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[레이저 무기의 진화(4)] 가성비가 뛰어난 레이저 무기도 4가지 단점 가져
최환종 전문기자
입력 : 2023.07.17 11:20
ㅣ 수정 : 2023.07.17 11:20
목표물의 크기에 따라 레이저 무기의 필요 출력도 급격하게 높아져
레이저 무기에 대한 방어는 이론적으로 가능하지만 '100% 반사'는 불가능
[뉴스투데이=최환종 전문기자] 지난 번 글에서 레이저 무기의 5가지 장점을 살펴봤다. 그런데 장점은 또 있다.
여섯째, 가성비가 뛰어나다. 작은 드론을 격추시키기 위하여 고가의 미사일을 발사하는 것은 그 비용을 고려할 때 매우 비효율적이다. 물론 레이저 무기의 설치 비용이 비싸기는 하지만 레이저 무기의 1회 발사 비용은 대략 미화 1~2 달러 정도이므로 고가의 미사일과는 비교가 안된다.
레이저 무기의 출력이 높아지게 되면 드론 뿐 아니라 대전차 미사일, 순항 미사일, 탄도 미사일 등의 격추도 가능한데, 이정도가 되면 가성비는 타의 추종을 불허할 것이다. 게다가 에너지(화학연료나 전기)가 지속적으로 공급되는 한 무제한 사용이 가능하다.
일곱째, 부수적 피해의 최소화이다. 대공 방어의 경우 요격 미사일이나 발칸포 같은 기관포탄이 목표물에 명중하지 못하였을 때에는 자폭기능이 있어 자폭을 하지만 요격 미사일이나 기관포탄의 파편 등으로 인해 민간인이나 우군의 자산에 피해를 줄 수 있다.
이와는 다르게 레이저 무기는 한 번의 공격으로 목표물을 요격하며, 요격에 실패하더라도 민간인이나 우군의 자산에 부수적으로 미치는 위협은 없거나 크지 않다. 이러한 여러 가지 장점으로 인하여 미래에는 레이저 무기가 전장의 게임 체인저로서의 역할은 물론 상당히 많은 분야에서 활용될 것으로 예상된다.
■ 레이저 무기의 단점
그러나 이렇게 장점이 많은 레이저 무기도 빛 에너지라는 점 때문에 아래와 같은 여러 가지 단점을 가지고 있다.
첫째, 날씨의 영향을 받는다. 레이저는 빛 에너지이자 열 에너지이다. 따라서 대기 감쇄가 발생하고 난류의 영향을 받는다. 다시 얘기하면 비, 안개 등 궂은 날씨에는 레이저의 정상 작동이 불가하다. 황사, 미세먼지, 연기, 수증기, 대기 난류 등에 레이저는 흡수 및 산란이 된다.
전파 거리가 증가할수록 에너지 강도가 저감되고 경로상에 난류가 발생할 경우 레이저 빔이 왜곡됨으로 인하여 도달되는 에너지 강도는 감소된다. 그러나 최근에는 적응 광학 기법을 이용하여 이러한 단점을 보상하려 하는데 이 기술은 대기와 같은 난류에 의한 왜곡된 빛을 교정해 준다. 그러나 이러한 기술이 있더라도 레이저를 이용할 때에는 대기조건이 중요하다.
둘째, 레이저는 직진성을 갖기 때문에 레이저 빔의 전파 경로상에 장애물이 있을 경우 전파가 되지 않는 특성을 갖는다. 따라서 레이저 무기는 목표물에 빔을 조사하려면 가시선(Line of Sight)이 유지되어야 한다(레이저 무기는 곡사포와 같이 장애물 뒤편에 있는 목표물은 타격할 수 없다)
셋째, 표적에 지속해서 레이저를 조사해야 한다. 렌즈로 햇빛을 모아서 검은색 종이를 태우는 것과 유사한 개념이다. 다만 태양광과 달리 레이저는 에너지 집중도가 높아서 철판까지도 녹일 수 있는데, 이렇게 하기 위하여는 일정 시간(수 초) 동안 표적에 지속해서 레이저를 조사(照射)해야 한다.
한편, 고에너지 레이저는 열에너지를 이용하여 표적을 무력화 또는 파괴하는 원리를 이용하기 때문에 현재 기술 수준으로는 전차와 같은 견고한 표적은 파괴가 곤란하다. 그러나 최근 호주(Australia)에서 탱크 장갑을 뚫을 수 있을 정도로 강력한 위력을 지닌 레이저 무기 개발에 들어갔다는 언론 보도가 있었다. 향후 레이저 기술의 발전이 어디까지 될지 주목된다.
넷째, 아직 레이저 무기는 규모, 무게, 출력 등에 한계가 있다. 너무 크고 무거우며 출력이 낮은 문제점을 해결해야 한다. 그리고 빛을 흡수하고 분산시키는 대기 여건에 너무나 민감해서 장거리 표적일수록 레이저 무기의 위력이 약화 되는 등 해결해야 문제점들이 아직 많이 있다.
■ 레이저 무기에 대한 방어는 가능한가
이론적으로 거울로 반사시켜서 방어가 가능하다고는 하지만 실제로는 100% 반사는 불가능하다. 교실이나 사무실 등에서 사용하는 작은 레이저 포인터 정도는 가능하겠으나 강력한 레이저는 거울을 파괴시킨다.
따라서 레이저의 에너지 양에 따라서 레이저는 방어가 가능하다고 보고 있으며, 레이다 파를 흡수하는 스텔스기의 레이다파 흡수 도료와 같이 항공기 등의 표면에 레이저 반사 도료를 칠해서 레이저 반사를 통한 방어가 가능하다고 예상하고 있다.
■ 목표물에 따른 레이저 무기의 필요 출력
레이저 무기로 목표물을 파괴하기 위해서는 일정 시간 동안 표적에 지속해서 레이저를 조사해야 하며 목표물에 따라서 일정 수준 이상의 출력이 필요하다. 레이저 무기의 출력을 설명할 때는 이해하기 쉽도록 가정용 전자레인지와 비교를 많이 하는데, 보통 가정용 전자레인지의 출력은 1,000W이다. 따라서 20kW급(1kW=1,000W) 출력이면 전자레인지 20개 정도의 출력이다
일반적으로 드론을 격추하기 위해서는 50~60kW급이 필요하다. 대전차 미사일을 격추하기 위하여는 100kW급이 필요하고, 순항 미사일을 격추하려면 300kW급이 필요하다.
탄도미사일(TBM, Tactical Ballistic Missile)의 요격에는 1MW(100만W)급의 레이저가 필요하고 전투기나 견고한 지상표적 파괴를 위하여는 역시 MW급 출력이 필요하다. 참고로 1MW 전력량이면 대략 750가구에 공급하는 전력량이므로 1MW급의 레이저 무기에는 얼마나 많은 전력이 소모되는지 알 수 있다. (다음에 계속)
최환종 프로필 ▶ 공군 준장 전역, 前 공군 방공유도탄여단장, 現 한국안보협업연구소 전문연구위원, 現 국립한밭대학교 창업경영대학원 겸임교수 겸임교수
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