PGM-17 토르
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1. 개요
PGM-17 토르는 1950년대 미국 공군이 개발한 중거리 탄도 미사일(IRBM)로, 소련을 핵 공격 목표로 영국에 배치되었다. 1950년대 중반 개발이 시작되어 1958년부터 영국에 실전 배치되었으며, 사거리 3,700km, W49 핵탄두를 탑재했다. 쿠바 미사일 위기와 대륙간 탄도 미사일의 등장으로 1963년에 퇴역했으며, 일부는 위성 공격 병기로 사용되었다. PGM-17 토르는 대한민국 미사일 개발에도 영향을 미쳤으며, 델타 로켓의 시초가 되었다.
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| PGM-17 토르 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 중거리 탄도 미사일(MRBM) |
| 사용 국가 | 미국 공군(시험) 영국 공군(실전 배치) |
| 개발 및 생산 | |
| 설계 시기 | 1957년 |
| 제작사 | 더글러스 에어크래프트 |
| 생산 기간 | 1959년–1960년 |
| 생산 수량 | 약 225기; 최대 배치 60기 |
| 대당 가격 | 625만 미국 달러 |
| 파생형 | 델타 로켓 토르 로켓 패밀리 |
| 제원 | |
| 발사 중량 | 49,600 kg |
| 길이 | 19.76 m |
| 직경 | 2.4 m |
| 추진체 | 케로신 및 액체 산소 |
| 엔진 | 로켓다인 LR79-NA-9 (S-3D) |
| 엔진 추력 | 760 kN |
| 고도 | 480 km |
| 사거리 | 2,816 km |
| 추진 시간 | 165초 |
| 유도 방식 | 관성 유도 장치 |
| 정확도 | CEP: 1 km |
| 성능 | |
| 폭발력 | 1,440 킬로톤 TNT (6.02 PJ) |
2. 역사
1954년, 미국 공군은 소련의 장거리 탄도 미사일 개발에 대한 우려 속에서 중거리 탄도 미사일 개발을 시작했다. 1956년 1월, 개발이 가속화되어 '프로젝트 에밀리'라는 암호명으로 영국에 배치되기 시작했다.
1957년 1월 25일, 케이프 커내버럴 공군 기지에서 첫 시험 발사가 이루어졌으나, 이륙 직후 추력을 잃고 발사대에 떨어져 폭발했다.[2] 이후 여러 차례의 시험 발사를 거쳐 성능이 개선되었다.
1958년부터 영국 공군에 실전 배치되었으며, 미국과 영국의 이중 통제하에 운영되었다. 토르 미사일은 지상에 수평으로 보관되었다가 발사 시 수직으로 세워졌으며, 연료 충전 등 약 15분의 준비 시간이 필요했다.
1963년, 대륙간 탄도 미사일(ICBM)의 등장과 쿠바 미사일 위기 해결의 영향으로 토르 미사일은 퇴역하였다. 일부 토르 미사일은 프로그램 437에 따라 대위성 미사일 임무를 수행했으며, 1975년 4월까지 존스턴 환초에 배치되어 저궤도 위성을 파괴할 수 있었다.
2. 1. 개발 배경
1954년 미국 공군(USAF)은 토르(Thor) 개발을 시작했다. 목표는 CEP 2km로 약 1850.74km에서 약 3701.48km 거리에 핵탄두를 탑재 가능한 미사일 시스템이었다. 이 사거리는 영국 발사 기지에서 모스크바를 공격할 수 있게 해준다.[1] 초기 설계 연구는 로버트 트럭스(미 해군 사령관)와 아돌프 K. 틸(라모-울드리지 공사, 이전 레드스톤 조병창 출신, 이전 나치 독일)이 이끌었다. 개선된 IRBM (중거리 탄도 미사일) 사양은 다음과 같다.| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 사거리 | 약 2816.34km |
| 크기 | 직경 약 2.44m, 길이 약 19.81m (더글러스 C-124 글로브마스터에 탑재 가능) |
| 총 이륙 중량 | 약 49895.12kg |
| 추진력 | 기존 나바호 파생 아틀라스 부스터 엔진의 절반 |
| 탄두 재진입 속도 | 10000mph |
| 유도 시스템 | 무선 백업이 있는 관성 유도 시스템 (적의 방해에 대한 낮은 감수성) |
토르는 메인 엔진 측면에 버니어 엔진을 가지고 있어, 연료 탱크 측면에 있는 아틀라스 버니어 엔진과 유사한 롤 제어가 가능했다.
1955년 11월 30일, 더글러스, 록히드, 노스아메리칸 항공에 프로젝트 입찰 기회가 일주일 주어졌다. 미사일은 기존 기술, 능력 및 기법을 사용하여 신속하게 실전에 투입될 예정이었다. 1955년 12월 27일, 더글러스는 기체 및 통합에 대한 주요 계약을 체결했다. 노스아메리칸 항공의 로켓다인 사업부는 엔진 계약을, AC 스파크 플러그는 주요 관성 유도 시스템 계약을, 벨 연구소는 백업 무선 유도 시스템 계약을, 그리고 제너럴 일렉트릭은 노즈콘/재진입 차량 계약을 각각 체결했다. 더글러스의 제안에는 볼트 체결 탱크 벌크헤드(초기에 제안된 용접된 벌크헤드와 반대)와 공기 역학 개선을 위한 테이퍼형 연료 탱크를 선택하는 내용이 포함되었다.
엔진은 아틀라스 MA-3 부스터 엔진의 직계로, 추력 챔버 하나를 제거하고 엔진이 더 작은 토르 추력 섹션 내에 맞도록 배관을 변경했다.
엔진 구성 요소 테스트는 1956년 3월에 시작되었다. 첫 번째 엔지니어링 모델 엔진은 6월에, 첫 번째 비행 엔진은 9월에 나왔다. 초기 토르 엔진은 높은 고도에서 터보 펌프 윤활유의 거품 발생 및 베어링 유지 문제로 인해 여러 발사 실패를 겪었다. 1957년의 초기 토르 테스트는 원추형 노즐과 135000lbf의 추력을 가진 로켓다인 LR-79 엔진의 초기 버전을 사용했다. 1958년 초에는 종 모양의 노즐과 150000lbf의 추력을 가진 개선된 모델로 대체되었다. 완전히 개발된 토르 IRBM은 162000lbf의 추력을 가졌다.
2. 2. 초기 개발
1954년 미국 공군(USAF)에 의해 토르(Thor) 개발이 시작되었다. 1955년 11월, 더글러스, 록히드, 노스아메리칸 항공 등 세 회사가 프로젝트 입찰에 참여했다. 1955년 12월 27일, 더글러스는 기체 및 통합에 대한 주요 계약을 체결했다. 노스아메리칸 항공의 로켓다인 사업부는 엔진 계약을, AC 스파크 플러그는 주요 관성 유도 시스템 계약을, 벨 연구소는 백업 무선 유도 시스템 계약을, 제너럴 일렉트릭은 노즈콘/재진입 차량 계약을 각각 체결했다.[1]엔진 구성 요소 테스트는 1956년 3월에 시작되었다. 첫 번째 엔지니어링 모델 엔진은 6월에, 첫 번째 비행 엔진은 9월에 나왔다. 초기 토르 엔진은 높은 고도에서 터보 펌프 윤활유의 거품 발생 및 베어링 유지 문제로 인해 여러 발사 실패를 겪었다. 1957년의 초기 토르 테스트는 원추형 노즐과 135000lbf의 추력을 가진 로켓다인 LR-79 엔진의 초기 버전을 사용했다. 1958년 초에는 종 모양의 노즐과 150000lbf의 추력을 가진 개선된 모델로 대체되었다. 완전히 개발된 토르 IRBM은 162000lbf의 추력을 가졌다.
2. 3. 시험 발사
LC-17에서 케네디 미사일 부속기지 시험 발사가 이루어졌다.[2] 압축된 개발 일정 때문에 아틀라스 벙커 계획을 사용하여 시설을 제때 완료해야 했다.1957년 1월 25일, 첫 번째 시험 발사(미사일 101)는 이륙 직후 추력을 잃고 발사대에 떨어져 폭발했다. 4월 20일 발사된 토르 102는 레인지 안전 담당자의 판단 오류로 35초 만에 비행이 종료되었다. 8월 22일, LC-17A에서 발사된 미사일 104는 프로그래머 신호 강도 감소로 T+92초에 파괴되었다.
1957년 9월 20일, 토르 105가 프로그램 시작 21개월 만에 첫 번째 성공적인 비행을 완료했다.[2] 원격 측정 장비가 없어 총 사거리가 약 2414.01km에 달했다. 1957년 마지막 세 번의 토르 시험은 모두 성공했다.
1958년은 연이은 실패로 시작되었으나, 지속적인 기술 문제 해결로 이후 발사 실패는 더 이상 없었다. 2단계 시험은 AC 스파크 플러그 관성 유도 시스템으로 1957년 12월 7일에 시작되었으며, 첫 번째 성공적인 비행은 12월 19일에 이루어졌다.[2]
토르의 작전형 변형인 DM-18A는 1958년 가을에 시험을 시작했다. 1959년 상반기에는 성공적인 발사가 이어졌다.
2. 4. 주피터 미사일과의 경쟁
미국 육군의 PGM-19 주피터 미사일은 미국 해군의 잠수함 발사용 UGM-27 폴라리스, 미국 공군의 PGM-17 토르와 사거리가 비슷하여 경쟁 관계에 있었다.[2]| 미사일 | 무게 | 사거리 | 핵탄두 | 운용 주체 |
|---|---|---|---|---|
| PGM-19 주피터 | 50톤 | 2400 km | W38 핵탄두(3.75 Mt), W49 핵탄두(1.44 Mt) | 미국 육군 |
| UGM-27 폴라리스 | 13톤 | 1900 km | W47 핵탄두(600 kt) | 미국 해군 |
| PGM-17 토르 | 50톤 | 3700 km | W49 핵탄두(1.44 Mt) | 미국 공군 |
주피터 미사일은 당초 미 해군의 전략원잠에서 발사하려고 개발되었으나, 액체산소를 전략원잠에서 보관하고 주입하는 것이 위험하다고 판명되어 고체연료 핵미사일을 새로 개발하기로 하였다. 미 해군에서 포기한 PGM-19 주피터는 미국 육군이 사업을 가져갔다. 고체연료로 바꾼 UGM-27 폴라리스는 50톤 무게에서 13톤으로 가벼워졌으며, 잠수함 내부에서의 연료 보관 문제도 해결되었다.
크라이슬러와 앨라배마 주 헌츠빌의 레드스톤 조병창이 공동 개발한 주피터 미사일은 본래 비행장, 철도 조차장, 지휘 통제 시설 등과 같은 고가치 표적을 매우 높은 정확도로 공격하도록 설계되었다. 베르너 폰 브라운의 지휘 하에 레드스톤 팀은 약 1800m의 정확도를 가진 관성 유도 장치를 개발했다.
미 해군은 탄도 미사일로 잠수함을 무장시키기 위해 주피터 프로그램에 참여했고, 주피터는 잠수함 선체 내에 보관할 수 있도록 납작한 형태를 갖게 되었다. 그러나 해군은 액체 연료 로켓을 잠수함 내에 보관하는 것이 매우 위험하다고 우려했다. 1956년에는 더 가볍고 안전하게 보관할 수 있는 고체 연료 SLBM을 특징으로 하는 폴라리스 프로그램이 제안되었다. 해군은 폴라리스로 전환했고 주피터를 포기했다.
성능이 거의 동일한 두 개의 IRBM(중거리 탄도 미사일)이 있었기 때문에 둘 중 하나만 실전 배치될 것이 분명했고, 육군과 공군 사이에 경쟁이 벌어졌다. 주피터의 시험 프로그램은 토르보다 두 달 늦게 시작되었지만 더 순조롭게 진행되었다. 토르 103호의 폭발과 같은 사고는 피할 수 있었고, 초기 로켓다인 엔진을 괴롭혔던 터보펌프 문제도 공군의 미사일보다 훨씬 일찍 주피터에서 해결되었다.
주피터 프로그램은 더 나은 시험과 준비 덕분에 성공적이었다. 각 미사일은 인도 전에 헌츠빌에서 전체 지속 시간의 정적 발사를 거쳤다. 토르는 발사 전에 PFRF(사전 비행 준비 발사)를 거쳤는데, 발사 시설이 전체 지속 시간 발사를 위해 설계되지 않아 5~15초 동안만 진행되었다. 미사일 107호는 PFRF를 전혀 거치지 않았고, 발사는 발사대 폭발로 끝났다. 토르 시험용 정적 발사대는 1958년 5월에야 개설되었고, 그 시점에서 미사일의 발사 기록은 4번의 성공과 9번의 실패(4번의 발사대 폭발 포함)였다. 1958년 5월 말 주피터는 5번의 성공과 3번의 실패(발사대 폭발 없음)를 기록했다. 헌츠빌에서 이루어진 철저한 시험 덕분에 주피터 미사일은 대부분 비행 준비가 완료된 상태로 CCAS에 도착한 반면, 토르는 발사 전에 광범위한 수리 또는 개조가 필요한 경우가 많았다.
1957년 말 소련의 스푸트니크 1호와 2호 발사 이후, 찰스 E. 윌슨 미국 국방 장관은 퇴임 전 마지막 조치로 토르와 주피터가 모두 실전 배치될 것이라고 발표했다. 이는 소련의 능력에 대한 두려움과 두 미사일 중 하나라도 취소될 경우 더글러스 또는 크라이슬러에서 발생할 해고로 인한 정치적 여파를 피하기 위한 것이었다.
2. 5. 배치
PGM-19 주피터는 이탈리아와 터키에 배치되었고, 토르 미사일은 1958년 8월부터 영국에 배치되어 영국 공군 폭격 사령부의 20개 비행대대가 운영했다.[3][4] 미사일은 수평 상태로 격납고에 보관되었다가, 철도와 전기 모터를 이용해 꺼내져 발사대에 수직으로 세워졌다. 액체산소와 RP-1 액체 연료 주입 등 발사 준비에는 약 15분이 소요되었다. 발사 후 약 18분 만에 핵탄두가 목표 지점에 도달했다.2. 6. 퇴역
1963년 쿠바 미사일 위기의 영향과 아틀라스 등 ICBM의 실용화로 토르는 퇴역했다. 프로그램 437을 통해 일부 토르 미사일은 대위성 미사일 임무를 수행했으며, 1975년 4월까지 존스턴 환초에 배치되어 저궤도 위성을 파괴할 수 있었다.3. 기술적 특징
PGM-17 토르는 1단 액체 연료 로켓으로, 산화제로는 액체 산소, 연료로는 등유(RP-1)를 사용했다.[10] 로켓다인 LR79-NA-9 엔진을 사용했으며, 추력은 지상에서 150000lbf, 진공에서 760kN이었다.[10] W49 핵탄두(1.44 Mt)를 탑재했으며, Mk.2 또는 Mk.3 재진입체를 사용했다.[10] CEP(원형 공산 오차)는 약 1km였다.[10]
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 엔진 | 로켓다인 LR79-NA-9 (Model S-3D) |
| 연료 | LOX/RP-1 케로신 |
| 지상 추력 | 150000lbf |
| 진공 추력 | 760kN |
| 비추력 | |
| 해수면 비추력 | |
| 연소 시간 | 165 s |
| 엔진 질량 | 643kg |
| 챔버 | 1 |
| 챔버 압력 | 4.1MPa |
| 면적비 | 8.00 |
| 추력 대 중량비 | 120.32 |
| 탄두 | Mk. 2 재진입체에 장착된 1개의 W49 탄두 |
| 탄두 질량 | |
| 위력 | 의 TNT (6.02 PJ) |
| CEP | |
| 유도 | 관성 |
4. 대한민국과의 관계
대한민국의 탄도 미사일 개발은 1970년대부터 북한의 핵, 미사일 위협에 대응하기 위해 본격적으로 시작되었다. 이승만 정부 시절부터 미사일 도입을 추진했으나 좌절되었고, 박정희 정부에 이르러 독자적인 미사일 개발에 착수했다. 1971년 국방과학연구소(ADD)가 창설되어 비밀리에 백곰 미사일 개발이 시작되었으며, 이는 미국의 나이키 허큘리스 미사일을 모방한 것이었다.[3]
대한민국은 미국의 기술 지원이 제한된 상황에서, PGM-17 토르와 같은 미국의 초기 미사일 기술을 참고했을 것으로 추정된다. 2018년 발사된 누리호 시험발사체는 토르와 유사하게 액체산소/등유(Jet A-1)를 사용하는 추력 65톤급 KRE-075 엔진을 사용한다.[4] 누리호 시험발사체의 성공은 대한민국이 독자적인 우주 발사체 기술을 확보했음을 의미하며, 이는 향후 탄도 미사일 개발에도 중요한 기반이 될 수 있다.
5. 파생형
PGM-17 토르는 실전 배치된 지 몇 년 만에 퇴역했지만, 우주 발사체로 광범위하게 사용되었다. 이 로켓은 대규모 우주 발사체 계열인 델타 로켓의 시초였다. 토르의 마지막 직계 후손인 델타 II는 2018년에 퇴역했으며, 델타 IV는 델타 II와 달리 대부분 새로운 기술을 기반으로 했다. 델타 로켓 계열의 마지막 로켓은 2024년 4월 9일에 발사되었다.
PGM-17 토르 탄도 미사일은 1단 액체 연료 로켓으로, 산화제로는 액체 산소, 연료로는 등유를 사용했다. 토르 탄도 미사일을 1단으로 사용하고 2단 이후를 추가한 토르는 발사 로켓 시리즈로서 다양한 구성으로 개발, 사용되었으며, 후에 델타 로켓으로 개칭되어 발전했다.[1]
6. 운용 국가
- United States|미국영어
: 미국 공군
- United Kingdom|영국영어
: 영국 공군은 최대 60기의 미사일을 운용했으며, 각 비행대대는 3기의 미사일을 통제했다.
| 부대 | 비행대대 | 기지 | 지역 |
|---|---|---|---|
| 폭격 사령부 제1 그룹 | 제97 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Hemswell | 링컨셔 |
| 제104 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Ludford Magna | 링컨셔 | |
| 제106 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Bardney | 링컨셔 | |
| 제142 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Coleby Grange | 링컨셔 | |
| 제269 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Caistor | 링컨셔 | |
| 폭격 사령부 제1 그룹 | 제98 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Driffield | 요크셔 |
| 제102 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Full Sutton | 요크셔 | |
| 제150 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Carnaby | 요크셔 | |
| 제226 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Catfoss | 요크셔 | |
| 제240 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Breighton | 요크셔 | |
| 폭격 사령부 제3 그룹 | 제77 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Feltwell | 노퍽 |
| 제82 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Shepherds Grove | 서퍽 | |
| 제107 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Tuddenham | 서퍽 | |
| 제113 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Mepal | 케임브리지셔 | |
| 제220 (전략 미사일) 비행대대 | RAF North Pickenham | 노퍽 | |
| 폭격 사령부 제3 그룹 | 제144 (전략 미사일) 비행대대 | RAF North Luffenham | 러틀랜드 |
| 제130 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Polebrook | 노샘프턴셔 | |
| 제223 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Folkingham | 링컨셔 | |
| 제218 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Harrington | 노샘프턴셔 | |
| 제254 (전략 미사일) 비행대대 | RAF Melton Mowbray | 레스터셔 |
참조
[1]
웹사이트
Thor Missile Deployment in the UK {{!}} Harrington Museum
https://harringtonmu[...]
2020-03-16
[2]
서적
Nuclear Weapons of the United States, An Illustrated History
Schiffer Publishing Ltd.
1996
[3]
서적
The Bomber Role 1945–1970
https://www.raf.mod.[...]
Air Historical Branch, Royal Air Force
1984
[4]
뉴스
Locks on nuclear missiles changed after launch key blunder
https://www.telegrap[...]
2013-08-06
[5]
간행물
Operation Dominic I. 1962
http://apps.dtic.mil[...]
1962
[6]
간행물
Stratospheric Cloud Over Northern Arizona
https://www.science.[...]
1963-04-19
[7]
간행물
Mystery Cloud
1963-05-14
[8]
간행물
30th Space Wing History
Department of the Air Force
1995-01-26
[9]
간행물
Cloud Ring In The Upper Stratosphere
http://kirkmcd.princ[...]
1963-06-15
[10]
웹사이트
Thor
http://www.astronaut[...]
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