중국 극초음속 무기, GPS 없이도 별을 따라 정밀 타격

중국이 극초음속 무기의 가장 큰 약점 중 하나인 '항법' 문제를 별빛으로 해결하는 기술을 개발했다. 광동항공우주연구원(Guangdong Aerospace Research Academy) 연구팀은 마하 5 이상의 속도에서도 GPS나 중국의 자체 위성항법시스템인 베이더우(BeiDou) 없이 별을 보고 정확한 위치를 파악할 수 있는 천체 항법 시스템을 개발, 2026년 8월 10일 최종 전문가 검토를 통과했다고 밝혔다.

극초음속의 장벽: 왜 별빛이 문제였나?

비행체가 마하 5(시속 약 6,125km) 이상의 속도로 비행하면 주변 공기가 극심하게 압축되면서 강력한 충격파와 고온의 열경계층이 발생한다. 이러한 공기역학적 현상은 별에서 오는 빛이 비행체에 도달하기 전에 굴절시키고, 열복사까지 발생시켜 별의 희미한 신호를 묻어버린다. 기존의 별 센서로는 이렇게 왜곡된 별빛을 제대로 인식할 수 없었기 때문에 극초음속 환경에서의 천체 항법은 사실상 불가능했다.

해결책: 별빛 굴절을 예측하다

광동항공우주연구원 팀은 극초음속 환경에서 별빛이 어떻게 휘어지는지 정밀하게 예측하고 보정하는 방법을 개발했다. 이를 바탕으로 다음과 같은 요소를 갖춘 시제품 별 센서를 제작했다.

• 방사선에 강한 시제품 별 센서 (Prototype star sensor)
• 극한 환경에서의 별빛 굴절을 모델링하는 방사선 데이터베이스 및 시뮬레이션 소프트웨어
• 고속 왜곡에 최적화된 별자리 식별 알고리즘 (Star-map identification algorithms)

시험 결과, 이 시스템은 전파 방해가 심한 환경에서도 80% 이상, 방해가 없는 조건에서는 99% 이상의 별자리 패턴 인식률을 기록했다.

천체 항법은 어떻게 작동하나?

천체 항법은 우주에 고정된 별들을 기준점으로 삼아 비행체의 위치와 자세를 계산하는 방식이다. 별의 자연스럽고 예측 가능한 움직임을 추적함으로써 외부 신호 없이도 위치를 알아낼 수 있다. 위성, 지상국, 전파 송신이 전혀 필요 없는 완전한 수동(passive) 시스템이라는 점이 가장 큰 장점이다.

기존 항법 시스템과의 비교

특징	천체 항법 (이번 시스템)	위성 항법 (GPS/베이더우)	관성 항법 (INS)
필요한 외부 신호	없음 (별빛만 감지)	위성 신호 지속 필요	없음 (가속도계/자이로 자체 작동)
전자파 교란 면역성	매우 높음 (빛 사용, RF 전자전으로 차단 불가)	낮음 (신호 약하고 재밍/스푸핑에 취약)	매우 높음 (외부 신호 송수신 없음)
자율성	완전 자율 (항성 카탈로그만 있으면 지상/위성 불필요)	위성군 가용성에 전적으로 의존	완전 자율
한계점	맑은 하늘 필요 (구름, 주간/야간 전환, 기동시 센서 가려짐 등에 취약); 정밀도는 GPS보다 다소 낮을 수 있음	전 세계 커버리지, 전자전에 취약 (단일 고장점)	시간 흐름에 따른 오차 누적 (드리프트); 극초음속 장거리 비행 시 오차 심각
시너지 효과	INS 드리프트 보정에 사용 가능 (재밍 면역 + 장거리 안정성 확보)	보통 INS와 결합해 주기적 보정에 사용	보통 GPS나 천체 항법과 결합해 드리프트 방지

이것이 중요한 이유

GPS나 베이더우 신호는 출력이 약해 전자전(electronic warfare)에 매우 취약하다. 적군은 손쉽게 신호를 교란(jamming)하거나 가짜 신호를 보내 무기를 속일 수 있다(spoofing). 극초음속 무기는 목표까지 비행 시간이 짧기 때문에 정확한 항법이 무엇보다 중요하다. 순수한 관성 항법 장치(INS)는 시간이 지날수록 오차가 누적되며, 극초음속에서는 이 오차가 표적 명중률에 치명적일 수 있다.

이번에 개발된 별 기반 항법 시스템은 INS처럼 완전 자율적이고 전파 교란에도 강하지만, 동시에 별 관측을 통해 INS의 드리프트를 지속적으로 보정할 수 있다는 장점이 있다. 이는 위성 신호 없이도 장거리 정밀 타격을 가능하게 하는 핵심 기술이다. 연구팀은 마하 5 이상의 속도에서 대기 굴절을 정확히 예측하는 것이 가장 큰 기술적 난제였다고 밝혔다.