[사이언스포럼] 드론 킬러! 레이저 대공무기 '천광'을 주목하라 /

"수소에너지 기술"이 추가적으로 투입될 부분

[사이언스포럼] 드론 킬러! 레이저 대공무기 '천광'을 주목하라 / YTN사이언스

 

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[음악] 이번 강연에서는 전쟁에서의 드론 위협과 이를 대응하기 위한 레이저 대공 무기의 발전에 대해 설명합니다. 드론은 현대전에서 중요한 역할을 담당하고 있으며, 특히 우크라이나와 러시아의 전쟁에서 그 비중이 증가했습니다. 드론 생산량이 급증하는 가운데, 이에 대응하기 위해 하드 킬과 소프트 킬 외에도 레이저 무기의 개발이 필요하다는 점을 강조합니다. 레이저 무기는 정밀 타격을 가능하게 하며, 저렴한 대량 생산 방식이 미래 전쟁에서 승패를 결정짓는 중요한 요소로 작용할 것입니다. 레이저 기술이 발전함에 따라 한국의 방산 산업도 세계적으로 주목받을 것으로 예상됩니다.

핵심 용어

• 드론: 드론은 무인 비행기로, 사람이 탑승하지 않고 원격으로 조종되거나 자동으로 비행하는 장비입니다. 전쟁에서는 정찰, 공격, 또는 물자 운송 등 다양한 용도로 활용되고 있습니다....

1. 서론 🚁 드론 위협과 군인들의 변화된 모습

• 전쟁에서 피하는 군인들의 모습은 드론 기술로 인해 야기된 새로운 현상이다 .
• 강연 주제는 드론의 위협과 이를 대응하기 위한 레이저 무기의 중요성에 초점을 맞추고 있다 .
• 군인들이 드론의 소리에 놀라 몸을 피하거나 항복하는 상황이 발생하고 있으며, 이는 드론의 위협이 심각함을 나타낸다 .
• 드론 공격을 방어하기 위해 전차에 특이한 구조물을 설치하는 등의 대응이 이루어지고 있다 .

 

2. 🛡️ 드론의 현대전에서의 중요성과 생산 목표

• 드론은 현대전에서 중요한 역할을 차지하고 있으며, 앞으로 전쟁에서의 그 비중은 증가할 것으로 예상된다 .
• 우크라이나-러시아 전쟁에서는 드론의 활약이 두드러지며, 이 전쟁은 드론 전쟁으로의 큰 전환점을 마련하고 있다 .
• 우크라이나는 드론 전력을 월 5만 대 이상 생산하고, 올해 총 100만 대의 생산을 목표로 하고 있다 .
• 러시아 또한 드론 생산량을 10배 이상 늘려, 올해만 140만 대의 드론을 목표로 하고 있다 .
• 앞으로의 전쟁에서는 저렴하게 대량 생산된 드론을 효과적으로 방어하는 것이 전쟁의 지속 가능성과 승패에 중요한 영향을 미칠 것이다 .

 

3. 🛡️ 북한의 드론 위협과 방어 필요성

• 최근 북한은 오물 풍선을 남쪽으로 수십 차례 날려보내었으며, 일부는 타이머와 화약이 포함되어 있어 장기적으로 위협의 가능성이 존재한다.
• 과거에는 북한이 무인기 다섯 대를 남쪽으로 침투시킨 사례가 있어, 국지방공 레이더로는 탐지되었지만 민간인 피해 우려로 대응이 어려웠다.
• 현재 북한은 러시아 및 이란과의 기술 공유를 통해 드론 및 무인기 개발을 활발히 진행하고 있으며, 이를 기반으로 국내 혼란을 유도하기 위한 영공 침범 및 테러를 지속할 것으로 예상된다.
• 그러므로 우리나라는 북한의 드론 도발에 대해 효율적이고 경제적인 방어 방안을 모색해야 한다는 필요성이 강조된다.

 

4. ⚔️ 드론 대응 전략: 하드 킬과 소프트 킬

• 현재 드론을 잡는 방식은 하드 킬과 소프트 킬로 나눌 수 있으며, 하드 킬은 표적을 물리적으로 타격하여 격추하는 방식이고 소프트 킬은 표적의 기능을 방해하는 방식이다 .
• 하드 킬에는 대공포와 유도 무기가 포함되며, 대공포는 발칸포와 천호, 비호 복합으로 특정 탄약을 사용하여 표적을 격추하는 반면, 유도 무기는 정밀 타격이 가능하다 .
• 하드킬의 한계로는 대공포의 경우 정확도가 낮고 민간인 피해 우려가 있으며, 유도 무기는 비쌈에도 드론 대응에 효과적이나 저가형 드론에는 한계가 있다 .
• 한편, 소프트킬 무기 체계는 재머와 드론 건 등을 포함하며, 저가의 상용 드론에는 효과적이나 고가의 군사용 드론에 대해서는 대응이 제한적이다 .
• 전체적으로, 소프트킬은 하드킬보다 저렴하고 군집 드론 등 다양한 타겟에 동시에 대응 가능하나, 아군 자산에 영향을 줄 수 있는 단점이 있다 .

 

5. 🚀 레이저 대공무기 '천광' 개발 배경 및 과정

• 레이저 대공무기 개발은 2013년과 14년 북한의 무인기 발견으로 시작되었으며, 이에 따라 효율적인 대응 수단이 필요하게 되었다 .
• 2015년부터 2017년까지 수요 결정을 거친 후, 방위사업청이 2019년 8월에 개발 착수하여, 45개월의 개발 기간을 거쳐 2023년 4월에 성공적으로 개발되었다 .
• 레이저 대공무기 블록 1은 ‘천광’이라는 통상 명칭을 부여받았으며, 이후 계속해서 블록 2 등으로 진화할 것으로 예상된다 .
• 이 무기 체계는 진화적 개발 전략을 적용하여 단계적으로 성능을 향상시키는 방향으로 개발되고 있다 .
• 따라서 후속 사업도 '블록' 또는 '빌드'라는 용어가 붙을 경우, 이러한 진화적 개발 전략이 적용된 것으로 이해할 수 있다 .

 

6. 🚀 레이저 대공 무기 천광의 기술적 특징과 성능

• 레이저 대공 무기는 두 단계로 구분되며, 2026년부터 이동형 모델 개발이 예정되어 있다 .
• 블록 1의 주요 성능은 근거리 소형 무인기 및 드론에 대한 효과적인 대응 가능성과 원거리에서 동전 크기의 표적을 정밀하게 타격할 수 있는 능력이다 .
• 레이저 무기는 광섬유 방식을 적용하며, 에너지 효율은 약 30%, 나머지 70%는 열 에너지로 방출된다 .
• 레이저 대공 무기는 군의 시험 평가를 통해 모두 100% 격추에 성공하였으며, 2023년 4월 개발이 완료되었다 .
• 레이저 무기는 세계 최초의 군 요구 성능을 충족시키며, 북한의 무인기 대응 능력을 향상시키는 효과가 있다 .

6.1. 레이저 대공 무기의 개발 단계와 성능

• 레이저 대공 무기는 두 단계로 구분되며, 초기에 고정형으로 개발되었고, 이후 이동형으로 출력과 조준 정확도를 개선할 계획이다 .
• 블록 1의 핵심 성능으로는 대공포의 근거리에서 소형 무인기 및 드론을 효과적으로 대응할 수 있으며, 원거리에서 동전 크기의 표적을 정밀 타격할 수 있는 능력이 있다 .
• 2026년에는 이동형 레이저 대공 무기의 개발이 시작될 예정이다 .

6.2. 레이저 대공무기의 구성 요소 및 기술적 세부 사항

• 레이저 대공무기는 크게 레이저 발사 장치, 통합 냉각 장치, 표적 위치 확인 장치의 세 부분으로 구성된다 .
• 레이저 발사 장치는 레이저 발생 장치, 빔 직속기구, 발사 통제 장치로 나눌 수 있다 .
• 이 무기는 광섬유 방식을 적용하여 에너지 효율이 약 30%에 불과하므로, 나머지 70%의 열을 방출해야 한다 .
• 초기에는 통합 냉각 장치가 레이저 발사 장치와 일체형으로 설계되었으나, 정밀한 빔 속기 때문에 두 장치를 물리적으로 분리하여 개발되었다 .
• 통합 냉각 장치는 열 에너지를 밖으로 전달하는 역할을 수행한다 .

6.3. 레이저 대공 무기 운용 및 시험 평가

• 레이저 대공 무기의 운용 과정은 레이더가 표적을 잡고, 해당 정보를 무기로 전달한 후, 표적의 위치를 확인하고 조준하여 정밀 타격을 수행하는 방식이다 .
• 이 무기는 정밀하게 취약 부위를 선택적으로 조준할 수 있으며, 이를 통해 효과적인 대응이 가능하다 .
• 레이저 대공 무기는 군의 요구 성능을 만족시키기 위해 계절 시험 평가를 실시하여, 무인기와 드론을 대상으로 100% 격추 성공률을 기록하였다 .
• 최종 전투 적합 판정을 통해 레이저 대공 무기는 2023년 4월에 성공적으로 개발 완료되었다 .
• 레이저 대공 블록원 청광의 성공적인 개발은 군의 요구에 부합하는 세계 최초의 장비로, 다른 선진국과의 기술 경쟁에서 우위를 점할 수 있는 발판을 마련하였다 .

6.4. 레이저 대공무기의 군사적 필요성과 수출 가능성

• 군은 북한의 무인기에 대응하기 위한 능력을 갖추게 되었으며, 이러한 배경에서 레이저 무기의 필요성이 강조된다 .
• 그러나 현재 선진국들이 레이저 무기를 개발 중에 있어, 실제 구입 가능한 무기 체계는 부족한 상황이다 .
• 전쟁의 영향이 커짐에 따라 대 드론 체계인 레이저 무기에 대한 관심이 증가할 것으로 예상된다 .
• 한국의 대표 무기 체계인 천궁 2의 경우, 높은 기술력으로 이미 여러 국가에 수출되고 있어 레이저 무기 또한 많은 국가들로부터 관심을 받을 것이다 .
• 결국, 레이저 무기는 K 방산 수출의 중요한 축으로 자리 잡을 것으로 기대된다 .

6.5. ️ 레이저 대공 무기의 기술적 원리와 성능 향상 방법

• 레이저 무기는 태양과 돋보기를 비교하며, 표적에 정밀 타격을 위해 강한 레이저 발생 장치와 안정적인 조준 기술이 핵심이라고 할 수 있다 .
• 레이저 무기의 성능을 높이기 위한 세 가지 핵심 기술은 레이저 발생 기술, 레이저 발사 기술, 그리고 집계 통합 기술으로 구분된다 .
• 레이저의 출력을 높이기 위한 방법으로는 빔 중첩, 파장 제어, 그리고 위상 제어 방식이 있으며, 위상 제어 방식은 가장 난이도가 높은 기술로 평가된다 .
• 레이저의 조준 정확도는 마이크로 라디안 단위를 사용하고, 낮은 정확도 수치는 더 높은 정밀도를 나타내므로 기술 개발이 필수적이다 .
• 대기를 통과할 때 발생하는 대기 왜곡 현상은 레이저 성능 저하에 영향을 미치므로, 이를 보정하기 위한 기술 개발 또한 필요하다 .

7. 결론 🚀 레이저 무기 개발과 한국형 스타워즈 프로젝트

• 레이저 무기의 개발 계획에 따라 올해까지 100kW 레이저 무기 개발 후, 2025년부터 200kW에서 500kW의 출력을 목표로 하고 있으며, 2030년대에는 메가와트 출력을 달성할 계획이다 .
• 한국은 현재 기술 격차가 크나, 향후 5년 내에 세계 3위 또는 5위권 내 진입이 가능할 것으로 예상된다 .
• 레이저 무기는 지상 무기 체계, 함정, 항공기, 우주 무기 순으로 적용될 전망이며, 이를 위한 기반 기술 개발이 염두에 두어져야 한다 .
• 한국형 스타워즈 프로젝트는 한국의 지형과 군의 필요에 맞는 레이저 무기를 개발하는 종합적인 프로젝트로, 향후 해당 무기가 항공 및 우주에서 활용될 것을 기대하고 있다 .
• 따라서 다양한 무기 체계에 레이저를 적용하기 위한 기술 개발이 병행되어야 함이 강조된다 .