TERCOM(Terrain Contour Matching, 지형대조항법)에 기반한 관성항법장치를 뜻하는데, 전체 무게는 37kg 정도에 이른다.
토마호크의 TAINS 항법장비 패키지 <출처: San Diego Air & Space Museum Archive>
BGM-109A는 AN/DPW-23 TERCOM으로 지형의 등고선을 활용하여 비행한다. TERCOM만으로는 원형공산오차가 40~50m 정도이지만 핵탄두를 탑재하는 BGM-109A에게는 의미가 없는 편차이기 때문에 충분하다. 그러나 재래식 탄두를 사용하는 BGM-109C는 TERCOM만으로는 유효한 공격이 불가능하므로 AN/XQ-1 DSMAC (Digital Scene Matching Area Correlation system, 디지털 영상대조 시스템)를 장비하여 TERCOM의 한계를 극복했다.
TERCOM의 운용방식 <출처: Public Domain>
DSMAC은 영상을 디지털로 바꿔 비행경로를 인식하게 하는 장비이다. 토마호크 아래에 장착된 카메라로 지상의 지형을 촬영하면 그 영상을 컴퓨터가 디지털화 하여 메모리에 저장된 사진과 대조하면서 자신의 위치를 찾아가는 방식이다. DSMAC은 외부의 도움없이 독자적 항법이 가능하다는 점과 GPS 교란상황에서도 유도가 가능하다는 장점이 있지만, 대조할 수 있는 영상을 미리 찍어야 한다는 한계도 있다. 따라서 DSMAC만을 주된 유도로 사용하지 않고 통상 보조역할과 최종유도에서 많이 활용된다. 현재는 성능이 더욱 향상된 DSMAC II가 사용되고 있다. DSMAC을 사용하면 CEP가 10 m 급이었으며, DSMAC II에서는 수 m 급으로 줄어들었다.
DSMAC의 운용개념 <출처: Public Domain>
TERCOM과 DSMAC 이외에도 보잉사의 AN/DSW-15 항법장치 세트가 장착된다. DSW-15는 리튼(Litton Industries Guidance & Control Systems Division, 現 노스럽그루만)의 RMUC(Reference Measurement Unit Computer, 지형참조측정컴퓨터), LN-35 관성항법장치, AN/APN-194 계열의 하니웰 레이더 고도계, 그리고 기타 통합장비 및 전원으로 구성된다. RMUC은 4개의 짐볼로 구성되는 P1000 관성항법장치와 64K 메모리를 탑재한 리튼의 4516-C 디지털 컴퓨터로 구성되었다. 이후 이를 대체하는 시스템으로 GPS 수신기를 포함하는 LN-100G가 만들어져 미사일의 정밀도는 더욱 향상되었다.
전술 순항미사일 유도장치의 앞면(좌)과 뒷면(우) <출처: San Diego Air & Space Museum Archive>
항법장치는 미사일마다 조합이 약간씩 다르다. 우선 BGM-109C TLAM-C 블록 I과 블록 IIA는 불펍 단일탄두(Bullpup Unitary Warhead)의 사용 직전에 맥도널 더글러스나 로랄의 DSMAC을 사용하지만, 같은 TLAM-C라도 자탄을 탑재하는 BGM-109C 블록 IIB는 각 자탄의 사용 전에 DSMAC을 활용한다. 해상공격용인 BGM-109B TSAM은 하푼 미사일에 사용하는 개량형 TERCOM(DPW-23)과 텍사스 인스트루먼트의 능동형 레이더 시커, 그리고 64K 메모리의 IBM 컴퓨터, 하니웰 레이더고도계 등이 탑재된다. 하푼 유도장치에 더하여 표적의 피아식별을 위하여 PI/DE (Passive Identification and Direction-Finding Equipment)도 장착된다.
토마호크의 비행패턴은 OFS 소프트웨어로 통제된다. <출처: Public Domain>
블록 III TLAM-C에서는 GPS, 둔감성 고폭탄두, 개량형 DSMAC, TOA 제어장치 등이 장착된다. 비행제어를 위한 소프트웨어는 맥도널 더글러스가 만든 토마호크 OFS(operational flight software)이다. TLAM-N은 잠수함과 수상함용 OFS 버전이 각각 존재하고, TLAM-C와 TASM은 잠수함과 수상함 버전이 구분이 없다.
탄두
TLAM-N은 W80 Mod 0 핵탄두를 장착했다. W80은 에너지 연구개발청(Energy Research and Development Administration, 現 에너지부)에서 개발한 열핵탄두로 파괴력은 200~250kT 사이에서 조절이 가능하다. W80 열핵탄두는 핵분열에서는 고농축 우라늄을, 핵융합에서는 슈퍼그레이드(supergrade)의 플루토늄을 사용하며, 핵분열을 위한 임계핵폭발에 사용하는 고폭탄으로는 PBX-9502가 사용된다. BGM-109G 그리폰 GLBM은 W84 열핵탄두를 채용했는데, 파괴력은 10~50kT에서 조절가능하다.
토마호크에 탑재되는 W80 핵탄두 <출처: 미 국방부>
한편 TASM과 TLAM-C 단일탄두형은 1천 파운드(454kg)의 WDU-25/B 폭발파편 고폭탄 탄두(high-explosive blast-fragmentation warhead)을 장비한다. 한편 기존의 블록IIA를 개량한 TLAM-C 블록III은 750파운드(340kg)의 WDU-36B 둔감성 탄두를 탑재한다. 둔감성 탄두는 차이나레이크 해군병기센터에서 개발되었으며, 열과 화염에도 폭발하지 않는 것이 특징이다.
TLAM-C(맨위)와 TASM(맨 아래)의 탄두 구성 <출처: Public Domain>
자탄형인 TLAM-D는 BLU-97/B CEB (Combined Effects Bomblets, 통합효과자탄)을 166발 탑재하고 목표물에 흩뿌린다. 166발의 자탄은 24개의 캐니스터에 나누어 보관되는데, 7발들이 캐니스터 22개와 6발들이 캐니스터 2개로 구성된다.
BLU-97/B 통합효과 자탄의 모습 <출처: Public Domain>
발사장치
잠수함용 토마호크는 21인치 어뢰발사관에서 발사되거나 잠수함용 수직 미사일 발사관인 Mk 45 캡슐발사시스템에서 발사된다. Mk45 VLS는 로스엔젤레스급(플라이트II/III 31척)과 버지니아급에 장착되며, 토마호크 뿐만 아니라 하푼도 발사할 수 있다.
Mk 45 수직발사관에 수납된 토마호크 미사일 <출처: 미 해군>
한편 토마호크를 운용하는 4척의 오하이오급 SSGN은 트라이던트II 미사일의 발사관에서 토마호크를 발사하는데, MAC(Multiple All-Up-Round Canister)이라고 부르는 어댑터에 토마호크 7발이 하나로 묶여 발사관마다 수납된다. 토마호크 미사일은 토마호크 AUR(All-Up-Round) 밸러스트 캔(ballast can)에 밀봉되어 MAC에 통합된다.
한편 수상함용 발사관은 초기에는 Mk 143 ABLS(Armored Box Launcher System )라는 4연장 발사기에서 발사되었다. Mk 143은 VLS를 장착할 수 없는 기존의 수상함에 장착할 수 있어, BB-61 아이오와(USS Iowa) 전함에는 무려 8개의 발사관을 장착했다. 그러나 애초에 토마호크는 Mk 41 VLS와 통합이 계획되어 타이콘데로가급과 스프루언스급은 물론이고 알레이버크급에 장착되었다.
Mk143 ABLS 발사기(좌)와 Mk41 수직발사기(우) <출처: 미 해군>
파생형
BGM-109A TLAM-N
W80 핵탄두를 탑재한 지상공격용 순항미사일. TLAM-N은 Tomah
BGM-109A TLAM-N <출처: Public Domain>
awk Land Attack Missile – Nuclear(토마호크 지상타격 핵 미사일)의 준말이다. 토마호크의 최초 개발형으로 블록I으로 분류되며, 사정거리는 2,500km이며, INS와 TERCOM 유도를 결합하여 정밀도는 CEP 80m 정도이다. 애초에 미 해군은 TLAM-N 758발을 도입하여 32척의 공격원잠과 수상함 100척에 탑재할 예정이었으나, 실제로 도입된 것은 그 절반 수준인 367발이었다. 실전배치는 1984년부터 시작되었다.
토마호크 미사일의 비행장면 <출처: 미 국방부>
냉전 종식과 함께 1991년경 조지 H.W. 부시 대통령은 실전배치되었던 TLAM-N을 모두 보관하도록 조치를 내렸다. 그로부터 약 20년 후 오바마 행정부는 2010년 NPR(Nuclear Posture Review, 핵태세보고)을 통하여 TLAM-N을 퇴역시킬 것을 결정하여 2013년까지 전량이 폐기되었다. 한편 2018년 트럼프 행정부의 핵전력 강화정책과 맞물리며 TLAM-N의 재취역이 검토되었다.
BGM-109B TASM
BGM-109B TASM <출처: Public Domain>
454kg 고폭탄을 장착한 대함용 순항미사일. TASM은 Tomahawk Anti-Ship Missile(토마호크 대함미사일)의 준말이다. 유도장치는 RGM-84 하푼 유도장치를 개량하여 만들었으며, AN/DSQ-28 J밴드 액티브 레이더 호밍 시커를 장착하고 있다. 미사일은 표적 방향으로 발사된 후에 지그재그로 비행하면서 수동 레이더 시커로 목표를 찾아낸 후에 표적이 발견되면 능동 레이더 시커로 목표를 조준한다.
TASM의 해상 실사격 시험 <출처: San Diego Air & Space Museum Archive>
이렇게 시커가 목표를 록온을 마치고 나면 수면 위로 낮게 비행하면서 레이더 탐지를 피한다. 록온 이후에도 기동이 가능하여 팝업 공격을 위해 급상승 사거나 예상치 못한 측면에서 타격을 하기 위해 비행경로의 변경도 가능하다. 냉전 이후인 1994년 TASM은 퇴역하였으며, 이후 TLAM 블록 IV로 개조되었다.
BGM-109C TLAM-C
BGM-109C TLAM-C <출처: Public Domain>
재래식 단일 탄두를 장착한 지상공격 버전. TLAM-C는 Tomahawk Land Attack Missile – Conventional(토마호크 재래식 지상타격 미사일)의 준말로 토마호크 블록IIA로도 불린다. 토마호크 미사일 가운데 가장 무거우며, INS/TERCOM 유도방식에 더하여 DSMAC 유도기능을 추가하여 CEP를 10m까지 줄였다. 최초의 블록II 모델은 목표를 측면에서 타격하는 기능이 유일했으나, 블록IIA 업그레이드를 통하여 팝업공격과 종말강하 비행모드를 추가시켰다.
TLAM-C는 DSMAC 유도기능을 추가하여 정밀도를 높였다. <출처: 미 해군>
TLAM-C는 1986년 초도작전능력을 인증하고 실전배치를 시작했다. TLAM-C는 선박 발사시에는 1,300km, 잠수함 발사시에는 925km의 사거리를 기록했다. 특히 TLAM-C는 1991년 사막의 폭풍 작전 개전과 함께 집중적으로 사용되어 300발 이상의 토마호크 블록II가 발사되었다. 당시 TLAM-C의 임무성공률은 85%에 이르렀다.
BGM-109D TLAM-D
BGM-109D TLAM-D <출처: Public Domain>
자탄을 탑재한 지상공격 버전. TLAM-D는 Tomahawk Land-Attack Missile - Dispenser(토마호크 자탄형 지상타격 미사일)의 준말로, BLU-97/B CEB 클러스터 자탄 166개를 탑재한다. BLU-97/B 자탄은 주로 항공기나 대공포대와 같은 연성표적을 공격하는데 쓰인다. TLAM-D는 여러 개의 독립 표적에 대하여 연속적으로 공격이 가능하다.
TLAM-D가 투하한 BLU-97/B 자탄의 공격장면 <출처: San Diego Air & Space Museum Archive>
TLAM-D는 비행시에 3개의 종말비행경로를 선택할 수 있으며, 표적 위로 수평비행하거나 표적을 향하여 수직으로 비행하면서 자탄을 살포할 수 있다. 1988년부터 실전배치가 시작되었다.
TLAM 블록III
TLAM 블록III 토마호크 <출처: 미 해군>
TLAM 블록III 업그레이드는 기계적 개량과 기술적 진보를 결합한 성능개수사업이다. 블록 III부터 GPS 항법이 포함되었으며, 이에 따라 임무계획시간이 80시간에서 1시간으로 줄어들었다. 또한 목표상공에서 대기하는 기능이 블록III 개수에서 처음 적용되었다. 신형 F107-WR-400 터보팬 엔진을 장착하여 연료효율을 높였을 뿐만 아니라 출력도 20%나 향상되었다.
BGM-109E TLAM 블록IV "택티컬 토마호크"
택티컬 토마호크 <출처: Raytheon>
토마호크 지상타격미사일의 업그레이드형으로 전술타격능력을 강화한 모델. 원래 해군은 1994년 TBIP(Tomahawk Baseline Improvement Program, 토마호크 베이스라인 성능강화사업)을 추진하면서 RGM/UGM-109E TMMM(Tomahawk Multi-Mode Missile, 토마호크 다기능 미사일)과 RGM/UGM-109H THTP(Tomahawk Hard Target Penetrator, 토마호크 강화표적 관통탄)을 기획했었다. 그러나 고가의 비용 소요가 예상됨에 따라 사업은 1996년 취소되었다.
택티컬 토마호크의 지상표적 공격장면 <출처: 미 해군>
한편 1998년 해군은 TACTOM(Tactical Tomahawk)의 개발을 블록IV 사업으로 추진하여 2002년 초도시험발사를 성공한 후에 2004년부터 실전배치되었다. 이에 따라 새로운 미사일은 BGM-109E TLAM-E로 명명되었으며, 택티컬 토마호크라는 애칭으로 불렸다. 택티컬 토마호크는 발사시간을 단축하였을 뿐만 아니라 새로운 전자광학센서에 로이터링 능력을 결합함으로써 앞선 타격을 촬영 후 전송하여 실시간 폭격후 피해평가가 가능하도록 했다. 택티컬 토마호크는 현재까지도 양산 중인 순항미사일의 주력이다.
BGM-109G GLCM
BGM-109G GLCM <출처: San Diego Air & Space Museum Archive>
토마호크 미사일의 지상발사버전. 유럽의 전술핵 능력 강화를 위하여 1970년대 기획되었으며, 특히 미소 군축협상의 줄다리기 속에서 소련에 대한 대항수단으로 사업이 추진되었다. TLAM-N이 사용하는 W80보다 훨씬 파괴력이 약한 W84 핵탄두를 채용했다. 미소간의 INF 조약 체결에 따라 1991년 전량 퇴역했다.
AGM-109H/L MRASM
AGM-109 MRASM <출처: San Diego Air & Space Museum Archive>
토마호크 미사일의 공중발사형으로 MRASM은 Medium Range Air-to-Surface Missile(중거리 공대지 미사일)의 준말이다. 항공기에서 운용함에 따라 사거리는 250해리로 상대적으로 짧았으며, 탄두는자탄형을 탑재했다. MRASM을 탑재하는 기종은 B-52G와 F-16으로 상정되었다. 그러나 공군이 AGM-86 ALCM을 선정함에 따라 결국 시험평가 단계에서 사업이 종료되었다.
본 연재인 '무기백과사전'의 총괄 에디터이다. 중동지역에서 군부대 교관을 역임했고, 민간군사기업을 경영했다. 현재 한남대 국방전략대학원과 신안산대 경호경찰행정학과의 겸임교수로 군사전략과 대테러실무를 가르치고 있다. 또한 각 군의 정책자문위원과 정부의 평가위원으로 국방 및 안보정책에 관해 자문하고 있다.
